Giới thiệu chung về mạng máy tính

Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính Giới thiệu chung về mạng máy tính

Giới thiệu chung mạng máy tính (Computer Networks) Giới thiệu mạng máy tính - Khái niệm mạng máy tính (Network) - hệ thống máy tính kết nối với ñể thực công việc chung - Networking (kết nối mạng) trình tạo mạng máy tính - Khái niệm Distributed system - phân biệt Các ví dụ ứng dụng mạng máy tính thực tế 1.1 Mạng máy tính môi trường doanh nghiệp Mục ñích 1: Share Resources - máy in, thiết bị ngoại vi, - liệu ứng dụng Hình thành hệ thống thông tin bao gồm CSDL, ứng dụng (tác nghiệp kế toán, mua hàng, bán hàng, toán, vv.) Mô hình server-client (khách - chủ) Hình vẽ Khái niệm Server - máy chủ - máy phục vụ - máy tính mạnh thực công việc chuyên biệt - Đặt trung tâm, ñược quản lý tập trung Các loại máy chủ: - Máy chủ files chứa file, lưu trữ, backup, xử lý files, tìm kiếm files - Máy chủ in ấn - phục vụ nhu cầu in ấn toàn mạng - Máy chủ truyền thông - kết nối liên mạng, e-mail, web, vv -> tên gọi thay ñổi theo chức máy chủ e-mail, máy chủ proxy, máy chủ web, vv Các máy khách - client - máy người dùng, cấu hình bình thường, truy nhập CSDL, truy vấn (query) theo chức máy chủ Quá trình xử lý: request - reply Ưu ñiểm: - Tổ chức mô hình tập trung - dễ quản lý, dễ nâng cấp trung ương, tiết kiệm khoảng cách rộng và/hoặc số lượng nhiều máy tính - Độ an toàn bảo mật tốt Nhược ñiểm: - Đòi hỏi khả quản trị chuyên, tập trung - Không thích hợp với mô hình nhóm, mô hình nhỏ - Đối với mô hình hệ thống máy tính lớn lại khó quản lý máy chủ phải mạnh, ñòi hỏi ñường truyền thông mạnh, vv - Khó quản lý ñối với môi trường ña dịch vụ ña ứng dụng Mô hình 3-lớp (Client-Middleware-Server): xuất môi trường Internet Là mô hình lớp, thêm lớp trung gian máy chủ Internet cung cấp giao diện web cho máy chủ máy khách Hình vẽ Mô hình peer-to-peer Là mô hình mà máy tính ñều ngang hàng Ưu ñiểm: - Dễ cài ñặt, thích hợp mô hình nhóm làm việc, văn phòng nhỏ - Không cần quản trị mạng chuyên Nhược ñiểm: - An toàn an ninh mạng - Không có ứng dụng chuyên Mục ñích 2: phương tiện liên kết - communication medium kinh doanh Môi trường cộng tác - Collaboration: - e-mail - file-on-line - videoconferencing Mục ñích 3: e-business Thực tác nghiệp doanh nghiệp - doanh nghiệp, doanh nghiệp - người tiêu dùng, doang nghiệp ñối tác mua bán Mục ñích 4: e-commerce 1.2 Ứng dụng cá nhân Access to remote information - Tra cứu web, tra cứu kho liệu, thư viện ñiện tử, vv Person-to-person communication - Hệ thống peer-to-peer: Napster, trao ñổi âm nhạc, vv - Nhắn tin SMS Interactive entertainment - Video-on-demand Electronic commerce E-learning Tele-medicine 1.3 Ứng dụng di ñộng (Mobile/Wireless) Thiết bị tính toán di ñộng - cầm tay (PDA) Kết nối không dây WAP Truy cập liệu m-commerce - giao dịch ñiện tử 1.4 Các vấn ñề xã hội nảy sinh - Vấn ñề quản lý - Vấn ñề phong mỹ tục: trang