Giáo trình mạng máy tính (nghề quản trị mạng máy tính trình độ cao đẳng) phần 1

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH Mạng máy tính NGHỀ : QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số: /QĐ-CĐN ngày tháng năm 20 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) Tên tác giả : Huỳnh Thị Mỹ Ngọc Năm ban hành: 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Yêu cầu có tài liệu tham khảo cho sinh viên khoa Công nghệ Thông tin - Trƣờng Cao đẳng Nghề ngày trở nên cấp thiết Việc biên soạn tài liệu nằm kế hoạch xây dựng hệ thống giáo trình mơn học Khoa Giáo trình nhằm cung cấp cho sinh viên tài liệu tham khảo mơn học Mạng máy tính, giới thiệu khái niệm hệ thống mạng máy tính, đồng thời trang bị kiến thức số kỹ chủ yếu cho việc bảo trì quản trị hệ thống mạng Đây coi kiến thức ban đầu tảng cho kỹ thuật viên, quản trị viên hệ thống mạng Trong q trình biên soạn giáo trình, tơi cố gắng đúc kết kinh nghiệm thân học hỏi đồng nghiệp đồng thời tham khảo nhiều tài liệu nhƣng giáo trình khơng tránh khỏi thiết sót hạn chế Tơi mong đƣợc góp ý chân thành đồng nghiệp em học sinh, sinh viên tất ngƣời quan tâm để việc dạy học ngày tốt Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình lãnh đạo Khoa biểu mẫu, bố cục trình bày giải đáp thắc mắc Bên cạnh tơi xin cảm ơn góp ý nhiệt tình đồng nghiệp An Giang, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên Huỳnh Thị Mỹ Ngọc Phản biện Phương Phương Thúy Phản biện Ngơ Thị Tím MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Chƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG I LỊCH SỬ MẠNG MÁY TÍNH II MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG 10 Định nghĩa mạng máy tính 10 Đƣờng truyền 10 Băng thông, Đơn vị đo lƣu lƣợng 10 Phƣơng tiện điều khiển truy cập (Media Access Control - MAC) 13 Máy chủ (Servers), máy trạm (Workstations) , nút mạng (Hosts) 14 Internet, Intranet, Extranet, Ethernet 18 Gateway 22 Upload, download 24 Firewalls 25 III MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG MẠNG 26 IV CÁC MƠ HÌNH MẠNG MÁY TÍNH 26 Peer-to-Peer 26 Client/Server 26 V PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH 27 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý 27 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 27 Phân loại mạng theo kiến trúc mạng sử dụng 28 Phân loại mạng theo hệ điều hành mạng sử dụng 28 VI GIỚI THIỆU MỘT SỐ MƠ HÌNH MẠNG MÁY TÍNH HIỆN NAY 28 PAN 28 LAN 29 CAN 29 MAN 31 WAN 31 INTERNET 32 VII CÁC ỨNG DỤNG, DỊCH VỤ MẠNG VÀ CÁC CỔNG(PORT) THÔNG DỤNG 32 NAT, DNS, FTP, DHCP, WEB, MAIL, CHAT 32 ISP, IAP, ISP dùng riêng, ICP, OSP 33 Các port thông dụng 34 Chƣơng 2: PHƢƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG 37 I MẠNG CĨ DÂY, KHƠNG DÂY VÀ CÁC CHUẨN 37 1.Mạng có dây 37 2.Mạng không dây 37 II CÁC DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ MẠNG 38 Các đầu cáp mạng 38 Các dụng cụ test mạng 38 Các thiết bị mạng 39 Các loại cáp mạng cách bấm cáp mạng 42 Chƣơng 3: KIẾN TRÚC MẠNG 48 I ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC MẠNG 48 II CÁC KIỂU KIẾN TRÚC MẠNG CHÍNH 48 III CÁC KIỂU KIẾN TRÚC MẠNG KẾT HỢP 50 Chƣơng 4: MƠ HÌNH OSI 53 I CHỨC NĂNG CỦA CÁC TẦNG TRONG MƠ HÌNH OSI 53 II QUÁ TRÌNH TRUYỀN VÀ NHẬN DỮ LIỆU 61 Q trình đóng gói liệu (tại máy gửi) 61 Quá trình truyền liệu từ máy gửi đến máy nhận 62 Chi tiết trình xử lý máy nhận 62 Chƣơng 5: MƠ HÌNH TCP/IP 64 I CHỨC NĂNG CỦA CÁC TẦNG TRONG MƠ HÌNH TCP/IP 64 II GIAO THỨC 64 Tổng quan giao thức 64 Bộ giao thức 65 3 Địa lớp mạng cách chia mạng Kiểm tra 70 Chƣơng 6: MỘT SỐ KIỂU KẾT NỐI MẠNG THÔNG DỤNG VÀ CÁC CHUẨN 79 I.KHẢO SÁT CÁC ĐỊNH CHUẨN ARCNET 79 II.TÌM HIỂU ĐỊNH CHUẨN ETHERNET 80 III.TÌM HIỂU ĐỊNH CHUẨN TOKEN RING 80 IV TÌM HIỂU FDDI 81 Chƣơng 7: CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ 82 I PHƢƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ 82 II CÁC SỰ CỐ MẠNG THƢỜNG GẶP 82 III CÁCH KHẮC PHỤC SỰ CỐ 82 Chƣơng 8: HỆ ĐIỀU HÀNH MẠNG 87 I CÀI ĐẶT HỆ CÁC HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH THƠNG DỤNG 87 II CẤU HÌNH ĐỊA CHỈ IP TĨNH, IP ĐỘNG 92 III KIỂM TRA IP