Bài giảng Mạng máy tính – TS. Phạm Thanh Giang

Bài giảng Mạng máy tính – TS. Phạm Thanh Giang giúp người học nắm được các kiến thức về mạng máy tính, tầng vật lý, tầng liên kết dữ liệu, tầng mạng, tầng giao vận, tầng ứng dụng.

MẠNG MÁY TÍNH

TS Phạm Thanh Giang

ptgiang@ioit.ac.vn

1

Chương 1

Giới thiệu chung về

mạng máy tính

3

Giới thiệu chung về mạng máy tính

 Mục đích của mạng máy tính:

dữ liệu;

khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó;

Lịch sử phát triển của mạng máy tính

 Sự phát triển của viễn thông

 Đầu thập kỷ 60 thế kỷ 20: Máy tính lớn

Lịch sử phát triển của mạng máy tính

 Cuối của thập kỷ 60 và đầu thập kỷ 70: Kết nối máy tính lớn với máy tính MINI

Lịch sử phát triển của mạng máy tính

 Thập kỷ 70: Kết nối máy tính MINI với nhau

 Trước đây: Máy tính MINI

 Hiện tại: Bộ định tuyến (Router), Cổng lớn (Gateway), Chuyển mạch (Switch)…

7

Lịch sử phát triển của mạng máy tính

◦ 1976: Metcalfe and Boggs nối các máy tính Micro

◦ 1978: DEC, Intel, and Xerox phác thảo chuẩn DIX

◦ Đầu thập kỷ 80: Ethernet, IEEE 802.3

◦ 1969: ARPANET (Advanced Reseach Project Agency NET):

Kết nối mạng gồm 4 nút

◦ 1973: Thử nghiệm kết nối các mạng khác nhau từ California,

xuất hiện vấn đề liên mạng

◦ 1974: Nghiên cứu phát triển TCP/IP

◦ 1977: Thử nghiệm kết nối 4 mạng tại Mỹ

◦ 1983: Kết nối mạng ARPANET và NSFNET ở Mỹ trên nền

Một số khái niệm mạng

◦ Là tập hợp các thiết bị hay các nút mạng kết nối với nhau thông qua

kênh truyền thông

◦ Có thể là máy tính, máy in hay bất kỳ thiết bị nào có khả năng gửi hoặc/và nhận dữ liệu từ các nút khác trên mạng

◦ Là đường truyền dữ liệu từ nút mạng này tới nút mạng khác

◦ Kết nối điểm – điểm (Point-to-point)

 Chỉ hai nút mạng kết nối thông qua kênh truyền thông

◦ Đa điểm (Multipoint)

 Nhiều hơn hai nút mạng kết nối thông qua kênh truyền thông

9

Kiểu kết nối

Truyền dữ liệu

 Thông điệp (Message): Thông tin/dữ liệu được trao đổi

 Bên gửi (Sender): Thiết bị truyền dữ liệu/gói tin

◦ A computer, a workstation, video camera, etc

 Bên nhận (Receiver): Thiết bị nhận dữ liệu/gói tin

◦ A computer, a workstation, a Television, etc

 Phương tiện truyền thông (Transmission medium): Đường kết nối vật lý cho phép gói tin di chuyển từ bên gửi đến bên nhận

◦ Twisted pair, coaxial cable, optical fiber, radio waves

 Giao thức (Protocol): tập luật điều khiển việc trao đổi dữ liệu

11

Kiểu kết nối

◦ Kiểu kết nối một chiều Một bên luôn là bên gửi và bên kia luôn là nhận

◦ Ex.: Keyboards and traditional monitors

Kiểu kết nối

◦ Mỗi trạm vừa có thể là gửi và nhận nhưng không đồng thời

◦ Ex.: Walkie-talkies

13

Kiểu kết nối

◦ Mỗi trạm vừa có thể là gửi và nhận đồng thời

◦ Ex.: Telephone network

Hình trạng mạng

Network Topology

15

Phân loại mạng theo hình trạng (topo)

