BG mạng máy tính 16 09

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THỐNG Bài giảng: Biên soạn: ThS DươngThị Bình Hà Nội, Tháng 08/2016 LỜI NÓI ĐẦU Internet hệ thống thơng tin tồn cầu truy cập cơng cộng, gồm mạng máy tính liên kết với truyền thông tin theo phương thức chuyển mạch gói dựa giao thức liên mạng chuẩn hóa Hệ thống bao gồm hàng triệu triệu mạng máy tính nhỏ doanh nghiệp, viện nghiên cứu, trường đại học, phủ toàn cầu người dùng cá nhân … Sự bùng nổ Internet vài thập kỷ qua làm cho mạng máy tính trở thành nhân tố quan trọng thân thuộc với người Mạng máy tính Internet có ảnh hưởng lớn sâu rộng lĩnh vực đời sống người như: Lĩnh vực truyền thông (Internet, mạng xã hội, báo điện tử, …); Lĩnh vực giải trí (âm nhạc trực tuyến, truyền hình, game,…): Lĩnh vực kinh tế (thương mại điện tử, quảng cáo trực tuyến,…); Lĩnh vực giáo dục (học trực tuyến, giải toán qua mạng,…); Lĩnh vực hành (chính phủ điện tử, văn phòng khơng giấy, …) nhiều lĩnh vực khác đời sống Vấn đề đặt phải thiết kế sử dụng mạng máy tính để mang lại hiệu cao cho lĩnh vực Để đáp ứng đòi hỏi trình độ cơng nghệ thơng tin ngày cao, sinh viên ngành công nghệ thông tin nói riêng đối tượng hoạt động lĩnh vực cơng nghệ thơng tin nói chung cần phải nắm kiến thức mạng máy tính xây dựng, triển khai ứng dụng mạng Đây mơn học bắt buộc chương trình đào tạo kỹ sư Cơng nghệ thơng tin Giáo trình cung cấp cho sinh viên kiến thức mạng máy tính, bao gồm mơ hình tham chiếu OSI, TCP/IP chuẩn mạng; Những khái niệm, nguyên lý truyền liệu mạng, thành phần mạng, tiêu chuẩn xây dựng mạng phát triển mạng Sinh viên tìm hiểu sâu mơ hình TCP/IP, giao thức tầng ứng dụng mơ hình thực tế Ngoài sinh viên làm quen với ứng dụng mạng, kỹ thuật mạng không dây bảo mật mạng Nội dung chia thành chương: Chương 1: Tổng quan mạng máy tính Chương 2: Mơ hình truyền liệu Chương 3: Tầng Network Access Chương 4: Tầng mạng Chương 5: Tầng giao vận Chương 6: Tầng ứng dụng Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính hay hệ thống mạng tập hợp máy tính nối với đường truyền theo cấu trúc thơng qua máy tính trao đổi thơng tin qua lại cho Đường truyền hệ thống thiết bị truyền dẫn có dây hay khơng dây dùng để chuyển tín hiệu điện tử từ máy tính đến máy tính khác Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (on – off) Tất tín hiệu truyền máy tính thuộc dạng sóng điện tử Tùy theo tần số sóng điện tử dùng đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Ở đường truyền kết nối dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vơ tuyến … Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng Hai khái niệm đường truyền cấu trúc đặc trưng mạng máy tính Với trao đổi qua lại máy tính với máy tính khác phân biệt mạng máy tính với hệ thống thu phát chiều truyền hình, phát thơng tin từ vệ tinh xuống trạm thu thụ động,… có thơng tin chiều từ nơi phát đến nơi thu mà khơng quan tâm đến có nơi thu, có tốt hay khơng ? Hình 1.1: Mạng máy tính 1.1.2.Mục tiêu mạng máy tính  Mục đích kết nối mạng máy tính Việc nối máy tính thành mạng từ lâu trở thành nhu cầu khách quan vì:  Có nhiều cơng việc chất phân tán thông tin, xử lý hai đòi hỏi có kết hợp truyền thơng với xử lý sử dụng phương tiện từ xa  Chia sẻ tài nguyên mạng cho nhiều người sử dụng thời điểm  Nhu cầu liên lạc, trao đổi thơng tin nhờ phương tiện máy tính  Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào sở liệu  Lợi ích kết nối mạng  Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng thiết bị khác Kinh tế việc đầu tư xây dựng cho hệ thống tin học quan, xí nghiệp, doanh nghiệp …  Dùng chung tài nguyên đắt tiền