Mạng máy tính

Mạng máy tính Giảng viên: Bùi Trọng Tùng Khoa Kỹ thuật máy tính Trường Cơng nghệ thơng tin Truyền thông Đại học Bách khoa Hà Nội 1 Về môn học     Mã HP: IT3080 Tên học phần: Mạng máy tính Khối lượng: 3(3-0-1-6) Đánh giá:  Quá trình (50%):     Thực hành(30%) Kiểm tra kỳ(20%) Cuối kỳ (50%): thi trắc nghiệm Website: https://users.soict.hust.edu.vn/tungbt/it3080 2 Quy định điểm chuyên cần  Tham gia Google Classroom làm tập trắc nghiệm     Đạt điểm tuyệt đối tất tập trắc nghiệm: +1 Khơng hồn thành 1-2 bài: Khơng hồn thành 3-4 bài: -1 Khơng hoàn thành ≥5 bài: -2 3 Tài liệu tham khảo [KR] Networking: a top-down approach featuring the Internet, 6th Edition, James F Kurose, Keith W Ross, Addison Wesley 2012 [PB] TCP/IP tutorial and technical overview, Lydia Parziale, David T.Britt, IBM Redbooks 2006 [WS] Data and Computer Communications, 8th Edition William Stallings, Pearson Prentice Hall 2007 4 Giảng viên Bùi Trọng Tùng, Trường CNTT&TT - BK HN Email : tungbt@soict.hust.edu.vn Địa : phòng 405 – nhà B1 – BKHN Website: https://users.soict.hust.edu.vn/tungbt FB: https://www.facebook.com/tungbui.hust Group: https://www.facebook.com/groups/FAQ.TungBT/ 5 Chương Tổng quan mạng máy tính truyền thơng 6 Cơ mạng máy tính 7 1.1 Các khái niệm 8 Mạng máy tính gì?  Tập hợp máy tính kết nối với dựa kiến trúc để trao đổi liệu    Máy tính: máy trạm, máy chủ, thiết bị mạng Kết nối phương tiện truyền Theo kiến trúc mạng 9 Mơ hình truyền thơng Ví dụ: 10 10 Đường truyền vật lý   Là phương tiện vật lý có khả truyền dẫn tín hiệu Phân loại:    Hữu tuyến: cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang,… Vơ tuyến: sóng radio, viba, sóng hồng ngoại,… Một số thơng số đặc trưng:  Băng tần: Độ rộng tần số tín hiệu truyền     fmin: tần số nhỏ nhất, fmax: tần số lớn Băng tần = fmax - fmin Tỉ lệ lỗi bit truyền(BER – Bit Error Rate/Ratio) Độ suy hao: mức suy giảm tín hiệu truyền 11 11 BER   BER = Số bit lỗi / Tổng số bit truyền Ví dụ: với mạng Internet BER ~ 10-9 12 12 Kiến trúc mạng  Các nút mạng kết nối với nào? (Hình trạng – Topology)    Topology vật lý: hình trạng dựa cáp kết nối Bus Ring (Vịng) Star (Sao) Mesh (Lưới) Topology logic: hình trạng dựa cách thức truyền tín hiệu: điểm-điểm, điểm-đa điểm (quảng bá) …và trao đổi liệu với nào? (Giao thức – Protocol) 13 13 Một vài ví dụ       Mạng Internet Mạng nội quan, trường học Mạng gia đình Hệ thống ATM ngân hàng Mạng điện thoại 14 14 Phân loại mạng máy tính  Mạng cá nhân (PAN – Personal Area Network)      Phạm vi kết nối: vài chục mét Số lượng người dùng: vài người dùng Thường phục vụ cho cá nhân Cơng nghệ điển hình: Bluetooth, NFC, Transfer Jet, Mạng cục (LAN – Local Area Network):     Phạm vi kết nối: vài ki-lô-mét Số lượng người dùng: vài đến hàng trăm nghìn Thường phục vụ cho cá nhân, hộ gia đình, tổ chức Cơng nghệ điển hình: Ethernet, WiFi 15 15 Phân loại mạng máy tính  Mạng thị (MAN – Metropolitian Area Network)     Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)     16 Phạm vi kết nối: hàng trăm ki-lô-mét Số lượng người dùng: hàng triệu Phục vụ cho thành phố, khu vực Phạm vi kết nối: vài nghìn ki-lơ-mét Số lượng người dùng: hàng tỉ GAN – Global Area Network: phạm vi toàn cầu (Ví dụ: Internet) Cơng nghệ điển hình: 3G/4G/5G, Wimax, GPON 16 Mạng Internet PC  Nhiều chục tỉ thiết bị kết nối wireless  4.66 tỉ người dùng(59.5%) laptop smartphone Đường truyền: cáp quang, cáp đồng, 3G/4G/5G…  Truyền tải ~Nx109 TB ngày wireless links  Dịch vụ: Web, email, mạng wired xã hội, Zalo… links mobile network server The picture can't be display ed The picture can't be display ed global ISP The picture can't be display ed The picture can't router home network regional ISP institutional network 17 17 Internet of things 18 18 Mạng Internet Mạng mạng (Network of networks)  access network access network access network Internet access network