ĐỀ CƯƠNG MẠNG MÁY TÍNH (đại học bách khoa hà nội)

1. Phân loại mạng máy tính Theo cấu trúc đồ hình mạng:+ Mạng hình sao: Passive hub: bộ tập trung các mạng máy tính thành mạng đơn hay segment Active hub: bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu+ Mạng hình bus: sử dụng 1 đường truyền chung cho tất cả các máy tính.+ Mạng vòng (ring) Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm – điểm Máy tính trao đổi dữ liệu theo 1 chiều

ĐỀ CƯƠNG MẠNG MÁY TÍNH

Chương I: Tổng quan mạng máy tính

1 Phân loại mạng máy tính

- Theo cấu trúc đồ hình mạng:

+ Mạng hình sao:

 Passive hub: bộ tập trung các mạng máy tính thành mạng đơn hay segment

 Active hub: bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu

+ Mạng hình bus: sử dụng 1 đường truyền chung cho tất cả các máy tính

+ Mạng vòng (ring)

 Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm – điểm

 Máy tính trao đổi dữ liệu theo 1 chiều

Tầng ứng dụng (Application layer – lớp 7): tầng ứng dụng quy định giao diện giữa người

sử dụng và môi trường OSI, nó cung cấp các phương tiện cho người sử dụng truy cập vả sử

dụng các dịch vụ của mô hình OSI Các ứng dụng cung được cấp như các chương trình

dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng

trước khi truyền đễ bảo mật Tầng này sẽ định dạng dữ liệu từ lớp 7 đưa xuống rồi gửi đi đảm bảo sao cho bên thu có thể đọc được dữ liệu của bên phát Các chuẩn định dạng dữ liệu của lớp 6 là GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG

Tầng giao dịch (Session layer – lớp 5): thực hiện thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên làm

việc giữa hai hệ thống Tầng giao dịch quy định một giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển

sử dụng Nó xác lập ánh xạ giữa các tên đặt địa chỉ, tạo ra các tiếp xúc ban đầu giữa các máy

tính khác nhau trên cơ sở các giao dịch truyền thông Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần

muốn đối thoại riêng với nhau Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, X- Window System,

ASP

Tầng vận chuyển (Transport layer – lớp 4): tầng vận chuyển xác định địa chỉ trên mạng,cách thức chuyển giao gói tin trên cơ sở trực tiếp giữa hai đầu mút, đảm bảo truyền dữ liệu tin

cậy giữa hai đầu cuối (end-to-end) Các giao thức phổ biến tại đây là TCP, UDP, SPX.Tầng mạng (Network layer – lớp 3): tầng mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển hướng,vạch đường các gói tin trong mạng (chức năng định tuyến), các gói tin này có thể phải đi qua

nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng Lớp 3 là lớp có liên quan đến các địa chỉ logic

trong mạng Các giao thức hay sử dụng ở đây là IP, RIP, IPX, OSPF, AppleTalk

Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer – lớp 2): tầng liên kết dữ liệu có nhiệm vụ xác định cơ

chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gói tin, đóng gói và phân

phát các gói tin.Lớp 2 có liên quan đến địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng, topo mạng, truy

nhập mạng, các cơ chế sửa lỗi và điều khiển luồng.

Tầng vật lý (Phisical layer – lớp 1): tầng vật lý cung cấp phương thức truy cập vào đườngtruyền vật lý để truyền các dòng Bit không cấu trúc, ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện,

dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kếtvà

các mức nối kết

2.2 Mô hình TCP/IP

Mô hình TCP/IP có bốn lớp: Layer 4: lớp ứng dụng (Application), lớp vận chuyển

(Transport), lớp Internet (liên kết mạng), lớp truy xuất mạng (Network access)

- Lớp ứng dụng: Các nhà thiết kế TCP/IP cảm thấy rằng các giao thức mức cao nên bao gồm

các chi tiết của lớp trình bày và lớp phiên Để đơn giản, họ tạo ra một lớp ứng dụng kiểm soát

các giao thức mức cao, các vấn đề của lớp trình bày, mã hóa và điều khiển hội thoại TCP/IP

tập hợp tất cả các vấn đề liên quan đến ứng dụng vào trong một lớp, và đảm bảo dữ liệu được