máy in, phần mềm … Tránh dư thừa liệu, tài nguyên mạng Có khả tổ chức triển khai đề án lớn lợi nhuận dễ dàng  Bảo đảm tiêu chuẩn thống tính bảo mật, an toàn liệu nhiều người sử dụng thiết bị đầu cuối khác làm việc hệ sở liệu Tóm lại, mục tiêu kết nối máy tính thành mạng cung cấp dịch vụ mạng đa dạng, chia sẻ tài nguyên chung giảm bớt chi phí đầu tư trang thiết bị 1.2 Lịch sử phát triển mạng máy tính Internet 1.2.1 Lịch sử phát triển mạng máy tính Trước mạng máy tính đời có mạng sau:  Mạng điện báo sử dụng hệ thống mã Morse để mã hóa thông tin cần truyền Mã Morse sử dụng hai tín hiệu tạchvà tà (ký hiệu dấu chấm (.) dấu gạch ngang (-)) Mỗi ký tự Latin mã hóa chuỗi tạch/tà riêng biệt, có độ dài ngắn khác Để truyền thơng tin đi, bên gửi mã hóa ký tự thông điệp thành mã Morse, bên nhận sau thực q trình giải mã Văn truyền gọi thông điệp (Message) hay thư tín (Telegram) Vào năm 1851 mạng thư tín sử dụng để nối hai thành phố London Paris Sau khơng lâu, hệ thống mạng mở rộng toàn châu Âu Cấu trúc mạng gồm có hai thành phần Trạm điện báo (Telegraph Station) Trạm chuyển điện báo (Telegraph Switching Station) nối lại với hệ thống dây truyền dẫn Trạm điện báo nơi cho phép truyền nhận thông điệp dạng mã Morse Để truyền nhận thơng tin cần có điện báo viên thực q trình mã hóa giải mã thơng tin truyền/nhận Vì khơng thể nối trực tiếp tất trạm điện báo lại với nhau, người ta sử dụng Trạm chuyển điện báo cho phép nhiều trạm điện báo sử dụng chung đường truyền để truyền tin Tại trạm chuyển điện báo có điện báo viên chịu trách nhiệm nhận điện báo gửi đến, xác định đường để chuyển tiếp điện báo nơi nhận Nếu đường truyền hướng nơi nhận sử dụng để truyền điện báo khác, điện báo viên lưu lại điện báo để sau truyền đường truyền rỗi Để tăng tốc độ truyền tin, hệ thống Baudot thay mã Morse mã nhị phân bit (có thể mã hóa cho 32 ký tự) Các trạm điện báo thay máy Teletype Terminal cho phép xuất/nhập thông tin dạng ký tự Hệ thống sử dụng kỹ thuật điều chế/giải điều chế (Modulation/Demodulation) kỹ thuật dồn kênh (Multiplexing) để truyền tải thông tin  Mạng điện thoại: Hoạt động theo chế độ chuyển mạch định hướng kết nối (circuit switching) tức thiết lập đường kết nối dùng riêng hai bên giao tiếp trước  thông tin truyền (Connection Oriented) Mạng điện thoại cho phép truyền thông tin dạng âm cách sử dụng hệ thống truyền tín hiệu Mạng hướng đầu cuối: Đây mơ hình hệ thống máy tính lớn vào năm 1970 Hệ thống gồm máy tính chủ mạnh có khả tính tốn cao kết nối với nhiều thiết bị đầu cuối thụ động làm nhiệm vụ xuất nhập thông tin, giao tiếp với người sử dụng 1.2.2 Lịch sử phát triển Internet Internet bắt nguồn từ đề án ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) khởi năm 1969 Bộ Quốc phòng Mỹ Đề án ARPANET với tham gia số trung tâm nghiên cứu, đại học Mỹ nhằm mục đích thiết kế mạng WAN có khả tự bảo tồn chống lại phá hoại phân mạng chiến tranh nguyên tử Đề án dẫn tới đời nghi thức truyền IP Theo nghi thức này, thơng tin truyền đóng thành gói liệu truyền mạng theo nhiều đường khác từ người gửi tới nơi người nhận Một hệ thống máy tính nối mạng gọi Router làm nhiệm vụ tìm đường tối ưu cho gói liệu, tất máy tính mạng tham dự vào việc truyền liệu, nhờ phân mạng bị phá hủy Router tìm đường khác để truyền thơng tin tới người nhận Mạng ARPANET phát triển sử dụng trước hết trường đại học, quan nhà nước Mỹ … sở này, ARPANET nối với khắp vùng giới Tới năm 1983, trước thành công việc triển khai mạng ARPANET, Bộ quốc phòng Mỹ tách phân mạng dành riêng cho quân đội Mỹ Phần lại gọi NSFnet quản lý NSF (National Science Foundation) NSF dùng siêu