Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ
Trang 2Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính
Trang 3Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Trang 4 Router: chuyển tiếp các
gói tin (đoạn dữ liệu)
local ISP
company
regional ISP
router workstationserver
mobile
Trang 5 RFC: Request for comments
IETF: Internet Engineering
Task Force
local ISP
company network
regional ISP
router workstationserver
mobile
Trang 6Sự tiêu chuẩn hóa Internet
Các chuẩn truyền (ví dụ: modem - V.90)
Các dịch vụ điện thoại, fax truyền thống
Core: Internet Protocol, transport (TCP)
Trang 7Góc nhìn dịch vụ
Hạ tầng truyền thông
Cho phép các ứng dụng phân
tán:
Web, email, games, thương
mại điện tử, chia sẻ file
Trang 8Khái niệm giao thức
Giao thức của con
người:
“what’s the time?”
“I have a question”
trong Internet dựa trên các giao thức
Các giao thức định nghĩa định dạng, thứ tự của các bản tin gửi và nhận giữa các thực thể mạng và các hoạt động truyền nhận bản
Trang 9Khái niệm giao thức
Giao thức của con người và giao thức của mạng máy tính:
Các giao thức khác của con người?
HiHi
Got the
time?
2:00
TCP connection req
TCP connection response
Get http://www.hnue.edu.vn
<file>
Thời gian
Trang 10Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
Trang 13Network edge: Dịch vụ hướng kết nối
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 14Network edge: Dịch vụ không hướng kết nối
Mục đích: Truyền dữ liệu
giữa các hệ thống cuối
Protocol [RFC 768]:
transfer), Telnet (remote login), SMTP (email)
Các ứng dụng sử dụng UDP:
nghị truyền hình, DNS, điện thoại Internet
Trang 15Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Trang 16Network Core
kết nối với nhau
Câu hỏi: Dữ liệu truyền
qua mạng như thế nào?
đường dành riêng cho
mỗi cuộc gọi: mạng
điện thoại
liệu gửi qua mạng dưới
các đoạn riêng rẽ
Trang 17Network 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 18Network Core: Chuyển mạch kênh
nếu không được sử dụng
bởi cuộc gọi mà tài
Chia theo thời gian
Trang 19Chuyển mạch kênh: FDM và TDM
FDM
Tần số
Thời gianTDM
Tần số
Thời gian
4 users
Ví dụ:
Trang 20Câu hỏi bài tập
Tính thời gian để gửi một file 640.000 bits từ
host A tới host B qua mạng chuyển mạch
kênh?
Thời gian thiết lập kênh giữa hai host là 500 msec
Trang 21Network 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
băng thông đường truyền
yêu cầu
Sự tranh giành tài nguyên:
tất cả user có thể vượtquá khả năng cung cấp
tin, đợi để sử dụngđường truyền
Trang 22Chuyển mạch gói: Ghép kênh tĩnh
Chuỗi gói tin A và B không có mẫu cố định Î ghép
Trang 24So sánh chuyển mạch gói
và chuyển mạch kênh
Tốt cho dữ liệu truyền thay đổi
Đơn giản, không thiết lập cuộc gọi
Tắc nghẽn tăng: độ trễ và độ mất gói tin
Các giao thức cần đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy,
điều khiển tẵc ngẽn
Cung cấp hành vi giống circuit swiching như thế nào?
Chuyển mạch gói là sự lựa chọn?
