Bài giảng Nhập môn mạng máy tính - ĐH Công nghệ Thông tin

Bài giảng Nhập môn mạng máy tính cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu mạng máy tính, tầng application, tầng transport. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn này và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập vầ nghiên cứu.

THIỆU

Internet là gì?

Mạng Máy Tính ?

Chia sẻ tài nguyên (ổ cứng, cơ sở dữ liệu, máy in,các phần mềm tiện ích.

Tất cả phương án trên đều sai

Tất cả phương án đều sai

Lệnh Ping dùng để làm gì ?

Kiểm tra máy tính có đĩa cứng hay không

A

Internet là gì?

Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có

thể được truy nhập công cộng gồm các mạng

máy tính được liên kết với nhau Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu nối chuyển gói dữ

liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức IP).

 {=>Internet gồm các mạng máy tính được liên kết

với nhau.} 

(Mạng của Mạng Máy Tính.)

Là một tập các đặc tả mà mọi nhà sản xuất sản phẩm mạng phải dựa theo để thiết kế sản phẩm của mình.

D

   Là cơ chế “bắt tay ba lần” mà mọi thiết bị mạng đều phải thực

hiện khi khởi động.

B

Là một tập các quy ước, thoả thuận mà các thiết bị trên mạng phải tuân theo để có thể liên lạc được với nhau.

C

 Định nghĩa giao thức (protocol)

Là các tín hiệu nhị phân truyền đi trước khi truyền dữ

liệu thật sự.

A

Rãnh không?

2:00

Tr l i ả ờ

k t n i TCP ế ố Get http://www.awl.com/kurose-ross

Chuy n m ch gói: store-and-forward ể ạ

Giới thiệu

M t ấ L/R giây đ truy n t i L-bit ể ề ả

packet trong đ ng link t i t c đ R ườ ạ ố ộ

bps

store and forward: toàn b packet ộ

ph i đ n b đ nh tuy n tr c khi ả ế ộ ị ế ướ

nó có th đ c truy n t i ể ượ ề ả trên

đ ng link ti p theo ườ ế

Chuy n m ch gói: store-and-forward ể ạ

L bits

mỗi packet

R bps |D2

2L/R + D1/c +D2/d

Alternative core: chuy n m ch kênh ể ạ

Giới thiệu

Tài nguyên gi a 2 đi m cu i đ c phân b , đ c ữ ể ố ượ ổ ượ

dành cho “cu c g i” gi a ngu n và đích: ộ ọ ữ ồ

Trong s đ , m i đ ng link có b n kênh ơ ồ ỗ ườ ố

– Cu c g i dùng kênh th 2 ộ ọ ứ nd trong

đ ng link trên cùng và kênh th trong ườ ứ

đ ng link bên ph i ườ ả

Tài nguyên đ c dành riêng : không chia s ượ ẽ

– circuit-like (đ c đ m b o) performance ượ ả ả

M nh kênh đ c c p phát s rãnh r i n u không ả ượ ấ ẽ ỗ ế

đ c s d ng b i cu c g i ượ ử ụ ở ộ ọ (không chia s ) ẽ

Th ng đ c s d ng trong các m ng đi n tho i ườ ượ ử ụ ạ ệ ạ

truy n th ng ề ố

1-17

time

4 users

Ví dụ:

Bốn nguồn gây ra chậm trễ gói tin

xử lý tai nút xếp hàng

Giới thiệu 1-20

dtrans: tr do truy n: ễ ề

 L: chi u dài gói (bits) ề

 R: băng thông đ ng link ườ (bps)

 dtrans = L/R

dprop: tr do lan truy n: ễ ề

 d: đ dài c a đ ng link v t lý ộ ủ ườ ậ

 s: t c đ lan truy n trong môi tr ng ố ộ ề ườ

(thi t b , dây d n) (~2x10 ế ị ẫ 8 m/sec)

dnodal = dproc + dqueue + dtrans +

dprop

A

B

truyền

* Check out the Java applet for an interactive animation on trans vs prop delay

Bốn nguồn gây ra chậm trễ gói tin

Không đáp án nào đúng

Cần truyền gói tin kích thước 1000 bytes từ Host A đến Host B, trên đường truyền dài

2500 km, tốc độ lan truyền là 2.5 x 10^8 m/s, và tốc độ truyền (transmission rate) là 2 Mbps.Giả sử rằng thời gian xử lí(nodal processing) và thời gian chờ tại hàng đợi (queueing delay) không đáng kể.Thời gian cần để truyền gói tin từ A đến B là:

