Mạng máy tính

24/10/2013 Mạng máy tính Giảng viên: Bùi Trọng Tùng Bộ môn Truyền thông Mạng máy tính Viện Công nghệ thông tin Truyền thông Đại học Bách khoa Hà Nội Về môn học  Giảng viên Bùi Trọng Tùng, Viện CNTT&TT - BK HN Email : tungbt@soict.hut.edu.vn Địa : phòng 801 – nhà B1 - BKHN SĐT : 04 3868 0896 http://soict.hut.edu.vn/~tungbt/MMT_CNCN.zip 24/10/2013 Tài liệu tham khảo      TCP/IP Illustrated Vol I-The Protocols, Richard Steves, Addison-Wesley Internetworking with TCP/IP, Vol 1, Douglas Comer, Prentice Hall Computer Networking: a top-down approach featuring the Internet, James F Kurose, Keith W Ross, Addison Wesley, 4thed, 2006 Mạng máy tính hệ thống mở, Nguyễn Thúc Hải, NXB Giáo Dục TCP/IP tutorial and technical overview, Lydia Parziale, David T.Britt, ibm.com/redbooks Chương Tổng quan mạng máy tính truyền thông 24/10/2013 Cơ mạng máy tính 1.1 Lịch sử Internet   Bắt đầu từ thí nghiệm dự án ARPA Một liên kết hai nút mạng (IMP UCLA IMP SRI) ARPA: UCLA: SRI: IMP: Advanced Research Project Agency University California Los Angeles Stanford Research Institute Interface Message Processor Source: http://www.cybergeography.org/atlas/historical.html 24/10/2013 tháng sau, 12/1969 SRI UCSB UTAH UCLA Một mạng hoàn chỉnh với nút, 56kbps UCSB:University of California, Santa Barbara UTAH:University of Utah source: http://www.cybergeography.org/atlas/historical.html ARPANET thời kỳ đầu, 1971 Source: http://www.cybergeography.org/ atlas/historical.html Mạng phát triển với tốc độ thêm nút tháng 24/10/2013 Thập niên 70: Kết nối liên mạng, kiến trúc mạng mạng riêng Sự mở rộng ARPANET, 1974 source: http://www.cybergeography.org/ atlas/historical.html Lưu lượng ngày vượt 3.000.000 gói tin 10 24/10/2013 Thập niên 70  Từ đầu 1970 xuất mạng riêng:   ALOHAnet Hawaii DECnet, IBM SNA, XNA 1974: Cerf & Kahn – nguyên lý kết nối hệ thống mở (Turing Awards)  1976: Ethernet, Xerox PARC  Cuối 1970: ATM  11 Thập niên 80: Các giao thức mới, kết nối thêm mạng 12 24/10/2013 1981: Xây dựng mạng NSFNET NSF: National Science Foundation Phục vụ cho nghiên cứu khoa học, tải ARPANET 13 1986: Nối kết USENET& NSFNET 14 Source: http://www.cybergeography.org/atlas/historical.html 24/10/2013 Thêm nhiều mạng giao thức     Thêm nhiều mạng nối vào: MFENET, HEPNET (Dept Energy), SPAN (NASA), BITnet, CSnet, NSFnet, Minitel … TCP/IP chuẩn hóa phổ biến vào 1980 Berkeley tích hợp TCP/IP vào BSD Unix Dịch vụ: FTP, Mail, DNS … 15 Thêm nhiều mạng giao thức     Thêm nhiều mạng nối vào: MFENET, HEPNET (Dept Energy), SPAN (NASA), BITnet, CSnet, NSFnet, Minitel … TCP/IP chuẩn hóa phổ biến vào 1980 Berkeley tích hợp TCP/IP vào BSD Unix Dịch vụ: FTP, Mail, DNS … 16 24/10/2013 Thập niên 90: Web thương mại hóa Internet 17 Thập niên 90    Đầu 90: ARPAnet phần Internet Đầu 90: Web  HTML, HTTP: Berners-Lee  1994: Mosaic, Netscape Cuối 90: Thương mại hóa Internet Cuối 1990’s – 2000’s:     Nhiều ứng dụng mới: chat, chia sẻ file P2P… E-commerce, Yahoo, Amazon, Google… > 50 triệu máy trạm, > 100 triệu NSD Vấn đề an toàn an ninh thông tin!   