Giáo trình mạng máy tính

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ Bưu CHÍNH VIÊN THƠNG GIÁO TRÌNH Mạng máy tính Biên soạn: TS Phạm ThếQ uế NHÀ XUẤT BẢN THÔNG TIN VÀ TRUYỂN THÔNG Hà Nội 2009 ị MS tố: GT 20 HM 08 LỜI NÓI ĐÀU Sự đời cùa mạng máy tỉnh hỗ trợ nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Một mạng mảy tính dù có quy mơ lớn hay nhỏ phải đảm bảo tính tin cậy, bảo mật ổn định Do vắn đề đặt phải thiết kế sử dụng mạng máy tỉnh để mang lại hiệu cao cho công tác quản lý, sản xuất kinh doanh Đẻ đáp ứng yêu cầu trên, Học viện Công nghệ Bưu chỉnh Viễn thông phối hợp vói Nhà xuất Thơng tin Truyền thơng xuất “Giảo trình Mạng mảy tính ” TS Phạm Thể Quế biên soạn Đây môn học quan trọng chương trình đào tạo Cử nhân Cơng nghệ thơng tin Giáo trình gồm chương, với nội dung sau: Chương I: Giới thiệu tồng quan mạng mảy tính, khải niệm kiến trúc giao thức mạng, loại mạng máy tính mục tiêu ứng dụng Chương 2: Nghiên cứu nguyên tắc để thiết kế mơ hình giao thức mạng mảy tính theo quan điểm chia tiến trĩnh truvểr thông thành cẩu trúc nhiều tầng, xếp chồng ỉên để thực tiến trình truyền thơng hồn chinh Giới thiệu mơ hình OSI, xem mơ hình chuẩn, chiến lươc phát triển hệ thống mở khung khái niệm giao tkức dịcn vụ Chương 3: Giới thiệu sổ giao thức mạng mang tỉnh đặc trưng áp dụng phổ biển Đặc biệt chương tìm hiểu sâu hom giao thức TCP/IP trở thành chuẩn chung cho Internet Chương 4: Giới thiệu công nghệ mạng cục Kiến trúc mạng cục Ethernet, Virtual LAN, Local ATM , LANARCnet Chương 5: Giới thiệu công nghệ kỹ thuật mạng diện rộng WAN Xem xét cơng nghệ mạng tích hợp sổ đa dịch vụ (ISDN) băng rộng B-ISDN, chuyển tiếp khung (Frame Relay) X.25, dịch vụ SDMS phương thúc truyền dẫn không đồng A TM Chương 6: Giới thiệu số công nghệ công nghệ đường dây thuê bao số DSL, mạng chuyển mạch gói chuyển tải ám IP, A TM Frame Relay Các công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức IP/MPLS, chuyển mạch mềm (Softswitch) sử dụng mạng hội tụ mạng hệ sau (NGN) Chương 7; Đe cập đến số vấn đề bảo vệ thông tin mạng Chương giới thiệu cách tiếp cận hệ mật mã, giao thức bảo mật, mạng riêng ảo VPN giải pháp an toàn mạng, xác thực điện tử, giải pháp chữ ký điện tử, xác minh chữ kỷ từ chổi chữ ký giả mạo Đặc biệt cuối chương có phần câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết tập ứng dụng giúp cho bạn đọc tự ôn tập nâng cao kiến thức cùa thân Giảo trình khơng đề cập đến vấn đề sở lý thuyết mà đưa số kỹ năng, kinh nghiệm cần thiết để sử dụng thiết kế mạng máy tính cụ Hy vọng sách sinh viên ngành Công nghệ thơng tin nói riêng, ngành kỹ thuật nói chung bạn đọc quan tăm, người muốn thiết kế mạng mảy tỉnh phục vụ cho sản xuất, quản lý, kinh doanh nhiệt tình đón nhận Xin trân trọng giới thiệu bạn đọc HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ Bưu CHÍNH VIẺN THƠNG Chương J #■ KHÁI NIỆM Cơ BẢN VỂ MẠNG MÁY TÍNH Nội dung chương trình bày khái niệm mạng máy tính sở thông tin số liệu Khái niệm kiến trúc giao thức mạng, loại mạng máy tính mục tiêu ứng dụng Nội dung chương bao gồm phần sau: • Mục tiêu ứng dụng mạng máy tính • Cấu trúc mạng (Topology) • Khái niệm giao thức mạng máy tính (Protocols) • Mạng LAN, MAN, WAN • Vấn đề kết nối liên mạng • Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Svvitched Netvvorks) • Mạng chuyển mạch gói (Packet Svvitched Netvvorks) • Độ tin cậy mạng • Các mơ hình xử lý liệu 1.1 MỤC TIÊU VÀ ỨNG DỤNG MẠNG MÁY TÍNH l ỉ l Mục tiêu kết nối mạng máy tính Mục tiêu kết nối máy lính thành mạng chia sẻ tài nguyên chung, khai thác có hiệu tài ngun thơng tin, nâng cao khả tích hợp trao đổi loại liệu thành phần mạng, v ề nguyên tắc, người sử dụng có quyền khai thác, sử dụng tài nguyên mạng mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý Tài nguyên mạng bao gồm phần mềm hệ thống, phần mềm ứng dụng, thiết bị kết vào mạng đặc biệt sở liệu cài đặt hệ thống luxi trữ tin mạng Mục tiêu thứ hai nâng cao độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay số thành phần mạng xảy cố kỹ thuật Giáo trình Mạng mày tính mà trì hoạt động bình thường hệ thống Phần lớn