báo cáo ngành công nghệ thông tin tìm hiểu về mạng máy tính

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.Một số khái niệm 1.1.Mạng máy tính - Mạng máy tính là một hệ thống gồm nhiều máy tính và các thiết bị được kết nối với nhau bởi đường truyền vật lý theo một kiến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

──────── * ───────

BÁO CÁO

NHẬP MÔN CNTT

NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TÌM HIỂU VỀ MẠNG MÁY TÍNH

Sinh viên thực hiện Trần Tuấn Anh: -20193983 Trịnh Quốc Đạt-20194015 Trần Việt Cường-20194004

Tạ Hữu Đăng-20194010 Phạm Bá Chinh-20193995 Đinh Phú Cường-20193999 Lớp: IT1-05 –K64

Giáo vi ên hướng dẫn:

HÀ NỘI 10 - 201 9

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay , với sự phát triển của công nghiệp hóa , hiện đại hóa thì số lượng máy tính và các thiết bị điện tử mà con người sử sụng ngày càng tăng,

có thể lên tới con số hàng trăm triệu , hàng tỉ Vậy làm sao để quản lý , sử dụng chúng một cách dễ dàng và thuận tiện ? Làm sao để người dùng có thể tương tác với nhau , có thể lưu trữ , trích xuất dữ liệu, chia sẻ ý tưởng với nhau dù cách xa vài km hay cả nửa vòng trái đất , nhưng vẫn đảm bảo được bảo mật và quyền riêng tư ? Vì thế mạng máy tính ra đời

Mạng máy tính còn hỗ trợ một số lượng lớn các ứng dụng vàdịch

vụ như truy cập vào eb video kỹ thuật số âm thanh kỹ thuật số , sử dụng w , , chung các máy chủ lưu trữ và ứng dụng , máy in , máy fax , email và ứng dụng nhắn tin tức thời cũng như nhiều ứng dụng khác Mạng máy tính nổi tiếng nhất là Internet

Vậy mạng máy tính là gì mà hữu ích đến vậy, bài báo cáo này sẽ giới thiệu tổng quát về mạng máy tính , các khái niệm cơ bản liên quan ( IoT , internet ,….) cũng như cấu trúc và cách thức hoạt động của mạng máy tính

II TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH

PHẦN 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.Một số khái niệm

1.1.Mạng máy tính

- Mạng máy tính là một hệ thống gồm nhiều máy tính và các thiết bị được kết nối với nhau bởi đường truyền vật lý theo một kiến trúc (Network Architecture) nào đó nhằm thu thập, trao đổi dữ liệu và chia sẽ tài nguyên cho nhiều người sử dụng

- Mô h nh truy n thông l c u trì ề à ấ úc cơ bản c a m ng m y t nh, g m c ủ ạ á í ồ ó Nguồn (Source), H ệ thống truy n(Transmission system) về àĐích (Destination) Trong đó: Nguồn bao g m nh ng thi t bồ ữ ế ị chứa dữ liệu (Data) cần được gửi

đến thi t bị khác gọi là Đích, các d li u này cế ữ ệ ần được xử lý v truyền đi qua à

Hệ thống truyền để đến được Đích

1.3.Đưng truy n v t l   í

- Đường truy n v t l dề ậ ý ùng để chuy n c c t n hiể á í ệu điện tử giữa các máy tính, gi p c c m y t nh k t n i v i nhau t o th nh m ng m y t nh Ch ng cú á á í ế ố ớ ạ à ạ á í ú ó thể l sà óng điện t hoc tia hồng ngoại

Hiện nay c hai d ng : ó ạ

+ Hữu tuyến (cable), VD: cáp quang, cáp xoắn…

+ Vô tuy n (wireless), VD: radio, wiế fi, bluetooth…

1.4.Ki n tr c m  ạng

- Kiến trúc của mạng thể hiển cách thức kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau giữa các nút mạng trong mạng máy tính, bao gồm Topology (Hình trạng), và Protocol (Giao thức)

Trong đó:

+ Topology là cấu trúc hình học không gian của mạng thể hiện cách bố trí vị trí các nút mạng và cách thức kết nối chúng với nhau Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc:

+Protocol là tập hợp các tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoc hai thiết bị máy tính với nhau

PHẦN 2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH

1.Lịch sử th giới

1.1 Lịch sử phát triển mạng máy tính trên th giới

- Vào gi a nhữ ững năm 50 việc nh p dậ ữ liệu vào các máy tính được thông qua các tấm bìa mà người viết chương trình đã đụ ỗ s n Các máy tính c l ẵ chỉ hoạt động độ ập và chưa thể chia s thông tin v i nhau c l ẻ ớ

- Vào giữa những năm 60 một số nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành công những thiết bị truy cập t xa tới máy tính của họ Việc liên kết t

xa đó có thể thực hiên thông qua những vùng khác nhau và đó là những dạng đầu tiên của hệ thống mạng

- Vào năm 1974 công ty IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng và thương mại, thông qua các dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc vào một máy tính dùng chung Thông qua thiết bị này có thể truy cập cùng một lúc đến một máy tính dùng chung

- Vào năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã bắt đầu bán hệ điều hành mạng của mình là "Attached Resource Computer Network” (hay gọi tắt

là Arcnet) ra thị trường Mạng Arcnet cho phép liên kết các máy tính và các trạm đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, qua đó đã trở thành là hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên

- Năm 1980, internet chính thức ra đời bước thêm một bước tiến lớn cho sự phát triển của các mạng máy tính và việc bao phủ toàn cầu

1.2 Internet tại Việt Nam

- Vào năm 1994, Viện Công nghệ thông tin IOIT (qua công ty NetNam được họ thành lập) trở thành nhà cung cấp dịch vụ Internet đầu tiên tại Việt Nam, với dịch vụ thư điện tử dưới tên miền quốc gia vn Các dịch vụ khác như thiết kế Web, FTP, TelNet được NetNam cung cấp đầy đủ khi Internet được chính thức cho phép hoạt động tại Việt Nam t 1997.Tháng 11 năm

1997, VNPT, NetNam, và 3 công ty khác trở thành những nhà cung cấp dịch

vụ Internet (ISP) đầu tiên tại Việt Nam

- Iternet phát triển mạnh tại Việt Nam cho đến nay

2 Các vấn đ xã hội của mạng máy tính.

Quan hệ giữa người với người trở nên nhanh chóng, dễ dàng và gần gũi hơn cũng mang lại nhiều vấn đề xã hội cần giải quyết như:

- Lạm dụng hệ thống mạng để làm điều phi pháp hay thiếu đạo đức: Các tổ chức buôn người, khiêu dâm, la gạt, hay tội phạm qua mạng, tổ chức tin tc để ăn cắp tài sản của công dân và các cơ quan, tổ chức khủng bố

- Hệ thống buôn bán trở nên khó kiểm soát hơn nhưng cũng tạo điều kiện cho cạnh tranh gay gắt hơn

- Vấn đề giáo dục thanh thiếu niên cũng trở nên khó khăn hơn vì các

em có thể tham gia vào các việc trên mạng mà cha mẹ khó kiểm soát nổi

- Hơn bao giờ hết với phương tiện thông tin nhanh chóng thì sự tự do ngôn luận hay lạm dụng quyền ngôn luận cũng có thể ảnh hưởng sâu rộng hơn trước đây như là các trường hợp của các phần mềm quảng cáo và các thư rác

Việc phát triển các hệ thống mạng máy tính đem đến nhiều lợi ích cho

xã hội như:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung dữ liệu của đề án, họ trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên bảo mật an toàn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi, nhanh chóng, backup dữ liệu tốt hơn

- Sử dụng chung các thiết bị máy in, máy scanner, đĩa cứng và các thiết

bị khác

- Người sử dụng và trao đổi thông tin với nhau dễ dàng thông qua dịch

vụ thư điện tử, dịch vụ Chat, dịch vụ truyền file (FTP), dịch vụ Web,

- Xóa bỏ rào cản về khoảng cách địa lý giữa các máy tính trong hệ thống mạng muốn chia sẻ và trao đổi dữ liệu với nhau

- Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp mà chức năng lại mạnh)

PHẦN 3: PHÂN LOẠI MẠNG

1 Mô hình tính toán mạng

1.1 Mô hnh tính toán tp trung (Centralized computing)

- Toàn bộ các tiến trình xử lý diễn ra tại máy tính trung tâm Các máy trạm cuối (Terminals) được nối mạng với máy tính trung tâm và chỉ hoạt động như những thiết bị nhập xuất dữ liệu cho phép người dùng xem trên màn hình và nhập liệu qua bàn phím Các máy trạm đầu cuối không lưu trữ và xử

lý dữ liệu Mô hình tính toán mạng trên có thể triển khai trên hệ thống phần cứng hoc phần mềm được cài đt trên máy chủ (Server)

1.2 Mô hình tính toán phân tán (Distributed computing)

- Các máy tính có khả năng hoạt động độc lập, các công việc được tách nhỏ và giao cho nhiều máy tính khác nhau trong mạng thay vì tập trung xử lý trên máy trung tâm Tuy dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại máy cục bộ nhưng các máy tính này được nối mạng với nhau nên chúng có thể trao đổi dữ liệu

và các dịch vụ

1.3 Mô hnh tính toán cộng tác (Collaborative computing)

- Mô hình tính toán mạng cộng tác bao gồm nhiều máy tính có thể hợp tác để thực hiện một công việc Một máy tính này có thể mượn năng lực tính toán, xử lý của máy tính khác bằng cách chạy các chương trình trên các máy tính nằm trong mạng

2 Phân loại mạng

2.1 Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network)

- Mạng cục bộ là một hệ thống mạng dùng để kết nối các máy tính

trong một phạm vi nhỏ (nhà ở, phòng làm việc, trường học, …)

Các máy tính trong mạng LAN có thể chia sẻ tài nguyên với nhau, mà điển hình là chia sẻ tập tin, máy in, máy quét và một số thiết bị khác

2.2 Mạng đô thị (MAN – Metropolitian Area Network)

- Mạng đô thị là mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km Nó có thể bao gồm nhóm các văn phòng gần nhau trong thành phố, nó có thể là công cộng hay tư nhân Mạng MAN chính là mô hình mạng được kết nối t nhiều mạng LAN với nhau thông qua dây cáp, các phương tiện truyền dẫn

2.3 Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)

- Dùng trong vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay cả lục địa, phạm

vi vài trăm cho đến vài ngàn km

3 Mạng Internet

- Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể được truy nhập công cộng gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu nối chuyển gói dữ liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức IP) Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các trường đại học, của người dùng cá nhân, và các chính phủ trên toàn cầu

4 IoT

- Internet of Things, hay IoT, internet vạn vật là đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý trên khắp thế giới hiện được kết nối với internet, thu thập và chia sẻ dữ liệu Nhờ bộ xử lý giá rẻ và mạng không dây, có thể biến mọi thứ thành một phần của IoT Điều này bổ sung sự “thông minh kỹ thuật số” cho các thiết bị, cho phép chúng giao tiếp mà không cần có con người tham gia và hợp nhất thế giới kỹ thuật số và vật lý

5 Kin trc Internet

- Kết nối mỗi mạng vào một trạm chuyển tiếp của một nhà cung cấp toàn cầu (global ISP)

- Thêm nhiều ISP

- Thêm các mạng khu vực (regional network)

- Mạng lõi và mạng biên

- Mạng biên (network edge):

+ Nút mạng đầu cuối (endsystem, host): PC, điện thoại, máy chủ, máy tính nhúng

+ Mạng truy nhập (access network): đường truyền, thiết bị kết nối (router, switch, hub, tổng đài )

+ Mạng lõi (network core): đường truyền, thiết bị kết nối

6 Mô hnh mạng

- Mạng hình sao (Star Network)

Có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu t các trạm và chuyển đến trạm đích

- Mạng tuyến tính (Bus Network)