máy tính để làm Router cho mạng lập tổ chức phi phủ để quản lý mạng, chủ yếu dùng cho đại học nghiên cứu toàn giới Tới năm 1987, NSFnet mở cửa cho cá nhân cho công ty tư nhân (BITnet), tới năm 1988 siêu mạng mang tên INTERNET Tuy nhiên thời gian việc sử dụng Internet hạn chế dịch vụ truyền mạng (FTP), thư điện tử (E-mail), truy nhập từ xa (TELNET) khơng thích ứng với nhu cầu kinh tế đời sống hàng ngày Internet chủ yếu dùng môi trường nghiên cứu khoa học giảng dạy đại học Trong năm 1988, trung tâm nghiên cứu nguyên tử Pháp CERN (Center Europeen de Recherche Nuclaire) đời đề án mạng nhện giới WWW (Word Wide Web) Đề án này, nhằm xây dựng phương thức sử dụng Internet phương thức siêu văn (HyperText) Các tài liệu hình ảnh trình ngơn ngữ HTML (Hyper Text Markup Language) phát hành INTERNET qua hệ chủ làm việc với nghi thức HTTP (Hyper Text Transport Protocol) Từ năm 1992, phương thức làm việc đưa thử nghiệm INTERNET Rất nhanh chóng, cơng ty tư nhân tìm thấy qua phương thức cách sử dụng INTERNET kinh tế đời sống Vốn đầu tư vào INTERNET nhân lên hàng chục lần Từ năm 1994 INTERNET trở thành siêu mạng kinh doanh 1.3 Các thành phần mạng máy tính, phân loại mạng máy tính 1.3.1 Các thành phần mạng máy tính Các thành phần mạng máy tính:  Máy chủ (Server)  Máy trạm (Workstation)  Card mạng (NIC)  Thiết bị kết nối (Hub, Repeater, Switch, …)  Dây cable mạng  Các phụ kiện 1.3.2 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng khác tùy thuộc vào yếu tố chọn dùng để làm tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo tiêu chí sau:  Khoảng cách địa lý mạng  Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng  Hệ điều hành mạng sử dụng  Kiến trúc mạng Tuy nhiên thực tế người ta thường phân loại theo hai tiêu chí a Phân loại theo khoảng cách địa lý Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng ta có mạng cục bộ, mạng thị, mạng diện rộng, mạng tồn cầu  Mạng cục (LAN – Local Area Network): Là mạng cài đặt phạm vi tương đối nhỏ hẹp tòa nhà, trường học, xí nghiệp … với khoảng cách lớn máy tính mạng vòng vài km trở lại Mạng LAN có đặc điểm sau:  Băng thơng lớn để có khả chạy ứng dụng trực tuyến xem phim, giải trí, hội thảo qua mạng  Kích thức mạng bị giới hạn thiết bị  Chi phí thiết kế, lắp đặt mạng LAN rẻ  Quản trị đơn giản Hình 1.2: Cấu trúc mạng LAN  Mạng đô thị (MAN – Metropolitan Area Network): Là mạng cài đặt phạm vi thị, thành phố, trung tâm văn hóa xã hội, có bán kính tối đa khoảng 100 km trở lại Mạng MAN có đặc điểm sau:    Băng thơng mức trung bình đủ để phục vụ ứng dụng cấp thành phố hay quốc gia phủ điện tử, thương mại điện tử, ứng dụng ngân hàng … Do MAN kết nối nhiều LAN nên việc quản trị gặp khó khăn hơn, đồng thời độ phức tạp tăng theo Chi phí thiết bị MAN tương đối đắt tiền Hình 1.3: Cấu trúc mạng MAN  Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network): Là mạng có diện tích bao phủ rộng lớn, phạm vi mạng vượt biên giới quốc gia chí lục địa Mạng WAN thường mạng công ty đa quốc gia hay toàn cầu Mạng WAN lớn mạng Internet Mạng WAN tập hợp nhiều mạng LAN MAN nối lại với thơng qua phương tiện vệ tinh, sóng vi ba, cáp quang, điện thoại… Mạng WAN có đặc điểm sau:  Băng thông thấp, dễ kết nối, thường phù hợp với ứng dụng online e-mail, ftp, web …  Phạm vi hoạt động không giới hạn  Do kết nối nhiều LAN MAN với nên mang phức tạp tổ chức toàn cầu phải đứng quy định quản lý Hình 1.4: Cấu trúc mạng WAN Chi phí cho thiết bị cơng nghệ WAN đắt  Mạng toàn cầu (GAN – Global Area Network): Là mạng có phạm vi trải rộng tồn cầu Ta có bảng tóm tắt sau:  Đường kính mạng Vị trí máy tính Loại mạng