Chương 1 Các nguyên lý lớp ứng dụng internet (DH)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN Mạng máy tính truyền số liệu nâng cao Giảng viên: TS Nguyễn Chiến Trinh Điện thoại/E-mail: 0915400946; chientrinh@gmail.com Bộ môn: Mạng viễn thông - KhoaViễn thông Học kỳ/Năm biên soạn: 2015 1- Internet giao thức Nội dung học phần    Các công nghệ mạng Internet: Nguyên lý, kiến trúc mạng Internet; Các công nghệ mạng Internet: + Lớp ứng dụng: P2P, Multimedia networking; + Lớp truyền tải: Addressing, Mobility-Multihoming, MPLS, VPN Lý thuyết lưu lượng mạng Internet: Mô hình lưu lượng mạng Internet (LAN, MAN, Web, TCP/IP, video,…) Xu hướng công nghệ phát triển mạng: Mạng Internet hệ (NwGI): khái niệm, kiến trúc, xu hướng; Các công nghệ mạng: SOA, SDN, IoT, content-based network, … 1- Internet giao thức Internet PC  server wireless laptop cellular handheld Hàng triệu thiết bị kết nối với nhau: hosts = end systems  running network apps Đường/kênh truyền thông  fiber, copper, radio, access satellite points  Tốc độ truyền= wired links bandwidth   Mobile network Global ISP Home network Regional ISP Institutional network routers: chuyển tiếp gói (các đoạn liệu) router 1- Internet giao thức Internet Mobile network  Các giao thức: điều khiển việc gửi nhận tin   Internet: “mạng mạng”    Ví dụ: TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet Tính phân cấp lỏng lẻo Internet công cộng với intranet riêng biệt Global ISP Home network Regional ISP Institutional network Các chuẩn Internet RFC: Request for comments  IETF: Internet Engineering Task Force http://www.ietf.org/  1- Internet giao thức Các nguyên lý thiết kế mạng Internet  Mục tiêu quan trọng    Kiến trúc mạng Internet cung cấp chuẩn hóa giao thức nhằm kết nối mạng APRANET sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói; Đảm bảo hoạt động tin cậy kể điều kiện cố; Hỗ trợ dịch vụ khác hạ tầng truyền tải chung 1- Internet giao thức Các nguyên lý thiết kế mạng Internet  Mục tiêu khác     Cho phép quản lý phân tán; Hiệu chi phí; Cho phép dễ dàng kết nối trạm; Tài nguyên sử dụng mạng đánh giá được; 1- Internet giao thức Các lớp giao thức (Protocol Layers) OSI model Ứng dụng Application Data Header Application Trình diễn Presentation Header Data Presentation Phiên Vận chuyển Mạng Liên kết liệu Vật lý Session Header Data Session Transport Header Data Transport Network Header Frame Header 0101101010110001 Data Data Network Data Link Physical 1- Internet giao thức Internet: lớp xếp chồng giống đồ ng hồ cát Ứng dụng Giao thức ứng dụng Vận chuyển tin cậy Chuyển gói không tin cậy Mạng lớp thấp Các lớp vật lý 1- Internet giao thức Kiến trúc giao thức Internet Mô hình OSI Mô hình TCP/IP Lớp ứng dụng Lớp trình diễn Tầng ứng dụng Lớp phiên Lớp vận chuyển Tầng vận chuyển Lớp mạng Tầng liên mạng Lớp liên kết liệu Lớp vật lý Tầng giao diện mạng Bộ giao thức TCP/IP kết hợp giao thức khác tầng khác nhau, giao thức TCP IP Mỗi tầng lại có chức riêng Hầu hết liệu truyền giao thức TCP/IP kết thúc đóng gói liệu đồ IP (IP datagram), Lớp liên kết liệu Lớp vật lý 1- 10 Internet giao thức Kiến trúc giao thức Internet Ping Ping FTP FTP TELNET TELNET SMTP SMTP ICMP HTTP HTTP DNS DNS BGP BGP RTP RTP SNMP SNMP RIP RIP UDP UDP TCP TCP OSPF OSPF IP LANs LANs 10/100BaseT 10/100BaseT ATM ATM FR FR Dedicated DedicatedB/W: B/W: DSx, DSx,SONET, SONET, PPP PPP Circuit-Switched Circuit-SwitchedB/W: B/W: POTS, POTS,SDS, SDS,ISDN, ISDN, CDPD CDPD Wireless Wireless 1- Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Nội dung      Kiến trúc lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình truyền thông mạng Dịch vụ truyền tải cho ứng dụng Các dịch vụ truyền tải cung cấp mạng Internet Các giao thức lớp ứng dụng 1- 12 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  application transport network data link physical Tạo ứng dụng mạng Viết chương trình    application transport network data link physical Chạy hệ thống đầu cuối (khác nhau) Truyền thông qua mạng Ví dụ: phần mềm máy chủ web truyền thông với phần mềm trình duyệt Không cần phải viết phần mềm cho thiết bị mạng lõi application transport network data link physical   Thiết bị mạng lõi không chạy ứng dụng người sử dụng Những ứng dụng hệ thống cuối cho phép phát triển, truyền bá ứng dụng nhanh 1- 13 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Kiến trúc lớp ứng dụng mạng Internet peer-peer client/server 1- 14 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Kiến trúc client-server client/server Server  Máy chủ hoạt động  Địa IP cố định  Máy chủ (cụm máy chủ) qui mô lớn Client  Truyền thông với server  Không truyền thông trực tiếp với  Có thể kết nối không liên tục với server  Có thể có địa IP động 1- 15 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Kiến trúc ngang hàng peer-to-peer     Máy chủ không cần hoạt động liên tục Các hệ thống tùy ý kết nối trực tiếp Các thiết bị ngang hàng không kết nối liên tục thay đổi địa IP Có khả cho mạng qui mô lớn khó quản lý peer-peer 1- 16 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình: chương trình chạy trạm   Trong trạm hai tiến trình truyền thông sử dụng truyền thông tiến trình Các tiến trình trạm khác truyền thông trao đổi tin Tiến trình Client: tiến trình khởi tạo truyền thông Tiến trình Server: tiến trình đợi liện lạc ❒ Ứng dụng kiến trúc P2P có tiến trình client tiến trình server 1- 17 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình ứng dụng, socket giao thức lớp vận chuyển   Tiến trình gửi/nhận tin tới/từ socket (API) API: (1) lựa chọn giao thức giao vận ; (2) có khả ấn định số tham số host or server host or server process Điều khiển nhà phát triển ứng dụng process socket socket TCP with buffers, variables TCP with buffers, variables Internet Điều khiển hệ điều hành 1- 18 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Nguồn Bản tin (message) M Đoạn (segment) Ht M Dữ liệu đồ (datagram) Hn Ht M Khung (frame) Hl Hn Ht M  application transport network link physical Truyền thông tiến trình (Process Communication) link physical switch Đích M Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M application transport network link physical Hn Ht M Hl Hn Ht M network link physical Hn Ht M router 1- Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Những dịch vụ truyền tải cho ứng dụng Truyền liệu tin cậy   Một số ứng dụng (ví dụ, audio) chịu tổn thất Các ứng dụng khác (ví dụ, truyền tệp, telnet) yêu cầu truyền liệu tin cậy Định thời  Một số ứng dụng (ví dụ, thoại Internet, games tương tác) yêu cầu trễ thấp Thông lượng ❒ Một số ứng dụng (ví dụ, đa phương tiện) yêu cầu thông lượng tối thiểu ❒ Các ứng dụng khác (ứng dụng co dãn elastic) sử dụng thông lượng An toàn    Bảo mật Toàn vẹn liệu Xác thực điểm cuối 1- 20 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Các dịch vụ truyền tải cung cấp