Có tất cả các trạm phân chia trên một đường truyền chung (bus) Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đc biệt gọi là terminator Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T-connector) hoc một thiết bị thu phát (transceiver) Mô hình mạng Bus hoạt động theo các liên kết Point–to–Multipoint hay Broadcast

- Mạng hình vòng (Ring Network)

Tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất Mỗi trạm của mạng được nối với nhau qua một bộ chuyển tiếp (repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng Như vậy tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết Point– –Point giữa các to repeater

+ Mạng kết hợp (Mesh Network)

+ Kết hợp hình sao và tuyến tính (Star Bus Network)

+ Kết hợp hình sao và vòng (Star Ring Network)

PHẦN 4: MÔ HÌNH MẠNG

1: Mô hnh ứng dụng mạng:

*Mô hình mạng ngang hàng (peer-to-peer network):

- Mô hình mạng ngang hàng cho phép mọi nút mạng va đóng vai trò

là thực thể yêu cầu các dịch vụ mạng (client), va là các thực thể cung cấp dịch vụ mạng (sever)

- Người dùng trên tng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ tài nguyên của máy tính mình

- Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ và không quan tâm đến các vấn đề bảo mật

- Mạng peer-to-peer còn được biết đến như mạng workgroup (nhóm làm việc) và được sử dụng cho các mạng có không quá 10 người sử dụng (user) làm việc trên mạng đó

- Không có người quản trị mạng (adminstrator) mà mỗi người sẽ làm việc như người quản trị cho trạm riêng của họ

+Ưu điểm:

-Dễ cài đt và chi phí tương đối rẻ

+Nhược điểm:

- Không quản trị tập trung, đc biệt trong trường hợp có nhiều tài khoản cho một người sử dụng (user) truy xuất vào các trạm làm việc khác nhau; việc bảo mật mạng có thể bị vi phạm với các người sử dụng có chung tên người dùng, mật khẩu truy xuất tới cùng tài nguyên

- Không thể sao chép dự phòng (backup) dữ liệu tập trung Dữ liệu được lưu trữ rải rác trên tng trạm

*Mô hình mạng khách chủ (Client-Server Network / Server Based Network)

- Mô hình mạng máy chủ liên quan đến việc xác định vai trò của các thực thể truyền thông trong mạng

- Mạng này xác định thực thể nào có thể tạo ra các yêu cầu dịch vụ và thực thể nào có thể phục vụ các yêu cầu đó

- Các máy trên mạng này được tổ chức thành các miền (domain)

- An ninh trên các domain được quản lý bởi một số các máy chủ đc biệt gọi là domain controller

- Trên domain có một master domain controller gọi là PDC (Primary Domain Controller) và một BDC (Backup Domain Controller) để phòng trường hợp PDC gp sự cố

2: Mô hnh quản lý mạng:

*Mô hình mạng workgroup

- Mô hình mạng workgroup là một nhóm máy tính mạng cùng chia sẻ tài nguyên file dữ liệu, máy in

- Là một nhóm logic của các máy tính mà tất cả có cùng tên nhóm, có thể có nhiều nhóm workgroup khác nhau cùng kết nối trên một mạng cục bộ (LAN)

- Mô hình mạng workgroup cũng được coi là mạng peer-to-peer vì tất

cả các máy trong work group có quyền chia sẻ tài nguyên như nhau mà không cần sự chỉ định của sever

- Mỗi máy tính trong nhóm tự bảo trì, bảo mật cơ sở dữ liệu cục bộ của

nó

- Sự quản trị người dùng và tài nguyên chia sẻ không được tập trung hóa

- Bạn có thể tự do kết nối với một nhóm đã tồn tại hoc khởi tạo một nhóm mới

- Ưu điểm: không yêu cầu máy tính chạy trên hệ điều hành Window Server, thiết kế đơn giản và không yêu cầu lập kế hoạch có phạm vi rộng và quản trị như domain yêu cầu; thuận tiện với nhóm ít máy tính và gần nhau (không quá 10 máy)

- Nhược điểm: mỗi người dùng phải có một tài khoản trên máy tính mà

họ muốn đăng nhập

*Mô hình mạng Domain

- Là một nhóm các máy tính mạng cùng chia sẻ dữ liệu thư mục tập trung (central directory database)