Chậm trễ trong quá trình lan truyền

Đ tr và đ nh tuy n trên Internet “th c t ” ộ ễ ị ế ự ế

Giới thiệu

Đ tr và s m t mát trên Internet “th c t ” trông nh th nào ộ ễ ự ấ ự ế ư ế

Ch ng trình ươ traceroute : giúp đo l ng đ tr t ngu n t i thi t b đ nh ườ ộ ễ ừ ồ ớ ế ị ị

tuy n cái mà d c theo con đ ng Internet t đ u cu i này đ n đ u cu i ế ọ ườ ừ ầ ố ế ầ ố

kia đ n đích V i t t c ế ớ ấ ả i:

– G i 3 gói tin s đ n b đ nh tuy n I trên đ ng t i đích ở ẽ ế ộ ị ế ườ ớ

– Router i s tr v các gói tin cho ng i g i ẽ ả ề ườ ở

– Kho ng th i gian l n g i gi a truy n và tr l i ả ờ ầ ử ữ ề ả ờ

1-24

3 probes

3 probes

3 probes

Trên Window, khi không kết nối được đến một hệ thống khác,

người quản trị dùng lệnh gì dò đường để xác định lỗi ?

* Không có phản hồi (thăm dò bị mất, router không trả lời)

trans-oceanic link

* Do some traceroutes from exotic countries at www.traceroute.org

Đ tr và đ nh tuy n trên Internet “th c ộ ễ ị ế ự

t ” ế

Mô hình tham chi u ISO/OSI ế

ứng dụng

presentation: cho phép các ng d ng gi i thích ý nghĩa c a d ứ ụ ả ủ ữ

li u, ví d mã hóa, nén, nh ng quy c chuyên bi t ệ ụ ữ ướ ệ

session: s đ ng b hóa, kh năng ch u l i, ph c h i s trao đ i ự ồ ộ ả ị ỗ ụ ồ ự ổ

Lớp network cung cấp kết nối luận lí giữa các process, lớp

transport cung cấp kết nối luận lí giữa các process

D

Lớp network cung cấp kết nối luận lí giữa các host, lớp

transport cung cấp kết nối vật lí giữa các process

C

Lớp transport cung cấp kết nối luận lí giữa các host, lớp

network cung cấp kết nối luận lí giữa các process

B

Lớp network cung cấp kết nối luận lí giữa các host, lớp

transport cung cấp kết nối luận lí giữa các process

A

Hãy cho biết điểm khác biệt cơ bản giữa Network layer và

Transport layer

PORT MỘT SỐ GIAO THỨC

linkphysical

Bộ Chuyển mạch

message M

Ht M

Hn

frame

Application, Presentation, Transport, Session, Data Link, Network, Physical

Tất cả đều sai

Thiết bị Router thông thường nằm

ở tầng nào của mô hình OSI?

Tất cả đều sai

Khi gói dữ liệu di chuyển từ lớp cao xuống lớp thấp

hơn thì các phần đầu (header) được:

Loại bỏ dần

A

Phân tích dữ liệu

Thay đổi bị trí

Khi gói dữ liệu di chuyển từ lớp thấp đến lớp cao hơn thì

các phần đầu (header) được:

Thêm vào dần

A

CHƯƠNG

Các kiến trúc ứng

dụng

•Client – Server

•Pear to Pear (P2P)

TCP - UDP

Dịch vụ TCP:

Truyền tải có đảm bảo (reliable transport) giữa tiến

trình gửi và nhận

Điều khiển luồng thông tin (flow control): bên gửi sẽ

không gửi vượt khả năng bên nhận

Điều khiển tắc nghẽn (congestion control): điều tiết

bên gửi khi mạng quá tải

Không hỗ trợ: định thì, bảo đảm thông lượng tối thiểu,

bảo mật

Hướng kết nối (connectionoriented): yêu cầu thiết lập

kết nối giữa tiến trình máy khách và máy chủ trước

Nét đặc trưng cơ bản

Sự khác nhau TCP- UDP

Giống nhau : đều là các giao thức mạng TCP/IP, đều có chức năng kết nối các máy lại

với nhau, và có thể gửi dữ liệu cho nhau

Khác nhau (cơ bản): 

các header của TCP và UDP khác nhau ở kích thước (20 và 8 byte) nguyên nhân chủ yếu

là do TCP phải hộ trợ nhiều chức năng hữu ích hơn(như khả năng khôi phục lỗi) UDP dùng ít byte hơn cho phần header và yêu cầu xử lý từ host ít hơn

TCP :

- Thường dùng cho mạng WAN 

- Không cho phép mất gói tin 

- Đảm bảo việc truyền dữ liệu 

- Tốc độ truyền thấp hơn UDP

UDP: 

- Thường dùng cho mạng LAN 

- Cho phép mất dữ liệu 

- Không đảm bảo.

