Tài liệu Chương trình Cao học - Môn học: Mạng và Truyền số liệu nâng cao pdf

Mục tiêu của môn học Kiến thức:• Phần 1: Truyền số liệu Nắm vững các phương pháp truyền số liệu trong các môi trường truyền dẫn khác nhau, các phương pháp mã hoá số liệu để việc truyền

PGS TS Nguyễn Đình Việt

I H C QU C GIA HÀ N I

TR ƯỜ NG ĐẠ I H C CÔNG NGH Ọ Ệ

Ch ươ ng trình Cao h c, môn h c: ọ ọ

M ng và Truy n s li u nâng cao ạ ề ố ệ

Advanced Computer Networks and Data

Communications

INT 6002

L p K16T1, T2, T3 (2 credits) ớ

Mục tiêu của môn học Kiến thức:

• Phần 1: Truyền số liệu

Nắm vững các phương pháp truyền số liệu trong các môi trường truyền dẫn khác nhau, các

phương pháp mã hoá số liệu để việc truyền có hiệu quả và tin cậy, đáp ứng yêu cầu của ứng

dụng.

• Phần 2: Mạng máy tính

Nắm vững các kiến thức về mạng Internet, mạng LAN và mạng LAN không dây (WLAN), các phương pháp cải tiến các giao thức giao vận cho truyền thông đa phương tiện, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho truyền thông đa phương tiện trên mạng Internet.

• Hai phần, có liên quan đến nhau, nhưng có thể trình bày độc lập.

Môn học Mạng và Truyền số liệu nâng cao

• Truyền số liệu (data communications):

• Nghiên cứu các môi trường truyền dẫn và đặc tính của chúng; Các phương pháp

mã hoá số liệu (Data encoding); Giao thức điều khiển kênh truyền số liệu (Data link control) và các phương pháp dồn kênh và phân kênh (Multiplexing).

• Nói một cách ngắn gọn là: Nghiên cứu sự truyền (transmission) tín hiệu một cách tin cậy và hiệu quả

• Các chủ đề được nghiên cứu gồm:

• Truyền tín hiệu (signal transmission)

• Môi trường truyền (transmission media)

• Mã hoá tín hiệu (signal encoding)

• Giao diện (interfacing)

• Điều khiển đường truyền số liệu (data link control),

• và việc dồn/tách kênh (multiplexing).

Môn học Mạng và Truyền số liệu nâng cao

• Mạng (networking):

• Nghiên cứu việc phân lớp các giao thức và các mô hình ISO OSI và TCP/IP; Mạng LAN, WLAN, Internet và các giao thức điều khiển truy cập môi trường truyền; Các giao thức chính trong bộ giao thức TCP/IP (IP, TCP, UDP, RTP ).

• Truyền thông đa phương tiện và vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS);

• Cải tiến và phát triển các giao thức giao vận cho truyền thông đa phương tiện.

… Môn học Mạng và Truyền số liệu nâng cao

• Các kiến thức cần có trước

• (Nhập môn) Mạng máy tính

• Kiến trúc máy tính

NỘI DUNG MÔN HỌC (CÁC CHƯƠNG)

Chương 1 Giới thiệu (*)

Chương 2: Giao thức và kiến trúc giao thức (*)

Chương 3: Truyền số liệu

Chương 4: Mạng cục bộ LAN (*)

Chương 5 Mạng Internet (**)

Chương 6 Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu chất lượng dịch

vụ (**)