BẰNG DÙNG LỆNH 95 IV QUẢN LÝ TÀI KHOẢN NGƢỜI DÙNG 98 Các thuật ngữ chuyên môn 100 Tài liệu tham khảo 101 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: MẠNG MÁY TÍNH Mã mơn học: MH 12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: -Vị trí: sở -Tính chất: Cơ sở bắt buộc -Ý nghĩa vai trị mơn học: Đây mơn học chuyên môn nghề, cung cấp cho sinh viên kỹ mạng máy tính, xây dựng mạng để phục vụ thực tiễn Mục tiêu môn học: -Về Kiến thức: + Hiểu biết lịch sử mạng máy tính + Trình bày đƣợc số khái niệm mạng máy tính + Nêu đƣợc chức năng, cách hoạt động mơ hình OSI, TCP/IP + Trình bày đƣợc hình trạng mạng + Nắm vững kiến thức thiết bị mạng, bƣớc bấm cáp mạng + Phân biệt đƣợc địa mạng + Xác định đƣợc cố hệ thống mạng -Về kỹ năng: + Nhận dạng xác thành phần mạng + Cài đặt đƣợc số hệ điều hành mạng + Chia đƣợc mạng + Khắc phục cố hệ thống mạng - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, thao tác nhanh chuẩn xác + Tiết kiệm vật tƣ, thiết bị, dụng cụ thực hành + Tuân thủ, đảm bảo an tồn cho ngƣời thiết bị + Có tinh thần trách nhiệm cao học tập làm việc Nội dung môn học gồm chƣơng sau: Chƣơng 1: Giới thiệu mạng máy tính Chƣơng 2: Phƣơng tiện truyền dẫn thiết bị mạng Chƣơng 3: Kiến trúc mạng Chƣơng 4: Mơ hình OSI Chƣơng 5: Mơ hình TCP/IP Chƣơng 6: Một số kiểu kết nối mạng thông dụng chuẩn Chƣơng 7: Các phƣơng pháp khắc phục cố Chƣơng 8: Hệ điều hành mạng CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG Giới thiệu: Trong chƣơng trình bày nội dung trình lịch sử hình thành mạng máy tính, mơ hình mạng khái niệm mạng máy tính Mục tiêu: + Trình bày đƣợc hình thành phát triển mạng máy tính + Trình bày đƣợc số khái niệm mạng máy tính + Phân loại xác định đƣợc kiểu thiết kế mạng máy tính thơng dụng + Phân biệt đƣợc ứng dụng dịch vụ mạng + Vẽ đƣợc mơ hình Peer to Peer, Client/Server Nội dung chính: I LỊCH SỬ MẠNG MÁY TÍNH Vào năm 50 hệ máy tính đƣợc đƣa vào hoạt động thực tế với bóng đèn điện tử chúng có kích thƣớc cồng kềnh tốn nhiều lƣợng Hồi việc nhập liệu vào máy tính đƣợc thơng qua bìa mà ngƣời viết trình đục lỗ sẵn Mỗi bìa tƣơng đƣơng với dịng lệnh mà cột có chứa tất ký tự cần thiết mà ngƣời viết trình phải đục lỗ vào ký tự lựa chọn Các bìa đƣợc đƣa vào "thiết bị" gọi thiết bị đọc bìa mà qua thơng tin đƣợc đƣa vào máy tính (hay cịn gọi trung tâm xử lý) sau tính tốn kết đƣợc đƣa máy in Nhƣ thiết bị đọc bìa máy in đƣợc thể nhƣ thiết bị vào (I/O) máy tính Sau thời gian hệ máy đƣợc đƣa vào hoạt động máy tính trung tâm đƣợc nối với nhiều thiết bị vào (I/O) mà qua thực liên tục hết chƣơng trình đến chƣơng trình khác Cùng với phát triển ứng dụng máy tính phƣơng pháp nâng cao khả giao tiếp với máy tính trung tâm đƣợc đầu tƣ nghiên cứu nhiều Vào năm 60 số nhà chế tạo máy tính nghiên cứu thành công thiết bị truy cập từ xa tới máy tính họ Một phƣơng pháp thâm nhập từ xa đƣợc thực việc cài đặt thiết bị đầu cuối vị trí cách xa trung tâm tính tốn, thiết bị đầu cuối đƣợc liên kết với trung tâm việc sử dụng đƣờng dây điện thoại với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thƣờng gọi Modem) gắn hai đầu tín hiệu đƣợc truyền thay trực tiếp thơng qua dây điện thoại Hình 1-1.Mơ hình truyền liệu từ xa Những dạng thiết bị đầu cuối bao gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử lý tín hiệu, thiết bị cảm nhận Việc liên kết từ xa thực thơng qua vùng khác dạng hệ thống mạng Trong lúc đƣa giới thiệu thiết bị đầu cuối từ xa, nhà khoa học triển khai loạt thiết bị điều khiển, thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phép ngƣời sử dụng nâng cao đƣợc khả tƣơng tác với máy tính Một sản phẩm quan trọng hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 IBM Hệ thống bao gồm hình, hệ thống điều khiển, thiết bị truyền thông đƣợc liên kết với trung tâm tính tốn Hệ thống 3270 đƣợc giới thiệu vào năm 1971 đƣợc sử dụng dùng để mở rộng khả tính tốn trung tâm máy tính tới vùng xa Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thơng máy tính trung tâm số lƣợng liên kết máy tính trung tâm với thiết bị đầu cuối, IBM công ty máy tính khác sản xuất số thiết bị sau: + Thiết bị kiểm sốt truyền thơng: có