yêu cầu quân sự, hoạt động ngân hàng, kiểm sốt khơng lưu, an tồn phản ứng hạt nhân nhiều ứng dụng khác yêu cầu phải hoạt động liên tục, khơng ngừng trệ, phải có khả thay cao, tăng độ tin cậy hệ thống, máy móc Mục tiêu thứ ba nói việc thiết lập mạng nhằm tăng cưòmg giao tiếp ngưòd với người Khơng chinh phục khoảng cách, người trao đổi, thảo luận với cách xa hàng nghìn km Hình tìiành lớp học ảo, hội nghị ảo từ xa trực tuyến mà mạng cung cấp mơi trường truyền thơng mạnh cho nhóm làm việc, trao đổi thơng tin đa phương tiện 1.1.2 Lọi ích kết nối mạng Khi nối máy tính thành mạng, ngưòd ta giảm số lượng máy in, đĩa cứng thiết bị khác Nghĩa kinh tế việc đầu tư trang thiết bị cho hệ thống tin học quan, xí nghiêp, doanh nghiệp Nhờ nối mạng, việc sử dụng tài nguyên phần mềm kho thông tin, sở liệu chia sẻ chung cho nhiều người sử dụng: truy nhập khai thác dịch vụ mạng; dùng chung tài nguyên đắt tiền thiết bị, phần mềm; tiết kiệm thời gian, sứe lực để thu tíiập, lưu trữ xử lý liệu, tránh dư thừa, lãng phí liệu, mà có khả tổ chức triển khai đề án tin học lón diện rộng, thuận lợi dễ dàng Rảo đảm tiêu chuẩn thống nhất, tính bảo mật an tồn liệu, nhiều hệ ứng dụng, nhiều người sử dụng thiết bị đầu cuối khác làm việc ữên 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 ữang thiết bị 1.2 CÁC DỊCH VỤ MẠNG 1.2.1 Các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính Cung cấp dịch vụ truy xuất từ xa: Truy xuất vào nguồn thông tin xa để xử lý dịch vụ giao địch, toán điện tử, Chương 1: Khái niệm mạng mày tính toán qua mạng toán hoá đơn, xử lý tài khoản ngân hàng, mua bán qua mạng Phát triển dịch vụ tương tác người với người phạm vi mạng diện rộng, đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa địch vụ, đa phương tiện người sử dụng đầu cuối với người sử dụng đầu cuổi dịch vụ thư điện tử, truyền hình hội nghị, dịch vụ thời gian thực sử dụng giáo dục từ xa, chữa bệnh từ xa tạo khả làm việc theo nhóm Xu hướng phát triển dịch vụ giải tri trực tuyến (Online) Đây xu hướng phát triển của ngành cơng nghiệp giải trí đại Các hình thức dịch vụ tìxiyền hình, nghe nhạc, chơi game trực tuyến qua mạng 1.2.2 Các dịch vụ phổ biến mạng máy tính Dịch vụ tệp (Fiỉe services) cho phép người sử dụng chia sẻ tài nguyên thông tin chung, chuyển giao tệp liệu từ máy sang máy khác, cỏ thể tra cứu tìm kiếm thơng tin điều khiển tìiiy nhập Dịch vụ thư điện tử (Electronic maỉl: E-mail) dịch vụ phổ biến mạng máy tính Người sử dụng trao đổi với thư điện từ Trên mạng Internet có hàng triệu máy chủ thư (Mail Server) nhà cung cấp dịch vụ (ISP) khác cung cấp dịch vụ E-mail cho hàng trăm triệu người toàn giới Dịch vụ thư điện tử giá thành hạ, chuyển phát nhanh nội dung tích hợp cát loại liệu âin Uianh, hình ảnh, đồ hoạ, văn thư mà thư bưu khơng thể có Dịch vụ in ẩn: Nhiều người cỏ thể dùng chung máy in đắt tiền mạng khơng phụ thuộc vào vị trí địa lý người sử dụng Tiến trình in ưên mạng dựa nguyên tắc hàng đợi hiệu so với in tĩọrc tiếp Dịch vụ in mạng cung cấp khả đa truy nhập đến máy in, phục vụ đồng thời cho nhiều nhu cầu in khác nhau, cung cấp dịch vụ Fax quản lý trang thiết bị in chuyên dụng Các dịch vụ ứng dụng hướng đối tượng: Sử dụng dịch vụ thông điệp (Message) làm trung gian tác động đến đối tượng truyền thông Các ứng dụng thông điệp cỏ vai trò tác nhân (Agent) cùa đối tượng Đối tượng bàn giao đữ liệu cho tác nhân tác nhân Ẩ Giào trinh Mạng m áy tinh chịu trách nhiệm bàn giao liệu cho đối tượng đích Điều có nghĩa đối tượng không cần khả truyền thông với đối tượng khác mạng mà trao đổi thông tin với Các dịch vụ ứng dụng quản trị luồng cơng việc nhóm làm việc: Định tuyến tư liệu tài liệu điện tử người nhóm Khi chừ ký điện tử bổ sung vào tiến trình xác nhận phiên giao dịch thay nhiều tiến trình hiệu nhanh chỏng ửng dụng liên kết tư liệu với đối tượng: Các tư liệu không thiết tập tin văn bàn Các tư liệu chứa nhiều đối tượng khác âm thanh, hình ảnh, đồ hoạ, văn bản, tiếng nói tích hợp chúng vào tư liệu Một đối tượng nhúng tư liệu có mức thơng minh cho phép chuyển thơng điệp đến hệ điều hành đến tư liệu khác Dịch vụ thư mục: Tích