Bài Giảng Mạng Máy Tính

bài giảng đầy đủ cùa môn mạng máy tính

Trang 1

MẠNG MÁY TÍNH

Computer Networks

Trang 2

Chương 1 – Giới thiệu về mạng máy tính

1.1 Một số khái niệm cơ bản

1.2 Phân loại mạng máy tính

1.3 Mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP

Trang 3

Internet

 Kết nối hàng tỷ thiết bị tính

toán: host = hệ thống cuối

 Host chạy các ứng dụng

mạng

 Liên kết truyền thông

 Cáp quang, cáp đồng, sóng

vô tuyến, vêê tinh

 Tốc đôê truyền (transmission

rate) = bandwidth

 Router: chuyển tiếp các

gói tin (đoạn dữ liêêu)

local ISP

company network

regional ISP

router workstationserver

mobile

Trang 4

Internet

local ISP

company network

regional ISP

router workstationserver

mobile

 Giao thức

Điều khiển viêêc truyền, nhâên

các bản tin

 Ví dụ: TCP, IP, HTTP, FTP,

PPP

 Internet:

Mạng của các mạng

 Phân cấp lỏng lẻo

 Public Internet và private

intranet

 Các chuẩn trong Internet

 RFC: Request for comments

 IETF: Internet Engineering Task

Force

Trang 5

Khái niêêm giao thức

Giao thức của con

người:

 “what’s the time?”

 “I have a question”

… Các bản tin nào đó

gửi đi

… Hành đôêng nào đó khi

các bản tin nhâên

Các giao thức mạng (network protocol):

 Tất cả các hoạt động trong Internet dựa trên các giao thức

Các giao thức định nghĩa định dạng, thứ tự của các bản tin gửi và nhâ ân giữa các thực thể mạng và các hoạt đô âng truyền nhâ ân bản tin

Trang 6

Khái niêêm giao thức

Giao thức của con người và giao thức của mạng máy tính:

Hi Hi

Got the

time?

2:00

TCP connection req

TCP connection response

<file>

Thời gian

Các giao thức khác của con người?

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

Trang 7

Cấu trúc mạng

Network edge: các

ứng dụng và các host

Trang 8

N etwork edge

 Hệ thống cuối (hosts):

 Chạy các chương trình ứng

dụng

 Ví dụ: Web, email

 tại “edge of network”

 Mô hình client/server

 Client gửi yêu cầu và nhận dịch

vụ từ server

 Ví dụ: Web browser/server,

email client/server

 Mô hình peer-peer:

 Sử dụng rất ít hoăêc không sử dụng các server dành riêng

Trang 9

Network edge: Dịch vụ hướng kết nối

Mục đích: truyền dữ liệu

giữa các hệ thống cuối

 Handshaking: thiết lập

(chuẩn bị) cho việc

truyền dữ liệu

 Giao thức của con người:

A: Hello, B: hello

 Thiết lập trạng thái trong

hai host truyền thông

 Điều khiển luồng:

 Bên gửi không truyền vượt quá khả năng bên nhận

 Điều khiển tắc ngẽn:

 Bên gửi giảm tốc độ gửi khi mạng tắc ngẽn

Trang 10

Network edge: Dịch vụ không hướng kết nối

 Không hướng kết nối

 Truyền dữ liệu không

tin cậy

 Không điều khiển luồng

 Không điều khiển tắc

ngẽn

Các ứng dụng sử dụng TCP:

 HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP (email)

Các ứng dụng sử dụng UDP:

 Truyền dòng media, hội nghị truyền hình, DNS, điện thoại Internet

Trang 11

Network Core

router kết nối với nhau

Câu hỏi: Dữ liệu truyền

qua mạng như thế

nào?

 Chuyển mạch kênh:

đường dành riêng cho mỗi cuộc gọi: mạng điện thoại

 Chuyển mạch gói: dữ

liệu gửi qua mạng dưới các đoạn riêng rẽ

Trang 12

Network Core: Chuyển mạch kênh

Tài nguyên end-end

dành riêng cho cuộc

gọi

truyền, khả năng

chuyển mạch

không chia sẻ khi rỗi

đảm bảo hiệu năng

Đòi hỏi thiết lập cuộc

gọi

Trang 13

Network Core: Chuyển mạch kênh

Các tài nguyên mạng (ví dụ: bandwidth) được chia thành các phần

 Các phần này cấp cho các cuộc gọi

 Các phần tài nguyên rỗi nếu không được sử dụng bởi cuộc gọi mà tài nguyên đó đã cấp phát cho cuộc gọi này (no sharing)