nhiệm vụ nhận bit tín hiệu từ kênh truyền thông, gom chúng lại thành byte liệu chuyển nhóm byte tới máy tính trung tâm để xử lý, thiết bị thực cơng việc ngƣợc lại để chuyển tín hiệu trả lời máy tính trung tâm tới trạm xa Thiết bị cho phép giảm bớt đƣợc thời gian xử lý máy tính trung tâm xây dựng thiết bị logic đặc trƣng + Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối: cho phép lúc kiểm sốt nhiều thiết bị đầu cuối Máy tính trung tâm cần liên kết với thiết bị nhƣ phục vụ cho tất thiết bị đầu cuối đƣợc gắn với thiết bị kiểm sốt Ðiều đặc biệt có ý nghĩa thiết bị kiểm sốt nằm cách xa máy tính cần sử dụng đƣờng điện thoại phục vụ cho nhiều thiết bị đầu cuối Hình 1-2.Mơ hình trao đổi mạng hệ thống 3270 Vào năm 1970, thiết bị đầu cuối sử dụng phƣơng pháp liên kết qua đƣờng cáp nằm khu vực đƣợc đời Với ƣu điểm từ nâng cao tốc độ truyền liệu qua kết hợp đƣợc khả tính tốn máy tính lại với Ðể thực việc nâng cao khả tính tốn với nhiều máy tính nhà sản xuất bắt đầu xây dựng mạng phức tạp Vào năm 1980 hệ thống đƣờng truyền tốc độ cao đƣợc thiết lập Bắc Mỹ Châu Âu từ xuất nhà cung cấp dịnh vụ truyền thơng với đƣờng truyền có tốc độ cao nhiều lần so với đƣờng dây điện thoại Với chi phí th bao chấp nhận đƣợc, ngƣời ta sử dụng đƣợc đƣờng truyền để liên kết máy tính lại với bắt đầu hình thành mạng Hình 3-1.Kết nối hình *Mạng trục tuyến tính (Bus): Trong mạng trục tuyến tính, tất trạm phân chia đƣờng truyền chung (Bus) Đƣờng truyền đƣợc giới hạn hai đầu hai đầu nối đặc biệt gọi Terminator Mỗi trạm đƣợc nối với trục qua đầu nối chữ T (T- Connector) thiết bị thu phát (Transceiver) Khi trạm truyền liệu tín hiệu đƣợc quảng bá hai chiều bus, tức trạm cịn lại thu đƣợc tín hiệu trực tiếp Đối với bus chiều tín hiệu phía, lúc terminator phải đƣợc thiết kế cho tín hiệu phải đƣợc dội lại bus trạm mạng thu nhận đƣợc tín hiệu Nhƣ với topo mạng trục liệu đƣợc truyền theo liên kết điểm-đa điểm (point-to-multipoint) hay quảng bá (broadcast) Hình 3-2.Kết nối kiểu bus 49 Ưu điểm : Dễ thiết kế, chi phí thấp Nhược điểm: Tính ổn định kém, nút mạng hỏng toàn mạng bị ngừng hoạt động *Nguyên tắc hoạt động mơ hình Bus: - Trong mơ hình Bus: tất trạm đƣợc nối vào đƣờng trục – Bus - Khi máy truyền liệu đi, tín hiệu đƣợc quảng bá chiều Bus – liệu đƣợc gửi đến tất máy theo gói - Các máy thấy liệu qua nhận lấy kiểm tra địa gói tin, trùng với địa máy giữ lại gói tin, khơng trùng hủy bỏ (drop) gói tin * Mạng hình vịng: - Trên mạng hình vịng tín hiệu đƣợc truyền vòng theo chiều Mỗi trạm mạng đƣợc nối với vòng qua chuyển tiếp repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu chuyển tiếp đến trạm vịng Nhƣ tín hiệu đƣợc lƣu chuyển vòng theo chuỗi liên tiếp liên kết điểm-điểm repeater cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền đƣợc truyền liệu vịng mạng cho trạm có nhu cầu - Để tăng độ tin cậy mạng ta lắp đặt thêm vòng dự phòng, vòng có cố vịng phụ đƣợc sử dụng - Mạng hình vịng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, nhiên mạng hình vịng địi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp mạng hình Hình 3-3.Kết nối kiểu vịng III CÁC KIỂU KIẾN TRÚC MẠNG KẾT HỢP *Kết nối hỗn hợp: Là phối hợp kiểu kết nối khác nhau, ví dụ hình cấu trúc phân tầng kiểu hình hay HUB đƣợc nối với theo kiểu bus từ HUB nối với máy theo hình 50 HUB BỘ CHUYỂN TIẾP Hình 3-4.Kết nối hỗn hợp Hình 3-5.Kết nối kiểu Star Bus Hình 3-6.Kết nối kiểu Star Ring 51 CÂU HỎI ÔN TẬP Định nghĩa kiến trúc mạng? Kể tên kiểu kiến trúc mạng Vẽ mơ hình mạng Star? Trình bày ƣu, nhƣợc điểm mạng Star Vẽ mơ hình mạng Ring? Trình bày ƣu, nhƣợc điểm mạng Ring Vẽ mơ hình mạng Bus? Trình bày ƣu, nhƣợc điểm mạng Bus 52 CHƢƠNG 4: MƠ HÌNH OSI Giới thiệu: Nội dung chƣơng trình bày khái niệm kiến trúc phân tầng mô hình kết nối hệ thống mở OSI (Open System Interconnection) với mục tiêu kết nối sản phẩm hãng sản xuất khác Mơ hình OSI giải pháp cho vấn đề truyền thông máy tính đƣợc thiết kế theo quan điểm có cấu trúc đa tầng Mỗi tầng thực số chức truyền thông, tầng đƣợc xếp chồng lên nhau, gọi chồng giao thức, thực tiến trình truyền thơng hồn chỉnh Giữa tầng kề đƣợc xác định giao diện