Trang 25Chuyển mạch gói: store-and-forward
L/R giây để truyền gói tin
L bít trên ra đường
truyền R bps
Toàn bộ gói tin phải đến
router trước nó được
truyền trên đường
truyền tiếp theo:: store
Trang 26Mạng chuyển mạch gói: forwarding
Mục đích: Chuyển các gói tin qua các router từ nguồn
tới đích
Nhiều thuật toán chọn đường (chương 4)
Địa chỉ đích trong gói tin xác định next hop
Route có thể thay đổi trong phiên
Tương tự: lái xe, hỏi đường
Mạng virtual circuit:
Mỗi gói tin mạng giá trị tag (virtual circuit ID), tag xác định next hop
Đường đi cố định xác định tại thời điểm thiết lập cuộc gọi, cố
định suốt cuộc gọi
Trang 27Phân loại mạng
Mạng viễn thông
Mạng chuyển mạch kênh
Mạng chuyển mạch gói
Mạng VC
Mạng Datagram
• Mạng Datagram không là hướng kết nối hay không hướng kết nối.
• Internet cung cấp cả dịch vụ hướng kết nối (TCP) và dịch vụ không hướng kết nối (UDP) cho các ứng dụng.
Trang 28Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
Trang 29Mạng truy cập và phương tiện vật lý
Kết nối hệ thống cuối tới
router thế nào?
(trường học, công ty)
Làm quen với:
Băng thông (bits per
second) của mạng truy
cập?
riêng?
Trang 30Mạng truy cập dân cư: Truy cập điểm tới điểm
cập trực tiếp tới router
vừa sử dụng điện thoại tại một
thời điểm
ADSL: asymmetric digital subscriber line
1 Mbps đường lên (thường < 256 kbps)
Trang 31Mạng truy cập dân cư: cable modem
Mbps đường lên
Các gia định chia sẻ truy cập tới router
Triển khai: qua các công ty truyền hình cáp
Trang 32Mạng truy cập dân cư: cable modem
Trang 33Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan
Gia đình
cable headend
cable distribution network (simplified)
Thường 500 tới 5,000 gia đình
Trang 34Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan
cable headend
Trang 35Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan
Gia đình
cable headend
cable distribution network server(s)
Trang 36Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan
cable headend
Channels
V I D E O
V I D E O
V I D E O
V I D E O
V I D E O
V I D E O
D A T A
D A T A
C O N T R O L
1 2 3 4 5 6 7 8 9FDM:
Trang 37Mạng truy cập công ty: Local area network
Trang 38Mạng truy cập không dây
nối hệ thống cuối tới router
Qua Base station còn gọi là Access
Point
802.11b (WiFi): 11 Mbps
Wider-area wireless access
Được cung cấp bởi nhà cung cấp
MobileHostRouter
Trang 39Firewall
Wireless Laptop Cable
Modem
Kết nối với
Cable Headend
Ethernet
Trang 40Phương tiện vật lý
Bit: Lan truyền giữa
thiết bị truyền và nhận
Đường truyền vật lý: kết nối
giữa thiết bị phát và thu
Category 5:
100Mbps Ethernet
Trang 41Phương tiện vật lý: cáp đồng trục, cáp quang
Trang 42Phương tiện vật lý: Sóng Radio
điện từ
trường lan truyền:
3G: hàng trăm kbps
Satellite
Đạt tới 50Mbps (hoặc nhiều kênh bandwidth nhỏ hơn)
Trang 43Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Trang 44Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng
Mức trung tâm: “Tier-1” ISPs (ví dụ: UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), phạm vi quốc gia/quốc tế
Trang 45Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng
“Tier-2” ISP: các ISP nhỏ hơn (thường mức vùng)
Kết nối tới một hoặc nhiều Tier-1 ISP và các Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP trả cho
Tier-1 ISP chi phí
Trang 46Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng
“Tier-3” ISP và local ISP
Mạng gần nhất đối với các hệ thống cuối
Tier-2 ISP
local ISP
local ISP
local ISP
Trang 47Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
local ISP
local ISP localISP
local ISP
local ISP Tier 3
ISP
local ISP localISP
local ISP
Trang 48Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
Trang 50Bốn nguồn gây độ trễ của gói tin
Trang 51Bốn nguồn gây độ trễ của gói tin
3 Trễ truyền:
kết (bps)
L= độ dài gói tin (bits)
Thời gian để gửi bít vào
Trang 52 = L/R, có giá trị đáng kể với các liên kết tốc độ thấp
dprop = Trễ lan truyền
Một vài microsecs tới hàng trăm msecs
prop trans
queue proc
Trang 53Độ trễ hàng đợi
R= băng thông đường truyền
(bps)
L= độ dài gói tin (bit)
a= tốc độ đến của gói tin
Độ đo mức độ lưu lượng = La/R
La/R -> 1: Độ trễ lớn hơn
La/R > 1: Yêu cầu phục vụ vượt quá khả năng,
độ trễ tiến tới vô cùng
Trang 54Đo độ trễ thực tế trong Internet
trễ từ nguồn tới router theo đường tới đích Đối với
mỗi router i:
Gửi 3 gói tin sẽ tới router i trên đường tới đích
Router i sẽ trả về các gói tin cho bên gửi
Bên gửi sẽ tính thời gian giữa truyền và nhận.