hợp thơng tin đối tượng mạng dạng cấu trúc thư mục chung Các đối tượng mạng cỏ thể tham khảo thư mục để định danh trao đổi thông điệp với đối tượng khác mạng Đối tượng không cần biết địa chỉ, vị trí, dạng thức thơng điệp, dịch vụ cung cấp đầy đủ thông tin Dịch vụ thư mục làm đơn giản nhiều khối lượng cơng việc mạng Ví dụ có hệ phục vụ tập tin hệ phục vụ thư điện tử Nếu khơng có dịch vụ thư mục, điều hành viên cùa mạng phải quản lý tài khoản người dùng mộl cảch độc lập Dịch vụ ứiư tnục có Ihể quàn lý cà hệ phục vụ cấu trúc thư mục cấu trúc thư mục che dấu cẩu trúc vật lý cùa mạng để tránh ứng dụng người sử dụng khác Thực tế thư mục lưu trữ tập tin thường trú vật lý hay nhiều hệ phục vụ Khi thông tin thư mục nhân vài hệ phục vụ khác, phải áp dụng tiến trình đồng hố thư mục để trì trạng thái cập nhật nhân Dịch vụ sở liệu dịch vụ phổ biến dịch vụ ứng dụng Các hệ phục vụ sở liệu cho phép thiết kế ứng dụng theo thành phần hệ khách hệ phục vụ tách biệt, thường gọi sở liệu khách/phục vụ (ClienưServer Databases) Cơ sở liệu khách/ phục vụ cho phép thiết kế ứng dụng ỉchách ứng dụng phục vụ Chương 1: Khái niệm vế mạng mày tính Cơ sở liệu phân tán ngày ứng dụng rộng rãi, cho phép luxỉ trữ dừ liệu máy tính khác lại vị trí địa lý khác Với cách nhìn người sử dụng sở liệu phân tán suốt dễ sử dụng Để đơn giản người ta sở liệu thành nhiều cài đặt nhiều vị trí khác Phương pháp tạo độ an toàn cao, đáp ứng nhu cầu truy nhập người sử dụng 1.3 KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA MẠNG MÁY TÍNH Mạng máy tính tập hợp máy tính đom lẻ kết nối với phương tiện truyền dẫn (Transmission Medium) theo kiến trúc mạng xác định (Netvvork Architecture) Nói cách khác, mạng máy tính tập máy tính kết với hoạt động truyền thông tuân theo tập quy tấc xác định Hình 1.1 mơ tả khái quát định nghĩa mạng máy tính a) C c loại cáp Phương tiện truyền d ẫn + C áp đồng trục + C áp xoắn đôi + C áp sợi quang Transmission m edium M ạng m áy tfnh C om puter network Kiến trúc m ạng Network architecture b) Phương tiện vò tuyến + Radio + Viba + Vệ tính a) Điểm - Điểm + M ạng hình sa o G iao thức C ấu trúc m ạng P rolocol Topology + OSI + X 25 + ĨC P /IP + M ang hình + M ạng đầy đủ < T7nh Động Tập trung P h â n tán Hình I.l: Sơ đồ khải niệm mạng máy tỉnh Kiến trúc mạng bao gồm cấu trúc mạng (Topology) cấu trúc hình học thực thể mạng giao thức mạng (Protocol) tập quy tắc mà thực thể hoạt động truyền thông phải tuân theo Chương 1: Khái niệm mạng mảy tinh 37 1.11.1 Mơ hình hệ thổng khơng tập trung Trong mơ hình hệ thống khơng tập trung, khơng có q trình trao đổi tài ngun thơng tin hệ thống độc lập Vì tngười sử dụng tự quản trị hệ thống riêng Đặc trưng cùa mơ hình q trình điều khiển hệ thống độc lập có khuynh hướng nằm gần nguời sử dụng Người sử dụng không bắt buộc phải tuân theo chế nhóm làm việc định việc phân bố tài nguyên thiết lập mức ưu tiên phù hợp với nhu cầu Tuy nhiên, tính độc lập mơ hình dẫn đến khơng chia sẻ tài nguyên thông tin thiết bị đắt tiền Dần đến trùng lặp liệu vi phạm tính qn dừ liệu Ngồi ra, mơ hình hệ thống khơng tập tning đòi hỏi chi phí cao việc đầu tư thiết bị phần cứng, chi phí bảo dưỡng, hỗ trợ vận hành khai thác cho hệ thống riêng biệt Mơ hình hoạt động hiệu kém, khơng ari tồn, chậm trễ lệ thuộc lẫn Tóm iại, mơ hình khơng tập trung không đáp ứng yêu cầu đặt cho mạng máy tính 1.ỈI.2 Mơ hình hệ thống tập trung Trong mơ hình hệ thống tập trung, máy tính đơn quản lý tồn liệu tổ chức người sử dụng truy xuất liệu thông qua thiết bị đầu cuối kết nối đến hệ thống tập trung Việc trao đổi liệu thực thông qua đường kết nối truyền thòng Các thiết bị đầu cuối kết trao đổi liệu với hệ thống máy chủ Thông tin cập nhật sở liệu tập trung Mơ hình có nhiều ưu điểm so với mơ hình hệ thống khơng tập trung Trước hết, tài nguyên thông tin chia sẻ cho nhiều người sử dụng, thông tin không bị trùng lặp có tính qn cao sở liệu, trinh vận hành bảo dưỡng hệ thống tập trung điều khiển quán Hơn nữa, chi phí đầu tư bảo trì hệ thống giảm thiểu Tuy nhiên, mơ hình số nhược điểm, hệ thống truyền thơng tập tìnng có độ tin cậy so với hệ thống không tập trung phương diện phạm vi tác động cố xảy hệ thống; không đáp ứng nhu cầu xử lý người sử dụng riêng lẻ, chia sẻ nguồn tài nguyên chung nhiều người sừ dụng, khả đáp 38 Giào trình Mạng máy tính ứng mặt thời gian (tức độ trễ) hệ thống bị hạn chế, cuối cùng, việc mờ rộng phái triển hệ thống đòi hỏi phải tính đến nhiều thành phần thiết bị khác hệ thống Mặc dù có ưu điểm so với mơ hình hệ thống không tập trung sổ khuyết điểm chưa khắc phục được, nhận thấy mơ hình hệ thống tập trung không thoả mãn yêu cầu đặt cho mạng máy tính 1.11.3 Mơ hình xử lý phân tán Phương thức khai thác tập trung không đáp ứng đuợc nhu cầu thu thập, lưu trữ, xử lý trao đổi thông tin ngày cao xã hội Sự tiến phát triển nhanh chóng kỹ thuật viễn thơng kỹ Ihuật máy tính, nhiều quan có khả trang bị máy tính riêng, xuất nhiều mạng máy tính quan, xí nghiệp nhằm sử dụng nguồn thông tin trao đổi thơng tin máy tính độc lập với Hình thành hệ thống khai thác trực tuyến, nhiều người sử dụng khác thiết bị đầu cuối khác nhau, khơng phụ thuộc vào vị trí địa lý, truy nhập khai thác tài nguyên chung mạng Trong môi trưcmg xử lý phân tán, tài nguyên thông tin suốt với người sử dụng Điều có nghĩa ià người sử dụng khơng cần quan tâm đến việc kết nối hệ thống máy tính tài ngun thơng tin phân tán đâu Người sử dụng không cần phải yêu cầu gọi dịch vụ đặc biệt nào, chi cần số lệnh yêu cầu, hệ thống tự động truy xuất, xừ lý Như vậy, hệ thống phân tán, tĩle liệu cho dù nằm nơi mạng xử lý file máy tính người sừ dụng Phần cốt lõi hệ thống phân lán hệ điều hành mạng (NOS: Netvvork Operating System) Hệ điều hành mạng hoàn toàn độc lập với hệ điều hành máy tính Nó cung cấp cho mạng làm việc dựa giao thức cụ thể Hệ thống phân tán xem lai ghép hệ thống không tập trung hệ thống tập trung Trong môi trường phân tán, người sử dụng giải nhu cầu xử lý máy tính Ngồi ra, liệu cần cho nhiều người sử dụng khác có thề truyền thơng đến địa điểm trung tâm mạng Chương 1: Khái niệm mạng mày tính 39 1.11.4 Mơ hình khách/chủ (Cỉient/Server) Là mơ hình máy trạm với máy chủ, cung cấp dịch vụ ứng dụng cho máy tính khác mạng, nhận quyền truy nhập mạng tài nguyên mạng Các máy chù mạng tổ chức thành miền (Domain) An ninh Domain quản lý bời số máy chủ đặc biệt gọi Domain Controller Trên Domain có Master Domain Conlroller gọi PDC (Primary Domain Controller) BDC (Backup Domain Controller) để đề phòng trường hợp PDC gặp cố (1) Trình đuyệt gửl yêu cẩu ch o m áy chủ W eb (2) Mày chủ W eb trả kết q uả cho trình duyệt Hình 1.13: Mơ hình khách/chủ (Cỉient/Server) Một mục tiêu kết nối máy tính thành mạng chia sẻ tài nguyên thông tin Một máy chủ cung cấp loại dịch vụ cho nhiều máy khách thông qua môi trường mạng Máy chủ máy khách tham gia trình xử lý, mơ hình Client/Server líVp trò nên phồ biến Các máy khách (clients) chia sẻ gánh nặng xử lý cùa máy chủ trung tâm Khi máy khách thực ứng dụng, gửi yêu cầu máy chủ kết nối với sở liệu, máy chủ xử lý gừi trả lại kết quà máy khách Mơ hình ClienưServer mơ tả dịch vụ mạng ứng dụng sử dụng để truy nhập dịch vụ Có thể xem mơ hình phân chia thao tác mạng thành hai phần: phía “Client” cung cấp cho người sử dụng giao diện để yêu cầu dịch vụ từ mạng, phía “server” có trách nhiệm tiếp nhận yêu cầu từ phía “cỉient” cung cấp dịch vụ cách thông suốt cho người sử dụng Cả hai thuật ngữ áp dụng cho chương trình ứng dụng cho thiết bị mạng 40 Giáo trinh Mạng mẩy tinh Chương trình “Server” khởi động máy chủ trạng thái sẵn sàng nhận yêu cầu từ phía “Client” Chương trình “Client” khởi động cách độc lập với chương trình Server máy tính chạy chương trình “Server” máy tính khác mạng Yêu cầu dịch vụ chương trinh ■Client’ gửi đến máy chù cung cấp dịch vụ chương trình ‘Server’ máy chủ đáp ứng yêu cầu Sau thực xong yêu cầu từ phía “Client”, “Server” trở trạng thái chờ u cầu khác Mơ hình Client/Server (2 lớp) nhiều bất cập: - Mơ hình có hiệu cao với ứng dụng nhỏ số lưọng người sử dụng hạn chế Khi nhiều máy khách (Clients) kết nối truy nhập vào sở liệu lực quản !