hàm dịch vụ nguyên thủy Mục tiêu: + Trình bày đƣợc chức tầng mơ hình OSI + Trình bày đƣợc trình truyền, nhận liệu + Xác định đƣợc thiết bị mạng tầng mô hình OSI Nội dung chính: I CHỨC NĂNG CỦA CÁC TẦNG TRONG MƠ HÌNH OSI - Để giảm độ phức tạp thiết kế, mạng đƣợc tổ chức thành cấu trúc đa tầng, tầng đƣợc xây dựng tầng trƣớc cung cấp số dịch vụ cho tầng cao Ở tầng có hai quan hệ: theo chiều ngang theo chiều dọc Quan hệ theo chiều ngang nói lên hoạt động máy tính đồng tầng có nghĩa chúng phải hội thoại đƣợc với tầng Muốn phải có qui tắc để hội thoại mà ta gọi giao thức hay thủ tục (Protocol) Quan hệ theo chiều dọc quan hệ tầng kề máy, hai tầng có giao diện ghép nối, xác định thao tác nguyên thuỷ dịch vụ mà tầng dƣới cung cấp cho tầng trên, Tình trạng khơng tƣơng thích mạng thị trƣờng gây nên trở ngại cho ngƣời sử dụng mạng khác Chính cần xây dựng mơ hình chuẩn làm cho nhà nghiên cứu thiết kế mạng để tạo sản phẩm mở mạng Việc nghiên cứu kết nối hệ thống mở đƣợc tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế đề vào tháng 3/1977 với mục tiêu kết nối hệ thống sản phẩm hãng sản xuất khác phối hợp hoạt động chuẩn hố lĩnh vực viễn thơng-tin học Và vào năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn quốc tế cơng bố mơ hình OSI (Open System Interconnections-hệ thống ghép nối hệ thống mở) bao gồm tầng: - Lớp ứng dụng (Application Layer) Giao diện chƣơng trình ứng dụng ngƣời dùng mạng - Lớp trình bày (Presentation Layer) Chịu trách nhiệm thƣơng lƣợng xác lập dạng thức liệu cần trao đổi - Lớp phiên (Session Layer) Có chức thiết lập, quản lý kết thúc phiên thông tin hai thiết bị truyền nhận - Lớp vận chuyển (Transport Layer) Dữ liệu đƣợc cắt thành Segment Thiết lập, trì mạch ảo để cung cấp cách dịch vụ sau - Lớp Mạng (Network layer) Định hƣớng liệu truyền môi trƣờng liên mạng - Lớp liên kết liệu (Data link) Cung cấp khả truyền liệu tin cậy xuyên qua liên kết vật lý 53 - Lớp vật lý (Physical Layer) Định nghĩa quy cách điện, cơ, thủ tục đặc tả chức để kích hoạt, trì dừng liên kết vật lý hai thiết bị đầu cuối Destination Application Presentation Session Tra sport Network Data - link Physical Data Segment Packet Frame Bit Source Application Presentation Session Transport Network Data - link Physical Hình 4-1.Đơn vị liệu tầng Hình 4-2 Mơ hình mức OSI 54 Hình 4-3.Mơ hình OSI Hình 4-4.Phương thức xác lập gói tin mơ hình OSI + Hdr : phần đầu đầu gói tin + Trl (Trailer) : Phần kiểm tra lỗi (Tầng liên kết liệu) + Data: Phần liệu gói tin - Trên quan điểm mơ hình mạng phân tầng tầng tầng thực chức nhận liệu từ tầng bên để chuyển giao xuống cho tầng bên dƣới ngƣợc lại Chức thực chất gắn thêm gỡ bỏ phần đầu (header) gói tin trƣớc chuyển Nói cách khác, gói tin 55 bao gồm phần đầu (header) phần liệu Khi đến tầng gói tin đƣợc đóng thêm phần đầu đề khác đƣợc xem nhƣ gói tin tầng mới, cơng việc tiếp diễn gói tin đƣợc truyền lên đƣờng dây mạng để đến bên nhận - Tại bên nhận gói tin đƣợc gỡ bỏ phần đầu tầng tƣơng ứng ngun lý mơ hình phân tầng *Chú ý: Trong mơ hình OSI phần kiểm lỗi gói tin tầng liên kết liệu đặt cuối gói tin Tầng 1: Vật lý (Physical) - Tầng vật lý (Physical layer) tầng dƣới mơ hình OSI Nó mơ tả đặc trƣng vật lý mạng: Các loại cáp đƣợc dùng để nối thiết bị, loại đầu nối đƣợc dùng , dây cáp dài v.v Mặt khác tầng vật lý cung cấp đặc trƣng điện tín hiệu đƣợc dùng để chuyển liệu cáp từ máy đến máy khác mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn - Tầng vật lý không qui định ý nghĩa cho tín hiệu ngồi giá trị nhị phân tầng cao mơ hình OSI ý nghĩa bit đƣợc truyền tầng vật lý đƣợc xác định Ví dụ: Tiêu chuẩn Ethernet cho cáp xoắn đôi 10 baseT định rõ đặc trƣng điện cáp xoắn đơi, kích thƣớc dạng đầu nối, độ dài tối đa cáp - Khác với tầng khác, tầng vật lý gói tin riêng khơng có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, liệu đƣợc truyền theo dòng bit Một giao thức tầng vật lý tồn tầng vật lý để quy định phƣơng thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền - Các giao thức đƣợc xây dựng cho tầng vật lý đƣợc phân chia thành phân chia thành hai loại giao thức sử dụng phƣơng thức truyền thông