Làm để kết nối hàng triệu hệ thống mạng với nhau? access network 19 19 Kiến trúc Internet: Mạng mạng  Kết nối mạng với tất mạng khác? access net access net access net access net access net access net access net Khơng có khả mở rộng: Số lượng kết nối O(n2) access net access net access net access net access net access net access net access net access net 20 20 Triển khai kiến trúc phân tầng Nút mạng trung gian Ứng dụng mạng cung cấp dịch vụ cho người dùng PC Điều khiển truyền liệu ứng dụng Chọn đường, chuyển tiếp liệu Điều khiển truyền liệu liên kết vật lý Chuyển liệu thành tín hiệu truyền Server 97 97 Chồng giao thức TCP/IP Aplication DNS DHCP Transport Network Data link Physical SNMP HTTP UDP SMTP TCP ICMP RIP OSPF IP Ethernet FDDI Copper PPP Optical DSL Radio ARP PSTN Sử dụng giao thức liên mạng IP 98 FTP 98 Chồng giao thức TCP/IP  Dạng “đồng hồ cát”: sử dụng giao thức liên mạng (IP – Internet Protocol) tầng mạng:   Cho phép hệ thống mạng sử dụng công nghệ truyền dẫn kết nối với hệ thống mạng Tách rời phát triển ứng dụng tầng cao với công nghệ truyền dẫn tầng thấp    IP-based application: Ứng dụng tảng IP (VoIP ) Hỗ trợ thay đổi song song công nghệ IP Tuy nhiên, khó để nâng cấp thân giao thức IP (vấn đề chuyển đổi IPv4 sang IPv6) 99 99 Cài đặt TCP/IP hệ thống mạng • Trên hệ thống đầu cuối • Khác ứng dụng khác • Như nút IP • Trên nút • Khác liên kết khác 100 100 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G 100M 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 101 101 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G 10G CAT5 WDM IP 100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian TCP header Ethernet/100M CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 102 102 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP 100M 10G Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian IP header TCP header CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 103 103 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM 10G IP 100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian Ethernet header IP header TCP header Ethernet/100M CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 104 104 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối 10M IP 10G CAT5 WDM IP 100M 10G Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian IP header TCP header CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 105 105 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối WDM header 10M IP 10G CAT5 WDM 10G IP 100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian IP header TCP header Ethernet/100M CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 106 106 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP 100M 10G Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian IP header TCP header CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 107 107 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Các nút mạng trung gian Ethernet header IP header TCP header CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 108 108 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP 100M 10G Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian IP header TCP header CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 109 109 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM 10G IP 100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian TCP header Ethernet/100M CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 110 110 Đóng gói chồng giao thức TCP/IP HTTP HTTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nút mạng đầu cuối IP 10M IP 10G CAT5 WDM 10G IP 100M Ethernet/100M WDM CAT5 Các nút mạng trung gian CAT5 Nút mạng đầu cuối Dữ liệu - payload 111 111 4.3 Định danh TCP/IP Tên miền Số hiệu cổng Địa IP Địa MAC 112 112 Định danh  Giá trị cho phép xác định người hay đối tượng  Tên   Địa   Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi Số điện thoại   Bui Trong Tung 8680896 Email  tungbt@soict.hut.edu.vn 113 113 Định danh phân cấp  Các định danh xác định địa có tính phân cấp    Cho phép quản lý logic hiệu khơng gian địa khổng lồ Tính mở rộng Ví dụ tính phân cấp  Địa  Số điện thoại   Hanoi Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi +84-(4) 868-08-96 Dai Co Viet So 114 Hai Ba Trung 114 Định danh kiến trúc phân tầng   Định danh hệ thống mạng máy tính: gán cho đối tượng (dịch vụ, máy trạm, thiết bị mạng) giá trị riêng Tại phải định danh?     