ý xử lý máy chủ (Server) bị giảm xuống, tốc độ xử lý chậm - Nhiều kết nối liệu phải trì - Mã nguồn khơng có khả dùng sừ dụng lại Một ứng dụng tồn nhiều khối mã nguồn khác cài đặt máy khách Vì có thay đổi mã nguồn người ta cần phải cài đặt lại tất máy khách, điều khó thực - Khơng có lớp tning gian điều khiển bảo mật giao dịch máy khách máy chủ ■I i •• —n II C sở d ữ liệu Mì M ày tinh lớn Hình 1.14: Ví dụ mơ hình Client/Server lớp 1.11.5 Mơ hình Client/Server nhiều lớp Trong mơ hình ClienưServer nhiều lớp, q trình xử lý phân tán lớp khác với chức riêng biệt Vì mơ hình thích hợp cho việc tổ chức hệ thống thông tin mạng 41 Chương 1: Khải niệm mạng mày tinh Interneưlntranet hay mạng cục Phát triển mơ hình lớp khắc phục sổ hạn chế mơ hình lớp Các hệ sở liệu cài đặt máy chủ Web (Web Server) truy nhập không hạn chế ứng dụng số lượng người dùng Lớp khách (Clients); Chức lớp cung cấp dịch vụ trình bày (Presentation Services) Thực việc giao tiếp người sử dụng với lớp giao dịch thơng qua trình duyệt Brovvser hay trình ứng dụng để thao tác xử lý liệu Thơng thường giao diện trình duyệt Internet Explorer hay Netscape Lớp giao dịch (Business): Lớp giao dịch cung cấp dịch vụ quản trị, tổ chức khai thác sở liệu Các thành phần (component) trước cài đặt lớp khách, cài đặt lớp giao dịch Ví dụ, người sử dụng máy khách đặt mua hàng, lớp giao dịch kiểm tra mã mặt hàng để định tiếp tục bán hay không bán Thành phần cùa lớp giao dịch mơ hình Internet Web Server COM+/MTS Cơng nghệ Microst với Web Server IIS (Internet Iníormation Services) sừ dụng ASP để kết nối Client với COM Web Server giao tiếp với COM+/MTS component qua COM COM+/MTS component điều khiển tất giao tiếp với lớp liệu nguồn ứiông qua ODBC OLE - DB Lớp nguồn liệu (Data Source) cung cấp dịch vụ tổ chức lưu trữ hệ sờ liệu quan hệ sằn sàng cung cấp liệu cho lớp giao dịch Đặc trưng cùa lớp SQL C s ã d ữ liệu Máy chủ sở d liệu n : lị Ịn^ rỊ— « M áy c h ủ ứtig đụng Hình ỉ 15: Mơ hình khách/chù nhiều lớp 42 Giào trinh Mạng máy tinh 1.11.6 Mơ hình ngang hàng (Peer-to-Peer) Trong mơ hình ngang hàng tất máy máy chù đồng thời máy khách Mỗi máy mạng chạy hai ứng dụng Client Server, thực cách cài đặt hệ điều hành mạng NOS tất máy mạng, cho phép cung cấp nguồn tài nguyên dịch vụ cho tất máy mạng Các máy mạng chia sẻ tài nguyên không phụ thuộc vào Mạng ngang hàng thường tổ chức thành nhóm làm việc (Workgroup) Mơ hình khơng có q trình đăng nhập tập trung, đăng nhập vào mạng sử dụng tất tài nguyên mạng Truy cập vào tài nguyên phụ thuộc vào người chia sẻ tài nguyên đó, phải biết mật để truy nhập tới tài nguyên chia sẻ Sự khác biệt mơ hình ngang hàng mơ hình khách/chủ hệ thống ngang hàng, mồi máy chủ mạng thực thi hai chức Client Server cho tất ứng dụng, chi phí đầu tư cho mạng ngang hàng tưcmg đối thấp Tuy nhiên, độ tin cậy không mạng chạy theo chế khách/chủ đồng thời yêu cầu khả xử lý trạm làm việc cao Khơng mạng ngang hàng, mơ hình khách/chù, dịch vụ mạng cung cấp chương trình Server yêu cầu chạy máy chù Tuy nhiên, điểm cần lưu ý hệ thống Client ngày trở nên phức lạp đóng vai trò hệ điều hành Điều cỏ nghTa nguy cư cùa hệ lliông Clienl bị lấn bừi Hacker mạng cao Mơ hình lai (Hybrid): kết họp ClienưServer Peer-toPeer Phần lớn mạng máy tính thực tế thuộc mơ hình 1.11.7 Mơ hình dưa Web Xét mơ hình thơng tin, Web xem tập hợp Client Server mạng Internet sử dụng ngơn ngữ thơng tin giao thức truyền siêu văn bàn (HTTP: Hypertext Transíer Protocol) Mơ hình cho phép người sừ dụng khai thác nguồn tài ngun mạng thơng qua trình duyệi Web Mặc dù mơ hình dựa Client/Server mơ hình có khả thay đổi phương thức cung cấp nguồn thông tin cho người sừ dụng Chương 1: Khái niệm mạng máy tinh 43 1.12 MỘT SÓ VÁN ĐÈ C BẢN KHI THIÉT KÉ KIÉN TRÚC MẠNG Theo quan điểm người sử dụng, giao thức vận chuyển mạng cung cấp dịch vụ điểm truy nhập dịch vụ mạng, ký hiệu N_SAP Người sử dụng chi quan tâm đến dịch vụ cung cấp mạng đơn LAN, MAN WAN Vì cần xem xét vẩn đề sau: 1.12.1 Các dịch vụ mạng Trong mạng LAN, tốc độ truyền cao, thời gian trễ nhỏ, nên thường sử dụng cho dịch vụ không liên kết (Connectionless) Vì mạng LAN cục xây dựng sở sử dụng giao thức không liên kết Ngược lại, mạng WAN, tốc độ truyền