chứa nội dung xấu, ñồi truỵ, vv - Vấn ñề bảo mật, an ninh mạng (security) 2: Phần cứng mạng máy tính Khía cạnh kỹ thuật mạng máy tính Cách phân chia dựa phương thức truyền (transmission) kích thước (size) 2.1 Hai loại kỹ thuật truyền tin: - Broadcast links Broadcast network: mạng chia sẻ cho tất máy tính Gói tin (packages) truyền tới tất máy tính, có chứa mã ñịa chỉ, máy tính ñúng ñịa nhận xử lý, máy khác bỏ qua Ví dụ thực tế: gọi hành lang; gọi sân bay Broadcasting: gói tin truyền mạng tới tất máy tính, xử lý nội dung gói tin ñó Mã ñịa cho broadcast -> bits mô tả gói tin Multicast: tới nhóm máy tính - Point-to-point links: từ máy tới máy khác Xác ñịnh ñịa nguồn (source) ñích (target) Thường qua máy trung gian 2.2 Theo kích thước (khoảng cách) 2.2.1 Mạng LAN (mạng nội bộ, mạng cục bộ) Đặc trưng theo: - Kích cỡ - Kỹ thuật truyền dẫn (transmission technology): Dùng cáp, tốc ñộ từ 10Mb/s ñến 10Gb/s: Ethernet (10/100/1000/10Gb/s) Token Ring (4/16Mb/s), FDDI (16/100Mb/s), vv Độ trễ nhỏ, lỗi WirelessLAN, không dây, chuẩn 802.11 (a/b) tốc ñộ phụ thuộc khoảng cách lên tới 11Mb/s, khoảng cách từ lớp/tầng (layer/level/tier) theo cấu trúc phân hệ (hierarchy) Lớp n máy tính (hệ thống) - trao ñổi thông tin với lớp n máy/hệ thống khác Các lớp ñộc lập Tập hợp quy tắc, quy ước (ñược bên thống nhất) quy ñịnh cách thức trao ñổi lẫn gọi giao thức (protocol) Giao thức theo lớp - giao thức lớp n Protocol Stack: tập hợp protocol tầng Các ñơn vị lớp ñồng ñẳng - peer, ví dụ trình (processes), ứng dụng (application), phần cứng (hardware), người dùng (user), vv Cấu trúc mạng: network architecture = tập hợp lớp giao thức mạng Ví dụ trao ñổi thông tin lớp: M= message: thông tin mức ứng dụng H = header: chứa thông tin ñiều khiển, số thứ tự, ñịa chỉ, cách thức vân chuyển, vv Ví dụ: phong bì thư 3.2 Một số khái niệm liên quan ñến lớp giao thức mạng - Address addressing (ñịa ñánh ñịa ): cách mô tả ñích gửi thông tin ñến - Error Control (quản lý lỗi): chế phát lỗi (error-detecting) sửa lỗi (error-correcting/error recovery) - Flow Control (quản lý việc truyền liệu): bên gửi bên nhận thoả thuận tốc ñộ truyền, nhanh hay chậm, dừng lại hay tiếp tục truyền - Multiplexing de-multiplexing (phân kênh ghép kênh): thường dùng ñối với lớp vật lý - Routing (ñịnh tuyến): ñịnh việc rẽ theo ñường truyền số nhiều ñường truyền, ñể ñến ñược ñịa ñích - Connection-oriented (ñịnh sẵn kênh kết nối): dịch vụ mạng xác ñịnh ñường dẫn cho liệu từ ñịa nguồn ñến ñịa ñích Ví dụ: mạng ñiện thoại Còn gọi kết nối 3-pha: thoả thuận ñường kết nối (thông số truyền tốc ñộ ñộ dài lớn gói tin, chất lượng dịch vụ, buffer, vv Do bên gửi ñề xuất bên nhận ñáp ứng từ chối), sử dụng kết nối (truyền dòng liệu), ñóng kết nối (kết thúc việc truyền liệu) (establish - use close connection) - Connectioness-oriented (không ñịnh sẵn kết nối): dịch vụ không xác ñịnh ñường dẫn cố ñịnh cho việc truyền liệu Ví dụ: gửi