Bài giảng Mạng máy tính: Chương 1 - Nguyễn Quang Hải Bằng

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Mạng máy tính - Chương 1: Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu" cung cấp cho người học các kiến thức: Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống, phân loại mạng (network taxonomy), giao thức mạng (software), các mô hình tham chiếu (reference models), chuẩn mạng máy tính (network standards),... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mạng máy tính: Chương 1 - Nguyễn Quang Hải Bằng

Chương 1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu Trần Quang Hải Bằng Computer Networking and Internet (course of 2009) Faculty of Information Technology University of Communication and Transport (Unit 2) Office location: Administration building, Block D3, Room 6 Office phone: 38962018 Cell phone: N/A Email: bangtqh@hotmail.com Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống. 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy). 1.3 - Giao thức mạng (software). 1.4 - Các mô hình tham chiếu (reference models). 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards). 1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng. 1.7 - Mạng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 2
1.1. Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống n Mạng máy tính (computer network) là hệ thống bao gồm nhiều hệ máy tính đơn lẻ (nút mạng) được kết nối với nhau theo kiến trúc nào đó và có khả năng trao đổi thông tin. ¤ Kết nối (interconnected): dây (wire), sóng (wave)… ¤ Kiến trúc (architecture): cách thức kết nối và trao đổi thông tin. ¤ Nút mạng (node): host, workstation, network component… n Lợi ích của mạng: ¤ Chia sẻ, trao đổi thông tin. ¤ Tăng cường sức mạnh của hệ thống (distributed system, parallel system). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 3 Ứng dụng của mạng máy tính trong đời sống n Mạng nội bộ (cơ quan, toà nhà) ¤ Chia sẻ tài nguyên (máy in, ổ cứng, chương trình…). ¤ Liên lạc trong mạng nội bộ cơ quan (local mail). n Cung cấp dịch vụ (mô hình client/server). ¤ Web, Email, search engine, tin tức. ¤ Thương mại điện tử (ecommerce – electronic commerce). n People online communication. ¤ Chatting, conference n Bộ GD họp qua mạng về tuyển sinh 2005, 12/2004. ¤ Điện thoại (PSTN, Mobile). n Chính phủ điện tử (egovernment)… 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 4
Chia sẻ tài nguyên máy in UCT2 before 2003 UCT2 since 2003 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 5 Các yếu tố của mạng máy tính n Đường truyền vật lý (physical media) ¤ Truyền tín hiệu giữa các hệ thống. ¤ Hữu tuyến (cable) và vô tuyến (wireless). ¤ Dải thông (bandwidth): n Dải tần số cho phép truyền. n Đôi khi được sử dụng để ám chỉ lượng dữ liệu cho phép truyền (throughput)!? ¤ Tốc độ (speed) hay thông lượng (throughput): n Số lượng bit truyền được trong một giây (bps). n Số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây (baud). n Kiến trúc mạng (network architecture) ¤ Hình trạng mạng (topology). ¤ Giao thức (protocol). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 6
Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống. 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy). 1.3 - Giao thức mạng (software). 1.4 - Các mô hình tham chiếu (reference models). 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards). 1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng. 1.7 - Mạng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 7 1.2. Phân loại (network classification, taxonomy) n Theo topo mạng ¤ Broadcast: Truyền quảng bá. ¤ Point-to-point (switched): Truyền điểm-điểm. n Theo kỹ thuật truyền (transmission technique) ¤ Circuit-switched ¤ Packet-switched ¤ Message-switched n Theo quy mô (scale) ¤ LAN ¤ MAN ¤ WAN 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 8
Topology (broadcast & point-to-point) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 9 Circuit switching n Khi hai nút muốn trao đổi thông tin thiết lập kênh (circuit). n Kênh được giữ riêng cho hai nút cho tới khi kết thúc phiên trao đổi. n VD: Mạng điện thoại. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 10
Các giai đoạn của circuit switching Host 1 Host 2 Node 1 Node 2 processing delay at Node 1 propagation delay from Host 1 to Node 1 circuit establishment propagation delay from Host 2 To Host 1 data transmission DATA circuit termination 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 11 Packet switching 101001.1010001101011011110.11001 Header Data Trailer packet n Dữ liệu được chia thành các gói tin (packet).Mỗi gói đều có phần thông tin điều khiển (header, trailer) cho biết nguồn gửi, đích nhận… n Các gói tin có thể đến và đi theo những đường khác nhau dồn kênh (multiplexing), được lưu trữ rồi chuyển tiếp khi đi qua nút trung gian (store & forward). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 12
