Mạng máy tính phạm văn nam

Mạng Máy Tính Computer Networks Phạm Văn Nam Email: nampv@ntu.edu.vn; pvnamk19@yahoo.com Địa liên hệ: Văn phịng Bộ mơn Mạng & Truyền thông Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Nha Trang Điện thoại: (058) 2471447 Mobile: 0904 38 81 82 Introduction 1-1 Mơn học nói về?  Mạng máy tính (MMT) đa - Khơng phải mạng chuyên dụng (vd: telephone)  Những nguyên lý MMT - Không khảo sát tất chuẩn giao thức hành  Tập trung vào kiến trúc phần mềm mạng - Chỉ thảo luận số phần cứng mạng thiết yếu Introduction 1-2 Tài liệu môn học  Tài liệu    Computer Networking by Jim Kurose and Keith Ross, Addison-Wesley, 2nd Edition, 2002 Mạng máy tính hệ thống mở, Nguyễn Thúc Hải, NXB Giáo dục, 1999 Computer Networks by Andrew S Tanenbaum, Prentice Hall, 4th Edition, 2002  Tài liệu đọc thêm   TCP/IP Illustrated Vol & by W Richard Stevens, Addision-Wesley, 1994 Computer Networks and Internets by Douglas E Comer, Prentice Hall, 2nd Edition, 1998 Introduction 1-3 Chương 1: Các khái niệm mạng máy tính mạng Internet  Thế mạng máy tính?  Các thành phần MMT  Internet gì?  Kiến trúc Internet (Internet Architecture)  Các chiến lược dồn kênh  Mạng chuyển mạch kênh, gói  Những vấn đề MMT Introduction 1-4 Thế mạng máy tính?  Mạng cung cấp kết nối   Một tập máy tính/thiết bị chuyển mạch kết nối liên kết truyền thông Nhằm chia sẻ thông tin tài nguyên  Topologies (đồ hình mạng)  Nhiều phương tiện vật lý khác  Coaxial cable, twisted pair, fiber optic, radio, satellite  Mạng cục bộ, Mạng đô thị, Mạng diện rộng, vv… (Local/Metropolitan/Wide Area Networks – LANs, MANs, WANs, etc.) Introduction 1-5 Các thành phần MMT • trạm, hệ thống đầu cuối – pc’s, workstations, servers – PDA’s, phones, toasters chạy ứng dụng mạng • liên kết truyền thông router server local ISP workstation mobile – fiber, copper, radio, satellite – điểm - điểm quảng bá – băng thơng • switches routers: chuyển tiếp gói liệu qua mạng • internet (liên mạng): mạng mạng • Internet liên mạng công cộng cụ thể regional ISP company network Introduction 1-6 Internet gì?  The Internet: Tập hợp mạng định tuyến trải rộng phạm vi toàn giới sử dụng tập giao thức TCP/IP để hình thành mạng ảo cộng tác, đơn  Intranet: Sự kết nối LANs khác tổ chức     Riêng tư (Private) Có thể dùng đường thuê bao riêng (leased lines) Thơng thường nhỏ, bao gồm đến vài trăm routers Có thể kết nối the Internet (hoặc không), tường lửa (thông thường) Introduction 1-7 Internet Architecture (Kiến trúc Internet) NAP International lines regional network national network ISP company on-line services ISP university company access via modem LANs Introduction 1-8 Internet today Introduction 1-9 Các chiến lược dồn kênh  Chia sẻ tài nguyên mạng nhiều người sử dụng • Những chiến lược dồn kênh thơng thường • Dồn kênh chia thời gian-Time Division Multiplexing (TDM) • Dồn kênh chia tần số-Frequency Division Multiplexing (FDM) • Cả hai chiến lược kỹ thuật chuyển mạch kênh (circuit switching technology) Introduction 1-10 Kiểm soát luồng TCP kiểm soát luồng  bên nhận kết nối TCP có đệm nhận liệu: bên gởi không làm ngập đệm bên nhận cách truyền nhiều, nhanh  dịch vụ tốc độ thích  tiến trình ứng dụng hợp: điều chỉnh tốc độ gởi phù hợp với khả ứng dụng bên nhận bị chậm lúc đọc liệu từ vùng đệm Transport Layer 7-469 Kiểm soát luồng TCP: hoạt động  Bên nhận thông báo chỗ (Giả sử bên nhận kết nối TCP loại bỏ segment sai thứ tự)  chỗ trống vùng đệm trống cách bao gồm giá trị RcvWindow segments  Bên gởi giới hạn liệu chưa ACK đến RcvWindow  đảm bảo đệm bên nhận không bị tràn = RcvWindow = RcvBuffer-[LastByteRcvd LastByteRead] Transport Layer 7-470 Cửa sổ trượt Kích thước cửa sổ khởi tạo Cửa sổ sử dụng Có thể gởi Kích thước cửa sổ hoạt động Đã gởi Có thể sử dụng chưa ACK Có thể gởi Giao thức cửa sổ trượt  Giải thuật cửa sổ trượt phương pháp kiểm soát luồng cho việc truyền liệu mạng sử dụng kích cỡ cửa sổ (Window size)  Bên gởi tính cửa sổ sử dụng được, cho biết byte liệu gởi gởi  Theo thời gian, cửa sổ trượt di chuyển sang bên phải, bên nhận hồi báo cho liệu nhận  Bên nhận gởi hồi báo đệm nhậnTCP trống  Ngơn ngữ sử dụng để mô tả dịch chuyển gờ trái gờ phải cửa sổ trượt là: Gờ trái đóng (di chuyển sang bên phải) liệu gởi hồi báo Gờ phải mở (di chuyển sang phải) cho phép nhiều liệu gởi Điều xảy bên nhận hồi báo nhận số byte Gờ mở (di chuyển sang phải) liệu gởi, chưa hồi báo Transport Layer 7-471 Host A - Sender Host B - Receiver 10 11 12 13 10 11 12 13 10 11 12 13 Window size = Octets sent Usable Window Not ACKed Can send ASAP     Octets received 3 10 11 12 13 ACK Host B đưa cho Host A cửa sổ kích thước (octets) Host A bắt đầu cách gởi octets đến Host B: octets 1, 2, và trượt cửa sổ (gờ giữa) để octets gởi Host A khơng tăng kích thước cửa sổ sử dụng (Usable Window) lên 3, nhận hồi báo từ Host B nhận số tất octets Host B, không đợi tất octets đến, sau nhận octet thứ gởi ACK mong nhận có giá trị đến Host A Transport Layer 7-472 Host A - Sender Host B - Receiver 10 11 12 13 10 11 12 13 10 11 12 13 3 10 11 12 13 ACK 4 10 11 12 13 5 10 11 12 13 Window size = Octets sent Usable Window Not ACKed Can send ASAP 10 11 12 13 ACK Host A không cần phải đợi hồi báo từ Host B để tiếp tục gởi liệu, kích thước cửa sổ đạt đến 6, gởi octet  Host A nhận hồi báo ACK trượt cửa sổ cho đủ octets, octets gởi – chưa hồi báo cộng với octets gởi Transport Layer 7-473  Host A - Sender Host B - Receiver 10 11 12 13 10 11 12 13 2 3 10 11 12 13 10 11 12 13 Window size = 1 ACK Octets sent Usable Window Not ACKed Can send ASAP 10 11 12 13 5 10 11 12 13 10 11 12 13 10 11 12 13 ACK 6 7 10 11 12 13 10 11 12 13 10 11 12 13 Các cửa sổ trượt (tiếp theo) 9 10 11 12 Transport Layer 13 7-474 Chương – Nội dung  7.1 Các dịch vụ tầng Vận chuyển  7.2 Multiplexing demultiplexing  7.3 Vận chuyển phi kết nối: UDP  7.4 Vận chuyển hướng kết nối: TCP    cấu trúc segment quản lý kết nối truyền liệu tin cậy & kiểm soát luồng  7.5 Kiểm soát tắc nghẽn TCP Transport Layer 7-475 Kiểm soát tắc nghẽn TCP  Tiếp cận kiểm soát tắc nghẽn theo hướng end-to-end (khơng có hỗ trợ tầng mạng)  Bên gởi giới hạn số lượng liệu chưa báo nhận: LastByteSent-LastByteAcked  min{CongWin, RcvWindow)  Tốc độ xấp xỉ bên gởi: CongWin rate = Bytes/sec RTT  CongWin thay đổi nhận thấy có tắc nghẽn mạng Bên gởi nhận thấy tắc nghẽn nào?  