Internet dành cho tất người Tất dịch vụ phải quan tâm tới vấn đề 18 24/10/2013 Lược sử Internet Việt Nam   1991: Nỗ lực kết nối Internet không thành  (Vì lý đó) 1996: Giải cản trở, chuẩn bị hạ tầng Internet ISP: VNPT 64kbps, đường kết nối quốc tế, số NSD    1997: Việt Nam thức kết nối Internet IXP: VNPT ISP: VNPT, Netnam (IOT), FPT, SPT    2007: “Mười năm Internet Việt Nam” 20 ISPs, IXPs 19 triệu NSD, 22.04% dân số   19 Thống kê gần Number of Internet users by year % dân số Users (million) 35.0 % số người dùng (triệu người) 40 35.03 30.0 31.11 35 30 25.0 26.55 20.0 25 24.4 30.5 22.04 22.8 20 26.8 20.8 15.0 15 10.0 10 5.0 0.0 2007 2008 2009 2010 2011 20 Source: Vnnic, http://www.thongkeinternet.vn 10 24/10/2013 Mô hình OSI  Tầng ứng dụng  Cung cấp phương tiện để người sử dụng khai thác tài nguyên mạng  Một số giao thức : HTTP, DHCP, DNS, Telnet, FTP, SMTP, POP, ICMP, SMNP, NAT Tầng trình diễn  Quyết định dạng thức trao đổi liệu máy tính mạng  Biên dịch liệu  Mã hóa/ giải mã  Giao thức: ASCII,Unicode, MPEG, SSL  Tầng phiên     Thiết lập, quản lý, kết thúc phiên truyền thông Điều khiển hội thoại, đồng hóa, quản lý thẻ Một số giao thức : RPC (Remote Control Call), NetBIOS 55 Mô hình OSI  Tầng giao vận     Chia liệu thành gói phía gửi, hợp gói phía nhận Đảm bảo truyền liệu xác điểm đầu cuối (endto-end) : đảm bảo thứ tự gói tin, kiểm soát lỗi Các giao thức : UDP, TCP Tầng mạng      Truyền liệu theo gói tin Đảm bảo liệu truyền đến địa Cung cấp chế đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) Chuyển đổi địa Giao thức : IP, IPX, ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP, OSPF, BGP… 56 28 24/10/2013 Mô hình OSI  Tầng liên kết liệu    Cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy: gửi liệu theo khung tin (frame )với chế đồng hoá, kiểm soát lỗi kiểm soát luồng liệu Giao thức : HDLC, PPP, TokenRing, ARP, RARP Tầng vật lý : đưa liệu lên đường truyền vật lý    Biểu diễn liệu số Chiều truyền tin (1 hay chiều), cách thức thiết lập, hủy bỏ kết nối Các giao thức tầng vật lý : RS232, V35 57 Mô hình OSI TCP/IP Trong mô hình TCP/IP (Internet), chức năng3 tầng phân định vào tầng Application layer Presentation layer Application HTTP, FTP, SMTP… Session layer Transport layer Transport layer Network layer IP Datalink layer Network Interface Physical layer Physical 58 29 24/10/2013 Mô hình phân tầng Internet Ví dụ trình gửi liệu từ nguồn, qua nút trung gian (bộ định tuyến) đến đích FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 Nguồn IP IP 10M 100M CAT5 CAT5 100M/Ethernet Nút trung gian CAT5 Đích 59 2.2 Truyền thông kiến trúc phân tầng 60 30 24/10/2013 Đóng gói liệu (Encapsulation) Gói quà Trang trí Dán địa địa địa 61 PDU: Protocol Data Unit – Đơn vị liệu giao thức Protocol N+1 Layer (N+1) (N+1) PDU Service interface Protocol N Layer (N) (N) PDU HN Service interface Protocol N-1 addr Layer (N-1) (N-1) PDU HN HN-1 62 31 24/10/2013 Họ giao thức TCP/IP trình đóng gói  Bên gửi   Mỗi tầng thêm vào thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) truyền xuống tầng Bên nhận  Mỗi tầng xử lý gói tin dựa thông tin phần đầu, sau bỏ phần đầu, lấy phần liệu chuyển lên tầng Ex：HTTP header Application Application TCP header TCP TCP IP header IP IP Network Interface Network Interface Physical Physical Data Ethernet Frame Data Signal 63 Sender Receiver SAP: Service Access Point – Điểm truy nhập dịch vụ Protocol Server Client Client Server Application Protocol Protocol Server Client SAP Network SAP TCP/UDP TCP/UDP TCP/UDP protocol Internet 64 32 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 IP 10M IP 10G IP Ethernet/100M 10G CAT5 WDM WDM CAT5 Intermediate node End node CAT5 End node Dữ liệu - payload 65 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 End node IP 10M IP 10G IP Ethernet/100M 10G CAT5 WDM WDM CAT5 