So sánh circuit switching và packet switching n Packet switching ¤ Không chiếm dụng đường truyền cho phép nhiều người dùng hơn, hiệu suất sử dụng đường truyền cao. ¤ Không cần thiết lập kênh truyền (call setup). ¤ Có độ trễ gói tin. ¤ Cần phải có cơ chế khắc phục lỗi. n Circuit switching ¤ Call setup ¤ Thích hợp với truyền tin chất lượng cao, tức thì. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 13 Circuit switching: FDM & TDM n Hai phương pháp chia sẻ liên kết (link) trong circuit switching: ¤ FDM (Frequency Division Multiplexing). ¤ TDM (Time DM). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 14
FDM & TDM example Example: FDM 4 users frequency time TDM frequency time 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 15 Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: Internet Host C Host A Host D Node 1 Node 2 Node 3 Node 5 Host B Node 7 Host E Node 6 Node 4 Datagram packet switching 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 16
Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: ATM Network Host C Host A Host D Node 1 Node 2 Node 3 Node 5 Host B Node 7 Host E Node 6 Node 4 Virtual-Circuit packet switching 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 17 Taxonomy summary communication networks switched broadcast networks networks (vd. Radio, Broadcast TV) circuit-switched packet-switched networks networks (vd. telephone) datagram virtual circuit- networks switched FDM TDM networks (vd. Internet) (vd. ATM) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 18
Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống. 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy). 1.3 - Giao thức mạng (software). 1.4 - Các mô hình tham chiếu (reference models). 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards). 1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng. 1.7 - Mạng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 19 1.3. Network Software (Protocol) n Giao thức (protocol): Tập hợp các quy tắc giao tiếp giữa các hệ máy tính. n Mô hình giao thức mạng hiện nay tuân theo kiến trúc phân tầng (layer architecture). ¤ Mỗi tầng đảm nhận những chức năng nhất định. ¤ Chỉ có tầng duới cùng là giao tiếp trực tiếp với nhau. ¤ Một tầng từ tầng 2 trở lên chỉ giao tiếp với nhiều nhất hai tầng (kề trên, kề dưới). ¤ Thông tin truyền từ tầng N của hệ thống 1 sang tầng N của hệ thống 2 phải truyền qua các tầng N-1 N-2 … 1 của hệ thống 1 và các tầng 1 2 … N-1 của hệ thống 2. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 20
Mailing system Letter Addressed Envelope Addressed Letter Envelope 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 21 Philosopher-Translator-Secretary Layers 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 22
Unix Operating System Layers Applications Libraries System Calls Kernel 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 23 Mô hình trao đổi dữ liệu giữa các tầng {1} 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 24
Mô hình trao đổi dữ liệu giữa các tầng {2} Data User (N+1) PCI Data (N+1) Layer (N) PCI (N+1) PDU (N) Layer PCI – Protocol Control Information PDU – Protocol Data Unit 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 25 Connectionless và connection-oriented Giao thức truyền thông được chia làm hai loại: n Truyền tin có liên kết (connection-oriented): 3 giai đoạn ¤ Thiết lập liên kết (handshaking). ¤ Truyền dữ liệu (data transferring). n Có các cơ chế kiểm soát lỗi ¤ Huỷ bỏ liên kết (terminating). n Truyền thông không liên kết (connectionless): chỉ có giai đoạn truyền dữ liệu. ¤ Thường sử dụng cho các tầng thấp, đường truyền có độ tin cậy cao. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 26
Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống. 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy). 1.3 - Giao thức mạng (software). 1.4 - Các mô hình tham chiếu (reference models). 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards). 1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng. 1.7 - Mạng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 27 1.4. Các mô hình tham chiếu (Reference Models) n Open System Interconnection Reference Model (OSI Reference Model) ¤ Đưa ra bởi ISO (International Organization for Standardization) năm 1984. ¤ Mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở nói chung. ¤ 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, Application. n TCP/IP Reference Model ¤ Sử dụng cho mạng Internet. ¤ 4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 28