- Tốc độ truyền cao, VolP truyền tốt qua UDP

HTTP Connection

HTTP không bền vững

Chỉ tối đa một đối tượng được

gởi qua kết nối TCP

Kết nối sau đó sẽ bị đóng

Tải nhiều đối tượng yêu cầu

nhiều kết nối

HTTP bền vững

được gởi qua một kết nối TCP giữa máy khách và máy chủ

HTTP – Thời gian đáp

ứng

HTTP/1.0 và HTTP/1.1

Sự khác biệt lớn giữa HTTP/1.0 và HTTP/1.1 là HTTP/1.0 sử dụng một kết nối mới cho

mỗi Yêu cầu/Phản hồi trao đổi, trong khi đó kết nối trong HTTP/1.1 có thể được sử

dụng cho một hoặc nhiều Request/Response (Yêu cầu/Phản hồi)

GET

POST

HEAD

GET POST HEAD PUT DELETE

FTP (File Transfer

Protocol)

IMAP và POP3

Mô tả POP 3 IMAP

Email có thể được để lại

trên máy chủ "Để lại tin nhắn" thiết lập có thể được kích hoạt Tự động

Email với file đính kèm của

nó trực tiếp tải về máy tính Tự động "Tải về tất cả các tiêu đề và tập tin đính kèm" thiết

lập có thể được kích hoạt

giây

thực hiện bằng tay, trừ khi "để lại tin nhắn

trên máy chủ" thiết lập cho phép.

Tự động email sao lưu

vào "thư mục bị xóa" Email đã bị xóa sẽ được đánh dấu trên tiêu đề của

nó. Để loại bỏ nó vĩnh viễn

"Thông điệp Purge Deleted"

(Domain Name

System)

Ví dụ về một gói tin SMTP

HELLOMAIL FROMRCPT TODATA

QUIT

HELLO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA, QUIT

Cho một phiên làm việc của SMTP, hãy sắp xếp trình tự giao tiếp phía client cho đúng.

HELLO, RCPT TO, DATA, QUIT, MAIL FROM

A

4 thành phần:

1) Dòng đầu cookie

(cookie header line)

chứa của thông điệp

phản hồi HTTP

2) Cookie header line

chứa trong thông điệp

yêu cầu HTTP kế tiếp

3) Tập tin cookie được

lưu trữ trên máy

người dùng, được

quản lý bởi trình

duyệt của người dùng

4) Cở sở dữ liệu tại Web

Web Cache

• Giảm thời gian đáp ứng cho yêu cầu của máy khách

• Giảm lưu lượng trên đường liên kết truy cập ra Internet của một tổ chức

• Internet có rất nhiều đệm: cho phép những nhà cung cấp nội dung với lượng tài nguyên “nghèo nàn” vẫn cung cấp nội dung một cách hiệu quả (chia sẻ tập tin P2P cũng vậy)

Truy vấn tuần

tự Truy vấn đệ

=>Tải nặng tại các tầng trên của hệ

thống phân cấp

Trình duyệt dùng kết nối thường trực (persitent) và URL đầy đủ của trang

web được yêu cầu là: www-net.cs.umass.edu

D

Trình duyệt dùng kết nối thường trực (persitent) và URL đầy đủ của trang

web được yêu cầu là: www-net.cs.umass.edu/index.html

C

Trình duyệt dùng kết nối thường trực (persitent) và URL đầy đủ của trang

web được yêu cầu là: www-net.cs.umass.edu/docs/index.html

B

Phân tích một phần gói tin HTTP request từ trình duyệt gửi lên Web Server như sau:

GET /docs/index.html HTTP/1.1\r\n

Host: www-net.cs.umass.edu\r\n

Ta biết được một số thông tin về trình duyệt là:

Trình duyệt dùng kết nối không thường trực (non-persitent) và URL đầy đủ

của trang web được yêu cầu là: www-net.cs.umass.edu/docs/index.html

A

Dòng header Set-cookie: của thông điệp phản hồi HTTP

Truy vấn liên tục

miền được gọi là:

Truy vấn tương tác

A

Server đang sử dụng HTTP phiên bản 1.1

Date: Thu, 13 Oct 2016 06:29:17 +000

Server: Apache/2.2.3 (CentOS)

TRANSPORT

Tầng Transport 3-82

Các giao th c t ng transport trên Internet ứ ầ

Tin c y, truy n theo th t (TCP) ậ ề ứ ự

Không có các d ch v : ị ụ

– B o đ m đ tr ả ả ộ ễ

– B o đ m băng thông ả ả

applicatio n

transport

network data link physical

applicatio n

transport

network data link physical

network data link physical

network data link physical

network data link physical

network data link physical

network data link physical network

data link physical

network data link physical

log ica

l e nd -en

d t ransport

Connectionless (phi k t n i): ế ố

– Không b t tay gi a bên nh n ắ ữ ậ

Tầng Transport 3-84

UDP: segment header

Số port nguồn Số port đích

32 bits

Dữ liệu ứng dụng (payload)

Độ dài được tính bằng byte của segment UDP, bao gồm cả header

Không thi t l p k t n i (cái mà có th gây ra ế ậ ế ố ể

đ tr ) ộ ễ

Đ n gi n: không tr ng thái k t n i t i n i ơ ả ạ ế ố ạ ơ

g i và nh n ử ậ Kích th c header nh ướ ỏ Không đi u khi n t t ngh n: UDP có th ề ể ắ ẽ ể

g i d li u nhanh nh mong mu n ử ữ ệ ư ố

T i sao có UDP? ạ

Bên g i đ t giá tr checksum ử ặ ị

vào tr ng checksum UDP ườ

bên nh n: ậ

Tính toán checksum c a segment đã nh n ủ ậ

Ki m tra giá tr trên có b ng v i giá tr trong ể ị ằ ớ ị

tr ng checksum hay không: ườ

có th còn l i khác n a ể ỗ ữ không? Xem ph n sau… ầ

M c tiêu: ụ dò tìm “các l i” (các bit c đ c b t) trong các ỗ ờ ượ ậ

segment đã đ c truy n ượ ề

A

L u ý: ư khi c ng các s , bit nh phía cao nh t c n đ c thêm ộ ố ớ ở ấ ầ ượ

vào k t qu ế ả

Tầng Transport 3-89

rdt1.0: truy n tin c y trên 1 kênh tin c y ề ậ ậ

Kênh c b n tin c y hoàn toàn (underlying channel perfectly reliable) ơ ả ậ

– không có bit l i ỗ

– không m t mát gói ấ

Các FSMs riêng bi t cho bên g i và nh n: ệ ử ậ

– Bên g i g i d li u vào kênh c b n (underlying channel) ử ử ữ ệ ơ ả

– Bên nh n đ c d li u t kênh c b n (underlying channel) ậ ọ ữ ệ ừ ơ ả

chờ gọi

từ tầng dưới

rdt_rcv(packet)

Tầng Transport 3-90

Kênh c b n có th đ o các bit trong packet ơ ả ể ả

– checksum đ ki m tra các l i ể ể ỗ

Câu h i ỏ : làm sao khôi ph c các l i: ụ ỗ

– acknowledgements (ACKs): receiver

explicitly tells sender that pkt received OK

– negative acknowledgements (NAKs):

receiver explicitly tells sender that pkt had errors

– sender retransmits pkt on receipt of NAK

new mechanisms in rdt2.0 (beyond rdt1.0):

– error detection

– receiver feedback: control msgs (ACK,NAK)

rcvr->sender

rdt2.0: kênh v i các l i ớ ỗ

Làm thế nào để con người phục hồi

“lỗi” trong cuộc trò chuyện?