liệu nhỏ thời gian trễ lớn nên giao thức kết nối mạng phức tạp hơn, thường sử dụng cho dịch vụ hướng liên kết (ConnectionOriented) Khi người sử dụng kết nối tới mạng khác trẽn Internet, định phải lựa chọn loại dịch vụ mạng hướng liên kết hay không liên kết sử dụng giao thức giao tiếp lĩi 'ji hệ thống cuối 1.12.2 Địa Khi thực thể kết nối vào hệ thống nhận dạng toàn mạng bàng địa chi truy nhập dịch vụ mạng N_SAP địa chi vật lý, xác định vị trị tồn thực thể Địa chi vật lý có tác dụng nhận dạng thực thề, phụ thuộc vào cấu trúc mạng 1.12.3 Định tuyến Định tuyến chức quan trọng cùa lớp mạng Khi gói liệu muốn chuyển qua lại hai thiết bị đầu cuối kết nối vào hai mạng khác chúng phái chuyên qua thiết bị kết nối trung gian Định tuyến tức tìm đường tối ưu theo tiêu chí từ node nguồn đến node đích 1.Ỉ2.4 Chất lượng dịch vụ Mỗi dịch vụ mạng cung cấp có tham sổ chất lượng ỌoS (Quality of Service) Các tham số trễ truyền dẫn, mức UTJ tiên, mức độ bảo vệ, giới hạn giá Với dịch vụ hướng liên kết 44 Giáo trình Mạng mày tinh tham số hai thực thể sử dụng dịch vụ mạng thoả thuận trước thiết lập trao đổi thông tin Với dịch vụ khơng liên kết đối tượng sử dụng dịch vụ mạng phải biết trước tham số chất lượng dịch vụ mà mạng cung cấp 1.12.5 Kích thước tối đa gói liệu Trong mạng khác qui định kích thước tối đa gói tin ỉchác nhau, phụ thuộc vào yếu tổ ti lệ bit lỗi Nếu tỉ lệ bit lỗi cao kích thước tối đa gói tin nhỏ Kích thước gói tin lớn thi thời gian xử lí node nhiều Trễ truyền dẫn lớn kích thước gói tin nhỏ kích thước nhớ đệm yêu cầu node nhỏ Kích thước gói tin nhỏ số gói tin thông điệp lớn nên sổ lượng bit chèn vào phần mào đầu (Header) lớn Như kích thước mạng khác thực thể phân chia tái hợp, xếp khác Kích thước tối đa gói tin có mối quan hệ với thời gian truyền Ví dụ hình 1.16, giả sử cần truyền từ A đến B qua node trung gian a b, thơng điệp có độ dài 40byte gói tin chứa 3byte thơng tin điều khiển, đặt đầu gói tin xem mào đầu Nếu tồn thơng điệp truyền gói tin gồm 43byte (3byte Header 40byte liệu), gói tin truyền từ A tới node a, node a nhận gói tin, node a truyền đến node b, node b truyền đến B Nểu bỏ qua thời gian chuyển mạch node, tổng thòi gian truyền gỏi tin 43byte từ A đến B qua node ttung gian a 129byte-times (43byte * 3) Giả sử thơng điệp 40byte chia thành hai gói tin, gói bao gồm 20byte liệu 3byte thơng tin điều khiển Trong trường hợp này, node bắt đầu truyền gỏi tin đến từ A, khơng cần đợi gói tin thứ hai Do có chồng lấn truyền dẫn nên tổng thời gian truyền dẫn giảm xuống 92byte-times Bằng cách chia nhỏ gói tin thành gói, node trung gian bắt đầu truyền sớm tiết kiệm thời gian nhiều hơn, với tổng cộng 77byte-times truyền dẫn Nếu chia thơng điệp thành 10 gói tin nhỏ, tổng cộng thời gian 94byte-times Tuy nhiên trình sử dụng gói tin nhỏ hom nhiều làm gia tăng độ trễ, gói tin chứa lượng Header cố định Càng Chưong 1: Khải niệm vê mạng mắy tinh 45 nhiều gói tin nghĩa nhiều Header Trong ví dụ chưa quan tâm đến độ trễ xếp hàng xử lý mồi node Độ trễ lớn có nhiều gói tin xử lý cho thơng điệp Nếu q trình chia q nhiều gói tin nhò mà gói chứa Heađer thi tổng thời gian khơng phải nhỏ Vì cần phải tính tốn cho kích cỡ gói tin tối un vấn đề quan trọng thiết kế cài đặt mạng máy tính g ó i tin gói tin gói tin 10 gói tin —— Ị Ị : : A _ a_ b _ B A _ a_ b _ B : ; ỉ ! ị i ,b _ B i! :i A _ a_ b _ B Hình 1.16: Mối quan hệ kích thước gói tin thời gian truyền dẫn 1.12.6 Điều khiển iuồng tắc nghẽn liệu Trong liên mạng, dịch vụ liên kết node nguồn gửi gói tin đến node đích, phải chờ gói thơng điệp nhận chắn q trinh gứi không bị lỗi, chế điều khiển luồng Với mạng khơng liên kết khơng có thơng tin điều khiển luồng kết hợp vào gói tin Khi lưu lượng gói tin truyền đến đích vượt q khả xử lý tượng nghẽn xảy Tại node phải có chế phát khả nghẽn để thông điệp lại node giảm tốc độ tiTiyền 1.12.7 Thông điệp báo lỗi Ngồi gói liệu người sử dụng cần truyền, mạng có gói tin thông điệp (Message packet) báo lỗi thông báo cho thực thể biết trạng thái mạng hay kết truyền liệu bị lỗi hay không bị lỗi 46 Giáo trình Mạng máy tinh 1.13 ĐÁNH GIÁ Đ ộ TIN