OSI layers System #1 Hệ thống #2 All Application Ứng dụng 7 People Presentation Trình diễn 6 Seem Session Phiên 5 To Transport Giao vận 4 Need Network Mạng 3 Data Data Link Liên kết dữ liệu 2 Processing Physical Vật lý 1 011010100011001111 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 29 Layer 1: The Physical Layer n Chỉ có tầng vật lý của hai hệ thống được kết nối và truyền thông trực tiếp với nhau (wire/wireless). n Các đặc tả vật lý (điện, điện từ…) nhằm đảm bảo sự kết nối và truyền tín hiệu giữa hai hệ thống. n Một số yếu tố: ¤ Cáp truyền (Cable). ¤ Mức điện thế (voltage levels). ¤ Thời gian biến thiên hiệu điện thế. ¤ Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách… 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 30
Layer 2: The Data Link Layer n Biến dữ liệu thô nhận được từ tầng vật lý thành dữ liệu có cấu trúc logic cụ thể hơn. ¤ Framing. n 001101010 Khung (frame) có cấu trúc. ¤ Physical Addressing. n Dữ liệu đến từ đâu? Máy tính nào gửi đến? n Dữ liệu cần phải gửi tiếp đi đâu? n Đảm bảo sự tin cậy của tín hiệu truyền giữa hai tầng vật lý. ¤ Kiểm soát lỗi (error control). ¤ Kiểm soát luồng (flow control). n Bao gồm hai tầng con (LLC và MAC). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 31 Layer 3: The Network Layer n Chọn đường đi giữa các nút mạng (path-selection). n Điều khiển luồng mạng con (subnet flow control). n Cắt hợp dữ liệu (fragmentation & reassembly). n Kết nối các mạng có kiến trúc khác nhau. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 32
Layer 4: The Transport Layer n Tầng trên cùng của quá trình truyền dữ liệu. n Đảm bảo dữ liệu được truyền thông suốt và tin cậy giữa hai hệ thống (2 end-systems). ¤ Cắt/hợp dữ liệu (fragmentation/reassembly). ¤ Kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng (error detection and recovery, information flow control). ¤ Thiết lập, quản lý các kênh liên lạc (virtual circuits). ¤ Dồn kênh (multiplexing). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 33 Layer 5: The Session Layer n Tầng dưới cùng trong số các tầng thao tác trên dữ liệu nhận về (application). n Thiết lập và quản lý các phiên truyền thông giữa hai hệ thống. ¤ Chứng thực (security authentication). ¤ Thiết lập liên kết (connection establishment). ¤ Huỷ bỏ liên kết (connection release). ¤ Phản hồi (acknowledgement). ¤ Truyền lại (data retransmission). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 34
Layer 6: The Presentation Layer n Đảm bảo thông tin truyền từ ứng dụng của hệ thống truyền có thể đọc được bởi ứng dụng của hệ thống nhận. ¤ Cú pháp và ngữ nghĩa của dữ liệu (syntax & semantic). ¤ Định dạng dữ liệu (data formatting). ¤ Chuyển đổi dịnh dạng (format exchange). ¤ Nén dữ liệu (data compression). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 35 Layer 7: The Application Layer n Cung cấp các phương tiện để người dùng có thể truy cập vào mô hình OSI. ¤ Các giao thức truyền thông điệp giữa các chương trình ứng dụng (web, mail…). ¤ Các dịch vụ cho các ứng dụng nằm ngoài mô hình OSI (Word, Access, SQL Server…) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 36
Tại sao phải phân tầng? 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 37 No-layered & Layered Application Telnet FTP HTTP No-layered Transmission coaxial fiber packet Media cable optic radio Application Telnet FTP HTTP Transport & Network Layered Transmission Media coaxial fiber packet cable optic radio 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 38
OSI Summary n Physical: binary transmission ¤ signals, media, connectors, voltages… n Data Link: access to media ¤ bits error control, flow control. ¤ physical addressing, net topology. n Network: address and best path ¤ path selection, routing, addressing, internetwork. n Transport: end-to-end transmission ¤ data transportation, virtual circuit ¤ error detection and recovery, information flow control n Session: interhost communication ¤ session management n Presentation: data representation ¤ data format, data syntax n Application: network services to applications 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 39 TCP/IP Reference Model n Mô hình OSI chỉ mang tính chất lý thuyết, phục vụ nghiên cứu và học tập. n TCP/IP là mô hình áp dụng cho mạng Internet. ¤ TCP = Transmission Control Protocol. ¤ IP = Internet Protocol. ¤ TCP, IP là hai giao thức phổ biến trong họ giao thức TCP/IP. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 40