thư Bên gửi gửi dù có tới ñịa ñích hay không Có thể có chế kiểm tra xác nhận ñã nhận thông tin (acknowleaged signal) - Quality of Service (chất lượng dịch vụ): bao gồm nhiều yếu tố tỷ lệ liệu, ñộ trễ, ñộ ngắt quãng Ví dụ: ñiện thoại, ñiện thoại IP, Internet, videoconferencing 3.3 Các primitive (lệnh thực hiện) dịch vụ Các dịch vụ dùng lệnh ñể thực tác vụ người dùng - dịch vụ Ví dụ system calls ñối với hệ ñiều hành dùng ñể ñặt ngắt chương trình trao quyền cho hệ ñiều hành thực tác vụ sau ñó quay trở lại chương trình Ví dụ số primitive ñối với dịch vụ connection-oriented, truyền liệu bit cách ổn ñịnh máy trạm máy chủ: Primitive Giải nghĩa LISTEN Server/Client phát lệnh này, ngừng xử lý ñể chờ nhận kết nối tới CONNECT Client/Server phát lệnh ñể thực kết nối với Server/Client Thường có ñịa Server/Client RECEIVE Server/Client phát lệnh này, ngừng xử lý ñể chờ nhận liệu SEND Gửi liệu tới Server/Client Server/Client tiếp tục hoạt ñộng xử lý gửi lại trả lời tới Client/Server DISCONNECT Client/Server ngừng kết nối Ví dụ trình request-reply mô hình khách-chủ: 3.4 Mô hình tham chiếu OSI ISO OSI (Open Systems Interconnection) Reference Model Do tổ chức ISO (International Standards Organization) ñưa 1983, sửa lại 1995 Đây Network Architecture ISO không ñưa protocol gắn với layer ISO ñưa riêng tiêu chuẩn cho layer không bao gồm mô hình tham chiếu Physical Layer: truyền bit Các vấn ñề thiết kế lớp này: biểu diễn 1/0 dòng ñiện (volt), ñộ dài (thời gian - nsec) cho bit, hay hai chiều, số pin chân cắm, phương tiện truyền dẫn (cáp ñồng, cáp quang, sóng radio, sóng viba, vv.) Datalink Layer: thiết bị/máy gửi liệu chia thành khung liệu (Data Frame) truyền data frame lớp vật lý Các thiết bị ñầu cuối (gửi/nhận) thực chức Flow Control Error Handing Được chia thành lớp nhỏ hơn: medium access control sublayer datalink sublayer Network Layer: làm việc mạng mức gói tin (packet), ñịnh tuyến (routing) gói tin: xác ñịnh tuyến ñường gửi theo kiểu ñịnh sẵn tuyến ñường ñịnh ñộng theo chặng; quản lý tình trạng nghẽn mạch (congestion), chất lượng dịch vụ: delay (ñộ trễ), ñộ ngắt quãng (jitter), vv ; ñịnh ñịa chuyển ñổi ñịa (addressing, address resolution); chia gói tin ghép lại Transport Layer: làm việc với liệu từ mức trên, ñóng gói thành ñơn vị nhỏ (TPDU-transport protocol data unit) chuyển xuống lớp Network ñảm bảo cho liệu ñến ñúng nơi nhận Định dạng dịch vụ (type of service) cho lớp session layer: i) kênh ñiểm - ñến ñiểm theo trình tự gửi -nhận theo gói tin bytes (vd TCP); ii) gửi liệu không theo trình tự broacasting (vd UDP) Các ToS ñược xác ñịnh sau xác ñịnh kênh truyền liệu (connection) Từ tầng 4-7 kết nối end-to-end không qua trung gian (router) Session Layer: xác ñịnh session (phiên) giao dịch người dùng/trình ứng dụng, vấn ñề ñồng bộ, quản lý việc ñối thoại hai ñầu nhận gửi (ứng dụng), vv Presentation Layer: xác ñịnh cấu trúc liệu mức cao ñể truyền liệu - semantic, syntax liệu, encoding, vv Application Layer: giao thức ứng dụng HTTP, FTP, e-mail, vv Application File transfer, Email, Remote Login, , HTTP Presentation ASCII Text, Sound Session Establish/manage connection Transport End-to-end communication: TCP, UDP Network Routing, Addressing: IP Datalink Two party communication: Ethernet, ATM, X.25, Frame Relay Physical How to transmit signal: Coding 3.5 Mô hình tham chiếu TCP/IP Ra ñời năm 1974 (Cerf, Kahn) sở cho mạng ARPANET (Bộ QP Mỹ) (tiền thân mạng Internet) Internet Layer: xác ñịnh format protocol packet, gọi IP (Internet Protocol) Tương tự Network Layer mô hình ISO Transport Layer: xác ñịnh giao thức trao ñổi liệu hai host, hai giao thức: - TCP (Transmission Control Protocol): ñầu gửi chia data thành fragment gửi liệu theo kênh ñịnh sẵn theo bytes, theo trình tự ñầu nhận ghép fragment lại; flow control - UDP (User Datagram Protocol): connectioness, unrealiable, thường dùng cho ứng dụng tự quản lý flow control sequencing mà không muốn dùng TCP ñảm nhiệm Vd Videoconferencing, voice, vv Application Layer: mô hình TCP/IP Session Presentation Layer, thực tế ứng dụng hai lớp Các ứng dụng lớp này: FTP, SMTP (e-mail), HTTP, DNS, Telnet, vv Host-to-Network Layer: bỏ trống nhiều 3.6 Mô hình ñề xuất Mô hìnhTCP/IP ñời trước, có ứng dụng thực tế (Internet, protocol IP, TCP, UDP, vv) Nhưng thiếu tầng từ network trở xuống Trong ñó mô hình ISO sau, lại thiếu áp dụng thực tế; số layer (5,6) sử dụng Do ñó gần ñây ñã có mô hình tích hợp từ mô hình trên, ñáp ứng tốt thực tế Các ví dụ mạng máy tính 4.1 Mạng ARPANET Do DoD (Bộ QP Mỹ - ARPA, the Advanced Research Projects Agency) khởi xướng từ năm 677x Kết hối trung tâm tính toán trường ĐH lớn Mỹ Tạo subnet máy tính mini IMS host - máy tính khác Phát triển nhanh từ 70x Tài trợ phát triển mô hình giao thức TCP/IP (1974/Cerf, Kahn) 4.2 Mạng NFSNET Do NSF (the U.S National Science Foundation) phát triển năm 80x, kết nối trường ĐH, viện nghiên cứu Sử dụng mô hình giao thức TCP/IP Kết nối với ARPANET tạo mạng rộng lớn Mỹ (8x-9x) 4.3 Internet Liên mạng (Internetworks), hình thành có kết nối mạng LAN, mạng LAN Campus hai mạng ARPANET NFSNET với Từ 70-90 ứng dụng chủ yếu là: - File Transfer (FTP) - E-mail - News - Remote Login (Telnet, ssh) Đầu 90x CERN (Viện nghiên cứu châu Âu) -> WWW (thường gọi tắt Web) Web Browser ñầu tiên: MOSAIC, sau ñó Netscape, Opera, IE, vv Kiến trúc Internet ISP (Internet Service Provider) - truy nhập Internet gián tiếp (dial-up/ñiện thoại/ISDN), trực tiếp (leasedlines/ADSL/) POPs (Point of Present) - hệ thống cung cấp kết nối Internet với khách hàng kết nối với mạng trục ISP 4.4 Ethernet Luminiferous Ether Cấu trúc khởi thuỷ Ethernet: 1978: DEC, Intel, Xerox -> DIX 10Mb/s Ethernet với nguyên tắc truyền liệu CS (Carrier Sense) MA (Multi Access) -> IEEE 802.3 (1983) 802.4 Token Bus: máy tính có quyền truyền data ñến lượt (có token - packet