- Trong một Domain, thư mục chỉ tồn tại trên máy tính được cấu hình như máy điều khiển (domain controller),

- Không giống như workgroup, bảo mật và quản trị trong doamin được tập trung hóa; để có domain controller, những máy chủ phải chạy dịch vụ làm domain controller (dịch vụ được tích hợp sẵn trên các phiên bản Winndow Server của Microsoft, hoc Samba trên Linux)

- Các máy tính trong domain có thể ở trên một mạng LAN hoc WAN

và giao tiếp với nhau qua bất kì một kết nối vật lý nào

- Ưu điểm: cho phép quản trị tập trung, khi có một thay đổi về tài khoản thì thay đổi đó sẽ được cập nhật trên toàn domain; domain cung cấp quy trình đăng nhập đơn giản để người dùng truy xuất các tài nguyên mạng

mà họ được phép truy cập; domain cho phép người quản trị khởi tạo mạng rất rộng lớn

3: Truyn dữ liệu trong mạng

3.1: Các thông số trong truyn dữ liệu:

- Băng thông (Bandwidth – B): khối lượng dữ liệu tối đa có thể truyền được trong một khoảng thời gian nhất định; có đơn vị là bps(bit-per-second:bit mỗi giây) hay Mbps…

- Độ trễ (Latency – L): là khoảng thời gian truyền một thông điệp t nút này đến nút kia trên một hệ thống mạng; đơn vị thường là ms

- Thông lượng (Throughput – T): là băng thông thực sự mà các ứng dụng mạng được sử dụng trong một thời gian cụ thể

3.2: Phương thức truyn dữ liệu:

- Phương thức unicast: một nút nguồn gửi một thông điệp tới một nút đích

- Phương thức multicast: một nút nguồn gửi một thông điệp tới một nhóm các nút đích

- Phương thức broadcast: một nút nguồn gửi một thông điệp đến tất cả các nút đích trong hệ thống mạng

3.3: Phương pháp truyn tin:

Chuyển mạch

kênh

Chuyển mạch thông báo

Chuyển mạch gói Quá trình

truyền dữ liệu

Khi có 2 trạm

cần trao đổi

thông tin với

nhau thì giữa

chúng sẽ thiết lập

một kênh cố định

và duy trì cho

đến khi một

trong hai bên

ngắt kết nối; dữ

liệu sẽ được

truyền trong con

đường cố định

này

Không thiết lập liên kết dành riêng giữa

2 trạm giao tiếp mà thay vào đó, thông tin sẽ được truyền qua tng trạm trong mạng cho đến khi

nó đến được địa chỉ đích, mỗi trạm trung gian sẽ nhận

và lưu trữ thông tin cho đến khi trạm tiếp theo sẵn sàng

để nhận thông tin

Đối với kỹ thuật này các thông tin được chia thành các gói tin (packet) có kích thước thay đổi, mỗi gói tin bao gồm dữ liệu, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và các thông tin về địa chỉ các trạm trung gian Các gói tin riêng biệt không phải luôn luôn đi theo một con đường duy nhất

Ưu điểm Kênh truyền

được dành riêng

trong suốt quá

trình giao tiếp do

đó tốc độ truyền

dữ liệu được bảo

đảm Phù hợp với

các ứng dụng

thời gian thực

Đảm bảo các dữ liệu có độ ưu tiên cao hơn sẽ được lưu chuyển thay vì

bị trễ do quá trình lưu thông trên mạng; giảm sự tắc nghẽn trên mạng

Việc chia nhỏ các gói tin cho phép việc lưu trữ tại các trạm dễ dàng hơn; khi có một đường truyền gp

sự cố hoc quá tải các tập tin có thể gửi theo các đường khác mà không gây ra ảnh hưởng

Nhược điểm Phải tốn thời gian

để thiết lập

đường truyền cố

định giữa hai

Không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực, Các trạm trung gian phải có

Đt ra vấn đề cần giải quyết trong việc tập hợp các gói tin tại nơi