Mạng máy tính Đại Học Đà Lạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRẦN NGÔ NHƯ KHÁNH BÀI GIẢNG TÓM TẮT MẠNG MÁY TÍNH Dành cho sinh viên ngành Công nghệ Thông tin (Lưu hành nội bộ) Đà Lạt 2008 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Mục Lục Chương I. Những khái niệm căn bản về mạng 4 I.1. Khái niệm và phân loại mạng 4 I.2. Dịch vụ mạng 8 I.3. Giao thức mạng 8 I.4. Các mô hình tham chiếu(reference models) 10 I.5. Hệ điều hành trong môi trường mạng 15 I.6. Mạng Internet 16 Chương II. Tầng vật lý 18 II.1. Chức năng 18 II.2. Môi trường truyền tin 18 II.3. Đặc tả các loại cáp mạng 20 II.4. Chuẩn giao diện 22 Chương III. Giao thức tầng liên kết dữ liệu 24 III.1. Chức năng và dịch vụ 24 III.2. Cơ chế phát hiện và sửa lỗi 30 III.3. Các giao thức đa truy cập 33 III.4. Khái niệm mạng LAN 38 III.5. Địa chỉ vật lý (MAC address) 47 III.6. Một số công nghệ tầng liên kết dữ liệu khác 47 Chương IV. Giao thức tầng mạng 53 IV.1. Chức năng của tầng mạng 53 IV.2. Bộ định tuyến và các thiết bị kết nối mạng khác: 56 IV.3. Giao thức IP (IP Protocol) 61 IV.4. Các giao thức liên quan đến IP 69 IV.5. Giao thức định tuyến 70 IV.6. Định tuyến trên Internet 77 Chương V. Giao thức tầng giao vận 79 V.1. Dịch vụ tầng vận chuyển 79 Trang 1 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh V.2. Giao thức không kết nối UDP 80 V.3. Giao thức hướng kết nối TCP 81 V.4. So sánh TCP và UDP 87 Chương VI. Giao thức tầng ứng dụng 89 VI.1. Chức năng: 89 VI.2. World Wide Web - HTTP 89 VI.3. Giao thức truyền File-FTP 92 VI.4. Giao thức SMTP 93 VI.5. Các giao thức nhận mail: 102 VI.6. Dịch vụ phân giải tên miền (DNS Services-Domain Name System Services) 105 Trang 2 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Mở đầu Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin ngày nay, mạng máy tính đóng một vai trò quan trọng, cung cấp những dịch vụ tiện ích cho nhiều lĩnh vực đời sống xã hội khác nhau. Giáo trình này nhằm cung cấp cho sinh viên ngành Công nghệ Thông tin những kiến thức căn bản về mạng máy tính, cách thức hoạt động và tổ chức của một hệ thống mạng. Các khái niệm về kiến trúc phân tầng, các giao thức mạng trong các tầng khác nhau. Tài liệu cũng trình bày về mô hình TCP/IP, các công nghệ mạng phổ biến, các thiết bị cần thiết để triển khai một hạ tầng mạng, khái niệm địa chỉ IP, định tuyến,… Tuy đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót, chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô, đồng nghiệp và các bạn sinh viên để chúng tôi có thể hoàn thiện giáo trình này hơn. Trang 3 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Chương I. Những khái niệm căn bản về mạng I.1. Khái niệm và phân loại mạng I.1.1. Khái niệm Mạng máy tính là tập hợp nhiều máy tính điện tử và các thiết bị đầu cuối được kết nối với nhau bằng các thiết bị liên lạc nhằm trao đổi thông tin, cùng chia sẽ phần cứng, phần mềm và dữ liệu với nhau. Mạng máy tính bao gồm phần cứng, các giao thức và các phần mềm mạng. Khi nghiên cứu về mạng máy tính, các vấn đề quan trọng được xem xét là giao thức mạng, cấu hình kết nối mạng và các địch vụ trên mạng. Mạng máy tính có những công dụng như sau: 1. Tập trung tài nguyên tại môt số máy và chia sẽ cho nhiều máy khác • Nhiều người có thể dùng chung một tiện ích. • Dữ liệu đựơc quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn. • Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này có thể sử dụng các chương trình tiện ích của một trung tâm máy tính khác đang rỗi, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống. 2. Khắc phục trở ngại về khoảng cách địa lý. 3. Tăng chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin. 4. Cho phép thực hiện những ứng dụng tin học phân tán. 5. Độ an toàn, tin cậy của hệ thống tăng lên nhờ khả năng thay thế máy có sự cố khi có sự cố: An toàn cho dữ liệu của phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khóa các tập tin khi có người không đủ quyền hạn truy xuất các tập tin và các thư mục đó. 6. Phát triển các công nghệ trên mạng: Người sử dụng có thể trao đổi thông tin với nhau dễ dàng và sử dụng các hệ mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chính sách mới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế như giá cả thị trương, tin rao vặt (muốn bán hoặc mua một cái gì đó), hoặc sắp xếp thời khóa biểu của mình chen lẫn với thời khóa biểu của những người khác … I.1.2. Phân loại mạng • Dựa theo khoảng cách địa lý Trang 4 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Mạng máy tính có thể phân bổ trên một khu vực nhất định trong phạm vị quốc gia hay toàn cầu. Dựa vào phạm vi phân bố, người ta có thể phân ra các loại mạng như sau: a. LAN ( Local Area Netwowk – mạng cục bộ): LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan tổ chức… kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính khoảng 100m đến 100km. Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao, ví dụ cáp đồng trục hay cáp quang. b. MAN (Metropolitan Area Network – mạng đô thị) : Kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố. Kết nối này được thực hiện qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ( 50 – 100 Mbit/s) c. WAN (Wide Area Network – mạng diện rộng) : Kết nối các máy tính trong nội bộ các quốc gia hay các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN. d. GAN (Global Area Network - Mạng toàn cầu) : Kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. Trong các khái niệm nói trên, WAN và LAN là hai khái niệm hay được sử dụng nhất. • Dựa theo cấu trúc mạng 1. Kiểu điểm - điểm (point – to – point) Đường truyền nối từng cặp nút mạng với nhau. Thông tin đi từ nút nguồn qua nút trung gian rồi gởi tiếp nếu đường truyền không bị bận. Do đó còn có tên là mạng lưu trữ và chuyển tiếp (store and forward). Ví dụ: mạng hình sao(star), dạng vòng (ring), dạng cấp bậc (hierarchical) 2. Kiểu quảng bá (broadcast) Bản tin được gửi đi từ một nút nào đó sẽ được tiếp nhận bởi các nút còn lại (còn gọi là broadcasting hay point-to-multipoint). Trong bản tin phải có vùng địa chỉ cho phép mỗi nút kiểm tra xem có phải bản tin của mình không và xử lý nếu đúng bản tin được gởi đến. Ví dụ: mạng bus. Trong cấu trúc dạng Bus và Vòng cơ chế “Trọng tài” dùng để giải quyết các xung đột (collision) xảy ra khi nhiều nút muốn truyền tin đồng thời. Trong cấu trúc vệ tinh hoặc radio, mỗi nút cần có ăng ten thu và phát. Trang 5 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Hìng I-1. Một số dạng cấu trúc mạng • Dựa theo phương pháp chuyển mạch - Mạng chuyển kênh (Line switching network), ví dụ như mạng điện thoại. - Mạng chuyển mạch thông báo (Message switching network) - Mạng chuyển mạch gói (Packet switching network) 1. Mạng chuyển mạch kênh Chuyển mạch kênh (line switching) được dùng trong mạng điện thoại. Một kênh cố định được thiết lập các cặp thực thể cần liên lạc với nhau. Mạng này có hiệu suất không cao vì có lúc kênh bỏ không. Hình I-2. Mạng chuyển mạch kênh. 2. Mạng chuyển mạch bản tin Trang 6 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Hình I-3. Phương pháp chuyển mạch thông báo Các nút của mạng căn cứ vào địa chỉ đích của “bản tin” để chọn nút kết tiếp. Như vậy các nút cần lưu trữ và đọc tin nhận được, quản lý việc truyền tin. Trong trường hợp bản tin quá dài và nếu sai phải truyền lại thì hiệu suất không cao. Phương pháp này giống như cách gởi thư thông thường. Ưu điểm so với phương pháp chuyển mạch kênh: • Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà được chia cho nhiều thực thể. • Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch thông báo) có thể lưu trữ bản tin cho tới khi kênh truyền mới gởi bản tin lại. Do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn (congestion) trên mạng. • Điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên của các bản tin. • Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạch bằng cách gán địa chỉ quảng bá (broadcast) để gởi bản tin đồng thời đến nhiều đích. Nhược điểm • Do không hạn chế kích thước của bản tin nên có thể dẫn đến phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian hồi đáp và chất lượng truyền đi. • Mạng chuyển mạch thông báo thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểu thư điện tử (Email) hơn là đối với các