Chương 1 Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu ĐH CNTT

MMT_Chuong01 9/30/2011 Chương Mạng máy tính khái niệm mở đầu Mạng Máy Tính Nguyễn Duy Khoa Mạng Máy Tính Truyền Thơng Trường ĐH Cơng Nghệ Thơng Tin Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 1.1 Mạng máy tính ứng dụng đời sống  Mạng máy tính (computer network) hệ thống bao gồm nhiều hệ máy tính đơn lẻ (nút mạng) kết nối với theo kiến trúc có khả trao đổi thơng tin  Nút mạng (node): host, workstation, network component…  Kết nối (interconnected): dây (wire), sóng (wave)…  Kiến trúc (architecture): cách thức kết nối trao đổi thông tin  Lợi ích mạng:  Chia sẻ, trao đổi thông tin  Tăng cường sức mạnh hệ thống (distributed system, parallel system) duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 of 57 Ứng dụng mạng máy tính đời sống  Mạng nội (cơ quan, nhà)  Chia sẻ tài nguyên (máy in, ổ cứng, chương trình…)  Liên lạc mạng nội quan (local mail)  Cung cấp dịch vụ (mơ hình client/server)  Web, Email, search engine, tin tức  Thương mại điện tử (ecommerce – electronic commerce)  People online communication  Chatting,   Điện  thoại (PSTN, Mobile) Chính phủ điện tử (egovernment)… 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn conference Bộ GD họp qua mạng tuyển sinh 2005, 12/2004 duyn@uit.edu.vn of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 Chia sẻ tài nguyên máy in CS since 2003 CS before 2003 duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 of 57 Các yếu tố mạng máy tính  Đường truyền vật lý (physical media)  Truyền tín hiệu hệ thống  Hữu tuyến (cable) vô tuyến (wireless)  Dải thông (bandwidth):   Dải tần số cho phép truyền Đôi sử dụng để ám lượng liệu cho phép truyền (throughput)!?  Tốc độ    (speed) hay thông lượng (throughput): Số lượng bit truyền giây (bps) Số lượng thay đổi tín hiệu giây (baud) Kiến trúc mạng (network architecture)  Hình trạng mạng (topology)  Giao thức (protocol) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn of 57 1.2 Phân loại (network classification, taxonomy)  Theo topo mạng  Broadcast: Truyền quảng bá  Point-to-point (switched): Truyền điểm-điểm  Theo kỹ thuật truyền (transmission technique)  Circuit-switched  Packet-switched  Message-switched  Theo quy mô (scale)  LAN  MAN  WAN 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 Topology (broadcast & point-to-point) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn of 57 duyn@uit.edu.vn 10 of 57 Circuit switching Khi hai nút muốn trao đổi thông tin  thiết lập kênh (circuit)  Kênh giữ riêng cho hai nút kết thúc phiên trao đổi  VD: Mạng điện thoại  9/30/2011 duyn@uit.edu.vn MMT_Chuong01 9/30/2011 Các giai đoạn circuit switching Host Node Node Host processing delay at Node propagation delay from Host to Node circuit establishment propagation delay from Host To Host data transmission DATA circuit termination duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 11 of 57 Packet switching 101001.1010001101011011110.11001 Header Data Trailer packet   Dữ liệu chia thành gói tin (packet).Mỗi gói có phần thơng tin điều khiển (header, trailer) cho biết nguồn gửi, đích nhận… Các gói tin đến theo đường khác  dồn kênh (multiplexing), lưu trữ chuyển tiếp qua nút trung gian (store & forward) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 12 of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 So sánh circuit switching packet switching  Packet switching chiếm dụng đường truyền  cho phép nhiều người dùng hơn, hiệu suất sử dụng đường truyền cao  Không cần thiết lập kênh truyền (call setup)  Có độ trễ gói tin  Cần phải có chế khắc phục lỗi  Khơng  Circuit switching  Call setup  Thích 9/30/2011 hợp với truyền tin chất lượng cao, tức duyn@uit.edu.vn 13 of 57 Circuit switching: FDM & TDM  Hai phương pháp chia sẻ liên kết (link) circuit switching:  FDM (Frequency Division Multiplexing)  TDM (Time DM) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 14 of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 FDM & TDM example Example: FDM users frequency time TDM frequency time 15 of 57 duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: Internet Host C Host D Host A Node Node Node Node Host B Node Node Host E Node Datagram packet switching 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 16 of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: ATM Network Host C Host D Host A Node Node Node Node Host B Node Node Host E Node Virtual-Circuit packet switching 17 of 57 duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 Taxonomy summary communication networks switched broadcast networks (vd Radio, networks Broadcast TV) circuit-switched networks packet-switched networks (vd telephone) FDM 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn TDM datagram networks (vd Internet) virtual circuitswitched networks (vd ATM) duyn@uit.edu.vn 18 of 57 MMT_Chuong01 9/30/2011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 