Trang 55Google Inc, US
Trang 56Độ mất gói
Hàng đợi (hay bộ đệm) có khả năng giới hạn
Khi gói tin đến hàng đợi đầy, gói tin bị loại bỏ
(mất gói)
Mất gói tin có thể được truyền lại bởi nút kề
trước, bởi hệ thống cuối nguồn hoặc không
truyền lại
Trang 57Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Trang 59Tổ chức của chuyến bay
Trang 60airplane routing airplane routing
ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) airplane routing
ticket baggage gate takeoff/landing airplane routing
Phân tầng chức năng
của chuyến bay
Layers: Mỗi lớp thực hiện một dịch vụ
Trang 61Tại sao lại phân tầng?
Giải quyết với các hệ thống phức tạp:
các phần hệ thống phức tạp
Sự thay đổi trong việc thực hiện dịch vụ của mỗi
tầng là trong suốt với phần còn lại của hệ thống
Ví dụ: Sự thay đổi trong thủ tục “in gate” không
ảnh hưởng tới phần còn lại của hệ thống
Trang 62Ngăn xếp giao thức Internet
IP, các giao thức dẫn đường
Link: truyền dữ liệu giữa các thành
phần mạng láng giềng
PPP, Ethernet
applicationtransportnetworklinkphysical
Trang 63application transport network link physical
link physical
Đóng gói
Trang 64Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
Trang 65Lịch sử Internet
1961: Kleinrock – Lý thuyết
hàng đợi chứng minh hiệu
quả của chuyển mạch gói
Chương trình e-mail đầu tiên
ARPAnet có 15 nút
1961-1972: Nguồn gốc của mạng chuyển mạch gói
Trang 66Lịch sử Internet
1970: Mạng vệ tinh ALOHAnet
satellite tại Hawaii
1973: Luận văn tiến sỹ của
Metcalfe đề xuất mạng Ethernet
1974: Cerf và Kahn – kiến trúc
cho kết nối các mạng
Cuối những năm 70: kiến trúc
mới: DECnet, SNA, XNA
Cuối những năm 70: chuyển
mạch các gói tin chiều dài cố
định (tiền thân của ATM)
Trang 67 Đầu những năm 1990: Web
Siêu văn bản [Bush 1945,
Nelson 1960]
HTML, HTTP: Berners-Lee
1994: Mosaic sau đó là
Netscape
Cuối những năm 90: thương
mại hóa Web
Cuối 90 cho đến nhữngnăm 2000:
Instant messaging, chia sẻ file P2P
An toàn bảo mật mạng đặt lên hàng đầu
Khoảng 50 triệu host, hơn 100 triệu người sử dụng
Đường truyền backbone đạt tốc độ Gbps
1990, 2000’s: thương mại hóa, Web, các ứng dụng mới
Trang 68Tổng kết chương 1
Các vấn đề đã học:
Các vấn đề sâu, chi tiếtgiới thiệu các phần sau