Bài giảng Nhập môn mạng máy tính: Chương 2 - Trường ĐH Công nghệ thông tin

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhập môn mạng máy tính - Chương 2: Tầng ứng dụng" giới thiệu các nguyên lý hoạt động của tầng ứng dụng trong mô hình mạng. Chương trình bao gồm các ứng dụng mạng phổ biến như web (HTTP), email (SMTP, IMAP), hệ thống tên miền (DNS) và các ứng dụng ngang hàng (P2P). Bài giảng cũng đề cập đến lập trình socket sử dụng UDP và TCP, cho phép sinh viên hiểu cách các ứng dụng tương tác với tầng mạng. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để biết thêm chi tiết!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn mạng máy tính: Chương 2 - Trường ĐH Công nghệ thông tin

Chương 2 Tầng Ứng dụng (Application Layer) A note on the use of these PowerPoint slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They’re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following:  If you use these slides (e.g., in a class) that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!)  If you post any slides on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. For a revision history, see the slide note for this page. Computer Networking: Thanks and enjoy! JFK/KWR A Top-Down Approach 8th edition All material copyright 1996-2023 Jim Kurose, Keith Ross J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Pearson, 2020
Tầng Ứng dụng – Tổng quan o Nguyên lý của các ứng dụng mạng o Web và HTTP o E-mail, SMTP, IMAP o Hệ thống phân giải tên miền DNS o Các ứng dụng P2P o Lập trình socket với UDP và TCP 2
Tầng Ứng dụng: Tổng quan Mục tiêu: Tìm hiểu o Khái niệm và khía cạnh triển khai o Tìm hiểu về các giao thức thông của các giao thức tầng ứng dụng qua việc xem xét các giao thức  Mô hình dịch vụ tầng vận chuyển phổ biến của Tầng Ứng dụng:  Mô hình client-server (máy khách –  HTTP máy chủ)  SMTP, IMAP  Mô hình peer-to-peer (ngang hàng)  DNS o Lập trình ứng dụng mạng  Socket API 3
Một số ứng dụng mạng  Mạng xã hội  Chia sẻ file P2P  Web  Đàm thoại trên mạng IP (e.g.,  Nhắn tin, chat Skype)  e-mail  Hội thảo video thời gian thực (e.g., Zoom) o Trò chơi trực tuyến với nhiều người cùng tham gia  Internet search  Đăng nhập từ xa o Truyền hình trực tuyến (streaming stored video – Vd: YouTube, Hulu,  … Netflix) Q: Ứng dụng ưa thích của bạn? 4
Tạo một ứng dụng mạng Viết chương trình: application  Chạy trên các hệ thống đầu cuối (khác nhau) mobile transport network network data link  Giao tiếp qua mạng physical national or global ISP  Ví dụ: phần mềm máy chủ web giao tiếp với phần mềm duyệt web Không cần viết phần mềm cho các thiết bị trong mạng lõi local or regional ISP  Các thiết bị trong mạng lõi không chạy các home network content ứng dụng của người dùng application provider transport network  Các ứng dụng trên các hệ thống đầu cuối network data link physical application transport datacenter network cho phép phát triển ứng dụng và quảng bá network data link physical nhanh chóng enterprise network 5
Mô hình Client – Server (Máy khách – máy chủ) o Máy chủ (Server):  Luôn luôn hoạt động mobile network  Địa chỉ IP cố định national or global ISP  Thường tổ chức thành các trung tâm dữ liệu để mở rộng quy mô o Máy khách (Client): local or  Liên lạc, giao tiếp với máy chủ regional ISP  Có thể kết nối không liên tục home network content  Có thể thay đổi địa chỉ IP provider network datacenter network  Không giao tiếp trực tiếp với các máy khách khác o Ví dụ: HTTP, IMAP, FTP enterprise network 6