 Chia các bandwidth của đường truyền thành các phần

Trang 14

Chuyển mạch kênh: FDM và TDM

Trang 15

Network Core: Chuyển mạch gói

Mỗi dòng dữ liệu

end-end chia thành các

gói tin

 Gói tin của user A, B

dùng chung tài nguyên

mạng

 Mỗi gói tin sử dụng toàn

bộ băng thông đường

truyền

 Tài nguyên sử dụng theo

yêu cầu

Sự tranh giành tài nguyên:

 Yêu cầu tài nguyên của tất cả user có thể vượt quá khả năng cung cấp

 Tắc nghẽn: hàng đợi gói tin, đợi để sử dụng đường

truyền

 Store-and-forward: Các gói tin chuyển tới hop tại một thời điểm

❍ Nút nhận đầy đủ gói tin trước khi chuyển tiếp đi

Trang 16

Trang 17

Trang 18

 Tổng chiều dài của cable không được vượt quá 185m.

 Nếu một máy tính trên mạng bị hỏng hóc thì toàn bộ mạng sẽ ngưng hoạt động.

 Các sự cố hỏng hóc phức tạp

Trang 19

Trang 20

Trang 21

 Star

Trang 22

Trang 23

 Mô hình giao thức: là một tập hợp có phân cấp của các giao thức liên quan với nhau trong một bộ giao thức mô tả tất cả các chức năng cần thiết để thể hiện mô hình mạng.

 Mô hình tham chiếu: cung cấp một mô hình tham khảo để duy trì tính nhất quán trong tất cả các loại giao thức và dịch vụ mạng.

Trang 24

Tại sao lại phân tầng?

Giải quyết với các hệ thống phức tạp:

 Cấu trúc rõ ràng cho phép định danh, quan hệ của các phần hệ thống phức tạp

 Modul hóa để dễ bảo trì, nâng cấp hệ thống

mỗi tầng là trong suốt với phần còn lại của hệ thống

Trang 25

1.3.1 Mô hình TCP/IP

 Application: kiểm soát các giao thức ở

tầng cao, hỗ trợ các ứng dụng mạng

 FTP, SMTP, …

 Transport: truyền dữ liệu host-host

 TCP, UDP

 Internet: dẫn đường các datagram từ

nguồn tới đích

 IP, các giao thức dẫn đường

 Network Access: Điều khiển thiết bị

phần cứng và các môi trường truyền dẫn tạo ra một mặng kết nối vật lý.

 PPP, Ethernet

Trang 26

application transport network link physical

link physical

Trang 27

1.3.2 Mô hình tham chiếu OSI

Trang 28

Cung cấp phương tiện truyền tin, thủ tục khởi tạo, duy trì và hủy bỏ các liên kết vật lý cho phép truyền các dòng dữ liệu ở dạng bit

Biểu diễn thông tin theo cú pháp của người sử dụng Loại mã sử dụng và vấn đề nén dữ liệu

Trang 29

1.3.2 Mô hình tham chiếu OSI

Trang 30

Đơn vị dữ liệu PDU tại các tầng

Trang 31

CHƯƠNG 2: TẦNG ỨNG DỤNG

Trang 32

Chương 2: Các tầng hướng ứng dụng

2.1 Chức năng của các tầng hướng ứng dụng 2.2 Các khía cạnh của các giao thức ứng dụng mạng

2.3 Các giao thức thuộc tầng ứng dụng

Trang 33

2.1 Chức năng của các tầng hướng ứng dụng

2.1.1 Tầng ứng dụng

Trang 34

2.1.1 Tầng ứng dụng

 Là tầng đầu tiên của cả hai mô hình

OSI và TCP/IP

 Cung cấp về giao diện giữa các

ứng dụng người dùng với các

tầng phía dưới mà qua đó các

thông điệp được truyền đi

 Các giao thức của tầng ứng

dụng thường được dùng để trao

đổi dữ liệu giữa các chương

trình chạy trên máy nguồn và

máy đích

Trang 35

2.1.2 Tầng trình diễn

 Mã hóa và biến đổi dữ liệu của tầng ứng dụng để đảm bảo rằng

dữ liệu ở thiết bị nguồn có thể được hiểu bởi ứng dụng phù hợp trên các thiết bị đích

 Nén dữ liệu theo cùng một cách để các thiết bị đích có thể giải nén

 Mã hóa dữ liệu truyền và giải mã dữ liệu khi dữ liệu được nhận

ở thiết bị đích

 Các ví dụ:

 QuickTime

 QuickTime là một chuẩn riêng của Apple dành cho video và âm thanh.

 Motion Picture Experts Group (MPEG)

 MPEG là một chuẩn nén và mã hóa dữ liệu video.