CẬY CỦA MẠNG Khi thiết kế mạng, dù mạng cục LAN, hay mạng diện rộng WAN, người thiết kế phải sử dụng tập hợp thiết bị mạng (chuyển mạch, chuyển tiếp, node mạng, máy đầu cuối, ) đường truyền biết trước tính kỹ thuật cùa chúng, vấn đề đặt phải kết hợp thành phần cho đáp ứng tồn u cầu trao đổi thơng tin với chi phí thấp Đó chỉnh vấn đề tổi ưu hố mạng Với giới hạn cho trước, tham số tối ưu mạng ià thông lượng, độ trễ độ tin cậy ỉ 13.1 Xác suất - cơng cụ tốn học Xác suất cơng cụ tốn học để tính hiệu suất hoạt động mang Khi số thiết bị giống làm việc điều kiện tưomg tự chúng lại gặp cố thời điểm khác nhau, sử dụng lý thuyết xác suất để mô tả cố Ỉ.Ỉ3.2 Hoạt động đạt yêu cầu (hiệu suất) Hiệu suất mạng thể thông qua tổ họp yếu tổ định tính định lượng liên quan đến chức mà hệ thống phải đảm nhiệm Thường tính kỹ thuật hệ thống tỳ suất lồi, thông lượng, độ trễ Thời gian hiển nhiên yếu tổ thiếu để đo độ tin cậy ta cần xác định trước xác suất hệ thống trạng thái hoạt động thời điểm định ta muốn sử dụng hệ thống 1.13.3 Độ tin cậy mạng Độ tin cậy mạng xem xét theo quan điểm vĩ mô dựa độ kết nối hình học (Topology) mạng, theo quan điểm vi mơ dựa tỷ suất hỏng đưòmg truyền thiết bị node, với thời gian trung bình cần thiết để khắc phục cố Độ tin cậy cùa mạng xác suất mà mạng hay thành phần nỏ hoạt động đạt yêu cầu khoảng thời gian cho trước điều kiện làm việc xác định Chương 1: Khài niệm vể mạng mày tinh 47 CÂl) HỎI TRẮC NGHIỆM: Hãy chọn câu định nghĩa mạng máy tính: A Tập máy tính kết nối với bàng đường truyền vật lý B Tập máy tính kết với hoạt động tuân theo tập giao thức c Tập máy tính kết nối với đường truyền vật lý hoạt động theo kiến trúc mạng xác định Mục tiêu kết mạng máy tính: A Chia sẻ tài nguyên mạng, nâng cao độ tin cậy, chinh phục khoảng cách B Chia sẻ phần cứng, phần mềm, nâng cao độ tin cậy, chinh phục khoảng cách c Chia sẻ thông tin, nâng cao độ tin cậy, chinh phục khoảng cách D Cung cấp dịch vụ mạng đa dạng, chia sẻ tài nguyên, nâng cao độ tin cậy, chinh phục khoảng cách giảm bớt chi phí đầu tư Các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính: A Cung cấp dịch vụ truy nhập vào nguồn thông tin xa B Phát triển dịch vụ tương tác người với người phạm vi diện rộng c Xu hướng phát triển dịch vụ giải trí trực tuyến (Online) đại D Cả câu Mạng có cấu trúc điểm - điểm (Point-to-Point) là: A Mạng lưu gửi tiếp (Store - and - Forward) B Nối cặp node lại với theo hình học xác định c Các node trung gian: tiếp nhận, lưu ữữ tạm tìiời gửi tiếp Ihông tin Nhược điểm mạng cỏ cấu trúc điểm - điểm là: A Khả xung đột thông tin (Collision) thấp B Hiệu suất sử dụng đường truyền thấp, chiếm dụng nhiều tài nguyên c Độ trễ lớn, tổn nhiều thời gian để thiết lập đuờng truyền xử lý node D Tốc độ trao đổi thơng tin thấp 48 Giào trình Mạng máy tính Đặc trưng mạng quảng bá (Point to Multipoint, Broadcasting): A Tất node truy nhập chung đưỏTig truyền vật lý B Nối cặp node lại với theo hình học xác định c Các node trung gian; tiếp nhận, lưu trữ tạm thời gửi tiếp thông tin Chức giao thức: A Đóng gỏi, phân đoạn hợp lại B Điều khiển liên kết giám sát c Điều khiển lưu lượng điều khiển lồi D Đồng hoá địa chi hoá E Tất khẳng định Đặc trưng đưòmg truyền: A Băng thơng (Bandvvidth) B Thơng lượng (Throughput) c Suy hao (Attenuation) D Tốc độ truyền dẫn Mạng cục LAN (Local Area Netvvorks): A Quy mô mạng nhỏ, phạm vi khoảng vài km B Công nghệ truyền dẫn sử dụng thường quảng bá (Broadcast) c Tổc độ truyền liệu cao, từ lO-^lOOMbiưs đến hàng trăm Gbiưs D Thời gian trễ cỡ 10|ÌS, độ tin cậy cao, tỷ số lỗi bit từ 10'* đến 10'" E Cấu trúc tôpô mạng đa dạng F Tất khẳng định 10 Đặc trưng mạng WAN: A Hoạt động phạm vi quốc gia toàn cầu B Tốc độ truyền dừ liệu thấp so với mạng cục c Lỗi truyền cao D Tất khẳng định 11 Lợi ích kết nối liên mạng: A Giảm lưu thông mạng B Tối ưu hoá hiệu c Đon giản hoá việc quản trị mạng D Hiệu so với mạng WAN có phạm vi hoạt động lớn Chương 1: Khái niệm mạng mày tinh 49 12 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Svvitched Netvvorks): A Thiết lập kết vật lý thực thể, trì kết nối q trình trao đổi