dị (asynchronous) phƣơng thức truyền thông đồng (synchronous) - Phương thức truyền dị bộ: khơng có tín hiệu quy định cho đồng bit máy gửi máy nhận, trình gửi tín hiệu máy gửi sử dụng bit đặc biệt START STOP đƣợc dùng để tách xâu bit biểu diễn ký tự dòng liệu cần truyền Nó cho phép ký tự đƣợc truyền lúc mà không cần quan tâm đến tín hiệu đồng trƣớc - Phương thức truyền đồng bộ: sử dụng phƣơng thức truyền cần có đồng máy gửi máy nhận, chèn ký tự đặc biệt nhƣ SYN (Synchronization), EOT (End Of Transmission) hay đơn giản hơn, "cờ " (flag) liệu máy gửi để báo hiệu cho máy nhận biết đƣợc liệu đến đến Tầng 2: Liên kết liệu (Data link) -Tầng liên kết liệu (data link layer) tầng mà ý nghĩa đƣợc gán cho bít đƣợc truyền mạng Tầng liên kết liệu phải quy định đƣợc dạng thức, kích thƣớc, địa máy gửi nhận gói tin đƣợc gửi Nó phải xác định chế truy nhập thông tin mạng phƣơng tiện gửi gói tin cho đƣợc đa đến cho ngƣời nhận định 56 - Tầng liên kết liệu có hai phƣơng thức liên kết dựa cách kết nối máy tính, phƣơng thức "một điểm - điểm" phƣơng thức "một điểm - nhiều điểm" Với phƣơng thức "một điểm - điểm" đƣờng truyền riêng biệt đƣợc thiết lâp để nối cặp máy tính lại với Phƣơng thức "một điểm - nhiều điểm " tất máy phân chia chung đƣờng truyền vật lý Hình 4-5.Phương thức liên kết liệu -Tầng liên kết liệu cung cấp cách phát sửa lỗi để đảm bảo cho liệu nhận đƣợc giống hồn tồn với liệu gửi Nếu gói tin có lỗi khơng sửa đƣợc, tầng liên kết liệu phải đƣợc cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin có lỗi để gửi lại - Các giao thức tầng liên kết liệu chia làm loại giao thức hƣớng ký tự giao thức hƣớng bit Các giao thức hƣớng ký tự đƣợc xây dựng dựa ký tự đặc biệt mã chuẩn (nhƣ ASCII hay EBCDIC), giao thức hƣớng bit lại dùng cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng phần tử giao thức (đơn vị liệu, thủ tục) nhận, liệu đƣợc tiếp nhận lần lƣợt bit Tầng 3: Mạng (Network) - Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối mạng với cách tìm đƣờng (routing) cho gói tin từ mạng đến mạng khác Nó xác định việc chuyển hƣớng, vạch đƣờng gói tin mạng, gói phải qua nhiều chặng trƣớc đến đƣợc đích cuối Nó ln tìm tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đa gói tin đến đích - Tầng mạng cung các phƣơng tiện để truyền gói tin qua mạng, chí qua mạng mạng (network of network) Bởi cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng nhiều kiểu dịch vụ cung cấp mạng khác hai chức chủ yếu tầng mạng chọn đƣờng (routing) chuyển tiếp (relaying) Tầng mạng quan trọng liên kết hai loại mạng khác nhƣ mạng Ethernet với mạng Token Ring phải dùng tìm đƣờng (quy định tầng mạng) để chuyển gói tin từ mạng sang mạng khác ngƣợc lại - Đối với mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập hợp nút chuyển mạch gói nối với liên kết liệu Các gói liệu đƣợc truyền từ hệ thống mở tới hệ thống mở khác mạng phải đƣợc chuyển qua chuỗi nút Mỗi nút nhận gói liệu từ đƣờng vào (incoming link) chuyển tiếp tới đƣờng (outgoing link) hƣớng đến đích liệu Nhƣ nút trung gian phải thực chức chọn đƣờng chuyển tiếp 57 - Việc chọn đƣờng lựa chọn đƣờng để truyền đơn vị liệu (một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn tới trạm đích Một kỹ thuật chọn đƣờng phải thực hai chức sau đây: - Quyết định chọn đƣờng tối ƣu dựa thơng tin có mạng thời điểm thơng qua tiêu chuẩn tối ƣu định - Cập nhật thông tin mạng, tức thông tin dùng cho việc chọn đƣờng, mạng ln có thay đổi thƣờng xuyên nên việc cập nhật việc cần thiết Hình 4-6.Mơ hình chuyển vận gói tin mạng chuyển mạch gói - Ngƣời ta có hai phƣơng thức đáp ứng cho việc chọn đƣờng phƣơng thức xử lý tập trung xử lý chỗ - Phƣơng thức chọn đƣờng xử lý tập trung đƣợc đặc trƣng tồn (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng, chúng thực việc lập bảng đƣờng thời điểm cho nút sau gửi bảng chọn đƣờng tới nút dọc theo đƣờng đƣợc chọn Thơng tin tổng thể mạng cần dùng cho việc chọn đƣờng cần cập nhập đƣợc cất giữ trung tâm điều khiển mạng - Phƣơng thức chọn đƣờng xử lý chỗ đƣợc đặc trƣng việc chọn đƣờng đƣợc thực nút mạng Trong thời điểm, nút phải trì thơng tin mạng tự xây dựng bảng