Tầng Transport 3-91

Kênh c b n có th đ o các bit trong packet ơ ả ể ả

Câu h i ỏ : làm sao khôi ph c các l i: ụ ỗ

– acknowledgements (ACKs): bên nh n thông báo rõ ràng ậ

cho bên g i r ng packet đ c nh n thành công (OK) ử ằ ượ ậ

– negative acknowledgements (NAKs): bên nh n thông báo ậ

rõ ràng cho bên g i r ng packet đã b l i ử ằ ị ỗ

Tầng Transport 3-93

rdt2.1: bên g i, x lý các ACK/NAK ử ử

b h ng ị ỏ

Wait for call 0 from above

sndpkt = make_pkt(0, data, checksum) udt_send(sndpkt)

rdt_send(data)

Wait for ACK or NAK 0 udt_send(sndpkt)

Wait for ACK or NAK 1

L L

Vấn đề là khi gói tin phải hồi ACK/NAK bị lỗi, máy gởi không biết chính xác dữ liệu đã truyền đến máy nhận có bị lỗi không.

giải pháp trên?

ACK b trùng t i bên g i d n t i k t qu gi ng nh hành đ ng c a NAK: ị ạ ử ẫ ớ ế ả ố ư ộ ủ truy n l i gói v a r i ề ạ ừ ồ

h tr …nh ng ổ ợ ư không đủ

Cách ti p c n: ế ậ bên g i ch ACK trong kho ng th i gian “h p lý” ử ờ ả ờ ợ

Truy n l i n u không có ACK đ c nh n ề ạ ế ượ ậ trong kho ng th i gian này ả ờ

N u gói (ho c ACK) ch tr (không m t): ế ặ ỉ ễ ấ

– Vi c truy n l i s gây ệ ề ạ ẽ trùng, nh ng s th t ư ố ứ ự

Tầng Transport 3-97

bên gửi bên nhận

Nhận pkt1Gửi pkt0

Gửi ack0Nhận ack1Nhận ack0

ack0

(a) Không mất mát

bên gửi bên nhận

Nhận pkt1Nhận pkt0

Gửi ack0

Gửi ack1Gửi ack0

Slow start, congestion avoidance,fast retransmit,fast recovery

Tầng Transport 3-99

Hành đ ng c a rdt3.0 ộ ủ

Nhận pkt1Gửi ack1

(phát hiện trùng gói)

ack1

ack0

send pkt0rcv ack1 pkt0

Nhận pkt0Gửi ack0

ack0

Nhận pkt0Gửi ack0

(phát hiệ trùng)

Xem hình và cho biết đây là hành động nào của rdt 3.0?

Không mất mát

A

Tất cả các đáp án trên

Tầng Transport 103

3-Pipelining: đ kh d ng tăng ộ ả ụ

bit đầu tiên của gói được truyền, t = 0

Tầng Transport 104

3-Pipelined protocols: t ng quan ổ

Go-back-N:

Bên g i có th có đ n N packet không c n ử ể ế ầ

ACK trong đ ng ng ườ ố ( pipeline)

Bên nh n ch g i ậ ỉ ở cumulative ack

– S không thông báo nh n ẽ ậ

packet thành công n u có ế

m t gián đo n ộ ạ

bên g i có b đ nh thì cho packet s m nh t mà ử ộ ị ớ ấ

không c n ACK (oldest unacked packet) ầ

– Khi b đ nh thì h t, ộ ị ế

truy n l i th t c các ề ạ ấ ả

packet mà không đ c ACK ượ

L p có l a ch n (Selective Repeat): ặ ự ọ Bên g i có th có đ n N packet ử ể ế không c n ACK trong đ ng ng ầ ườ ố (pipeline)

Bên nh n g i rcvr ack rieeng bi t ậ ử ệ ( individual ack) cho m i packet ỗ Bên nh n duy trì b đ nh thì cho ậ ộ ị

m i packet không đ c ACK ỗ ượ

Tầng Transport 105

3-Go-Back-N: bên g i ử

S th t k-bit trong header c a packet ố ứ ự ủ

“c a s ”( ử ổ “window”) lên đ n N ế packet liên ti p không c n ACK đ c cho phép ế ầ ượ

 ACK(n): thông báo nh n t t c các packet lên đ n n, bao g m n s ậ ấ ả ế ồ ố

th t - ứ ự “ACK tích lũy”( “cumulative ACK”)

 Có th nh n ACK trùng (xem bên nh n) ể ậ ậ

 Đ nh thì cho packet s m nh t đang trong ti n trình x lý (oldest in- ị ớ ấ ế ử

flight pkt)

 timeout(n): truy n l i packet n và t t c các packet có s th t cao ề ạ ấ ả ố ứ ự

h n trong c a s (window) ơ ử ổ