Mạng Máy Tính & Các Khái Niệm Cơ Bản

• Các thế hệ máy mới được trang bị cho máy tính trung tâm nối được với nhiều thiết bị vào ra I/O • Cho phép nó thực hiện liên tục các chương trình • Những năm 60, các nhà chế tạo máy tín

Trang 1

December 3, 2016 Học viện Kỹ thuật Quân sự

Khoa CNTT - An ninh mạng

1

Chương 1: MẠNG MÁY TÍNH

& CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Giáo viên: ThS Tạ Minh Thanh E-mail: taminhjp@gmail.com

Trang 2

Lịch sử hình thành mạng máy tính

• Giữa năm 50, thế hệ máy tính đầu tiên dùng bóng đèn điện tử.

• Việc nhập dữ liệu vào máy tính được thông qua các tấm bìa đã đục lỗ sẵn

• Thiết bị đọc thông tin trên bìa và chuyển vào máy tính (Trung tâm xử lý)

• Sau sau khi tính toán, máy tính xuất kết quả sẽ xuất ra máy in.

• Thiết bị đọc bìa và máy in là các thiết bị vào ra của máy tính.

• Các thế hệ máy mới được trang bị cho máy tính trung tâm nối được với nhiều thiết bị vào ra (I/O)

• Cho phép nó thực hiện liên tục các chương trình

• Những năm 60, các nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành công thiết bị truy cập từ xa tới máy tính

• Cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một vị trí cách xa trung tâm tính toán

• Được liên kết với trung tâm bằng đường dây điện thoại và với hai thiết bị

xử lý tín hiệu (thường gọi là Modem) gắn ở hai đầu

• Tín hiệu được truyền thay vì trực tiếp thì thông qua dây điện thoại

Trang 3

3

Hình : Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên

Trang 4

Hình : Mô hình trao đổi mạng của hệ thống 3270

Trang 5

5

• Cuối thập niên 1950, chất bán dẫn và mạch tích hợp IC ra đời => tích hợp nhiều transistor trên một mẫu bán dẫn nhỏ

• Cuối thập niên 1960 và 1970, các minicomputer bắt đầu xuất hiện

• Năm 1977, Apple giới thiệu máy tính cá nhân đầu tiên

• Năm 1981, IBM tung ra thị trường dòng máy PC của mình.

• Khởi đầu từ thập niên 1960, cho đến những thập niên 1970, 1980, 1990,

Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ phát triển mạng diện rộng phục vụ mục đích Quân

sự & khoa học

• Cho đến nay, mạng máy tính đã phổ cập và phát triển thành mạng Internet

Trang 6

Mạng máy tính là gì?

• Mạng máy tính (computer network) là hệ thống bao gồm nhiều hệ

máy tính đơn lẻ (nút mạng) được kết nối với nhau theo kiến trúc

nào đó và có khả năng trao đổi thông tin.

– Kết nối (interconnected): dây (wire), sóng (wave)…

– Kiến trúc (architecture): cách thức kết nối và trao đổi thông tin

– Nút mạng (node): host, workstation, network component…

• Khác với các trạm truyền hình chỉ gửi thông tin đi, các mạng máy tính luôn hai chiều, sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máy tính

B thì B có thể trả lời lại cho A.

Trang 7

7

Ưu điểm của mạng máy tính

• Từ nhiều máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu ta kết nối chúng lại thành mạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điểm sau:

– 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, dùng chung tệp tin chính (master file) của đề

án, họ trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

– Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

– Có thể dùng chung thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ, )

Trang 8

Ưu điểm của mạng máy tính

– Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (E-Mail) và có thể sử dụng 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 khác như giá cả thị trường, tin rao vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó), hoặc sắp xếp thời khoá biểu của mình chen lẫn với thời khoá biểu của những người khác,

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

– 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 tǎng hiệu quả kinh tế của hệ thống

– Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá các tệp tin (files) khi có những người không đủ quyền hạn truy xuất các tệp tin và thư mục đó

Trang 9

9

Các ứng dụng của mạng máy tính

• Mạng nội bộ (cơ quan, toà nhà)

– Chia sẻ tài nguyên (máy in, ổ cứng, chương trình…)

– Liên lạc trong mạng nội bộ cơ quan (local mail)

• Cung cấp dịch vụ (mô hình client/server).