19 of 57 1.3 Network Software (Protocol)   Giao thức (protocol): Tập hợp quy tắc giao tiếp hệ máy tính Mơ hình giao thức mạng tuân theo kiến trúc phân tầng (layer architecture)  Mỗi tầng đảm nhận chức định  Chỉ có tầng duới giao tiếp trực tiếp với  Một tầng từ tầng trở lên giao tiếp với nhiều hai tầng (kề trên, kề dưới)  Thông tin truyền từ tầng N hệ thống sang tầng N hệ thống phải truyền qua tầng N-1  N-2 …1 hệ thống tầng 12…N-1 hệ thống 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 20 of 57 10 MMT_Chuong01 9/30/2011 OSI layers System #1 Hệ thống #2 Application Ứng dụng People Presentation Trình diễn Seem Session Phiên Transport Giao vận Need Network Mạng Data Data Link Liên kết liệu Processing Physical Vật lý All To 011010100011001111 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 29 of 57 Layer 1: The Physical Layer Chỉ có tầng vật lý hai hệ thống kết nối truyền thông trực tiếp với (wire/wireless)  Các đặc tả vật lý (điện, điện từ…) nhằm đảm bảo kết nối truyền tín hiệu hai hệ thống  Một số yếu tố:   Cáp truyền (Cable)  Mức điện (voltage levels)  Thời gian biến thiên hiệu điện  Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách… 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 30 of 57 15 MMT_Chuong01 9/30/2011 Layer 2: The Data Link Layer  Biến liệu thô nhận từ tầng vật lý thành liệu có cấu trúc logic cụ thể  Framing  001101010  Khung (frame) có cấu trúc  Physical    Addressing Dữ liệu đến từ đâu? Máy tính gửi đến? Dữ liệu cần phải gửi tiếp đâu? Đảm bảo tin cậy tín hiệu truyền hai tầng vật lý  Kiểm soát lỗi (error control)  Kiểm soát luồng (flow control)  Bao gồm hai tầng (LLC MAC) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 31 of 57 Layer 3: The Network Layer Chọn đường nút mạng (path-selection)  Điều khiển luồng mạng (subnet flow control)  Cắt hợp liệu (fragmentation & reassembly)  Kết nối mạng có kiến trúc khác  9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 32 of 57 16 MMT_Chuong01 9/30/2011 Layer 4: The Transport Layer Tầng trình truyền liệu  Đảm bảo liệu truyền thông suốt tin cậy hai hệ thống (2 end-systems)   Cắt/hợp liệu (fragmentation/reassembly)  Kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng (error detection and recovery, information flow control)  Thiết lập, quản lý kênh liên lạc (virtual circuits)  Dồn kênh (multiplexing) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 33 of 57 Layer 5: The Session Layer Tầng số tầng thao tác liệu nhận (application)  Thiết lập quản lý phiên truyền thông hai hệ thống   Chứng thực (security authentication)  Thiết lập liên kết (connection establishment)  Huỷ bỏ liên kết (connection release)  Phản hồi (acknowledgement)  Truyền lại (data retransmission) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 34 of 57 17 MMT_Chuong01 9/30/2011 Layer 6: The Presentation Layer  Đảm bảo thông tin truyền từ ứng dụng hệ thống truyền đọc ứng dụng hệ thống nhận  Cú pháp ngữ nghĩa liệu (syntax & semantic)  Định dạng liệu (data formatting)  Chuyển đổi dịnh dạng (format exchange)  Nén liệu (data compression) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 35 of 57 Layer 7: The Application Layer  Cung cấp phương tiện để người dùng truy cập vào mơ hình OSI  Các giao thức truyền thơng điệp chương trình ứng dụng (web, mail…)  Các dịch vụ cho ứng dụng nằm ngồi mơ hình OSI (Word, Access, SQL Server…) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 36 of 57 18 MMT_Chuong01 9/30/2011 Tại phải phân tầng? 37 of 57 duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 No-layered & Layered Application FTP Telnet HTTP No-layered Transmission Media Application coaxial cable Telnet fiber optic FTP packet radio HTTP Transport & Network Transmission Media 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn Layered coaxial cable fiber optic duyn@uit.edu.vn packet radio 38 of 57 19 MMT_Chuong01 9/30/2011 OSI Summary  Physical: binary transmission  Data Link: access to media    signals, media, connectors, voltages… bits error control, flow control physical addressing, net topology  Network: address and best path  Transport: end-to-end transmission    path selection, routing, addressing, internetwork data transportation, virtual circuit error detection and recovery, information flow control  Session: interhost communication  Presentation: data representation  Application: network services to applications   session management data format, data syntax 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 39 of 57 TCP/IP Reference Model Mơ hình OSI mang tính chất lý thuyết, phục vụ nghiên cứu học tập  TCP/IP mơ hình áp dụng cho mạng Internet   TCP = Transmission Control Protocol  IP = Internet Protocol  TCP, IP hai giao thức phổ biến họ giao thức TCP/IP 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 40 of 57 20 MMT_Chuong01 9/30/2011 TCP/IP Layers & Protocols Layers Protocols Network Access = Host-to-network = Data link + Physical Network = Internet 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 41 of 57 Đối sánh OSI TCP/IP 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 42 of 57 21 MMT_Chuong01 9/30/2011 TCP/IP to OSI Application Presentation Session Transport Network Datalink Physical OSI 9/30/2011 Telnet Application FTP DNS TCP Transport Internet Network Access UDP IP LAN TCP/IP Packet radio Protocols 43 of 57 duyn@uit.edu.vn Cisco Certified Network Associate View UDP Công nghệ mạng 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 44 of 57 22 MMT_Chuong01 9/30/2011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 45 of 57 1.5 Network Standardization  OSI:  Chỉ nêu lên chức tầng  Không cài đặt tầng  Để hai hệ thống giao tiếp với chúng cần: Được cài đặt chức truyền thông chung  Tổ chức thành tập tầng  Hai tầng đồng mức phải có chung giao thức   Từ đó, cần phải chuẩn hoá (standardization) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 46 of 57 23 MMT_Chuong01 9/30/2011 Các tổ chức chuẩn thông dụng  ISO (International Organization for Standardization)   CCITT (Commité Consultatif International pour Télégraphe et Téléphone)          http://www.iso.org Không ban hành chuẩn mà ban hành khuyến nghị (X.25…) ANSI (American National Standard Institute) NIST (National Institute of Standards and Technology) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) IAB (Internet Architecture Board) RFCs (Request For Comments) IRTF (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force) ISOC (Internet Society)… 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 47 of 57 Nhóm chuẩn IEEE 802 (LAN) 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 48 of 57 24 MMT_Chuong01 9/30/2011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 49 of 57 1.6 Hệ điều hành môi trường mạng  Không hỗ trợ mạng  DOS  Trạm làm việc  Windows 9x/NT Workstation/2000/XP  MacOS  Linux…  Máy chủ quản lý mạng, cung cấp dịch vụ mạng  Windows NT/2000/2003 Server  Novel NetWare  Unix, Linux, Sun Solaris… 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 50 of 57 25 MMT_Chuong01 9/30/2011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1.1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1.3 - Giao thức mạng (software) 1.4 - Các mơ hình tham chiếu (reference models) 1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards) 1.6 - Hệ điều hành môi trường mạng 1.7 - Mạng Internet 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn 51 of 57 1.7 Mạng Internet      Hàng trăm triệu nút mạng kết nối khắp hành tinh Hàng triệu dịch vụ cung cấp (web, mail…) “Global network of networks” Mạng xương sống (Internet backbone) http://www.hau1.edu.vn/cs/dxha/courses/0405/ipp/ 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 52 of 57 26 MMT_Chuong01 9/30/2011 Trao đổi liệu hai máy tính Internet local ISP Tier local local ISP ISP Tier-2 ISP ISP ISP Tier-2 ISP Tier ISP Tier ISP local Tier-2 ISP local ISP ISP local NAP Tier ISP Tier-2 ISP local Tier-2 ISP local ISP ISP 53 of 57 duyn@uit.edu.vn 9/30/2011 Interconnect network OSI view Application Presentation Session Transport Network Datalink Physical 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn Network Datalink Physical Physical medium duyn@uit.edu.vn Application Presentation Session Transport Network Datalink Physical 54 of 57 27 MMT_Chuong01 9/30/2011 Internet Data data application transport network link physical application transport network link physical 9/30/2011 network link physical application transport network link physical duyn@uit.edu.vn data application transport network link physical 55 of 57 Network Data Flow Review 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 56 of 57 28 MMT_Chuong01 9/30/2011 Bài tập  Lấy ví dụ phân tầng thực tế!  Liệt kê tầng nhiệm vụ cụ thể tiếp tầng (giao thức)  Giao  Truy cập http://www.uit.edu.vn/cs/dxha viết báo cáo website  Mục đích?  Nội dung?  Yêu cầu?   Trình bày tầng giao thức OSI TCP/IP, nêu tên vai trị số giao thức Đối chiếu hai mơ hình Truy cập địa sau để tìm hiểu thêm Internet http://www.hau1.edu.vn/cs/dxha/courses/0405/ipp/ 9/30/2011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 57 of 57 29 ... 9/30/2 011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 26 of 57 13 MMT_Chuong 01 9/30/2 011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1. 1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1. 2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1. 3... data transmission DATA circuit termination duyn@uit.edu.vn 9/30/2 011 11 of 57 Packet switching 10 10 01. 1 010 0 011 010 110 111 10 .11 0 01 Header Data Trailer packet   Dữ liệu chia thành gói tin (packet).Mỗi... 9/30/2 011 duyn@uit.edu.vn duyn@uit.edu.vn 44 of 57 22 MMT_Chuong 01 9/30/2 011 Ch1 Mạng máy tính khái niệm mở đầu 1. 1 - Mạng máy tính ứng dụng đời sống 1. 2 - Phân loại mạng (network taxonomy) 1. 3