 Hình sao (star)

kiểu điểm điểm về trung tâm (hub)

trung tâm và trung tâm sẽ chuyển tiếp tới nút nhận

Phân loại mạng theo hình trạng (topo)

◦ Mỗi nút mạng là một bộ lặp khuếch đại tín hiệu nhận được và gửi tới nút tiếp theo

◦ Ex.: IBM LAN (Token Ring)

17

Phân loại mạng theo hình trạng (topo)

Phân loại mạng theo hình trạng (topo)

◦ Dựa trên kiểu kết nối đa điểm (multipoint)

◦ Một dây cáp trục chính kết nối với tất cả các nút trong mạng

◦ Ex.: used in the design of earlier LANs

19

Phân loại mạng theo phương pháp chuyển

mạch

 Mạng chuyển mạch theo kênh (Circuit

Switching Network)

Phân loại mạng theo phương pháp chuyển

◦ Xử lý tin báo tại nút:

 Lưu trữ tin báo

 Phân tích tin báo

 Quản lý truyền tin (kiểm tra lỗi, kiểm soát đường truyền để tránh tắc nghẽn)

◦ Nhược điểm: do tin báo có độ dài không đều nên gây

 Lãng phí bộ đệm lưu trữ tại các nút

 Tỷ lệ lỗi trong truyền tin lớn

21

Phân loại mạng theo phương pháp chuyển

 Mạng chuyển mạch gói kiểu kênh ảo

 Mạng chuyển mạch gói kiểu Datagram

 Có các mã cho phép trạm đích tập hợp các gói tin thành bản tin

 Các gói có thể được truyền độc lập với nhau

 Các gói của các tin báo khác nhau có thể được truyền trên cùng một kênh truyền

Phân loại mạng theo khoảng cách

 Mạng cục bộ LAN (Local Area Networks)

 Mạng đường dài WAN (Wide Area Networks)

 Mạng trong thành phố MAN (Metropolitant

Area Network)

23

Phân loại mạng theo khoảng cách

LAN

Phân loại mạng theo khoảng cách

LAN

25

Phân loại mạng theo khoảng cách

WAN

và xử lý thông tin trong phạm vi rộng

◦ Phạm vi của mạng rộng (mạng tính chất quốc gia, và quốc tế)

◦ Tốc độ truyền dữ liệu phụ thuộc vào đường truyền

Phân loại mạng theo khoảng cách

WAN

27

 Switched WAN

◦ Kết nối thông qua router

◦ Ex.: X25 an early switched WAN The backbone that connect the Internet ATM

 Point-to-point WAN

◦ Kết nối thông qua kênh dành riêng

◦ Ex.: the simple dial-up line that connects a home computer to the Internet

Phân loại mạng theo khoảng cách

MAN

 Mạng MAN là mạng trung gian giữa mạng

WAN và mạng LAN, sử dụng trong phạm vi

Phân loại mạng theo khoảng cách

MAN

29

 Có kiến trúc phân tầng dựa trên giao thức TCP/IP

 Người dùng muốn kết nối Internet phải thông qua các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP - Internet Service Provider)

 ISPs hierarchy

◦ International ISPs (top level): connect nations together

◦ National ISPs (second level): -like Nesma, AwalNet, etc.,- are backbone networks created and maintained by specialized companies

 They are connected by complex switching stations called NAPs (Network Access Points)

◦ Regional ISPs (third level): small ISPs that are connected to one or

more national ISPs

◦ Local ISPs (last level): which provide direct access to end users

They are connected to regional ISPs or directly to national ISPs

Internet

31

Internet

Phân loại mạng theo mô hình sử dụng

 Mạng mô hình ngang hàng (Peer To Peer)

 Mạng mô hình khách chủ (Client/Server)

 Mạng mô hình tập trung (Central )