– Web, Email, search engine, tin tức

– Thương mại điện tử (ecommerce – electronic commerce)

• People online communication.

– Chatting, conference

• Bộ GD họp qua mạng về tuyển sinh 2005, 12/2004.

– Điện thoại (PSTN, Mobile)

• Chính phủ điện tử (egovernment)…

Trang 10

Các thành phần của mạng máy tính

• Đường truyền vật lý (physical media)

– Truyền tín hiệu giữa các hệ thống.

– Hữu tuyến (cable) và vô tuyến (wireless)

– Dải thông (bandwidth):

• Dải tần số cho phép truyền.

• Đôi khi được sử dụng để ám chỉ lượng dữ liệu cho phép truyền (throughput)!?

– Tốc độ (speed) hay thông lượng (throughput):

• Số lượng bit truyền được trong một giây (bps).

• Số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây (baud).

• Kiến trúc mạng (network architecture)

– Hình trạng mạng (topology)

– Giao thức (protocol)

Trang 11

11

Các loại mạng dữ liệu

Trang 12

Băng thông

• Lượng thông tin di chuyển từ nơi này sang nơi khác trong một

khoảng thời gian.

Trang 13

13

Ống nước và băng thông

Trang 14

Cấu trúc của mạng máy tính

• Phần ngoại biên (network edge) gồm các chương trình ứng dụng, các máy tính nối vào mạng (host).

• Phần lõi của mạng (network core) bao gồm các bộ tìm đường

(router) và kết nối liên mạng (mạng của các mạng).

• Các mạng truy cập (Access networks), các phương tiện kết nối vật

lý (physical media) và các kết nối viễn thông (communication links)

Trang 15

– nằm ở vòng ngoài cùng, chỉ thực hiện kết nối vào mạng

• Mô hình làm việc khách/chủ (Client/Server model)

– các máy tính khách gửi yêu cầu truy cập dịch vụ đến các máy chủ và nhận lại các dịch vụ theo yêu cầu

– ví dụ: WWW client (browser)/server; email client/server

• Mô hình làm việc ngang cấp (Peer-to-peer model)

– các máy tính trong mạng có vai trò ngang nhau– ví dụ: hội thảo truyền hình (teleconferencing)Cấu trúc của mạng máy tính

Trang 16

Network core

• Mạng lưới gồm nhiều thiết bị tìm đường (router) kết nối liên thông.

• Phục vụ việc chuyển dữ liệu từ máy này sang máy khác trên mạng.

• Dữ liệu truyền trên mạng bằng phương pháp

– chuyển mạch (circuit switching) : mạng điện thoại– chuyển gói (packet switching) : dữ liệu được “đóng gói” thành từng gói rồi được truyền đi

Cấu trúc của mạng máy tính

Trang 17

17

Access Network & Physical Media

Làm thế nào để nối một hệ thống ngoại biên vào mạng?

• Bằng cách nối thông qua các mạng truy cập tại vùng cư trú.

• Qua các mạng tại các trường học, cơ quan

Trang 19

Trang 20

Các thiết bị mạng máy tính

Mainframes

• Máy tính cỡ lớn, sức mạnh tính toán cao dành cho các

business transaction

Trang 21

Trang 22

Mobile Devices

• Wireless phone, pager

• Khả năng truy cập Internet hạn chế

Trang 23

Trang 24

Personal Computer

• Desktop

• Portable

Trang 25

25

Card mạng – NIC

Trang 26

Cáp mạng - Cable

Fiber UTP và RJ-45 jack Coaxial cable

Trang 27

27

Repeater & Hub

• Repeater (Layer 1 - Physical)

– UTPCat5 ~100m ⇒ cần thiết bị khuyếch đại tín hiệu khi nối xa hơn 100m

– Chỉ có 2 port: 1 in 1 out

• Hub (hay còn gọi là multi-port repeater)

Trang 28

Bridges & Switch

Trang 29

29

Router

Trang 30

Software & OS

Trang 31

31

Phân loại mạng máy tính

Phân loại theo khoảng cách địa lý:

Dựa theo khoảng cách và qui mô phân bố mạng

Phân loại theo cấu trúc mạng

Dựa theo hình trạng và phương pháp cấu thành mạng

Phân loại theo phương pháp chuyển mạch

Dựa theo phương pháp truyền tin trong mạng

Trang 32

Phân loại theo khoảng cách địa lý

- Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN)

Là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính trong một khu vực như trong một toà nhà, một khu nhà.

- Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN)

Là mạng được thiết lập tong phạm vi thành thố, trung tâm kinh tế, phạm vi địa lý hàng trăm Km.

- Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN)

Là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau như giữa các thành phố hay các tỉnh.

- Mạng địa cầu (Global Area Network - GAN)

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

Trang 33

33

Mạng LAN

Trang 34

Mạng MAN

Trang 35

35

Mạng CAMPUS (EDU)

Trang 36

Mạng WAN

Trang 37

37

Mạng Internet

Trang 38

Phân loại theo cấu trúc mạng

• Cấu trúc (Topology) của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là:

– Mạng dạng hình sao (Star Topology), – Mạng dạng vòng (Ring Topology) và – Mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology)

– Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác kết hợp

từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hỗn hợp,v.v

Trang 39

39

Phân loại theo cấu trúc mạng

• Cấu trúc (Topology) của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là:

– Mạng dạng hình sao (Star Topology), – Mạng dạng vòng (Ring Topology) và – Mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology)

– Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác kết hợp từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hỗn hợp,v.v

Trang 40

Mạng dạng hình sao

• Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Trung tâm của mạng điều phối mọi

• Cho phép theo dõi và xử

lý sai trong quá trình trao đổi thông tin

• Thông báo các trạng thái của mạng

Trang 41

41

Mạng dạng hình sao (cont)

• Các ưu điểm của mạng hình sao:

– Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó

ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

– Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định

– Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng

• Nhược điểm của mạng hình sao:

– Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m)

• Nhìn chung, mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (HUB) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với HUB không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mô hình này ngày càng trở nên phổ biến và

chiếm đa số các mạng mới lắp.

Trang 42

Mạng dạng tuyến

• Máy chủ (host) cũng như tất cả các máy tính khác (workstation)

hoặc các nút (node) đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu.

• Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này Phía hai đầu dây cáp được chặn bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến.

• Loại hình mạng này dùng dây

ngừng trên đường dây để

sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ

hệ thống

Trang 43

43

Mạng dạng vòng

• Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó Các nút truyền tín hiệu cho nhau, mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

• Mạng dạng vòng có thuận

lợi là có thể nới rộng ra xa,

tổng đường dây cần thiết ít

hơn so với hai kiểu trên

Nhược điểm là đường dây

phải khép kín, nếu bị ngắt

ở một nơi nào đó thì toàn

bộ hệ thống cũng bị ngừng.

Trang 44

Mạng kết hợp

Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology)

• Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (splitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology.

• Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm

việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus

Topology Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào.

Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology)

• Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết.

Trang 45

45

Phân loại theo phương pháp

chuyển mạch

• Theo kỹ thuật chuyển mạch (transmission technique)

– Truyền kênh (Circuit-switched) – Truyền gói (Packet-switched) – Truyền thông báo (Message-switched)

Trang 46

• Khi hai nút muốn trao đổi thông

tin  thiết lập kênh (circuit).

• Kênh được giữ riêng cho hai nút

cho tới khi kết thúc phiên trao

đổi.

• VD: Mạng điện thoại.

Trang 47

to Node 1

propagation delay from Host 2

To Host 1 processing delay at Node 1

Trang 48

• Dữ liệu được chia thành các gói tin (packet).Mỗi gói đều có phần thông tin điều khiển (header, trailer) cho biết nguồn gửi, đích nhận…

• Các gói tin có thể đến và đi theo những đường khác nhau  dồn kênh (multiplexing), được lưu trữ rồi chuyển tiếp khi đi qua nút trung gian (store

& forward).

Header Data Trailer

101001.1010001101011011110.11001

packet

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	1,51 MB