nhỏ) - ñây chế quản lý tranh chấp (collision) sợi cáp 802.5 Token Ring (IBM) Phát triển Ethernet: trở thành chuẩn - 10Mb/s -100Mb/s - 1000Mb/s - 10G/s Platform: pure IP (IP Ethernet) Khả tạo mạng diện rộng sử dụng công nghệ IP Ethernet Các LAN Ethernet Switch trước ñây -> Layer Switching (+4-7) 4.5 Wireless LAN - IEEE 802.11 Tương thích với Ethernet từ tầng network trở lên, ñể trao ñổi IP 802.11 - 1Mb/s, 2Mb/s 802.11a sử dụng tần số cao -> tới 54M 802.11b sử dụng tần số cũ -> 11M Hệ thống quan tiêu chuẩn mạng Hai loại tiêu chuẩn: De factor - từ thực tế (IBM PC, Unix, vv.) De Jure - từ ban/hội/cơ quan ñịnh tiêu chuẩn Các quan ñặt tiêu chuẩn ITU Radiocommunications Sector (ITU-R) Telecommunications Standardization Sector (ITU-T) (trước CCITT) Development Sector (ITU-D) ITU-T có 300 quan/công ty tham gia: viễn thông, CNTT, nhà cung cấp dịch vụ,vv 14 tiểu ban nghiên cứu, ñề xuất chuẩn ISO: bao gồm ANSI (Mỹ), DIN (Đức), BSI (Anh), vv IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Chuẩn Internet IAB (Internet Architecture Board) IRTF (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force) RFCs (Request For Comments) [...]... Nhưng thiếu về các tầng từ network trở xuống Trong khi ñó mô hình ISO ra sau, nhưng lại thiếu sự áp dụng trong thực tế; một số layer (5,6) ít sử dụng Do ñó gần ñây ñã có mô hình tích hợp từ các mô hình trên, và ñáp ứng tốt hơn thực tế 4 Các ví dụ về mạng máy tính 4.1 Mạng ARPANET Do DoD (Bộ QP Mỹ - ARPA, the Advanced Research Projects Agency) khởi xướng từ những năm 677x Kết hối các trung tâm tính toán... subnet là các máy tính mini IMS và các host - các máy tính khác Phát triển nhanh từ 70x Tài trợ phát triển mô hình và bộ giao thức TCP/IP (1974/Cerf, Kahn) 4.2 Mạng NFSNET Do NSF (the U.S National Science Foundation) phát triển năm 80x, kết nối các trường ĐH, viện nghiên cứu Sử dụng mô hình và giao thức TCP/IP Kết nối với ARPANET tạo ra một mạng rộng lớn tại Mỹ (8x-9x) 4.3 Internet Liên mạng (Internetworks),... viện nghiên cứu Sử dụng mô hình và giao thức TCP/IP Kết nối với ARPANET tạo ra một mạng rộng lớn tại Mỹ (8x-9x) 4.3 Internet Liên mạng (Internetworks), hình thành khi có sự kết nối các mạng LAN, mạng LAN Campus của hai mạng ARPANET và NFSNET với nhau Từ 70-90 các ứng dụng chủ yếu là: - File Transfer (FTP) - E-mail - News - Remote Login (Telnet, ssh) Đầu 90x CERN (Viện nghiên cứu châu Âu) -> WWW (thường... Present) - các hệ thống cung cấp kết nối Internet với các khách hàng và kết nối với mạng trục của ISP 4.4 Ethernet Luminiferous Ether Cấu trúc khởi thuỷ của Ethernet: 1978: DEC, Intel, Xerox -> DIX 10Mb/s Ethernet với nguyên tắc truyền dữ liệu là CS (Carrier Sense) và MA (Multi Access) -> IEEE 802.3 (1983) 802.4 Token Bus: máy tính có quyền truyền data nếu ñến lượt (có token - là một packet nhỏ) - ñây là... không bao gồm trong mô hình tham chiếu này Physical Layer: truyền từng bit Các vấn ñề về