đóng gói một cách thích hợp cho lớp kế tiếp

- Lớp vận chuyển: Lớp vận chuyển đề cập đến các vấn đề chất lượng dịch vụ như độ tin cậy,

điều khiển luồng và sửa lỗi

- Lớp Internet: Mục tiêu của lớp Internet là truyền các gói từ nguồn đến được đích Giao thức

đặc trưng khống chế lớp này được gọi là IP Công việc xác định đường dẫn tốt nhất và hoạt

động chuyển mạch gói diễn ra tại lớp này

- Lớp truy xuất mạng: Nó cũng được gọi là lớp Host-to-Network Nó là lớp liên quan đếntất

cả các vấn đề mà một gói IP yêu cầu để tạo một liên kết vật lý thực sự, và sau đó tạo một liên

kết vật lý khác Nó bao gồm các chi tiết kỹ thuật LAN và WAN, và tất cả các chi tiết trong lớp

liên kết dữ liệu cũng như lớp vật lý của mô hình OSI

2.3 Các thiết bị phần cứng mạng:

Card mạng – NIC (Network Interface Card)

Thiết bị này còn được biết đến với nhiều tên khác nhau như network card (card mạng), Network

Interface Card (card giao diện mạng) là một tấm mạch in được cắm vào trong máy tính dùng

để cung cấp cổng kết nối vào mạng Card mạng được coi là một thiết bị hoạt động ở lớp 2của

mô hình OSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC - Media Access

Control Card mạng điều khiển việc kết nối máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trênmạng

Nói đến card mạng chúng ta cũng nói đến phương thức truyền tải thông tin trên mạng, đó chính

là kiểu cap dùng để kết nối, có thể dùng dây hay không dây còn tùy thuộc vào card mạng.Chẳng hạn, trước khi xây dựng một mạng và bắt đầu mua card mạng, dây cáp, bạn phải quyết

định xem nên dùng Ethernet, Ethernet đồng trục, Token Ring hay một tiêu chuẩn mạng nào

khác Mỗi tiêu chuẩn mạng có độ dài và nhược điểm riêng Thiết kế một mô hình mạng làmột

bước quan trong Các mạng Ethernet hiện đại đều sử dụng cáp đôi xoắn vòng 8 dây Các dây

này được sắp xếp theo thứ tự đặc biệt và đầu nối RJ-45 được gắn vào phần cuối cáp Đầu nối RJ-45 trông giống như bộ kết nối ở phần cuối dây điện thoại, nhưng lớn hơn Các dâyđiện thoại dùng bộ kết nối RJ-11, tương phản với bộ kết nối RJ-45 dùng trong cáp

Ethernet Repeater - Bộ lặp Repeater là một thiết bị hoạt động ở lớp 1 (Physical) của mô hình OSI khuyếch đại và định thời lại tín hiệu Repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu

mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port còn lại Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu đã bị suy yếu đi trên đường truyền mà không sửa đổi gì Hub Còn được