chọn đƣờng cho Nhƣ thơng tin tổng thể mạng cần dùng cho việc chọn đƣờng cần cập nhập đƣợc cất giữ nút Thông thƣờng thông tin đƣợc đo lƣờng sử dụng cho việc chọn đƣờng bao gồm: • Trạng thái đƣờng truyền • Thời gian trễ truyền đƣờng dẫn • Mức độ lƣu thơng đƣờng • Các tài nguyên khả dụng mạng - Khi có thay đổi mạng (ví dụ thay đổi cấu trúc mạng cố vài nút, phục hồi nút mạng, nối thêm nút thay đổi mức độ lƣu thông) thông tin cần đƣợc cập nhật vào sở liệu trạng thái mạng - Hiện nhu cầu truyền thơng đa phƣơng tiện (tích hợp liệu văn bản, đồ hoạ, hình ảnh, âm thanh) ngày phát triển địi hỏi cơng nghệ truyền dẫn tốc độ cao nên việc phát triển hệ thống chọn đƣờng tốc độ cao đƣợc quan tâm 58 Tầng 4: Vận chuyển (Transport): - Tầng vận chuyển cung cấp chức cần thiết tầng mạng tầng tầng cao có liên quan đến giao thức trao đổi liệu hệ thống mở Nó tầng dƣới cung cấp cho ngƣời sử dụng phục vụ vận chuyển - Tầng vận chuyển (transport layer) tầng sở mà máy tính mạng chia sẻ thông tin với máy khác Tầng vận chuyển đồng trạm địa quản lý kết nối trạm Tầng vận chuyển chia gói tin lớn thành gói tin nhỏ trƣớc gửi Thơng thƣờng tầng vận chuyển đánh số gói tin đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự - Tầng vận chuyển tầng cuối chịu trách nhiệm mức độ an toàn truyền liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc nhiều vào chất tầng mạng Ngƣời ta chia giao thức tầng mạng thành loại sau: + Mạng loại A: Có tỷ suất lỗi cố có báo hiệu chấp nhận đƣợc (tức chất lƣợng chấp nhận đƣợc) Các gói tin đƣợc giả thiết khơng bị Tầng vận chuyển không cần cung cấp dịch vụ phục hồi xếp thứ tự lại + Mạng loại B: Có tỷ suất lỗi chấp nhận đợc nhƣng tỷ suất cố có báo hiệu lại khơng chấp nhận đƣợc Tầng giao vận phải có khả phục hồi lại xẩy cố + Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi khơng chấp nhận đƣợc (khơng tin cậy) giao thức không liên kết Tầng giao vận phải có khả phục hồi lại xảy lỗi xếp lại thứ tự gói tin - Trên sở loại giao thức tầng mạng có lớp giao thức tầng vận chuyển là: + Giao thức lớp (Simple Class - lớp đơn giản): cung cấp khả đơn giản để thiết lập liên kết, truyền liệu hủy bỏ liên kết mạng "có liên kết" loại A Nó có khả phát báo hiệu lỗi nhƣng khơng có khả phục hồi + Giao thức lớp (Basic Error Recovery Class - Lớp phục hồi lỗi bản) dùng với loại mạng B, gói tin (TPDU) đợc đánh số Ngồi giao thức cịn có khả báo nhận cho nơi gửi truyền liệu khẩn So với giao thức lớp giao thức lớp có thêm khả phục hồi lỗi + Giao thức lớp (Multiplexing Class - lớp dồn kênh) cải tiến lớp cho phép dồn số liên kết chuyển vận vào liên kết mạng nhất, đồng thời kiểm sốt luồng liệu để tránh tắc nghẽn Giao thức lớp khơng có khả phát phục hồi lỗi Do cần đặt tầng mạng loại A + Giao thức lớp (Error Recovery and Multiplexing Class - lớp phục hồi lỗi dồn kênh) mở rộng giao thức lớp với khả phát phục hồi lỗi, cần đặt tầng mạng loại B + Giao thức lớp (Error Detection and Recovery Class - Lớp phát phục hồi lỗi) lớp có hầu hết chức lớp trƣớc bổ sung thêm số khả khác để kiểm soát việc truyền liệu Tầng 5: Giao dịch (Session): 59 - Tầng giao dịch (session layer) thiết lập "các giao dịch" trạm mạng, đặt tên quán cho thành phần muốn đối thoại với lập ánh xạ tên với địa chúng Một giao dịch phải đƣợc thiết lập trƣớc liệu đƣợc truyền mạng, tầng giao dịch đảm bảo cho giao dịch đƣợc thiết lập trì theo qui định - Tầng giao dịch cung cấp cho ngƣời sử dụng chức cần thiết để quản trị giao dịch ứng dụng họ, cụ thể là: + Điều phối việc trao đổi liệu ứng dụng cách thiết lập giải phóng (một cách lơgic) phiên (hay cịn gọi hội thoại - dialogues) + Cung cấp điểm đồng để kiểm soát việc trao đổi liệu + Áp đặt qui tắc cho tƣơng tác ứng dụng ngƣời sử dụng + Cung cấp chế "lấy lợt" (nắm quyền) trình trao đổi liệu + Trong trƣờng hợp mạng hai chiều luân phiên nẩy sinh vấn đề: hai ngƣời sử dụng luân phiên phải "lấy lƣợt" để truyền liệu Tầng giao dịch trì tƣơng tác luân phiên cách báo cho ngƣời sử dụng đến lƣợt họ đƣợc truyền liệu Vấn đề đồng hóa tầng giao dịch đƣợc thực nhƣ chế kiểm tra/phục hồi, dịch vụ cho phép ngƣời sử dụng xác định điểm đồng hóa dịng liệu chuyển vận cần thiết