33

Phân loại mạng theo mô hình sử dụng

 Mạng mô hình ngang hàng

 Đặc điểm mạng ngang hàng LAN:

khách

 Mạng ngang hàng trên Internet, Ví dụ mạng

đấu thầu trực tuyến

Phân loại mạng theo mô hình sử dụng

 Mạng mô hình khách chủ

 Người quản trị cấu hình cho an ninh chung

 Người quản trị điều khiển truy nhập chung

 Sử dụng dịch vụ thư mục:

 Nguồn tài nguyên tập trung

 Sử dụng dịch vụ thư mục để lưu thông tin về mạng và người dùng

 Đăng nhập vào dịch vụ thư mục thay vì đăng nhập vào từng máy

35

Phân loại mạng theo mô hình sử dụng

 Mạng mô hình tập trung

◦ Tương tự mô hình khách/chủ nhưng máy

khách chỉ là các thiết bị đầu cuối

◦ Tất cả các ứng dụng xử lý ở Server

◦ Server phải có cấu hình mạnh

◦ Độ an ninh cao

Một số tổ chức liên quan tới chuẩn hóa

 Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (International

Standard Organzation)

 Chuẩn chính sẽ tìm hiểu

◦ Mô hình tham chiếu 7 tầng OSI (Open System Interconnection)

◦ Điều khiển liên kết dữ liệu tầng cao HDLC (High Lelvel Data

Link Control)

Một số tổ chức liên quan tới chuẩn hóa

mạng và các chuẩn chính

 Ủy ban tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại CCITT (Consultative Committee International For Tetegraphe and Telephone)

Ban chuẩn viễn thông ITU-T

(Telecommunication Standardization Sector)

Của Hiệp hội viễn thông Quốc tế ITU

(International Telecommunication Union)

39

Một số tổ chức liên quan tới

chuẩn hóa mạng và các chuẩn chính

◦ Loạt tiêu chuẩn ký hiệu V - là loạt các chuẩn phục vụ cho việc truyền số liệu bằng tín hiệu tương tự qua đường điện thoại

(Modem Telephone Network)

 V24 Giao diện giữa máy tính và mô đem

◦ Loạt tiêu chuẩn X - phục vụ cho việc truyền số liệu bằng tín hiệu

số và định nghĩa giao diện với mạng số liệu công cộng (Public Data Network)

 X.21 là chuẩn cho đơn vị đầu cuối của mạng

◦ Loạt tiêu chuẩn I - định nghĩa giao diện với mạng ISDN

(Integrated Services Digital Network)

Một số tổ chức liên quan tới

chuẩn hóa mạng và các chuẩn chính

 Một số tổ chức khác

Engineering Task Force):

 RFC (Request For Comment): là các công bố (bản nháp hay chuẩn chính thức của Internet)

Electrical and Electronic Engineering)

 Loạt chuẩn 802.x cho mạng cục bộ LAN

Industry Association)

 Chuẩn RS.(RS-232C)

41

◦ Chức năng của mỗi tầng phải được định nghĩa rõ ràng;

◦ Chức năng của mỗi tầng phải được chọn sao cho phù hợp với

giao thức mạng đã được chuẩn hoá quốc tế;

◦ Giao diện giữa các tầng phải được chọn sao cho luồng thông tin

đi qua giao diện là ít nhất;

◦ Số tầng không được quá nhiều để cho kiến trúc của mạng cồng kềnh phức tạp Nhưng số tầng cũng không nên quá ít để trong

một tầng có quá nhiều chức năng khác nhau;

Mô hình OSI

Tổ chức ISO phát triển và công bố Mô

 Mô hình 7 tầng

43

Mô hình OSI

Mô hình OSI

45

Mô hình OSI

Physical Layer

 Responsible for movements of individual bits from one hop (node) to the next over the physical medium

◦ Physical characteristics of interface and medium

 Defines the characteristics of the interface and between the devices and the transmission medium

