Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu

MẠNG MÁY TÍNH

Nguyễn Hồng Sơn

1-1 Giới thiệu

Chương 1

Giới Thiệu

1.James F. Kurose, Keith W. Ross, Computer Networking: a top-down approach featuring the Internet, Addison Wesley. 2.Richard Steves, TCP/IP Illustrated Vol I-The Protocols, Addison- Wesley 3. Lấy các Slideshow từ http://www.ptithcm.edu.vn/~hongson vào trang Computer Network

1-2 Giới thiệu

TỔNG QUAN CHƯƠNG

NỘI DUNG (cid:1) Khái quát mạng máy tính (cid:1) network edge: host, access network, đường truyền

vật lý

(cid:1) network core: packet/circuit switching, cấu trúc

Internet

(cid:1) Hiệu năng mạng: packet loss, delay, throughput (cid:1) Các lớp giao thức, các mô hình dịch vụ

Khái quát mạng máy tính

(cid:1) Hệ thống gồm từ hai hay nhiều máy tính nối

lại với nhau hình thành mạng máy tính (cid:1) host= end systemchạy ứng dụng mạng (cid:1) Liên kết truyền thông

(cid:2) Cáp quang,cáp đồng, radio, kênh vệ

tinh

(cid:2) Tốc độ truyền = bandwidth

(cid:1) Thiết bị nối mạng:chuyển tiếp các gói số liệu

1-3 Giới thiệu

1-4 Giới thiệu

Sơ lược về cấu trúc một mạng

(cid:1) network edge: các ứng dụng và máy host

(cid:1) access network,

đường truyền vật lý: các liên kết truyền dùng dây và không dây

(cid:1) network core:

(cid:2) Gồm các router kết

nối với nhau

(cid:2) Các mạng được kết

nối với nhau

1-5 Giới thiệu

Network edge:

(cid:1) end system (host):

peer-peer

(cid:2) Chạy các trình ứng dụng mạng (cid:2) Ví dụ Web, email (cid:2) Tại biên (lề) của mạng

(cid:1) Mô hình client/server:

(cid:2) client host yêu cầu và nhận dịch

vụ từ các server

client/server

(cid:2) Ví dụ Web browser/server;

email client/server (cid:1) Mô hình peer-peer:

(cid:2) Không cần các server, các host

trao đổi trực tiếp

(cid:2) Ví dụ Skype, BitTorrent

1-6 Giới thiệu

Mạng truy nhập và đường truyền vật lý (Access network và physical media)

Phương pháp kết nối host

vào mạng:

(cid:1) Mạng của các cơ quan (cid:1) Mạng tư gia (cid:1) Mạng di động

Khái niệm băng thông (cid:1) Khái niệm (cid:1) Chia sẻ hay dùng riêng

1-7 Giới thiệu

Network Core

(cid:1) Là một lưới nối các router (cid:1) Số liệu được chuyển qua

mạng như thế nào? (cid:2) circuit switching: mạch vật lý dành riêng cho mỗi cuộc gọi

(cid:2) packet-switching: số liệu được chuyển qua mạng dưới dạng các khối rời rạc. Không dùng mạch vật lý riêng cho một cuộc gọi.

1-8 Giới thiệu

Cấu trúc mạng Internet: mạng của các mạng

(cid:1) Phân cấp yếu (cid:1) Tại trung tâm: Tier-1 ISP (VDC, Viettel...), phạm vi quốc

gia/quốc tế (cid:2) Quan hệ ngang cấp

Tier 1 ISP

Các nhà cung cấp Tier-1 kết nối ngang hàng

Tier 1 ISP

Cấu trúc mạng Internet: mạng của các mạng

(cid:1) Tier-2 ISP: là các ISP nhỏ hơn, thường cho một vùng

(cid:2) Kết nối đến một hay nhiều tier-1 ISP, có thể nối đến Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

Các Tier-2 ISP cũng nối ngang cấp với nhau

Tier 1 ISP

Tier-2 ISP thuê tier-1 ISP kết nối đến Internet (cid:1) tier-2 ISP là khách hàng cùa tier-1 ISP

Tier 1 ISP

Tier-2 ISP

1-9 Giới thiệu

1-10 Giới thiệu

Cấu trúc mạng Internet: mạng của các mạng

(cid:1) Tier-3 ISP và local ISP

(cid:2) Là mạng truy nhập gần gũi với end system

local ISP

Tier 3 ISP

local ISP

Tier-2 ISP

Tier 1 ISP

Tier-2 ISP

Local và tier- 3 ISP là thuê bao của các tier cấp cao hơn, các ISPkết nối chúng với phần còn lại của Internet

Tier-2 ISP

local ISP

Tier-2 ISP local ISP

Cấu trúc mạng Internet: mạng của các mạng

(cid:1) Các gói được chuyển qua nhiều mạng

local ISP

Tier 3 ISP

local ISP

Tier-2 ISP

Tier 1 ISP

Tier-2 ISP

local ISP

Tier-2 ISP local ISP

1-11 Giới thiệu

1-12 Giới thiệu

packet loss và delay

Các gói xếp hàng tại các bộ đệm của router (cid:1) Tốc độ gói đến vượt quá khả năng của liên kết đầu ra (cid:1) Các gói xếp hàng, đợi lấy lượt truyền