ứng dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút. 3. Mạng chuyển mạch gói Bản tin được chia thành nhiều gói tin (packet) với độ dài 512 bytes, phần đầu là địa chỉ đích, mã để tập hợp các gói. Các gói của các bản tin khác nhau có thể được truyền độc lập trên cùng một đường truyền. Vấn đề phức tạp ở đây là tạo lại bản tin ban đầu, đặc biệt khi được truyền trên nhiều con đường khác nhau. Trang 7 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Hình I-4. Mạng chuyển mạch gói Chuyển mạch gói mềm dẻo, hiệu suất cao. Xu hướng phát triển hiện nay là sử dụng hai kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói cùng một mạng thống nhất gọi là ISDN (Interated Services Digital Network – Mạng thông số đa dịch vụ). I.2. Dịch vụ mạng Một số dịch vụ mạng phổ biến: • Dịch vụ tập tin (File Services): Cho phép các máy tính trên mạng chia sẻ tập tin với nhau. • Dịch vụ in ấn (Print Service): Nhiều máy trên mạng sử dụng chung một máy in. Giúp giảm chi phí và tăng độ linh hoạt • Dịch vụ thư tính (Message Service): Là dịch vụ cho phép gửi/nhận thư điện tử. Thư có thể kèm phim ảnh, âm thanh,… • Dịch vụ thư mục (Directory Service): Cho phép quản lý tất cả thông tin các đối tượng trên mạng, nhờ đó quá trình quản lý và chia sẻ tài nguyên hiệu quả hơn. • Dịch vụ ứng dụng (Application Service): Dịch vụ cung cấp kết quả cho các chương trình ở client bằng cách thực hiện các chương trình phù hợp ở server. I.3. Giao thức mạng Giao thức (protocol) là tập hợp các quy tắc giao tiếp giữa các hệ máy tính. Giao thức có các chức năng chính sau: 1. Định nghĩa cấu trúc khung một cách chính xác cho từng byte, các kí tự và bản tin. 2. Phát hiện và xử lý lỗi, thông thường là gửi lại bản tin gốc sau khi phát hiện lần trước bị lỗi. Trang 8 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh 3. Quản lý thứ tự các lệnh để đếm bản tin, nhận dạng, tránh mất hoặc nhận thừa bản tin. 4. Đảm bảo không nhầm lẫn bản tin và lệnh. 5. Chỉ ra các thuộc tính đường dây khi lập các đường nối đa điểm hoặc bán song công (cho biết ai đang trao đổi thông tin với ai). 6. Giải quyến vấn đề xung đột truy cập (yêu cầu đồng thời), gửi khi chưa có số liệu, mất liên lạc, khởi động. Để giảm độ phức tạp thiết kế, giao thức mạng hiện nay được thiết kế theo kiến trúc đa tầng, mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước nó, tầng bên dưới sẽ cung cấp dịch vụ cho tầng bên trên. Tầng N trên một máy sẽ thực hiện việc giao tiếp với tầng N trên máy khác. Các nguyên tắc, luật lệ sử dụng cho việc giao tiếp này gọi là các giao thức của tầng N. Các thực thể (entity) nằm trên tầng tương ứng ở những máy khác nhau gọi là các tiến trình đồng mức. Các tiến trình đồng mức giao tiếp với nhau bằng các giao thức của tầng đó. Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các hàm nguyên thủy và các dịch vụ tầng dưới cung cấp cho tầng bên trên. Tập hợp các tầng và các giao thức hình thành kiến trúc mạng (Network Architecture). Cấu trúc phân tầng của máy tính có ý nghĩa đặc biệt như sau: • Thuận tiện trong việc thiết kế, xây dựng và cài đặt các mạng máy tính, trong đó mỗi hệ thống được xem là cấu trúc đa tầng. • Mỗi tầng được xây dựng trên cơ sở tầng trước đó, tầng dưới cung cấp dịch vụ cho tầng bên trên. • Tập hợp các giao thức, các vấn đề kĩ thuật và công nghệ có thể được khảo sát, nghiên cứu, triển khai độc lập với nhau. Hình I-5. Mô hình trao đổi dữ liệu giữa các tầng Trang 9 [...]... card giao tiếp mạng- NIC, được lắp đặt tại mỗi máy trong mạng cục bộ Card này có nhiệm vụ chuyển dữ liệu từ máy tính vào cáp mạng và ngược lại Quá trình này chính là sự chuyển đổi từ tín hiệu số của máy tính thành tính hiệu điện hay quang được truyền trên cáp mạng Đồng thời card mạng cũng thực hiện chức năng tổ hợp dữ liệu thành các gói và xác định nguồn đích của gói Hình II-1 Card giao tiếp mạng Các loại... tính Netware là hệ điều hành LAN Trang 15 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh dùng cho các máy tính theo chuẩn IBM hay các máy Apple Macintosh, chạy trên hệ điều hành MS-DOS hoặc OS/2 I.6 Mạng Internet Vào những năm 60 thế kỷ 20, Bộ Quốc phòng Mỹ cho triển