khơi phục việc hội thoại điểm thời điểm có ngƣời sử dụng quyền đặc biệt đƣợc gọi dịch vụ định tầng giao dịch, việc phân bổ quyền thông qua trao đổi thẻ (token) Ví dụ: Ai có đƣợc token có quyền truyền liệu, ngƣời giữ token trao token cho ngƣời khác thi có nghĩa trao quyền truyền liệu cho ngƣời - Tầng giao dịch có hàm sau: + Give Token cho phép ngƣời sử dụng chuyển token cho ngƣời sử dụng khác liên kết giao dịch + Please Token cho phép ngƣời sử dụng cha có token yêu cầu token + Give Control dùng để chuyển tất token từ ngƣời sử dụng sang ngƣời sử dụng khác Tầng 6: Trình bày (Presentation) - Quyết định dạng thức trao đổi liệu máy tính mạng Ngƣời ta gọi dịch mạng Ở bên gửi, tầng chuyển đổi cú pháp liệu từ dạng thức tầng ứng dụng gửi xuống sang dạng thức trung gian mà ứng dụng nhận biết Ở bên nhận, tầng chuyển dạng thức trung gian thành dạng thức thích hợp cho tầng ứng dụng máy nhận - Tầng trình diễn chịu trách nhiệm chuyển đổi giao thức, biên dịch liệu, mã hoá liệu, thay đổi hay chuyển đổi kí tự mở rộng lệnh đồ hoạ - Nén liệu nhằm làm giảm bớt số bít cần truyền - Ở tầng có đổi hƣớng hoạt động để đổi hƣớng hoạt động nhập/xuất để gửi đến tài nguyên phục vụ - Trong giao tiếp ứng dụng thông qua mạng với liệu có nhiều cách biểu diễn khác Thông thƣờng dạng biểu diễn dùng ứng dụng nguồn dạng biểu diễn dùng ứng dụng đích khác 60 ứng dụng đƣợc chạy hệ thống hoàn toàn khác (nhƣ hệ máy Intel hệ máy Motorola) Tầng trình bày (Presentation layer) phải chịu trách nhiệm chuyển đổi liệu gửi mạng từ loại biểu diễn sang loại khác Để đạt đƣợc điều cung cấp dạng biểu diễn chung dùng để truyền thông cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục sang biểu diễn chung ngƣợc lại - Tầng trình bày đƣợc dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn liệu trƣớc đƣợc truyền giải mã đầu đến để bảo mật Ngoài tầng biểu diễn dùng kĩ thuật nén cho cần byte liệu để thể thơng tin đƣợc truyền mạng, đầu nhận, tầng trình bày bung trở lại để đƣợc liệu ban đầu Tầng 7: ứng dụng (Application) - Tầng ứng dụng (Application layer) tầng cao mô hình OSI, xác định giao diện ngƣời sử dụng môi trƣờng OSI giải kỹ thuật mà CHƢƠNGtrình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng - Cung cấp phƣơng tiện để ngƣời sử dụng truy nhập đƣợc vào mơi trƣờng OSI, đồng thời cung cấp dịch vụ thông tin phân tán - Tầng đóng vai trị nhƣ cửa sổ dành cho hoạt động xử lý ứng dụng nhằm truy nhập dịch vụ mạng Nó biểu diễn dịch vụ hỗ trợ trực tiếp ứng dụng ngƣời dùng, chẳng hạn nhƣ phần mềm chuyển tin, truy nhập sở liệu email - Xử lý truy nhập mạng chung, kiểm soát lỗi phục hồi lỗi Để cung cấp phƣơng tiện truy nhập môi trƣờng OSI cho tiến trình ứng dụng, Ngƣời ta thiết lập thực thể ứng dụng (AE), thực thể ứng dụng gọi đến phần tử dịch vụ ứng dụng (Application Service Element - viết tắt ASE) chúng Mỗi thực thể ứng dụng gồm nhiều phần tử dịch vụ ứng dụng Các phần tử dịch vụ ứng dụng đƣợc phối hợp môi tr- ƣờng thực thể ứng dụng thông qua liên kết (association) gọi đối tƣợng liên kết đơn (Single Association Object - viết tắt SAO) SAO điều khiển việc truyền thơng suốt vịng đời liên kết cho phép hóa kiện đến từ ASE thành tố II QUÁ TRÌNH TRUYỀN VÀ NHẬN DỮ LIỆU Quá trình đóng gói liệu (tại máy gửi) - Đóng gói liệu q trình đặt liệu nhận đƣợc vào sau header (và trƣớc trailer) lớp Lớp Physical khơng đóng gói liệu khơng dùng header trailer Việc đóng gói liệu khơng thiết phải xảy lần truyền liệu trình ứng dụng Các lớp 5, 6, sử dụng header trình khởi động, nhƣng phần lớn lần truyền khơng có header lớp 5, 6, lý khơng có thơng tin để trao đổi Các liệu máy gửi đƣợc xử lý theo trình tự nhƣ sau: - Ngƣời dùng thông qua lớp Application để đƣa thông tin vào máy tính Các thơng tin có nhiều dạng khác nhƣ: hình ảnh, âm thanh, văn bản… - Tiếp theo thơng tin đƣợc chuyển xuống lớp Presentation để chuyển thành dạng chung, mã hoá nén liệu 61 - Tiếp liệu đƣợc chuyển xuống lớp Session để bổ sung thông tin phiên giao dịch - Dữ liệu tiếp tục đƣợc chuyển xuống lớp Transport, lớp liệu đƣợc cắt thành nhiều Segment bổ sung thêm thông tin phƣơng thức vận chuyển liệu để đảm bảo độ tin cậy truyền - Dữ liệu tiếp tục đƣợc chuyển xuống lớp Network, lớp Segment đƣợc cắt thành nhiều Packet bổ sung thêm thông tin định tuyến - Tiếp liệu đƣợc chuyển xuống lớp Data Link, lớp Packet đƣợc cắt thành nhiều Frame bổ sung thêm thông tin kiểm tra gói tin (để kiểm tra nơi nhận) - Cuối cùng, Frame đƣợc tầng Vật Lý chuyển thành chuỗi bit, đƣợc đẩy lên phƣơng tiện truyền dẫn để truyền đến thiết bị khác Quá trình truyền liệu từ máy gửi đến máy nhận - Bƣớc 1: Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo liệu chƣơng trình phần cứng, phần mềm cài đặt lớp bổ sung vào header trailer (q trình đóng gói liệu máy gửi) - Bƣớc 2: Lớp Physical (trên máy gửi) phát sinh tín hiệu lên mơi trƣờng truyền tải để truyền liệu - Bƣớc 3: Lớp Physical (trên máy nhận) nhận liệu - Bƣớc 4: Các chƣơng trình phần cứng, phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header trailer xử lý phần liệu (quá trình xử lý liệu máy nhận) Giữa bƣớc bƣớc trình tìm đƣờng gói tin Thơng thƣờng, máy gửi biết địa IP máy nhận Vì thế, sau xác định đƣợc địa IP máy nhận lớp Network máy gửi so sánh địa IP máy nhận địa IP - Nếu địa mạng máy gửi tìm bảng MAC Table để có đƣợc địa MAC máy nhận Trong trƣờng hợp khơng có đƣợc địa MAC tƣơng ứng, thực giao thức ARP để truy tìm địa MAC Sau tìm đƣợc địa MAC, lƣu địa MAC vào bảng MAC Table để lớp Datalink sử dụng lần gửi sau Sau có địa MAC máy gửi gởi gói tin (giao thức ARP đƣợc nói thêm chƣơng 6) - Nếu khác địa mạng máy gửi kiểm tra xem máy có đƣợc khai báo Default Gateway hay khơng + Nếu có khai báo Default Gateway máy gửi gởi gói tin thơng qua Default Gateway + Nếu khơng có khai báo Default Gateway máy gởi loại bỏ gói tin thông báo "Destination host Unreachable" Chi tiết trình xử lý máy nhận - Bƣớc 1: Lớp Physical kiểm tra trình đồng bit đặt chuỗi bit nhận đƣợc vào vùng đệm Sau thơng báo cho lớp Data Link liệu đƣợc nhận 62 - Bƣớc 2: Lớp Data Link kiểm lỗi frame cách kiểm tra FCS trailer Nếu có lỗi frame bị bỏ Sau kiểm tra địa lớp Data Link (địa MAC) xem có trùng với địa máy nhận hay khơng Nếu phần liệu sau loại header trailer đƣợc chuyển lên cho lớp Network - Bƣớc 3: Địa lớp Network đƣợc kiểm tra xem có phải địa máy nhận hay không (địa IP)? Nếu liệu đƣợc chuyển lên cho lớp Transport xử lý - Bƣớc 4: Nếu giao thức lớp Transport có hỗ trợ việc phục hồi lỗi số định danh phân đoạn đƣợc xử lý Các thông tin ACK, NAK (gói tin ACK, NAK dùng để phản hồi việc gói tin đƣợc gởi đến máy nhận chƣa) đƣợc xử lý lớp Sau trình phục hồi lỗi thứ tự phân đoạn, liệu đƣợc đƣa lên lớp Session - Bƣớc 5: Lớp Session đảm bảo chuỗi thông điệp trọn vẹn Sau luồng hoàn tất, lớp Session chuyển liệu sau header lớp lên cho lớp Presentation xử lý - Bƣớc 6: Dữ liệu đƣợc lớp Presentation xử lý cách chuyển đổi dạng thức liệu Sau kết chuyển lên cho lớp Application - Bƣớc 7: Lớp Application xử lý header cuối Header chứa tham số thoả thuận hai trình ứng dụng Do tham số thƣờng đƣợc trao đổi lúc khởi động trình truyền thơng hai trình ứng dụng CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bày tổng quát khái niệm kiến trúc đa tầng quy tắc phân tầng Hiểu quan hệ ngang quan hệ dọc kiến trúc N tầng? Trình bày nguyên tắc truyền thông đồng tầng? Giao diện tầng, quan hệ tầng kề dịch vụ Trình bày vai trò & chức tầng mạng (Network Layer) Trình bày vai trị & chức tầng vận chuyển (Transport Layer) Trình bày vai trị & chức tầng liên kết liệu (Data link Layer) Giao thức tầng vật lý khác với giao thức tầng khác nhƣ ? Trình bày tóm tắt trình yêu cầu thiết lập liên kết thực thể đồng 63 ... lịch sử hình thành mạng máy tính, mơ hình mạng khái niệm mạng máy tính Mục tiêu: + Trình bày đƣợc hình thành phát triển mạng máy tính + Trình bày đƣợc số khái niệm mạng máy tính + Phân loại xác... cho đời máy tính khoa học 11 30, nhƣ kế thừa máy tính 16 20 Cả hai hệ thống chạy đƣợc chƣơng trình viết ngơn ngữ Fortran ngôn ngữ khác Cả 16 20 11 30 đƣợc 16 thiết kế với kích thƣớc nhƣ máy tính để... tốc độ tải nội dung từ mạng máy tính ta – Upload( tải lên) ngƣợc lại, trình ta chuyển nội dung từ máy tính ta lên mạng internet, tộc độ upload phản ánh tốc độ việc chuyển nội dung Hình 1- 11 Biểu