Computer networks and packet switching (MẠNG VIỄN THÔNG SLIDE)

Bài giảng Mạng Viễn thông (33BB) Chương Mạng và Các Dịch vụ Viễn thông Computer Networks & Packet Switching Tổng quan Phát triển Mạng Máy tính     1950s: Công nghệ telegraph được phối hợp vào máy tính 1960s: Các thiết bị (Dumb terminals) truy nhập vào các trạm máy tính chia se  SABRE airline reservation system 1970s: Các máy tính nối trực tiếp với  ARPANET packet switching network  TCP/IP internet protocols  Ethernet local area network 1980s & 1990s: Các ứng dụng mới và phát triển của Internet  Thương mại hóa Internet  E-mail, file transfer, web, P2P,  Internet traffic vượt trội voice traffic Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Giao thức là gì?  Truyền thông giữa các máy tính yêu cầu các qui tắc riêng  Một giao thức là một tập hợp các qui tắc xác định phương thức các đối tượng truyền thông tương tác với     Internet Protocol (IP) Transmission Control Protocol (TCP) HyperText Transfer Protocol (HTTP) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Ví dụ về giao thức Caller Caller replies Dials 411 “What city”? “Springfield” “What name?” Caller replies “Simpson” “Thank you, please hold” Caller waits Caller replies Caller waits “Do you have a first name or street?” System replies System replies System replies Operator replies “Evergreen Terrace” “Thank you, please hold” Caller Trần Xuân dials Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Operator replies System replies with number Terminal-Oriented Networks  Các thiết bị máy tính thời kỳ đầu rất đắt tiền  Phương pháp chia se thời gian cho phép nhiều trạm (terminal) chia se một máy tính nội hạt  Truy nhập từ xa qua modem điện thoại Terminal Terminal Modem Telephone Network Modem Terminal Host computer Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Điều khiển Đa truy nhập      Các đường thuê riêng rất đắt Các trạm tạo bản tin không thường xuyên Các frames mang bản tin đến/từ một terminal gắn kèm địa chỉ frame header xác định terminal Phát triển Medium Access Controls để chia se một đường dây Ví dụ: Polling protocol mạng cấu hình multidrop Polling frames & output frames Inbound line input frames Terminal Host computer Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Terminal Terminal Terminals đặt tại các điểm khác thành phố Cần tránh va chạm ở đường inbound Ghép kênh Thống kê     Ghép kênh thống kê (statistical multiplexer) cho phép một đường dây mang nhiều frames chứa các bản tin tới/từ các terminals khác Các frames được ghi đệm tại multiplexer cho đến đường dây trở nên rỗi, tức là, phương pháp store-andforward Địa chỉ ở header của frame xác định terminal Header mang các thông tin điều khiển khác Frame CRC Information Terminal Header Header Information Terminal CRC Terminal Host computer Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Multiplexer Giao thức Điều khiển Lỗi   Đường truyền gây lỗi tổn hao hoặc nhiễu Sử dụng các mã phát hiện lỗi các frames    Mã “Cyclic Redundancy Check” (CRC) được tính dựa frame header và thông tin, sau đó được gắn vào frame Header cũng mang các thông tin điều khiển ACK/NAK Cần phát lại phát hiện lỗi CRC Information Header Terminal Header Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Information CRC Mạng Hình San Francisco T T Chicago T Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư   Các mạng định hướng trạm (terminal-oriented network) quốc gia và quốc tế Routing (tới/từ trạm) rất đơn giản Mỗi mạng quản lý một ứng dụng đơn le  New York City Atlanta 10 Tên và và IP Addresses  Định tuyến được thực hiện dựa các địa chỉ IP 32-bit  Đánh địa chỉ theo qui tắc dotted-decimal  203.113.131.69  Các    trạm được nhận biết bằng hostname Dễ nhớ Cấu trúc tên theo phân cấp www.mta.edu.vn  Domain Name System (DNS) thực hiện chuyển đổi tên và địa chỉ Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 23 Ứng dụng của Internet  Tất cả ứng dụng Internet chạy giao thức truyền tải TCP hay UDP  TCP: HTTP (web); SMTP (e-mail); FTP (file transfer; telnet (remote terminal)  UDP: DNS, RTP (voice & multimedia)  TCP & UDP được tích hợp vào hệ điều hành  Bất kỳ ứng dụng nào được thiết kế để hoạt động TCP hay UDP sẽ chạy Internet!!! Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 24 Thành phần Cấu trúc Mạng Máy tính Truyền dẫn số  Trao đổi các frames giữa các thiết bị lân cận  Đóng khung và sửa lỗi  Điều khiển truy nhập môi trường điều khiển chia se môi trường quảng bá  Địa chỉ xác định mạng hay internet  Truyền packets qua mạng gói  Tính toán xây dựng bảng định tuyến (routing tables)  Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 25 Thành phần Cấu trúc Mạng Máy tính      Congestion control mạng Internetworking qua nhiều mạng sử dụng routers Segmentation & reassembly các bản tin thành packet End-to-end transport protocols cho các truyền thông giữa process-to-process Applications xây dựng sở chuyển bản tin giữa các máy tính Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 26 Chapter Communication Networks and Services Key Factors in Network Evolution Success Factors for New Services   Technology not only factor in success of a new service Three factors considered in new telecom services Can there be demand for the service? Market New Service Can it be Technology implemented costeffectively? Is the service allowed? Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Regulation 28 Transmission Technology  Relentless improvement in transmission  High-speed transmission in copper pairs  DSL Internet Access  Higher  call capacity in cellular networks Lower cost cellular phone service  Enormous  capacity and reach in optical fiber Plummeting cost for long distance telephone  Faster and more information intensive applications Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 29 Processing Technology        Relentless improvement in processing & storage Moore’s Law: doubling of transistors per integrated circuit every two years RAM: larger tables, larger systems Digital signal processing: transmission, multiplexing, framing, error control, encryption Network processors: hardware for routing, switching, forwarding, and traffic management Microprocessors: higher layer protocols and applications Higher speeds and higher throughputs in network protocols and applications Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 30 Moore’s Law 1.0E+08 P4 Pentium III Transistor count 1.0E+07 Pentium Pro Pentium 486 DX Intel DX2 1.0E+06 Pentium II 80286 1.0E+05 8086 1.0E+04 1.0E+03 8080 4004 1972 Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 10 1982 20 1992 30 2002 31 Software Technology  Greater functionality & more complex systems  TCP/IP in operating systems  Java and virtual machines  New application software  Middleware to connect multiple applications  Adaptive distributed systems Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 32 Market  The network effect: usefulness of a service increases with size of community   Metcalfe's Law: usefulness is proportional to the square of the number of users Phone, fax, email, ICQ, …  Economies of scale: per-user cost drops with increased volume   Cell phones, PDAs, PCs Efficiencies from multiplexing  S-curve: growth of new service has S-shaped curve, challenge is to reach the critical mass Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 33 The S Curve Service Penetration & Network Effect  Telephone: T=30 years   Automobile: T=30 years      Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư roads Others  T city-wide & inter-city links Fax Cellular & cordless phones Internet & WWW Napster and P2P 34 Regulation & Competition  Telegraph   & Telephone originally monopolies Extremely high cost of infrastructure Profitable, predictable, slow to innovate  Competition    Long distance cost plummeted with optical tech Alternative local access through cable, wireless Radio spectrum: auctioned vs unlicensed  Basic  feasible with technology advances connectivity vs application provider Tussle for the revenue-generating parts Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 35 Standards  New technologies very costly and risky  Standards allow players to share risk and benefits of a new market     Reduced cost of entry Interoperability and network effect Compete on innovation Completing the value chain  Chips, systems, equipment vendors, service providers  Example  802.11 wireless LAN products Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 36 Standards Bodies  Internet Engineering Task Force    International Telecommunications Union   International telecom standards IEEE 802 Committee   Internet standards development Request for Comments (RFCs): www.ietf.org Local area and metropolitan area network standards Industry Organizations  MPLS Forum, WiFi Alliance, World Wide Web Consortium Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 37 ... Đích phân phát bản tin Packet Switch Message Packet Packet Switch Source Switch Packet Packet Message Packet Switch Destination Switch Packet Packet Packet Switch Packet Switch Trần Xuân Nam,... sử dụng thuật toán phân tán Packet Switch Hdr Packet Packet Switch Packet Switch Packet Switch Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư Dest: Next Hop: Packet Switch xyz abc wvr edf 14...Chương Mạng và Các Dịch vụ Viễn thông Computer Networks & Packet Switching Tổng quan Phát triển Mạng Máy tính     1950s: Công nghệ telegraph