khai một mạng lưới thông tin với yêu cầu: nếu như một trạm trung chuyển nào đó trong mạng bị phá hủy, toàn bộ hệ thống thông tin vẫn hoạt... (gateway) Thuật ngữ mạng con ở đây mang nghĩa một đơn vị mạng hoàn chỉnh trong hệ thống mạng lớn Mạng con hoàn toàn có thể là một mạng WAN với quy mô quốc gia và có khả năng hoạt động độc lập với Internet Do giao thức TCP/IP không phụ thuộc lớp vật lý, các mạng con có thể sử dụng những công nghệ ghép nối khác nhau (như Ethernet, X.25, ) mà vẫn giao tiếp được với nhau Trang 16 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô... khung tin và đưa vào máy tính Đặc tính của cáp bao gồm sự nhạy cảm với nhiễu của điện, độ mềm dẻo và khả năng uốn nắn để lắp đặt, cự ly truyền dữ liệu và tốc độ truyền (Mbps) Có ba nhóm cáp chính được sử dụng để nối hầu hết các mạng − Cáp đồng trục (Coaxial) − Cáp xoắn đôi (Twisted-pair) − Cáp quang (Fiber Optic) II.2.1 Card mạng Trang 18 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Card mạng, còn được gọi... 2000 có thể liên kết tốt với máy chủ Novell Netware, Unix Tuy nhiên, để chạy có hiệu quả, Windows 2000 Server đòi hỏi cấu hình máy tương đối mạnh Phiên bản tiếp theo là hệ điều hành Windows Server 2003 • Hệ điều hành mạng NetWare: là hệ điều hành của hãng Novell, nó có thể dùng cho các mạng nhỏ (khoảng từ 5 – 25 máy tính) và cũng có thể dùng cho các mạng lớn gồm hàng trăm máy tính Netware là hệ điều hành... đôi Trang 21 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Hình II-6 Cáp xoắn đôi II.4 Chuẩn giao diện II.4.1 Modem: Modem là bộ điều chế và giải điều chế, biến đổi các tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại trên mạng điện thoại Tín hiệu số từ máy tính đến modem, được modem biến đổi thành tín hiệu tương tự để có thể đi qua mạng điện thoại Tín hiệu này đến modem ở máy tính đầu kia, được biến... công bố các khuyến nghị thống nhất về mạng máy tính Bao gồm các khuyến nghị liên quan đến việc truyền dữ liệu trên mạng, mạng ISDN 4 ANSI (American National Standards Institute) – Viện nghiên cứu các chuẩn quốc gia Mỹ) 5 ECMA (European Computer Manufactures Association) – Hiệp hội máy tính Châu Âu 6 ATM Forum (Asynchronous Transfers Mode) - Thực hiện các giải pháp cho mạng ISDN 7 IETF (Internet Enggineering... Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh • Giao thức FTP - File Transfer Protocol đơược sử dụng để thực hiện truyền file • Giao thức SMTP - Simple Mail Transfer Protocol đơược sử dụng để truyền các thông điệp thư và các tệp đính kèm • Telnet, một giao thức mô phỏng trạm đầu cuối, được sử dụng để đăng nhập từ xa vào các máy trạm trên mạng Hình I-8 Các giao thức của TCP/IP Chuẩn mạng máy tính( network... Ethernet, X.25, ) mà vẫn giao tiếp được với nhau Trang 16 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Hình I-9.Mô hình mạng Internet Các cổng được dùng để nối các mạng con tạo thành mạng lớn Có hai cách kết nối mạng như sau: • Máy con nối trong mạng LAN( hay WAN) và mạng này nối với Internet • Máy con nối đến một trạm cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider), thông qua đó kêt nối vơi Internet... giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh 2 Trao đổi bản tin với cửa sổ 1 bit Bản tin gồm có gói tin với phần điều khiển (Header) Phần điều khiển gồm có số thứ tự phát seg, số thứ tự nhận của ack, số gói tin Trong trường hợp bình thường máy A gủi trước như sau: Hình III-3 Trao đổi bản tin với cửa sổ 1 bit bình thường Trong trưòng hợp bất thường máy A và B cùng gởi như sau: Trang 27 Bài giảng Mạng máy tính . Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Chương I. Những khái niệm căn bản về mạng I.1. Khái niệm và phân loại mạng I.1.1. Khái niệm Mạng máy tính là tập hợp nhiều máy tính điện tử. Đà Lạt 2008 Bài giảng Mạng máy tính Trần Ngô Như Khánh Mục Lục Chương I. Những khái niệm căn bản về mạng 4 I.1. Khái niệm và phân loại mạng 4 I.2. Dịch vụ mạng 8 I.3. Giao thức mạng. với nhau. Mạng máy tính bao gồm phần cứng, các giao thức và các phần mềm mạng. Khi nghiên cứu về mạng máy tính, các vấn đề quan trọng được xem xét là giao thức mạng, cấu hình kết nối mạng và