 Defines the type of transmission medium

• Điều khiển luồng

• Kiểm soát lỗi, thông báo lỗi

Data link Layer

◦ Responsible for moving frames from one hop (node) to the next

 Framing

 Divides the stream of bits received from the network layer into frames

 Physical addressing

 Adds a header to the frame to define the sender, and/or the receiver of the frame

• If the frame is intended for a system outside the sender’s system, the address is of the device that connects the network to the next

 Access control

 Determines which device has control over the link at any time when two or more devices are connected to the same link

Data Link Layer (cont’d)

 Ex Hop-to-hop delivery

◦ Communication at the data link layer occurs between adjacent nodes

◦ Three partial delivery are made to send data from A to F

◦ First, the data link layer of A sends a frame to the data link layer at B (router)

◦ The data link layer at B sends a new frame to the data link layer at E

◦ Finally, the data link layer at E sends a new frame to the data link layer of F

◦ The frame exchanged between the three nodes have different values in the headers (the trailers can also be different)

51

Mô hình OSI

Địa chỉ mạng và xác định đường đi tốt nhất

• Tin cậy

• Địa chỉ luận lý, topo mạng

• Định tuyến (tìm đường đi) cho gói tin

Network Layer

 Responsible for the delivery of individual packets from the source host to the destination host possibly across multiple networks

 Need to use another addressing system to distinguish the source and destination systems when the packet passes the network boundary This logical address will be included in the header added by the network layer

 Provides the mechanism to route (or switches) packets in an internetwork to their final destination Routers (or switches) are the devices connecting networks forming the internetwork

53

Network Layer (cont’d)

 EX.: source-to-destination delivery

◦ The network layer at A sends the packet to the network layer at B

◦ The router B using its routing table, will then decides (based on the final destination (F) of the packet) that the next hop will be the router E

◦ The network layer at B, sends then the packet to the network layer at E

◦ The network layer at E will, turn, send the packet to the network layer F

Mô hình OSI

55

Kết nối end-to-end

• Vận chuyển giữa các host

• Vận chuyển tin cậy

• Thiết lập, duy trì, kết nối các mạch ảo

• Phát hiện lỗi, phục hồi thông tin và điều khiển luồng

Transport Layer

◦ Responsible for the delivery of a message from one process

(running program) to another Whereas the network layer provides the source-to-destination delivery, the transport layer provides the process-to-process delivery

 Service-point addressing

 Gets the entire message to the correct process on the destination computer The transport layer header must therefore include a service-point address (or port address)

 Segmentation and reassembly

 Divide messages into segments and reassemble them into the original message

Mô hình OSI

57

Truyền thông liên host

• Thiết lập, quản lý và kết thúc các phiên giữa các ứng dụng

Session Layer

synchronization

 Dialog control

 Allows two systems to enter into a dialog

• Half-duplex or full-duplex process communication

 Synchronization

 Allows a process to add checkpoints, or synchronization points,

to a stream of data

Mô hình OSI

61

Các quá trình mạng của ứng dụng

• Xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI

• Cung cấp các dịch vụ mạng cho các ứng dụng như email, truyền file…

Application Layer

 Responsible for providing services to the user

◦ File transfer, access and management

 Access/retrieve/manage files in a remote host

◦ Mail services

 Provides the basis for e-mails forwarding and storage

Mô hình OSI

63

Những lớp này chỉ tồn tại trong máy tính nguồn và máy tính đích

Mô hình OSI

Những lớp này quản lý thông tin di chuyển trong mạng LAN hoặc WAN giữa máy tính nguồn và máy tính đích

Mô hình OSI

65

Mô hình TCP/IP

Mô hìnhTCP/IP

67

Lớp ứng dụng

Kiểm soát các giao thức

lớp cao, các chủ đề về

trình bày, biểu diễn

thông tin, mã hóa và

điều khiển hội thoại

Đặc tả cho các ứng

dụng phổ biến