 Các định dạng GIF, JPEG, TIFF

 GIF và JPEG là các chuẩn nén và mã hóa dành cho hình ảnh,

 TIFF là chuẩn mã hóa dành cho hình ảnh

Bài tập: Mã Huffman

Trang 36

Trang 37

2.2 Các khía cạnh của các giao thức ứng dụng mạng

Tạo một ứng dụng mạng

Viết chương trình

 Chạy trên các end systems

khác nhau

 Giao tiếp qua mạng

 Ví dụ Web: Phần mềm

Web server giao tiếp với

phần mềm trình duyệt

Không có phần mềm viết cho

các thiết bị trong Network Core

application

transport network data link physical

application

Trang 38

2.2.1 Các kiến trúc ứng dụng

 Client-Server

 Peer-to-peer (P2P)

 Hybrid

Trang 39

Kiến trúc Client-Server

Server:

 Server ở trạng thái luôn chạy

 Máy tính chứa thông tin để chia sẻ với các hệ thống client.

 Địa chỉ IP cố định

 Trong mạng Client/Server, Server thường chạy một loại dịch vụ (hoặc process), gọi là daemon

Client:

 Truyền thông với server

 Có thể không kết nối liên tục

 Có thể có địa chỉ IP động

 Không giao tiếp trực tiếp với nhau

Trang 40

Trang 41

 Một ứng dụng riêng rẽ

có thể sử dụng nhiều dịch vụ hỗ trợ của tầng ứng dụng.

 Máy chủ thường nhận được nhiều yêu cầu từ máy khách cùng một lúc

Trang 42

Kiến trúc Peer-to-peer (P2P)

 Server không ở trạng thái

luôn chạy

 Hệ thống cuối tùy ý truyền

thông trực tiếp

 Các Peer kết nối không liên

tục và thay đổi địa chỉ IP

 Mỗi thiết bị đầu cuối kết nối

vào mạng (peer) có thể hoạt

động vừa như một máy

chủ, vừa như một máy

khách

 Vấn đề an ninh trong mạng

ngang hàng thường không

cao

Trang 43

Kiến trúc Peer-to-peer (P2P)

Trang 44

2.2.2 Truyền thông của các tiến trình

Tiến trình: chương trình

chạy trong một host.

 Trong cùng host, 2 tiến

trình giao tiếp sử dụng

inter-process

communication (Do OS

định nghĩa).

 Các tiến trình trong các

host khác nhau giao tiếp

bằng cách trao đổi các

Trang 45

 Tiến trình gửi nhận

messages tới/từ socket

 Tiến trình gửi dựa vào hạ

tầng giao vận trên phía bên kia của cửa, nó mang

message tới socket của tiến trình nhận

Trang 46

Các tiến trình đánh địa chỉ

 Đối với một tiến trình nhận messages, nó phải

có một định danh

 Một host có một địa chỉ IP duy nhất

 Câu hỏi: Địa chỉ IP của host mà tiến trình chạy

có đáp ứng được việc định danh tiến trình?

 Định danh bao gồm cả địa chỉ IP và địa chỉ cổng gán cho ứng dụng trên host.

 Ví dụ: Giá trị cổng của một số ứng dụng:

 HTTP server: 80

 Mail server: 25

Trang 47

2.2.3 Các dịch vụ các giao thức giao vận

Dịch vụ TCP:

 Hướng kết nối: Đòi hỏi quá

trình thiết lập giữa tiến trình

client và tiến trình server

 Truyền tin cậy giữa tiến trình

gửi và tiến trình nhận

 Điều khiển luồng: Bên gửi sẽ

không vượt quá khả năng bên

nhận

 Điều khiển tắc nghẽn: điều

chỉnh bên gửi khi mạng quá tải

 Không cung cấp: tính thời gian,

đảm bảo băng thông tối thiểu

Dịch vụ UDP:

 Truyền dữ liệu không tin cậy giữa tiến trình gửi và tiến trình nhận

 Không cung cấp: việc thiết lập kết, truyền tin cậy, điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, tính thời gian, đảm bảo băng thông

Q: Tại sao cần UDP?

Trang 48

Các ứng dụng Internet: các giao thức tầng ứng dụng và tầng giao vận

Trang 49

2.3 Các giao thức thuộc tầng ứng dụng

Trang 50

2.3.1 Web và HTTP

 Trang Web chứa các đối tượng

 Đối tượng có thể là file HTML, ảnh JPEG, Java applet, audio,…

 Trang Web chứa file HTML, chứa các đối tượng tham chiếu

 Mỗi đối tượng được đánh địa chỉ bởi một URL

 Ví dụ URL:

Trang 51

 client: Trình duyệt yêu

cầu, nhận và hiện thị các

đối tượng

 server: Web server gửi

các đối tượng trong trả lời

 HTTP 1.0: RFC 1945

 HTTP 1.1: RFC 2068

Trang 52

Sử dụng TCP:

 Client khởi đầu kết nối TCP tới server, cổng 80

 Server chấp nhận kết nối TCP từ client

 Các bản tin HTTP (bản tin của giao thức tầng ứng dụng Web) trao đối giữa trình duyệt (HTTP client) và Web server (HTTP server)