Chương 1 Giới thiệu

1.1 Mô hình truyền thông (A Communication Model)

1.2 Truyền số liệu (Data Communications)

1.3 Nối mạng truyền số liệu (Data Communication Networking)

1.3.1 Mạng LAN, WAN và Internet

1.3.2 Mạng chuyển mạch cứng và mạng chuyển mạch gói

1.3.3 Mạng Frame Relay và ISDN

1.3.4 Công nghệ ATM và MPLS (*)

1.4 Xây dựng mạng tốc độ cao và các vấn đề phải giải quyết

1.4.1 Mạng LAN tốc độ cao

1.4.2 Mạng WAN và Internet tốc độ cao

1.5 Một số ứng dụng mới trên Internet

1.5.1 Mạng riêng ảo – VPN (Virtual Private Networks) (*)

1.5.2 Truyền thông đa phương tiện và vấn đề đảm bảo QoS

1.6 Mạng thế hệ mới – NGN (Next Generation Networks) (*)

1.7 Giới thiệu các chuẩn và một số tổ chức tiêu chuẩn hoá

Chương 2 Giao thức và kiến trúc giao thức

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Định nghĩa giao thức

2.1.2 Thí dụ về các bộ giao thức TCP/IP và ISO/OSI

2.2 Các thành phần chủ yếu của giao thức

2.3 Đặc tả, kiểm chứng và đánh giá hiệu suất giao thức

2.4 Điều khiển khắc phục lỗi và điều khiển lưu lượng

2.4.1 Cơ chế hoạt động

2.4.2 Các giao thức phổ biến nhất (S&W, GbN, SR)

2.4.3 Điều khiển khắc phục lỗi và điều khiển lưu lượng trong mạng tốc độ cao

2.4.4 Điều khiển khắc phục lỗi và điều khiển lưu lượng trong mạng không dây

2.5 Giao thức ở mức liên kết dữ liệu

2.5.1 Các giao thức hướng ký tự (COP) và hướng bit (BOP)

2.5.2 Giao thức HDLC

Chương 3 Truyền số liệu (1/3)

3.1 Các môi trường truyền dẫn và đặc tính của chúng

3.1.1 Môi trường truyền có định hướng (Guided Transmission Media) 3.1.2 Truyền không dây

3.2 Truyền số liệu

3.2.1 Các khái niệm và thuật ngữ thông dụng

3.2.2 Truyền số liệu tương tự và số liệu số

3.2.3 Lỗi khi truyền tín hiệu

3.2.4 Công thức tính dải thông của Nyquist

3.2.5 Công thức tính dung lượng kênh truyền của Shannon

Chương 3 Truyền số liệu (2/3)

3.3 Các phương pháp mã hoá số liệu (Data encoding)

3.3.1 Tín hiệu số truyền số liệu số

3.3.2 Tín hiệu tương tự truyền số liệu số

3.3.3 Tín hiệu số truyền số liệu tương tự

3.3.4 Tín hiệu tương tự truyền số liệu tương tự

3.3.5 Phương pháp trải phổ

Chương 3 Truyền số liệu (3/3)

3.4 Các phương pháp dồn kênh và phân kênh (Multiplexing)

3.4.1 Dồn kênh phân chia theo tần số (FDM)

3.4.2 Dồn kênh phân chia theo thời gian (FDM)

3.4.3 Dồn kênh phân chia theo mã (CDM)

3.4.4 Đường truyền xDSL

3.5 Công nghệ SDH và PDH

3.5.1 Công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierachy)

3.5.2 Công nghệ PDH (Plesiochronous Digital Hierachy)

Chương 4 Mạng cục bộ LAN (1/2)

4.1 Giới thiệu

4.1.1 Kiến trúc mạng cục bộ

4.1.2 Các phương pháp điều khiển truy cập môi trường truyền

4.2 Mạng LAN theo chuẩn 802.3 và Fast Ethernet

4.2.1 Mạng LAN theo chuẩn 802.3

4.2.2 Mạng LAN có dây tốc độ cao – Fast Ethernet (*)

4.3 Mạng LAN theo chuẩn 802.5 và FDDI (*)

4.3.1 Mạng LAN theo chuẩn 802.5

4.3.2 Mạng LAN theo chuẩn FDDI (ANSI X3T9.5; ISO 9314)

4.4 Phân loại mạng không dây và chuẩn tương ứng

4.5 Mạng LAN không dây (WLAN) theo chuẩn 802.11

4.5.1 Giao thức MAC trong mạng WLAN

4.5.2 Kiến trúc giao thức

Chương 4 Mạng cục bộ LAN (2/2)

4.6 Mạng LAN không dây (WLAN) theo chuẩn 802.16 (*)

4.6.1 Giao thức MAC trong mạng 802.16

4.6.2 Kiến trúc giao thức 802.16

4.6.3 So sánh 802.11 và 802.16

4.7 Mạng không dây di động đặc biệt - MANET (Mobile Adhoc Networks)

4.7.1 Giới thiệu chung

4.7.2 Định tuyến trong MANET

4.7.3 Vấn đề tiết kiệm năng lượng trong MANET

Chương 5 Mạng Internet (1/2)

5.1 Giới thiệu

5.2 Kiến trúc mạng Internet

5.3 Giao thức liên mạng IP

5.3.1 Cấu trúc gói số liệu IP và địa chỉ IP

5.3.2 Phân mảnh và hợp nhất các mảnh của gói tin IP

5.3.3 Định tuyến IP

5.3.4 Mobile IP

5.4 Một số giao thức điều khiển

5.4.1 Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol)

5.4.2 Giao thức phân giải địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol)

5.4.3 Giao thức RARP (Reverse ARP)

5.4.4 Giao thức BOOTP (Bootstrap Protocol)

5.4.5 Giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Chương 5 Mạng Internet (2/2)

5.5 Giao thức TCP

5.5.1 Nguyên tắc hoạt động

5.5.2 Cấu trúc gói số liệu TCP

5.5.3 Thiết lập và giải phóng kết nối TCP

5.5.4 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn

5.5.5 Các cải tiến đối với TCP

Chương 6: Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu QoS (1/2)

6.1 Các khái niệm: hệ thống thời gian thực, Multimedia và QoS

6.2 Các ứng dụng đa phương tiện trên mạng Internet

6.2.1 Truyền video và audio đã được lưu trữ

6.2.2 Truyền audio và video trực tiếp (live audio and video)

6.2.3 Ứng dụng tương tác audio, video thời gian thực

6.3 Yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) và chuẩn H323

6.3.1 Yêu cầu chất lượng dịch vụ

6.3.2 Chuẩn H323 cho truyền thông đa phương tiện

Chương 6: Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu QoS (2/2)

6.4 Đặc điểm “Cố gắng tối đa” của các giao thức vận chuyển chính trên Internet và các vấn đề phải giải quyết

6.4.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best effort)

6.4.2 Hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa

6.4.3 Khắc phục các hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa để đảm bảo QoS

6.5 Sử dụng giao thức RTP để vận chuyển thông tin multimedia

6.5.1 Giao thức RTP

6.5.2 Giao thức điều khiển RTCP hoạt động cùng với RTP

6.6 Nguyên tắc và các mô hình đảm bảo QoS

6.6.1 Các nguyên lý để đảm bảo chất lượng dịch vụ với ứng dụng đa phương tiện mạng

6.6.2 Cơ chế lập lịch và kiểm soát

6.6.3 Các dịch vụ tích hợp (IntServ)

6.6.4 Các dịch vụ phân loại (DifServ)

Tài liệu tham khảo

1 (*) William Stallings, “Data and Computer Communications”, Prentice Hall, New

Jersey, Eighth Edition, December 2006.(available: hard copy of 6 th Edition, soft copy of 5 th Edition)

2 (*) Andrew S Tanenbaum, “Computer Networks”, Prentice Hall, New Jersey,

Fourth Edition, August 2002 (available: soft copy of 4 th Edition)

3 (*) Jochen H Schiller, Mobile Communications, Addition-Wesley, Second

Edition, September 2003 (available: hard copy of 1 st Edition)

4 James F Kurose and Keith W Ross, “Computer Networking: A Top-Down

Approach Featuring the Internet”, Addision Wesley, April 2007 (available: soft copy of web Edition, 2000)

5 Jacobson V (1988), “Congestion Avoidance and Control,” Proceeding of

SIGCOMM ’88, (Stanford, CA, Aug 1988), ACM (available: soft copy, on the Internet)

6. Vũ Duy Lợi, Mạng thông tin máy tính: kiến trúc, nguyên tắc hoạt động và hiệu

suất hoạt động, NXB Thế giới, 2002 (available: on bookstores, the author)

Phân bố thời gian học của lớp K16T1, T2 và T3 - 2009

• Giảng viên trình bày: 8 buổi (16 tiết)

• HVCH làm bài tập tại lớp: 1 buổi (2 tiết)

• HVCH trình bày seminar: 5 buổi (10 tiết)