Intermediate node TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 66 33 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 67 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 End node IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node Ethernet header IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 68 34 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 69 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 End node WDM header 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 70 35 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 71 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 End node IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node Ethernet header IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 72 36 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node End node IP header TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 73 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP Ethernet/10M CAT5 End node IP 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node TCP header CAT5 End node Dữ liệu - payload 74 37 24/10/2013 Protocol stack trình đóng gói FTP FTP TCP TCP IP IP Ethernet/10M CAT5 End node 10M IP 10G CAT5 WDM IP Ethernet/100M 10G WDM CAT5 Intermediate node CAT5 End node Dữ liệu - payload 75 Tóm tắt: ưu điểm kiến trúc phân tầng   Chia nhỏ cho phép xác định dễ dàng chức tầng Các tầng hoạt động độc lập      Tầng quan tâm đến việc sử dụng tầng mà không quan tâm đến tầng xa Cho phép định nghĩa giao diện chung tầng Khả mở rộng Mềm dẻo, linh hoạt với công nghệ  Trao đổi tầng đồng mức  Có thể cải tiến hệ thống cách thay công nghệ tầng tương ứng : ISDN→ADSL→FTTH、IPv4→IPv6 Nếu không phân tầng  Khi muốn thay đổi, phải làm toàn bộ… 76 38 24/10/2013 Các định danh mạng Địa MAC Địa IP Số hiệu cổng 77 Định danh  Các định danh cho phép xác định người hay đối tượng  Tên   Địa   Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi Số điện thoại   Nguyen Thuc Hai 8680896 Email  hai xxx@it.hut.edu.vn 78 39 24/10/2013 Định danh phân cấp  Các định danh xác định địa có tính phân cấp    Cho phép quản lý logic hiệu không gian địa khổng lồ Tính mở rộng Ví dụ tính phân cấp    Hanoi Địa Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi Hai Ba Trung Số điện thoại  +84-(4) 868-08-96 Dai Co Viet So 79 Định danh Internet quan hệ với tầng application Domain name (tên miền) TCP/UDP IP data link IP address, e.g 203.12.15.165 Physical address / MAC address e.g 00:11:24:79:8e:82 physical 80 40 24/10/2013 Địa dùng tầng liên kết liệu  Địa vật lý / địa MAC    Sử dụng tầng liên kết liệu Cố định card mạng NIC ( Network Interface Card) Sử dụng để địa hóa máy tính mạng quảng bá HEX 00:11:24:79:8e:82 BIN 00000000 00010001 00100100 01111001 OUI 10001110 10000010 Gán bới nhà sản xuất OUI (Organizationally Unique Identifier): Mã nhà sản xuất Mỗi nhà sản xuất có giá trị OUI riêng 81 Mỗi nhà sản xuất có nhiều OUI Địa dùng Internet  Địa IP  Dùng giao thức IP - Internet Protocol (tầng mạng) Giá trị phụ thuộc mạng, card mạng gán địa IP Sử dụng để đinh danh máy tính mạng IP, ví dụ:  133.113.215.10 (ipv4)  2001:200:0:8803::53 (ipv6)   82 41 24/10/2013 Địa sử dụng tầng giao vận  Số hiệu cổng    Một số phụ, dùng kèm theo địa IP Các ứng dụng dịnh danh địa IP số hiệu cổng Tương tự số phòng tòa nhà    Địa nhà : Nhà C1, Dai Co Viet, Ha Noi => Địa IP Phòng số 325 => Số hiệu cổng E.g HTTP cổng 80, FTP cổng 20, 21 … 83 42