Phân biệt đối tượng hệ thống Xác định liệu xuất phát từ đâu Xác định liệu đến đâu Mỗi tầng có nhiệm vụ khác để điều khiển việc truyền thông tin đối tượng khác  tầng có chế định danh khác  Cùng đối tượng mang nhiều định danh  cần chế “phân giải” để tìm kiếm định danh đối tượng tầng biết định danh đối tượng tầng khác 115 115 Định danh TCP/IP application Domain name (tên miền) TCP/UDP Port number (Số hiệu cổng ƯD) IP IP address, e.g 203.12.15.165 data link Physical address / MAC address e.g 00:11:24:79:8e:82 physical 116 116 Tên miền (Domain name)       Định danh sử dụng tầng ứng dụng Là chuỗi ký tự gợi nhớ Do người dùng sử dụng truy cập dịch vụ tầng ứng dụng Không sử dụng làm địa truyền liệu nút mạng Phân cấp Ví dụ: soict.hust.edu.vn 117 117 Số hiệu cổng ứng dụng  Định danh sử dụng tầng giao vận    16 bit Một số dùng kèm theo địa IP để định danh cho ứng dụng mạng Tương tự số phòng tòa nhà    Địa nhà : Nhà C1, Dai Co Viet, Ha Noi => Địa IP Phòng số 325 => Số hiệu cổng E.g HTTP cổng 80, FTP cổng 20, 21 … 118 118 Địa IP     Định danh dùng tầng mạng Dùng giao thức IP - Internet Protocol (tầng mạng) Giá trị phụ thuộc mạng, card mạng gán địa IP Sử dụng để đinh danh máy tính mạng IP, ví dụ:  133.113.215.10 (ipv4)  2001:200:0:8803::53 (ipv6) 119 119 Địa dùng tầng liên kết liệu   48 bit Địa vật lý / địa MAC    HEX BIN Sử dụng tầng liên kết liệu Cố định card mạng NIC ( Network Interface Card) Sử dụng để định danh máy tính mạng cục 00:11:24:79:8e:82 00000000 00010001 00100100 01111001 OUI 10001110 10000010 Gán bới nhà sản xuất OUI (Organizationally Unique Identifier): Mã nhà sản xuất Mỗi nhà sản xuất có giá trị OUI riêng Mỗi nhà sản xuất có nhiều OUI 120 120 Tổng kết phân tầng chồng giao thức Lợi ích? Hạn chế? 121 121 Khả cộng tác  Rất nhiều công nghệ triển khai theo nhiều cách khác nút mạng:       Phần cứng NSX khác nhau: IBM, Dell, Fujitsu, Apple HĐH khác nhau: Linux, Windows, MacOS, Android, iOS Người dùng sử dụng ứng dụng khác nhau: Firefox, Chrome, Cốc Cốc Thiết bị mạng NSX khác nhau: Cisco, TP-Link Và ln thay đổi Phew! Nhưng tất nói chuyện với chúng sử dụng chung giao thức 122 122 Trừu tượng tái sử dụng  Mỗi tầng có nhiều lựa chọn giao thức để sử dụng:     Tầng vật lý: cáp quang, ADSL, 3G, LTE Tầng liên kết liệu: Ethernet, Token Ring, SONET, FDDI Giao vận: TCP, UDP Nhưng góc nhìn tầng ứng dụng: Mozilla (và tất NSX khác) khơng phải viết trình duyệt Firefox (và tất ứng dụng khác) với phiên cho mạng LAN, cho mạng cáp quang, cho mạng WiFi    Các giao thức cung cấp API chuẩn để phát triển ứng dụng Các tầng thấp “trong suốt” với tầng ứng dụng 123 123 Trong suốt   Công nghệ tầng thực phương thức truyền thông khác Thay công nghệ tầng thực song song   Miễn giữ nguyên điểm truy cập dịch vụ SAP Thay công nghệ tầng không ảnh hưởng đến tầng khác 124 124 Hạn chế  Một số thông tin tầng bị “ẩn” (do tính suốt) tầng làm giảm hiệu hoạt động tầng (và làm giảm hiệu hoạt động mạng)    Phần tiêu đề có kích thước đáng kể gói tin Một số cơng nghệ tầng làm giao thức tầng thực khó khăn hơn:   Ví dụ: TCP phải kiểm sốt tắc nghẽn đường truyền Ví dụ: TCP mạng khơng dây TCP/IP khơng có chế an tồn bảo mật thông tin 125 125 Tài liệu tham khảo    Keio University “Computer Networking: A Top Down Approach”, J.Kurose “Computer Network”, Berkeley University 126 126