Gói đang được truyền (delay)

Gói đang xếp hàng (delay)

Vùng trống của bộ đệm

1-13 Giới thiệu

Bốn yếu tố gây trễ

(cid:1) 2. xếp hàng

(cid:1) 1. xử lý tại node: (cid:2) Kiểm tra lỗi bit (cid:2) Xác định đầu ra

(cid:2) Đợi tại liên kết đầu ra để lấy lượt truyền lên liên kết

(cid:2) Tùy thuộc vào mức nghẽn của router

Trễ truyền nội dung

Trễ lan truyền tín hiệu

Trễ xử lý Trễ xếp hàng

1-14 Giới thiệu

Bốn yếu tố gây trễ

3. Truyền nội dung: (cid:1) R=bandwidth (bps) (cid:1) L=kích thước (bits) (cid:1) L/R

4. Lan tryền tín hiệu: (cid:1) d = cự ly truyền (m) (cid:1) s = tốc độ lan truyền tín hiệu trong môi trường (~2x108 m/sec)

(cid:1) d/s

Trễ truyền nội dung

Trễ lan truyền tín hiệu

Trễ trên mạng Internet và đo lường

Chương trình traceroute là phương tiện đo thời gian

trễ từ nguồn đến các router dọc theo tuyến dẫn đến đích. (cid:2) Truyền ba gói đến mỗi router dọc theo đường đi đến đích (cid:2) Mỗi router đến lượt mình gửi gói phản hồi (cid:2) Tính toán thời gian giữa thời điểm truyền và nhận.

3 probes

Trễ xử lý Trễ xếp hàng 1-15 Giới thiệu

1-16 Giới thiệu

Trễ trên mạng Internet và đo lường

Ba giá trị đo lường từ end sysem đến www.yahoo.com

Liên kết ra hải ngoại

* có nghĩa là không đáp ứng (gói thăm dò bị mất, router không phản hồi)

1-17 Giới thiệu

Mất gói (Packet loss)

(cid:1) Hàng đợi có kích thước hữu hạn (cid:1) Gói đến trong khi hàng đợi hết chỗ bị bỏ (cid:1) Gói bị mất có thể được truyền lại

Gói đang được truyền

buffer (hàng đợi)

Gói đến hàng đợi đã đầy sẽ bị hủy bỏ

1-18 Giới thiệu

Thông lượng (Throughput)

(cid:1) throughput:là tốc độ (bps) truyền các bit

giữa nguồn và đích (cid:2) Tức thời:tốc độ tại một thời điểm (cid:2) Trung bình:tốc độ trong một khoảng thời gian

server truyền luồng bit vào ống

ống có thể dẫn luồng với tốc độ Rs bps

ống có thể dẫn luồng với tốc độ Rc bps

1-19 Giới thiệu

Thông lượng

(cid:1) Rs< Rc

Rs bps

Rc bps

(cid:1) Rs> Rc

Rs bps

Rc bps

Liên kết cổ chai: Là liên kết trên đường end-end bị ràng buộc bởi thông lượng end-end

1-20 Giới thiệu

Thông lượng trong ngữ cảnh Internet

(cid:1) Thông lượng trên

một kết nối: min(Rc,Rs,R/10) (cid:1) Thực tế: Rc hay Rs thường là cổ chai

10 kết nối chia sẻ liên kết cổ chai R bps

1-21 Giới thiệu

Lớp giao thức

Mạng máy tính là một tổ hợp phức tạp gồm nhiều:

(cid:2)host (cid:2)Switch, router (cid:2)Các liên kết dùng các loại đường truyền khác nhau (cid:2)Phần cứng, phần mềm (cid:2)Các giao thức (cid:2)Các ứng dụng

Cần phải hiểu rõ bản chất cấu thành mới có khả năng phát triển, vận hành và sửa chữa

1-22 Giới thiệu

Giải pháp

Đối với các hệ thống phức tạp: (cid:1) Cấu trúc tường minh cho phép nhận diện các thành

phần và mối liên hệ giữa chúng. (cid:2) Kiến trúc phân lớp chức năng

(cid:1) Module hóa giúp dễ bảo trì, cập nhật hệ thống

(cid:2) Sự thay đổi của lớp chức năng này không ảnh

hưởng đến các lớp khác

1-23 Giới thiệu

Kiến trúc phân lớp chức năng: Hai mô hình chính

(cid:1) OSI Reference Model (cid:1) TCP/IP Model

1-24 Giới thiệu

Quan niệm về môi trường hệ thống truyền thông của ISO

Trình ứng dụng

Các chức năng hướng ứng dụng

Các chức năng phụ thuộc mạng

Mạng số liệu

Môi trường mạng

Môi trường OSI

Môi trường hệ thống thực

1-25 Giới thiệu

OSI Reference Model

(cid:1) Được phát triển bởi ISO (International

Organization for Standardization)

(cid:1) Có 7 lớp chức năng (cid:1) Là khuôn mẫu lý thuyết về chức năng của hệ

thống phục vụ truyền thông

1-26 Giới thiệu

Bản chất của mô hình tham chiếu OSI

OSI Reference Model

Trình ứng dụng

Application

Presentation

Session

Các chức năng hướng ứng dụng

Transport

Network

Các chức năng phụ thuộc mạng

Data Link

Physical

Mạng số liệu

1-27 Giới thiệu

Khái niệm lớp chức năng

(cid:1) Mỗi lớp tham gia thực hiện một trong 7 chức

năng truyền thông thiết yếu.