Sự kiện mát = timeout lần acks giống  Bên TCP gởi giảm tốc độ (CongWin) sau kiện mát Ba thành phần giải thuật kiểm soát tắc nghẽn TCP:    AIMD slow start/bắt đầu chậm thận trọng/dè dặt sau kiện timeout Transport Layer 7-476 TCP AIMD (Tăng cộng, giảm nhân) multiplicative decrease: giảm CongWin xuống nửa sau có kiện mát congestion window 24 Kbytes additive increase: tăng CongWin lên MSS (Maximum Segment Size) RTT khơng có kiện mát: probing/thăm dò 16 Kbytes Kbytes time Long-lived TCP connection Transport Layer 7-477 TCP Slow Start  Khi kết nối bắt đầu, CongWin = MSS   Ví dụ: MSS = 500 bytes & RTT = 200 msec tốc độ khởi tạo = 20 kbps  Khi kết nối bắt đầu, tăng tốc độ nhanh chóng theo hàm mũ gặp kiện mát  Băng thơng sẵn có lớn nhiều so với MSS/RTT  cần thiết phải nhanh chóng nhảy lên đến tốc độ đáng kể khơng nên tăng từ từ Transport Layer 7-478 TCP Slow Start (tiếp theo)  Khi kết nối bắt đầu,   Host A Host B RTT tăng tốc độ theo hàm mũ gặp mát đầu tiên: gấp đôi CongWin sau RTT thực việc tăng CongWin cho ACK nhận  Tóm tắt: tốc độ khởi tạo chậm nhảy lên thật nhanh theo hàm mũ time Transport Layer 7-479 Sự cải tiến Triết lý:  Sau ACKs trùng lặp: CongWin giảm nửa  sau tăng lên tuyến tính  Nhưng sau kiện timeout:  CongWin đặt MSS;  sau tăng lên theo hàm mũ  đến threshold (ngưỡng), tăng lên tuyến tính  • ACKs trùng lặp biểu thị mạng có khả phân phát số segments • timeout trước ACKs trùng lặp nghĩa tình trạng tắc nghẽn “báo động nhiều hơn” Transport Layer 7-480 Sự cải tiến (tiếp theo) 14 congestion window size (segments) Q: Khi chuyển từ việc tăng theo hàm mũ sang tăng tuyến tính? A: Khi CongWin đạt 1/2 giá trị mà có trước có kiện timeout Sự thi hành:  Sử dụng biến Threshold  Khi có kiện timeout, Threshold đặt 1/2 giá trị CongWin trước kiện mát xảy 12 10 threshold TCP Tahoe TCP Reno 10 11 12 13 14 15 Transmission round Series1 Series2 Transport Layer 7-481 Tóm tắt kiểm sốt tắc nghẽn TCP  Khi CongWin ngưỡng/Threshold, bên gởi hoạt động pha slow-start, cửa sổ tăng theo hàm mũ  Khi CongWin ngưỡng/Threshold, bên gởi hoạt động pha congestion-avoidance, cửa sổ tăng tuyến tính  Khi ACK trùng lặp ba lần xuất hiện, Threshold đặt CongWin/2 CongWin đặt ngưỡng/Threshold  Khi timeout xuất hiện, Threshold đặt CongWin/2 CongWin đặt MSS Transport Layer 7-482 Chương 7: Tóm tắt  Các nguyên lý đằng sau dịch vụ tầng vận chuyển:  multiplexing, demultiplexing  chuyển giao liệu tin cậy  kiểm soát luồng  kiểm soát tắc nghẽn  Thuyết minh ví dụ cụ thể cài đặt/sự thi hành dịch vụ nêu môi trường Internet  UDP  TCP Transport Layer 7-483 ... 1: Các khái niệm mạng máy tính mạng Internet  Thế mạng máy tính?  Các thành phần MMT  Internet gì?  Kiến trúc Internet (Internet Architecture)  Các chiến lược dồn kênh  Mạng chuyển mạch... Introduction 1-4 Thế mạng máy tính?  Mạng cung cấp kết nối   Một tập máy tính/ thiết bị chuyển mạch kết nối liên kết truyền thông Nhằm chia sẻ thông tin tài nguyên  Topologies (đồ hình mạng)  Nhiều... internet (liên mạng) : mạng mạng • Internet liên mạng cơng cộng cụ thể regional ISP company network Introduction 1-6 Internet gì?  The Internet: Tập hợp mạng định tuyến trải rộng phạm vi toàn giới