Kiến trúc mạng ngang hàng (peer-to-peer)  Không có máy chủ luôn hoạt động  Các hệ thống đầu cuối bất kỳ giao tiếp trực mobile network tiếp với nhau national or global ISP  Các peer yêu cầu dịch vụ từ các peer khác và cung cấp dịch vụ ngược lại cho các peer khác  Khả năng tự mở rộng – các peer mới cung local or cấp thêm dịch vụ mới, cũng như có thêm regional ISP nhu cầu mới về dịch vụ home network content  Các peer có thể kết nối không liên tục và provider network datacenter thay đổi địa chỉ IP network • Quản lý phức tạp  Ví dụ: Chia sẻ tập tin P2P [BitTorrent] enterprise network 7
Socket o Tiến trình gửi/nhận thông điệp đến/từ socket của nó o Socket hoạt động tương tựa như cánh cửa  Tiến trình gửi đẩy thông điệp ra khỏi cửa  Tiến trình gửi dựa trên hạ tầng vận chuyển bên kia của cánh cửa để phân phối thông điệp đến socket tại tiến trình nhận o Hai socket có liên quan: một socket ở mỗi bên application application socket điều khiển bởi process process nhà phát triển ứng dụng transport transport network network điều khiển bởi link Hệ điều hành link Internet physical physical 8
Xác định tiến trình  Để nhận các thông điệp, tiến trình  Định danh (identifier) bao gồm cả phải có định danh identifier địa chỉ IP and số hiệu cổng (port)  Thiết bị đầu cuối có một địa chỉ IP liên kết với tiến trình trên hệ thống 32-bit duy nhất đầu cuối.  Q: địa chỉ IP của hệ thống đầu  Ví dụ về số hiệu cổng: cuối mà tiến trình chạy trên đó có  Máy chủ HTTP (Web): 80 đủ để xác định tiến trình đó hay  Máy chủ thư điện tử: 25 không?  Để gửi thông điệp HTTPđến máy  A: không, có nhiều tiến trình có thể chủ web gaia.cs.umass.edu: được chạy trên cùng một hệ thống đầu cuối • Địa chỉ IP: 128.119.245.12 • Số hiệu cổng: 80  Còn nữa… 9
Một giao thức tầng Ứng dụng định nghĩa: o Các loại thông điệp được trao đổi o Các giao thức (protocol) mở:  Ví dụ: yêu cầu (request), phản hồi  Được định nghĩa trong các RFCs, (response) mọi người đều có quyền truy cập vào định nghĩa giao thức o Cú pháp thông điệp:  Cho phép khả năng tương tác  Các trường trong thông điệp và cách các trường được đinh nghĩa  Ví dụ: HTTP, SMTP o Ngữ nghĩa của thông điệp o Các giao thức độc quyền:  Ý nghĩa của thông tin trong các  Ví dụ: Skype, Zoom trường o Các quy tắc (rules):  Khi nào và cách thức các tiến trình gửi và phản hồi các thông điệp 10
Dịch vụ vận chuyển nào mà một ứng dụng cần? o Toàn vẹn dữ liệu (Data integrity) o Thông lượng (Throughput)  Một số ứng dụng (ví dụ: truyền tập  Một số ứng dụng (ví dụ: đa phương tin, file transfer, web) yêu cầu độ tin tiện - multimedia) yêu cầu thông cậy 100% khi truyền dữ liệu lượng tối thiểu để đạt được hiệu quả  Một số ứng dụng khác (ví dụ: audio)  Một số ứng dụng khác (“ứng dụng có thể chịu được mất mát mềm dẻo - elastic apps”) sử dụng bất kỳ thông lượng nào mà nó nhận o Định thì (Timing)  Một số ứng dụng (Ví dụ: điện thoại o An ninh (Security) Internet, game tương tác) yêu cầu  Mã hóa, toàn vẹn dữ liệu,… độ trễ thấp để đạt được hiệu quả 11
Yều cầu dịch vụ vận chuyển: các ứng dụng phổ biến Ứng dụng Mất dữ liệu Thông lượng Độ nhạy thời gian Truyền/tải tập tin Không Mềm dẻo Không Thư điện tử Không Mềm dẻo Không Tài nguyên web Không Mềm dẻo Không Audio/video Chịu lỗi audio: 5Kbps-1Mbps Có, 10’s msec thời gian thực video:10Kbps-5Mbps streaming audio/video Chịu lỗi Như trên Có, few secs Game tương tác Chịu lỗi Kbps+ Có, 10’s msec Nhắn tin Không Mềm dẻo Có và không 12