gọi là multiport repeater, nó có chức năng hoàn toàn giống như Repeater nhưng có nhiều port để kết nối với các thiết bị khác Mỗi máy tính trong mạng sẽ được kết nối tới một hub thông qua cáp Ethernet Hub thông thường có 4, 8, 12 và 24 port và là trung tâm của mạng hình sao Khi một máy tính gửi yêu cầu đến một máy khác, thì nó sẽ gửi đến Hub rồi gửi ra tất cả các máy tính có trong mạng Mỗi card Ethernet đều được cung cấp một địa chỉ vật lý MAC (Media Access Control) duy nhất Tất cả máy tính đều nhận dữ liệu, sau đó so sánh địa chỉ đích với địa chỉ vật lý MAC của nó Nếu khớp, máy tính sẽ biết rằng nó chính là người nhận dữ liệu, nếu không nó sẽ lờ dữ liệu đi Việc truyền dữ liệu trên Hub thường gây ra xung đột, khi một máy truyền dữ liệu trên dây cùng thời điểm máy khác cũng truyền thì nó sẽ gây ra xung đột, các gói tin sẽ bị phá hủy, sau một thời gian nó sẽ truyền lại, việc này sẽ làm chậm hệ thống rất nhiều và với hệ thống càng lớn thì việc xảy ra xung đột càng lớn., do đó ngày nay vai trò của Hub dần được thay thế bởi các thiết bị cấp cao hơn như switch Hub họat động ở mức 1 của mô hình OSI Bridge - Cầu nối Bridge là một thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI dùng để kết nối các phân đoạn mạng nhỏ có cùng cách đánh địa chỉ và công nghệ mạng lại với nhau và gửi các gói dữ liệu giữa chúng Việc trao đổi dữ liệu giữa hai phân đoạn mạng được tổ chức một cách thông minh cho phép giảm các tắc nghẽn cổ chai tại các điểm kết nối Các dữ liệu chỉ trao đổi trong một phân đoạn mạng sẽ không được truyền qua phân đoạn khác, giúp làm giảm lưu lượng trao đổi giữa hai phân đoạn Bridge có thể nối nhiều hub lại với nhau như hình dưới đây Switch: Công nghệ chuyển mạch là một công nghệ mới giúp làmgiảm bớt lưu thông trên mạng và làm gia tăng băng thông Bộ chuyển mạch cho LAN (LAN switch) được sử dụng để thay thế các Hub và làm việc được với hệ thống cáp sẵn

có Giống như bridges, switches kết nối các phân đoạn mạng và xác định được phân đoạn

mà gói dữ liệu cần được gửi tới và làm giảm bớt lưu thông trên mạng Switch có tốc độ nhanh hơn bridge và có hỗ trợ các chức năng mới như VLAN (Vitural LAN) Vlan có một chức năng quan trọng trong switch, đóng vai trò như một mutiswitch Switch được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI Ngày nay có những thiết bị switch hoạtđộng ở lớp 3 chức năng giống như một router Router: Chức năng của Router là định tuyến, chuyển các gói dữ liệu từ mạng này sang mạng khác

Router hoạt động ở lớp 3 trong mô hình OSI Có nhiều loại router từ rẽ đến các loại đắt tiền,

tùy từng mô hình hệ thống mạng mà yêu cầu thiết bị router tương ứng Router rất cần thiết cho

hệ thống mạng

Chương II: Mạng cục bộ (LAN)

1 Lớp MAC (thuộc network acess/TCP/IP

- Quy định việc đánh địa chỉ MAC cho các thiết bị mạng

- Đưa ra cơ chế chia sẻ môi trường vật lý kết nối nhiều máy tính

- Phỏng tạo kênh truyền song công, đa điểm

2 Các phương pháp điều khiển truy nhập

2 phương pháp chia sẻ tài nguyên:

- Ghép kênh: ghép nhiều kênh truyền vào cùng một băng tần

- Đa truy nhập: sử dụng chung băng tần

3 Cấu hình kênh truyền trong mạng băng rộng

- Hữu tuyến, vô tuyến

- Môi trường quảng bá (bus, ring, star)

Môi trường không quảng bá (star)

4 Kỹ thuật hỏi vòng

Nguyên lý:

- Điều khiển truy nhập thông qua 1 trạm trung tâm

- Trung tâm gửi “poll command”, trạm nào nhận được sẽ được truyền dữ liệu

- Trao đổi: A  trung tâm  B ( roll call polling,hub polling)

5 Phương pháp điều khiển truy nhập phân tán

Nguyên lý:

- Các trạm cùng tham gia vào điều khiển truy nhập  không có trạm trung tâm điều phối

- Gồm 2 loại: token ring và token bus

- Các gói tin được truyền theo 1 chiều nhất định với token sẽ thiết lập 1 vòng trên kênhtruyền

- Thẻ bài: là một gói đặc biệt, trạm nào nhận được thẻ bài sẽ được phép truy nhập kênh

- Sua khi gửi gói tin, trạm phát gói gửi thẻ bài lên mạng

6 Truy nhập ngẫu nhiên:

Nguyên lý:

- Không có cơ chế điều khiển truy nhập kênh

- Gồm: ALOHA, slotted ALOHA,CSMA(CSMA/CD,/CA)

 ALOHA

 Một trạm có dữ liệu  gửi ngay lên đường truyền vô tuyến  va đập sẽ xảy ra khi cóhơn 1 trạm cùng truy nhập kênh