 Kết nối TCP đóng

HTTP là không hướng trạng thái

 Server không duy trì thông tin về các yêu cầu của client trong quá khứ

Trang 53

Kết nối HTTP

Không kiên trì HTTP

gửi qua một kết nối

TCP

nonpersistent HTTP

Kiên trì HTTP

gửi qua một kết nối TCP giữa client và server

dụng persistent HTTP

Trang 54

Nonpersistent HTTP Giả sử người sử dụng nhập vào URL:

www.ictu.edu.vn/hssv/tracuudiem.html

1a HTTP client khởi đầu kết nối TCP tới HTTP server (tiến trình) tại www.ictu.edu.vn , cổng 80

1b HTTP server tại host www.someSchool.edu đợi kết nối TCP tại cổng 80.

Chấp nhận kết nối, thông báo cho client

2 HTTP client gửi bản tin yêu

cầu HTTP (chứa URL) vào socket của kết nối TCP Bản tin chỉ rằng client muốn lấy đối tượng

hssv/tracuudiem.html

3 HTTP server nhận bản tin

yêu cầu, xây dựng bản tin

trả lời chứa đối tượng đã

yêu cầu và gửi bản tin vào trong socket của nó

Thời gian

Trang 55

Nonpersistent HTTP Giả sử người sử dụng nhập vào URL:

Trang 56

Mô hình thời gian trả lời

RTT: thời gian để gửi một

gói tin từ client tới server

và trở lại

Thời gian trả lời:

 1 RTT để khởi tạo kết nối

TCP

 1 RTT cho yêu cầu HTTP

và nhận byte đầu tiên của

trả lời HTTP

 Thời gian truyền file

total = 2RTT+transmit time

transmit time

Khởi đầu kết nối TCP

RTT

file yêu cầu

Trang 57

 Hai kiểu bản tin HTTP:

 Bản tin yêu cầu HTTP

 Bản tin trả lời HTTP

Trang 58

Bản tin yêu cầu HTTP

Trang 59

Bản tin trả lời HTTP

Trang 60

Mã trạng thái của trả lời HTTP

Trong dòng đầu tiên của trả lời server->client

 Không tìm thấy đối tượng yêu cầu

505 HTTP Version Not Supported

Trang 61

Web cache (proxy server)

Mục đích: thực hiện yêu cầu của client không phải yêu cầu tới server ban đầu

 Người dùng thiết lập qua

trình duyệt

 Trình duyệt gửi mọi yêu

cầu HTTP qua Cache

 Đối tượng trong cache: sẽ

được trả về

 Nếu không: Yêu cầu được

chuyển tới server ban đầu

Trang 62

Web cache

Trang 63

Web cache

Trang 64

Web cache

Trang 65

Trang 66

2.3.2 FTP - File Transfer Protocol

 FTP được phát triển để đáp ứng việc truyền file giữa máy chủ và máy khách

 FTP client là ứng dụng chạy trên máy tính dùng để tải file lên

(push) và tải về (pull) từ máy chủ.

 Client có thể tải về (pull) từ máy chủ.

 Hoặc có thể tải lên máy chủ (push)

giao thức giao vận

Trang 67

2.3.2 FTP - File Transfer Protocol

Để truyền tải file, FTP cần có hai kết nối giữa máy khách và máy chủ:

chủ ở cổng TCP 21

 Nó bao gồm các lệnh client và hồi âm của server

ở cổng TCP 20

 Liên kết này dùng trong truyền tải file, nó được tạo ra mỗi khi có file được truyền

FTP client

FTP server

Kết nối điều khiển TCP

cổng 21

Kết nối dữ liệu TCP

cổng 20

Trang 68

Trang 69

2.3.3 DNS - Domain Name System

Con người: có nhiều định danh:

Host, router trên Internet:

dữ liệu gửi đi

người

Câu hỏi: Ánh xạ giữa địa chỉ IP và tên ?

Trang 70

 Các tên miền ở trên internet, như là tên miền

www.cisco.com , dễ nhớ hơn 198.133.219.25 đối với người dùng.

Cisco thay đổi địa chỉ số, thì tên miền vẫn được giữ nguyên.

 Địa chỉ mới này sẽ được liên kết với tền miền

hiện có và kết nối mạng vẫn được duy trì.

mạng: DNS sử dụng tập các server phân tán để phân tích các tên được liên kết với các địa chỉ số này.

Trang 71

 Cơ sở dữ liệu phân cấp và phân tán

Trang 72

 Root name server

sẽ liên lạc với Root name server

 Liên lạc với authoritative name server nếu nó không biết ánh xạ tên

 Lấy ánh xạ

 Trả ánh xạ về cho local name server

Định dạng
Số trang	336
Dung lượng	10,13 MB