mạng Internet Ứng dụng Tổn thất liệu Băng thông Độ nhậy thời gian  Truyền tệp Không tổn thất Thay đổi Không Email (thư điện tử) Không tổn thất Thay đổi Không Các tài liệu web Không tổn thất Thay đổi (vài kb/s) Không Điện thoại Internet/ hội nghị Video Có: Audio: vài kb/s – Chịu tổn thất (miligiây) 1Mb/s Audio/video lưu trữ Chịu tổn thất Video: 10kb/s – 5Mb/s Có: n×s n×100ms Trò chơi tương tác Chịu tổn thất Vài kb/s-10kb/s Có: n×100ms Nhắn tin thức Không tổn thất Có không Thay đổi Bảng 1.1: Yêu cầu số ứng dụng mạng 1- 21 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Dịch vụ TCP:      Kết nối có định hướng: yêu cầu thiết lập tiến trình client server Truyền tải tin cậy tiến trình gửi nhận Điều khiển luồng: bên gửi không gây ngập lụt bên nhận Điều khiển tắc nghẽn: điều chỉnh bên gửi mạng tải Không cung cấp: định thời, bảo đảm băng thông tối thiểu, an toàn Dịch vụ UDP:   Truyền liệu không tin cậy tiến trình gửi nhận Không cung cấp: thiết lập kết nối, tính tin cậy, điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, định thời, đảm bảo băng thông, hay an toàn 1- 22 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Các ứng dụng Internet thông dụng, giao thức lớp ứng dụng giao thức lớp giao vận Ứng dụng Giao thức lớp ứng dụng Giao thức lớp giao vận E-mail (thư điện tử) SMTP [RFC 5321] TCP Truy nhập đầu cuối từ xa Telnet [RFC 854] TCP Web HTTP [RFC 2616] TCP Truyền tệp FTP [RFC 959] TCP Trực tuyến đa phương tiện HTTP (ví dụ YouTube), RTP TCP UDP Điện thoại Internet SIP, RTP độc quyền (ví dụ Thường UDP Skype) 1- 23 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Các giao thức lớp ứng dụng  Một giao thức lớp ứng dụng định nghĩa     Loại tin trao đổi, ví dụ: tin yêu cầu hay tin phản hồi Cú pháp nhiều loại tin khác trường tin cách mô tả trường Ngữ nghĩa trường, tức ý nghĩa trường thông tin Quy tắc xác định tiến trình gửi phản hồi tin 1- 24 ? Hỏi đáp Internet Application Client-Server Internet giao thức Peer-to-Peer Mô hình OSI? Mô hình TCP/IP? Phân biệt mô hình client-server với peer-to-peer Tiến trình gì? Truyền thông tiến trình client server? Bốn khía cạnh dịch vụ truyền tải? Nêu khác biệt TCP UDP Nêu ví dụ số giao thức ứng dụng chạy giao thức Chức giao thức lớp ứng dụng? 1- 25 [...].. .Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Nội dung      Kiến trúc lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình truyền thông trên mạng Dịch vụ truyền tải cho ứng dụng Các dịch vụ truyền tải cung cấp trên mạng Internet Các giao thức lớp ứng dụng 1- 12 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  application transport network data link physical Tạo một ứng dụng. .. đảm bảo băng thông, hay an toàn 1- 22 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Các ứng dụng Internet thông dụng, các giao thức lớp ứng dụng và các giao thức lớp giao vận dưới nó Ứng dụng Giao thức lớp ứng dụng Giao thức lớp giao vận dưới nó E-mail (thư điện tử) SMTP [RFC 53 21] TCP Truy nhập đầu cuối từ xa Telnet [RFC 854] TCP Web HTTP [RFC 2 616 ] TCP Truyền tệp FTP [RFC 959]... chạy ứng dụng của người sử dụng Những ứng dụng ở các hệ thống cuối cho phép phát triển, truyền bá ứng dụng rất nhanh 1- 13 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Kiến trúc lớp ứng dụng mạng Internet peer-peer client/server 1- 14 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Kiến trúc client-server client/server Server  Máy chủ luôn hoạt động  Địa chỉ IP cố... động 1- 15 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Kiến trúc ngang hàng peer-to-peer     Máy chủ không cần hoạt động liên tục Các hệ thống tùy ý kết nối trực tiếp Các thiết bị ngang hàng không kết nối liên tục và thay đổi địa chỉ IP Có khả năng cho mạng qui mô lớn nhưng khó quản lý peer-peer 1- 16 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình: chương. .. Ht M router 1- Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Những dịch vụ truyền tải cho ứng dụng Truyền dữ liệu tin cậy   Một số ứng dụng (ví dụ, audio) có thể chịu được tổn thất Các ứng dụng khác (ví dụ, truyền tệp, telnet) yêu cầu truyền dữ liệu tin cậy Định thời  Một số ứng dụng (ví dụ, thoại Internet, games tương tác) yêu cầu trễ thấp Thông lượng ❒ Một số ứng dụng (ví dụ,... Điện thoại Internet SIP, RTP hoặc độc quyền (ví dụ Thường là UDP Skype) 1- 23 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Các giao thức lớp ứng dụng  Một giao thức lớp ứng dụng định nghĩa     Loại bản tin trao đổi, ví dụ: bản tin yêu cầu hay bản tin phản hồi Cú pháp của nhiều loại bản tin khác nhau như các trường trong bản tin và cách mô tả các trường này Ngữ nghĩa của các trường,... sử dụng truyền thông giữa các tiến trình Các tiến trình trong các trạm khác nhau truyền thông bằng trao đổi các bản tin Tiến trình Client: tiến trình khởi tạo truyền thông Tiến trình Server: tiến trình đợi được liện lạc ❒ Ứng dụng kiến trúc P2P có cả tiến trình client và tiến trình server 1- 17 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Tiến trình ứng dụng, socket và giao thức lớp. .. số ứng dụng (ví dụ, đa phương tiện) yêu cầu thông lượng tối thiểu ❒ Các ứng dụng khác (ứng dụng co dãn elastic) sử dụng bất cứ thông lượng nào cũng được An toàn    Bảo mật Toàn vẹn dữ liệu Xác thực điểm cuối 1- 20 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Các dịch vụ truyền tải cung cấp trên mạng Internet Ứng dụng Tổn thất dữ liệu Băng thông Độ nhậy về thời gian  Truyền tệp... Tiến trình gửi/nhận các bản tin tới/từ socket (API) API: (1) lựa chọn giao thức giao vận ; (2) có khả năng ấn định một số tham số host or server host or server process Điều khiển bằng nhà phát triển ứng dụng process socket socket TCP with buffers, variables TCP with buffers, variables Internet Điều khiển bằng hệ điều hành 1- 18 Internet và giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet Nguồn Bản... Không Các tài liệu web Không tổn thất Thay đổi (vài kb/s) Không Điện thoại Internet/ hội nghị Video Có: Audio: vài kb/s – Chịu được tổn thất (miligiây) 1Mb/s Audio/video lưu trữ Chịu được tổn thất Video: 10 kb/s – 5Mb/s Có: n×s n 10 0ms Trò chơi tương tác Chịu được tổn thất Vài kb/s -10 kb/s Có: n 10 0ms Nhắn tin thức thì Không tổn thất Có và không Thay đổi Bảng 1. 1: Yêu cầu của một số ứng dụng mạng 1- 21 Internet ... 1- 22 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Các ứng dụng Internet thông dụng, giao thức lớp ứng dụng giao thức lớp giao vận Ứng dụng Giao thức lớp ứng dụng Giao thức lớp. .. chạy ứng dụng người sử dụng Những ứng dụng hệ thống cuối cho phép phát triển, truyền bá ứng dụng nhanh 1- 13 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  Kiến trúc lớp ứng dụng. .. cấp mạng Internet Các giao thức lớp ứng dụng 1- 12 Internet giao thức Các nguyên lý lớp ứng dụng mạng Internet  application transport network data link physical Tạo ứng dụng mạng Viết chương trình