thơng tin giải phóng kết nối truyền xong liệu B ITiiếl lập kết nối logic thực thể, tì-ì kết trình trao đổi thơng tin giải phóng kết nối truyền xong liệu c Truyền liệu thực thể 13 Khẳng định mạng chuyển mạch gói (Packet Svvitched Networks); A Gói tin lưu chuyển kết nối logic B Gói tin lưu chuyển kết nối vật lý c Gói tin lưu chuyển độc lập hướng đích D Các gói tin lưu chuyển hướng đích độc lập đưcmg chia sẻ cho nhiều gói tin 14 Độ dài gói tin cực đại MTƯ (Maximum Transfer Unit): A Trong mạng khác khác B Trong mạng khác c Trong mạng khơng quan tâm đến độ dài gói tin 15 Hãy chọn khẳng định sau: A Kỹ thuật datagram sử dụng mạng không liên kết B Kỹ thuật datagram sử dụng mạng hướng liên kết (Conncction- Oricnted) Kỹ thuậi daiagram sử đụng ưong mạng chuyển mạch kênh c Kỹ thuật datagram sử dụng mạng chuyển gói X.25 16 Hãy chọn khẳng định sau: A Kỹ thuật kênh ảo v c (Virtual Circuit) sử dụng mạng không liên kết B Kỹ ứiuật kênh ảo v c sử dụng mạng hướng liên kết c Kỹ thuật kênh ảo v c sử dụng mạng chuyển mạch kênh D Kỹ thuật kênh ảo v c sử dụng mạng chuyển gói X.25 50 Giáo trình Mạng mày tính CÂU HỎI VÀ BÀI TẶP Hây trình bày mục tiêu ứng dụng mạng máy tính? Hãy phát biểu lợi ích máy tính thành mạng? Hãy trình bày tổng quát xu hướng phát triển dịch vụ mạng? Hiểu mạng máy tính Hãy trình bày tóm tắt chức nănụ thành phần chủ yếu mạng máy tính? Hãy trình bày khái quát đặc trưng đường tru\ền: Băng thông (bandwidth), thông lượng (throughput) suy hao (attenuation)? Khái quát đặc trưng phương tiện truyền: Cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang? Hãy trình bày cấu trúc kiểu điểm - điểm (Point-to-Point)? Trong kỹ thuật chuyển mạch kênh, vai trò địa chi nào? Hãy trình bày kiểu quảng bá (Point to Multipoint, Broadcast)? 10 Trình bày ưu, nhược điểm phương thức quảng bá tĩnh động? 11 Những khác biệt kiểu điểm - điểm quảng bá? 12 Hiểu giao thức, vai trò giao thức truyền thơng? 13 Trình bày chức giao thức? 14 Trình bày mạng cục LAN đặc trưng nó? 15 Hãy trình bày cấu trúc mạng hình Bus, hình vòng hình sao? 16 Sự khác mạng hình Bus mạng hình vòng? 17 Hãy trình bày đặc trưng mạng LAN không dây? 18 Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Netvvorks) đặc trưng bản? 19 Mạng diện rộng WAN đặc trưng bàn nó? 20 Hiểu thể liên mạng (Intemetvvorking) Mạng WAN có liên mạng không? 21 Chức thiết bị kết nối liên mạng? 22 Hub có phải ỉà thiết bị kết nối liên mạng? Chương 1: Khải niệm mạng mày tinh 51 23 Chức định tuyến (Router) Có thể thay Hub kết nối liên mạng khơng Ví dụ minh họa? 24 Hiểu dịch vụ hướng liên kết (Connection - Oriented) khơng liên kết (Connectionless) Hãy cho ví dụ minh họa? 25 Nguyên tắc hoạt động mạng chuyển mạch kênh? 26 Trình bày ưu, nhược điểm kỹ thuật chuyển mạch kênh? 27 Trình bày nguyên tắc hoạt động mạng chuyển mạch gói? 28 Vì nói kỹ thuật chuyển mạch gói có hiệu suất kênh tmyền cao, sao? 29 u nhược điểm kỹ thuật chuyển nạch gói? 30 Tại-sao lại nói mạng chuyển mạch gói mạng X.25? 31 Kỹ thuật chuyển mạch gói nhiều ưu điểm hom kỹ thuật chuyển mạch kênh có khơng? 32 Trình bày phương thức Datagram? 33 Trình bày phương thức kênh ảo v c (Virtual Circuit)? 34 So sánh ưu, nhược phưorng pháp kênh ảo Datagram? 35 Phương thức kênh ảo chuyển mạch kênh khác nhau, giống nào? '?6 Vì mạng chuyển mạch gói có tốc độ trao đổi thông tin nhanh hưn tốc độ trao đổi thông tin mạch chuyển mạch tin báo? 37 Trình bày mối quan hệ kích thước gói tin thời gian truyền dẫn? 38 Hiểu cấu trúc mạng khách/chủ, ngang hàng? ... NGHĨA MẠNG MÁY TÍNH Mạng máy tính tập hợp máy tính đom lẻ kết nối với phương tiện truyền dẫn (Transmission Medium) theo kiến trúc mạng xác định (Netvvork Architecture) Nói cách khác, mạng máy tính. .. Giào trình Mạng máy tính Các thành phần chủ yểu mạng máy tính; - Tập nút (node) mạng (thực thể chuyển mạch) - Các phương tiện truyền dẫn - Cấu hình mạng - Giao thức mạng - Hệ điều hành mạng -... phần sau: • Mục tiêu ứng dụng mạng máy tính • Cấu trúc mạng (Topology) • Khái niệm giao thức mạng máy tính (Protocols) • Mạng LAN, MAN, WAN • Vấn đề kết nối liên mạng • Mạng chuyển mạch kênh (Circuit