thiết kế lớp này: biểu diễn 1/0 bằng dòng ñiện (volt), ñộ dài (thời gian - nsec) cho một bit, một hay hai chiều, số pin của chân cắm, phương tiện truyền dẫn (cáp ñồng, cáp quang, sóng radio, sóng viba, vv.) Datalink Layer: thiết bị /máy gửi dữ liệu chia thành các khung dữ liệu (Data Frame) và truyền các data frame... Addressing: IP Datalink Two party communication: Ethernet, ATM, X.25, Frame Relay Physical How to transmit signal: Coding 3.5 Mô hình tham chiếu TCP/IP Ra ñời năm 1974 (Cerf, Kahn) là cơ sở cho mạng ARPANET (Bộ QP Mỹ) (tiền thân mạng Internet) Internet Layer: xác ñịnh format và protocol của packet, gọi là IP (Internet Protocol) Tương tự như Network Layer của mô hình ISO Transport Layer: xác ñịnh giao thức trao... Ethernet) Khả năng tạo ra các mạng diện rộng sử dụng công nghệ IP trên Ethernet Các LAN Ethernet Switch trước ñây -> Layer 3 Switching (+4-7) 4.5 Wireless LAN - IEEE 802.11 Tương thích với Ethernet từ tầng network trở lên, ñể có thể trao ñổi IP 802.11 - 1Mb/s, 2Mb/s 802.11a sử dụng tần số cao hơn -> tới 54M 802.11b sử dụng tần số như cũ -> 11M 5 Hệ thống và các cơ quan tiêu chuẩn mạng Hai loại tiêu chuẩn:... Các thiết bị ñầu cuối (gửi/nhận) thực hiện các chức năng Flow Control và Error Handing Được chia thành 2 lớp nhỏ hơn: medium access control sublayer và datalink sublayer Network Layer: làm việc giữa các mạng mức gói tin (packet), ñịnh tuyến (routing) các gói tin: xác ñịnh tuyến ñường gửi theo kiểu ñịnh sẵn cả tuyến ñường hoặc ñịnh ñộng theo từng chặng; quản lý tình trạng nghẽn mạch (congestion), và chất... dịch giữa các người dùng/trình ứng dụng, các vấn ñề như ñồng bộ, quản lý việc ñối thoại giữa hai ñầu nhận và gửi (ứng dụng), vv Presentation Layer: xác ñịnh cấu trúc dữ liệu mức cao ñể truyền dữ liệu - về semantic, syntax các dữ liệu, encoding, vv Application Layer: các giao thức ứng dụng như HTTP, FTP, e-mail, vv Application File transfer, Email, Remote Login, , HTTP Presentation ASCII Text, Sound Session... gia: viễn thông, CNTT, nhà cung cấp dịch vụ,vv 14 tiểu ban nghiên cứu, ñề xuất chuẩn ISO: bao gồm cả ANSI (Mỹ), DIN (Đức), BSI (Anh), vv IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Chuẩn về Internet IAB (Internet Architecture Board) IRTF (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force) RFCs (Request For Comments) ... Broadcast links Broadcast network: mạng chia sẻ cho tất máy tính Gói tin (packages) truyền tới tất máy tính, có chứa mã ñịa chỉ, máy tính ñúng ñịa nhận xử lý, máy khác bỏ qua Ví dụ thực tế: gọi... trang chứa nội dung xấu, ñồi truỵ, vv - Vấn ñề bảo mật, an ninh mạng (security) 2: Phần cứng mạng máy tính Khía cạnh kỹ thuật mạng máy tính Cách phân chia dựa phương thức truyền (transmission) kích...- Máy chủ truyền thông - kết nối liên mạng, e-mail, web, vv -> tên gọi thay ñổi theo chức máy chủ e-mail, máy chủ proxy, máy chủ web, vv Các máy khách - client - máy người dùng,