• Điểm môn học =

– (ĐTB các bài tập) * 20%

Các chủ đề seminar (1)

(Đề tài chung cho K15T1& K15T3)

• Ref [4], 1.10 Asynchronous Transfer Mode (ATM) Networks; 5.9 ATM

• Ref [1], Chapter 11 (5 th Edition)

• ++

K16T1, K16T2, K16T3

(Đề tài chung cho K15T1& K15T3)

• Ref [2], 5.4.5 Label Switching and MPLS

03 Mạng LAN có dây tốc độ

cao – Fast Ethernet

• Ref [1], Chapter 13, 13.3 100VG-AnyLAN.

• Khoá luận tốt nghiệp Cử nhân CNTT, Bùi Thị

Các chủ đề seminar (2)

07 Mạng WLAN theo chuẩn 802.16 • Ref [2], 4.5 Broadband Wireless• ++ K16T1, K16T2, K16T3

08 Các giao thức điều khiển: ICMP, ARP, RARP, BOOTP

và DHCP

• Ref [2], 5.6 The network layer…

• Ref [2], 8.6.3 Virtual Private Network

K16T1, K16T2, K16T3

Các chủ đề seminar (3)

• KLTN Cử nhân CNTT của Nguyễn Sơn Nam, K49C, 2008

• Báo cáo seminar môn học M&TDLNC, Lớp K13T, nhóm Lữ Đăng Nhạc, Phùng Nam Thắng

• KLTN Cử nhân CNTT của Nguyễn Việt Bảo, K49C, 2008

• Báo cáo seminar môn học “Các vấn đề hiện đại của M&TTMT”, nhóm Nguyễn Văn Liệu, Trần Ngọc Hà

• ++

K16T2

Các chủ đề seminar (4)

16 Telecommunication Systems • Ref [3], Chapter 4

Các chủ đề seminar (5)

21 Thiết bị mạng (Repeater, Hub, Switch, Router,

• ++

K16T1

25 Lịch sử phát triển của các mạng không dây • Báo cáo seminar môn học “Các vấn đề hiện đại

của M&TTMT”, nhóm Nguyễn Đức Dũng,

Các chủ đề seminar (6)

26 On the Modeling and Analysis of Computer

Lawrence S Brakmo, Sean W O’Malley, Larry L

Peterson (1994), SIGCOMM 94, 8/94, London, England K16T1

Các chủ đề seminar (7)

31 Đặc điểm lưu lượng trên Internet và các mô hình

Đánh giá seminar (cho điểm)

• Điểm seminar (max = 10) =

– Điểm trình bày (0 10)

– Điểm cộng (1 2): thảo luận tích cực và các ý kiến có giá trị (1 2)

– Điểm trừ (1-2): không có ý kiến nào “có giá trị” trong các seminar (và giờ học)

• -2 điểm: dưới 5 ý kiến

• Cộng điểm semina cho các thành viên tích cực:

– Đối với hoạt động semina của cả lớp

– Đối với quá trình học môn học

– Điểm cộng tối đa: 2.0 điểm

– Số người tối đa được cộng: 3 người

– Công bố sau khi môn học kết thúc

Đánh giá seminar (cho điểm)

• Không trực tiếp trình bày:

– (ĐTB của các thành viên trong nhóm có trình bày) -2

• Không có ý kiến trao đổi, thảo luận:

– Trừ điểm: 0.5-2.0 điểm

• Không đến trình bày semina:

– 0 điểm

– Nếu bố trí được thời gian để trình bày lại: kết quả – 2 điểm

• Không dự semina của các nhóm khác:

– Mỗi semina vắng mặt trừ 0.25 điểm

Bài tập

• Theo từng chương

• Theo một số chủ đề seminar thuộc phần “Truyền số liệu”

• Sử dụng chương trình phân tích mạng Wireshark (Ethereal):

– Tìm hiểu về các giao thức (IP, ICMP, TCP, UDP, ARP, …)

– Tìm hiểu sự hoạt động của một số ứng dụng mạng (ping, mail, web mail, ftp, …

– …

• Dự kiến mỗi HVCH sẽ phải hoàn thành 2 bài tập

Q & A