Các dịch vụ giao thức vận chuyển Internet Dịch vụ TCP: Dịch vụ UDP:  Truyền tải tin cậy (reliable  Truyền tải không tin cậy giữa tiến transport) giữa các tiến trình gửi trình gửi và nhận và nhận × Không cung cấp: tính tin cậy, điều  Điều khiển luồng (flow control): khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, bên gửi không áp đảo (gửi quá định thì, thông lượng đảm bảo, an khả năng) bên nhận ninh hay thiết lập kết nối  Điều khiển tắc nghẽn (congestion control): điều tiết bên gửi khi mạng Q: Tại sao phải quan tâm? quá tải Tại sao có UDP  Hướng kết nối (connection- oriented): thiết lập kết nối giữa bên gửi và bên nhận × Không cung cấp: định thì, thông lượng tối thiểu, an ninh 13
Ứng dụng Internet và các giao thức vận chuyển Giao thức Giao thức Ứng dụng Tầng Ứng dụng Vận chuyển Truyền/tải tập tin FTP [RFC 959] TCP Thư điện tử SMTP [RFC 5321] TCP Tài nguyên Web HTTP [RFC 7230, 9110] TCP Điện thoại Internet SIP [RFC 3261], RTP [RFC 3550], TCP or UDP hoặc các giao thức độc quyền Streaming audio/video HTTP [RFC 7230], DASH TCP Game tương tác WOW, FPS (proprietary) UDP or TCP 14
Bảo mật TCP o TCP và UDP Socket: o TLS được triển khai ở Tầng Ứng  Không mã hóa dụng  Dữ liệu chưa được mã hóa được  Các ứng dụng sử dụng các thư viện gửi vào socket đi qua Internet dưới TLS, qua đó làm việc với TCP dạng nguyên bản (!)  Dữ liệu dạng nguyên bản được gửi o Transport Layer Security (TLS) vào các socket đi qua Internet ở dạng được mã hóa  Cung cấp các kết nối TCP có mã hóa  Xem thêm ở các chương sau  Toàn vẹn dữ liệu  Chứng thực đầu cuối 15
Tầng Ứng dụng – Tổng quan o Nguyên lý của các ứng dụng mạng o Web và HTTP o E-mail, SMTP, IMAP o Hệ thống phân giải tên miền DNS o Các ứng dụng P2P o Lập trình socket với UDP và TCP 16
Web và HTTP o Trước tiên, ôn tập lại…  Trang web bao gồm các đối tượng (objects), có thể được lưu trữ ở các máy chủ Web khác nhau  Đối tượng có thể là tập tin HTML, các hình ảnh JPEG, các tập tin audio,…  Trang web bao gồm tập tin HTML cơ bản chứa tham chiếu đến nhiều đối tượng, mỗi đối tượng được đánh địa chỉ bới một URL www.someschool.edu/someDept/pic.gif Tên máy Đường dẫn 17
Tổng quan về HTTP o HTTP: hypertext transfer protocol  Giao thức tầng ứng dụng cho Web  Mô hình Máy khách – máy chủ (Client – PC chạy Server) Trình duyệt Firefox • Client: trình duyệt – yêu cầu, tiếp nhận, (sử dụng giao thức HTTP) và hiển thị các đối tượng Web Máy chủ chạy • Server: máy chủ web gửi (sử dụng giao Web Server thức HTTP) các đối tượng trong phản hồi Apache của các yêu cầu iPhone chạy trình duyệt Safari 18
Tổng quan về HTTP (tt) o Dùng TCP: o HTTP “không lưu trạng thái”  Máy khách khởi tạo kết nối TCP (tạo  Máy chủ không duy trì thông tin về socket) đến cổng 80 của máy chủ các yêu cầu trước đó của máy  Máy chủ chấp nhận kết nối TCP từ khách máy khách Ngoài lề  Các thông điệp HTTP (thông điệp Các giao thức nào duy trì “trạng thuộc giao thức Tầng ứng dụng) thái” thì phức tạp! được trao đổi giữa trình duyệt (HTTP client) và máy chủ web  Lịch sử trước đó (trạng thái) (HTTP server) phải được duy trì  Kết nối TCP được đóng  Nếu máy chủ/máy khách bị sự cố, cách nhìn về “trạng thái” của nó có thể bị mâu thuẫn, phải được điều chỉnh 19
Các kết nối HTTP: 2 loại o HTTP không bền vững o HTTP bền vững 1. Kết nối TCP được mở  Kết nối TCP được mở đến một máy 2. Chỉ tối đa một đối tượng được gửi chủ (server) qua kết nối TCP  Nhiều đối tượng có thể được gửi 3. Kết nối TCP đóng lại thông qua duy nhất một kết nối TCP giữa máy khách (client) và máy chủ o Tải nhiều đối tượng yêu cầu nhiều đó kết nối  Kết nối TCP đóng lại 20