 Smax = 18% khi G= 0,5

(tải đầu vào) G: số lần truy nhập kênh trung bình trong 1 đơn vị thời gian ts

(thông lượng) S: số lần truy nhập thành công trung bình trong 1 đơn vị thời gian ts

 1- persistent CSMA: khi phát hiện kênh truyền rỗi, trạm lập tức gửi dữ liệu

 P-persistent CSMA: khi phát hiện kênh truyền rỗi, trạm truy nhập kênh với xác suất p,ngược lại đợi 1mini slot với xác suất 1- p, sau đó kiểm tra trạng thái kênh

 None – persistent CSMA: khi kênh truyền bận, 1 trạm sẽ trì hoãn truy nhập kênh 1khoảng thời gian ngẫu nhiên bằng số nguyên lần của mini slot (back-off)

 CSMA/CD: đưa ra cơ chế phát hiện va đập

 CSMA/CA: dùng trong mạng không dây

Preamble Dest addr Scr addr Length/ ethertype Data FCS

Đề k53: cho mạng slotted Aloha với các thông số:

- Tốc độ kênh truyền: R= 10 Mbit/s

- Độ dài đường truyền: d=300m

- Tốc độ lan truyền tín hiệu trên đường truyền 2.108m/s

- Có 40 máy nối vào mạng: n=40

- Tốc độ trung bình của dòng dữ liệu từ các ứng dụng gửi đến các bộ đệm phát của mỗitrạm là như nhau và là 100 Kbit/s

- Tiến trình đến poison, độ dài cố định L = 2000 bit

Tính tải G và thông lượng S

- Thời gian phục vụ gói ts = LR=2000 10.106 = 2 10−4(s)

- Thời gian trế lan truyền td =dv=3002.108 = 1,5.10−6 (s)

- Tải đầu vào: G =λ.ts = 2.103.2.10-4 =0,4

- Thông lượng: S=Ge-λt

- Bộ khuếch đại tín hiệu, không có cơ chế kiểm tra trạng thái kênh

- Ưu điểm: tăng chiều dài kênh

- Nhược điểm: không giải quyết được hiệu suất kênh truyền và băng thông1.2 Bridge:

- Kết nối nhiều mạng LAN có công nghệ khác nhau

- Phân mảnh mạng LAN lớn thành nhiều segment

- Nguyên tắc

 Store and forward: kiểm tra trạng thái kênh truyền trước khi gửi

 Learning bridge

 Minimum spanning tree

2 Cây bắc cầu (spanning tree)

2.1 STP:

- Spanning tree protocol

- Lớp LLC để tạo ra đồ hình cây bắc cầu

- Cấu trúc :

Root ID Cost Transmitter

Số hiệu nhận dạng bridge Khoảng cách (giá) từ bridge gửi bản tin STP đến bridge gốc Bridge gửi bản tin STP

- Bảng tin C1 tốt hơn C2 nếu

 Root_ID (C1)<root_ID (C2)

 Root(1) = root(2), cost(1)< cost(2)

 Root(1) = root(2), cost(1) = cost(2), trans(1)< trans(2)

2.2 Thiết lập cây dựa trên bản tin STP:

B1: lựa chọn bridge gốc: là bridge có giá trị tối thiểu trong các bản tin nhận được

B3: lựa chọn bridge ủy quyền

 Bridge B tính toán bảng tin cấu hình mà nó sẽ quảng bá trên các cổng

 Bảng tin cấu hình {12.86.18}  k/c ngắn nhất đến bridge gốc (ID = 12) là 86, thôngqua bridge 18

 B là bridge ủy quyền trên các cổng 1,3,4  gửi bẳng tin cấu hình {12.86.18} trên cáccổng này

B4: lựa chọn cổng nằm trong cây bắc cầu (spanning tree)

 Cổng gốc: port2

 Các cổng mà B là bridge ủy quyền (port 1,3,4)

Chương 4: Kết nối mạng Internet

1 Địa chỉ IP

Tổng quan:

- IPV4: 32 bit, IPV6: 128 bit

- y/c: phải có cấu trúc, cho phép định tuyến

Nguyên tắc đánh địa chỉ IP:

- Mỗi mạng LAN có địa chỉ mạng riêng biệt, được ngăn cách bới 1 router

- Các máy trạm (kể cả router) nằm trong 1LAN có chung địa chỉ mạng, còn địa chỉ máytrạm khác nhau

Phân loại địa chỉ IP:

- Có phân lớp

- Không phân lớp: subnetting, supernetting

Phân lớp địa chỉ IP:

Địa chỉ mạng Địa chỉ máy trạm

Giả sử 1 công ty thuộc 1 địa chỉ là 192.168.1.0

- Cho phép nhóm nhiều segment con thành segment lớn hơn

- Tiết kiệm cùng địa chỉ, giảm số bản ghi trong bảng định tuyến

- Khi các segment con nằm cùng 1 hướng

Ví dụ: 4 8

a Máy tính, hub, switch

b Network adapter, cable

c Protocol

d Tất cả đều đúng

7 Chức năng chính của router là:

a Kết nối network với network

b Chia nhỏ broadcast domain

c a và b đều đúng

d a và b đều sai

8 Protocol là:

a Là các qui tắc để cho phép các máy tính có thể giao tiếp được với nhau

b Một trong những thành phần không thể thiếu trong hệ thống mạng

15 Các thiết bị mạng nào sau đây có khả năng duy trì thông tin về hiện trạng kếtnối của toàn bộ một mạng xí

nghiệp hoặc khuôn viên bằng cách trao đổi thông tin nói trên giữa chúng với nhau:

b Cung cấp những dịch vụ mạng cho những ứng dụng của người dùng

c Sử dụng địa chỉ vật lý để cung cấp cho việc truyền dữ liệu và thông báo lỗi ,kiến trúc mạng và điều khiển việc truyền

d Cung cấp những tín hiệu điện và những tính năng cho việc liên kết và duy trìliên kết giữa những hệ thống

20 Điều gì đúng đối với mạng ngang hàng :

a Cung cấp sự an toàn và mức độ kiểm soát cao hơn mạng dựa trên máy phục vụ

b Được khuyến cáo sử dụng cho mạng có từ 10 người dùng trở xuống

c Đòi hỏi một máy phục vụ trung tâm có cấu hình mạnh

d Người dùng phân bố trong địa bàn rộng

21 Địa chỉ nào sau đây là địa chỉ broadcast của mạng lớp B là

23 Mô tả nào sau đây là cho mạng hình sao (star)

a Truyền dữ liệu qua cáp đồng trục

b Mỗi nút mạng đều kết nối trực tiếp với tất cả các nút khác

c Có một nút trung tâm và các nút mạng khác kết nối đến

25 Nhược điểm của mạng dạng hình sao là:

a Khó cài đặt và bảo trì

b Khó khắc phục khi lỗi cáp xảy ra, và ảnh hường tới các nút mạng khác

c Cần quá nhiều cáp để kết nối tới nút mạng trung tâm

d Không có khả năng thay đổi khi đã lắp đặt

26 Đặc điểm của mạng dạng Bus:

a Tất cả các nút mạng kết nối vào nút mạng trung tâm (Ví dụ như Hub)

b Tất cả các nối kết nối trên cùng một đường truyền vật lý

c Tất cả các nút mạng đều kết nối trực tiếp với nhau

d Mỗi nút mạng kết nối với 2 nút mạng còn lại

27 Khi nối mạng giữa 2 máy tính, chúng ta sử dụng loại cáp nào để nối trực tiếpgiữa chúng

a Cáp quang

b Cáp UTP thẳng

c Cáp STP

d Cáp UTP chéo (crossover)

28 Sợi cáp xoắn nối giữa card mạng với hub thì:

a Bấm thứ tự 2 đầu cáp giống nhau

b Đổi vị trí các sợi 1, 2 với sợi 3, 6

c Một đầu bấm theo chuẩn TIA/EIA T-568A, đầu kia theo chuẩn TIA/EIA B

T568-d Tất cả đều sai

29 Trình tự đóng gói dữ liệu khi truyền từ máy này đến máy khác

a Data, frame, packet, segment, bit

b Data, segment, frame, packet, bit

c Data, packet, segment, frame, bit

d Data, segment, packet, frame, bit