(cid:1) Mỗi lớp dựa vào lớp kế dưới để thực hiện

chức năng của mình, chức năng gần ứng dụng người dùng hơn (primitive functions)--> thông minh hơn.

(cid:1) Lớp dưới có nhiệm vụ cung cấp dịch vụ cho

lớp kế trên

(cid:1) Mỗi lớp hoàn toàn độc lập với các lớp khác.

1-28 Giới thiệu

Đặc tả lớp

1-29 Giới thiệu

Chức năng của các lớp

(cid:1) Application layer (cid:1) Presentation layer (cid:1) Session layer (cid:1) Transport layer (cid:1) Network layer (cid:1) Data link layer (cid:1) Physical layer

1-30 Giới thiệu

Các giao tiếp

Trình ứng dụng

SAP

Data Network

Ký hiệu: Kết nối ảo Kết nối thật

1-31 Giới thiệu

Nguyên lý

(cid:1) Hoạt động truyền thông giữa hai trình ứng dụng chỉ thành công khi tất cả các giao tiếp đều phải hoạt động tốt.

1-32 Giới thiệu

Khái niệm giao thức

Giao tiếp giữa người với

người:

Các giao thức mạng: (cid:1) Chủ thể là máy (cid:1) Giao tiếp giữa các máy được thực hiện theo giao thức

(cid:1) Hỏi, yêu cầu... (cid:1) Trả lời (cid:1) Đối đáp qua lại

Các giao thức định nghĩa khuôn dạng khối số liệu,

trật tự truyền vànhận giữa các thực thể truyền thông, các hành vi truyền vànhận.Giao thức thực hiện các giao tiếp ngang hàng giữa hai lớp chức năng trên hai thiết bị.

1-33 Giới thiệu

Khái niệm giao thức

Chào

TCP connection request

chào

TCP connection response

Get http://www.ptithcm.edu.vn

Anh học lớp nào D07VT

index.html

Thời gian

1-34 Giới thiệu

Giao tiếp nội giữa các lớp kề

(cid:1) Lớp trên truy xuất dich vụ của lớp dưới qua

một SAP

(cid:1) Lưu ý: có nhiều SAP giữa hai lớp (cid:1) Các dịch vụ giữa hai lớp kề được diễn tả thông qua hai thuật ngữ: primitive và parameter (cid:2) primitive là các hàm chức năng, thực hiện một

chức năng cụ thể

(cid:2) parameter là các tham số để truyền thông tin

điều khiển hay data vào primitive

1-35 Giới thiệu

Các loại primitive tiêu biểu

(cid:1) Request() (cid:1) Indicate() (cid:1) Response() (cid:1) Confirm()

1-36 Giới thiệu

Các loại primitive tiêu biểu (2)

1-37 Giới thiệu

Đơn vị dữ liệu giao thức (Protocol Data Unit)

Giao thức thực hiện chức năng truyền thông dựa vào đóng và tách gói dữ liệu, mỗi giao thức đều có các PDU riêng.

Overhead

Payload

chứa thông tin điều khiển và hỗ trợ hoạt động của giao thức

Thông tin cần truyền/nhận của các tầng phía trên

1-38 Giới thiệu

Hoạt động truyền thông qua môi trường OSI

1-39 Giới thiệu

TCP/IP Model

Application

TCP/IP model là kiến trúc phân lớp

Giao tiếp

Transport

Network

Gắn kết

Links

Đường dây

Physical

1-40 Giới thiệu

Các lớp chức năng trong mô hình TCP/IP (cid:1) application: hỗ trợ ứng dụng mạng

(cid:2) FTP, SMTP, HTTP

application

(cid:1) transport: truyền tải data giữa các

transport

quá trình (process) (cid:2) TCP, UDP

network

(cid:1) network: định tuyến gói IP từ nguồn

link

đến đích (cid:2) IP, các giao thức định tuyến

(cid:1) link: truyền tải data giữa các phần tử

physical

kề nhau (cid:2) PPP, Ethernet

(cid:1) physical: chuyển các bit qua môi

trường vật lý

Nguồn

Hoạt động đóng gói/tách gói (Encapsulation/Decapsulation)

1-41 Giới thiệu

message

segment

datagram frame Hl

application transport network link physical

link physical

switch

M Hn Hn Hn Ht Ht M Ht M Ht

đích

network link physical

router

M M Hn Hn Ht Ht Hl M M Hn Ht

application transport network link physical

M Ht M Ht M Ht Hn Hn Hl

1-42 Giới thiệu

HẾT CHƯƠNG 1

1-43 Giới thiệu

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu