Việc gửi dữ liệu được thực hiện giữa một ứng dụng với một ứng dụng khác trên hai máy tính khác nhau thông qua mạng được thực hiện như sau: Ứng dụng gửi chuyển dữ liệu cho chương trình tr[r]
(1)(2)G
GIIÁỐO TRTRÌÌNNHH M
MẠẠNNGG MÁMÁYYTÍTÍNHNH
(3)Chương 1
Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính
Vào năm 50 hệ máy tính đưa vào hoạt động thực tế với bóng đèn điện tử chúng có kích thước cồng kềnh tốn nhiều lượng Hồi việc nhập liệu vào máy tính thơng qua bìa mà người viết chương trình đục lỗ sẵn Mỗi bìa tương đương với dòng lệnh mà cột có chứa tất ký tự cần thiết mà người viết chương trình phải đục lỗ vào ký tự lựa chọn Các bìa đưa vào "thiết bị" gọi thiết bị đọc bìa mà qua thơng tin đưa vào máy tính (hay gọi trung tâm xử lý) sau tính tốn kết đưa máy in Như thiết bị đọc bìa máy in thể thiết bị vào (I/O) máy tính Sau thời gian hệ máy đưa vào hoạt động máy tính trung tâm nối với nhiều thiết bị vào (I/O) mà qua thực liên tục hết chương trình đến chương trình khác
Cùng với phát triển ứng dụng máy tính phương pháp nâng cao khả giao tiếp với máy tính trung tâm đầu tư nghiên cứu nhiều Vào năm 60 số nhà chế tạo máy tính nghiên cứu thành cơng thiết bị truy cập từ xa tới máy tính họ Một phương pháp thâm nhập từ xa thực việc cài đặt thiết bị đầu cuối vị trí cách xa trung tâm tính toán, thiết bị đầu cuối liên kết với trung tâm việc sử dụng đường dây điện thoại với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thường gọi Modem) gắn hai đầu tín hiệu truyền thay trực tiếp thơng qua dây điện thoại
(4)Những dạng thiết bị đầu cuối bao gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử lý tín hiệu, thiết bị cảm nhận Việc liên kết từ xa thực hiên thông qua vùng khác dạng hệ thống mạng
Trong lúc đưa giới thiệu thiết bị đầu cuối từ xa, nhà khoa học triển khai loạt thiết bị điều khiển, thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phép người sử dụng nâng cao khả tương tác với máy tính Một sản phẩm quan trọng hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 IBM Hệ thống bao gồm hình, hệ thống điều khiển, thiết bị truyền thông liên kết với trung tâm tính tốn Hệ thống 3270 giới thiệu vào năm 1971 sử dụng dùng để mở rộng khả tính tốn trung tâm máy tính tới vùng xa Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thơng máy tính trung tâm số lượng liên kết máy tính trung tâm với thiết bị đầu cuối, IBM công ty máy tính khác sản xuất số thiết bị sau:
Thiết bị kiểm sốt truyền thơng: có nhiệm vụ nhận bit
tín hiệu từ kênh truyền thông, gom chúng lại thành byte liệu chuyển nhóm byte tới máy tính trung tâm để xử lý, thiết bị thực cơng việc ngược lại để chuyển tín hiệu trả lời máy tính trung tâm tới trạm xa Thiết bị cho phép giảm bớt thời gian xử lý máy tính trung tâm xây dựng thiết bị logic đặc trưng
Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối: cho phép lúc
(5)Hình 1.2: Mơ hình trao đổi mạng hệ thống 3270
(6)Vào năm 1977, công ty Datapoint Corporation bắt đầu bán hệ điều hành mạng "Attached Resource Computer Network" (hay gọi tắt Arcnet) thị trường Mạng Arcnet cho phép liên kết máy tính trạm đầu cuối lại dây cáp mạng, qua trở thành hệ điều hành mạng cục Từ đến có nhiều cơng ty đưa sản phẩm mình, đặc biệt máy tính cá nhân sử dụng cánh rộng rãi Khi số lượng máy vi tính văn phòng hay quan tăng lên nhanh chóng việc kết nối chúng trở nên vơ cần thiết mang lại nhiều hiệu cho người sử dụng
Ngày với lượng lớn thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày cao Mạng máy tính trở nên quen thuộc chúng ta, lĩnh vực khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục Hiện nhiều nơi mạng trở thành nhu cầu thiếu Người ta thấy việc kết nối máy tính thành mạng cho khả to lớn như:
Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên mạng
(như thiết bị, chương trình, liệu) trở thành tài nguyên chung thành viên mạng tiếp cận mà khơng quan tâm tới tài ngun đâu
Tăng độ tin cậy hệ thống: Người ta dễ dàng bảo
trì máy móc lưu trữ (backup) liệu chung có trục trặc hệ thống chúng khơi phục nhanh chóng Trong trường hợp có trục trặc trạm làm việc người ta sử dụng trạm khác thay
Nâng cao chất lượng hiệu khai thác thơng tin: Khi
thơng tin sữ dụng chung mang lại cho người sử dụng khả tổ chức lại công việc với thay đổi chất như:
(7)Cung cấp thống liệu
Tăng cường lực xử lý nhờ kết hợp phận phân tán
Tăng cường truy nhập tới dịch vụ mạng khác cung cấp giới
Với nhu cầu đòi hỏi ngày cao xã hội nên vấn đề kỹ thuật mạng mối quan tâm hàng đầu nhà tin học Ví dụ làm để truy xuất thơng tin cách nhanh chóng tối ưu nhất, việc xử lý thông tin mạng q nhiều đơi làm tắc nghẽn mạng gây thông tin cách đáng tiếc
Hiện việc có hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao quan tâm Một vấn đề đặt có nhiều giải pháp cơng nghệ, giải pháp có nhiều yếu tố cấu thành, yếu tố có nhiều cách lựa chọn Như để đưa giải pháp hồn chỉnh, phù hợp phải trải qua q trình chọn lọc dựa ưu điểm yếu tố, chi tiết nhỏ
(8)Chương 2
Những khái niệm mạng máy tính
Với phát triển khoa học kỹ thuật, mạng máy tính phát triển cách nhanh chóng đa dạng quy mô, hệ điều hành ứng dụng Do việc nghiên cứu chúng ngày trở nên phức tạp Tuy nhiên mạng máy tính có điểm chung thơng qua đánh giá phân loại chúng
I Định nghĩa mạng máy tính
Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với nhau bởi đường truyền theo cấu trúc thơng qua đó các máy tính trao đổi thơng tin qua lại cho nhau.
(9)Hình 2.1: Một mơ hình liên kết máy tính mạng
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 thu tốt hay không
Đặc trưng đường truyền vật lý giải thông Giải thông đường chuyền độ đo phạm vi tần số mà đáp ứng Tốc độ truyền liệu đường truyền gọi thơng lượng đường truyền - thường tính số lượng bit truyền giây (Bps) Thơng lượng cịn đo đơn vị khác Baud (lấy từ tên nhà bác học - Emile Baudot) Baud biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu giây
(10)II Phân loại mạng máy tính
Do mạng máy tính phát triển khắp nơi với ứng dụng ngày đa dạng việc phân loại mạng máy tính việc phức tạp Người ta chia mạng máy tính theo khoảng cách địa lý làm hai loại: Mạng diện rộng Mạng cục
Mạng cục (Local Area Networks - LAN) mạng thiết lập để liên kết máy tính khu vực tồ nhà, khu nhà
Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN) mạng thiết lập để liên kết máy tính hai hay nhiều khu vực khác thành phố hay tỉnh
Sự phân biệt có tính chất ước lệ, phân biệt trở nên khó xác định với việc phát triển khoa học kỹ thuật phương tiện truyền dẫn Tuy nhiên với phân biệt phương diện địa lý đưa tới việc phân biệt nhiều đặc tính khác hai loại mạng trên, việc nghiên cứu phân biệt cho ta hiểu rõ loại mạng
III Sự phân biệt mạng cục mạng diện rộng
Mạng cục mạng diện rộng phân biệt bởi: địa phương hoạt động, tốc độ đường truyền tỷ lệ lỗi đường truyền, chủ quản mạng, đường thông tin mạng, dạng chuyển giao thông tin
(11)Tốc độ đường truyền tỷ lệ lỗi đường truyền: Do đường cáp mạng cục đươc xây dựng khu vực nhỏ bị ảnh hưởng tác động thiên nhiên (như sấm chớp, ánh sáng ) Điều cho phép mạng cục truyền liệu với tốc độ cao mà chịu tỷ lệ lỗi nhỏ Ngược lại với mạng diện rộng phải truyền khoảng cách xa với đường truyền dẫn dài có lên tới hàng ngàn km Do mạng diện rộng truyền với tốc độ q cao tỉ lệ lỗi trở nên khó chấp nhận
Mạng cục thường có tốc độ truyền liệu từ đến 16 Mbps đạt tới 100 Mbps dùng cáp quang Còn phần lớn mạng diện rộng cung cấp đường truyền có tốc độ thấp nhiều T1 với 1.544 Mbps hay E1 với 2.048 Mbps
(Ở bps (Bit Per Second) đơn vị truyền thông tương đương với bit truyền giây, ví dụ tốc độ đường truyền Mbps tức truyền tối đa Megabit giây đường truyền đó)
Thông thường mạng cục tỷ lệ lỗi truyền liệu vào khoảng 1/107-108 mạng diện rộng tỷ lệ vào khoảng 1/106 - 107
Chủ quản điều hành mạng: Do phức tạp việc xây dựng, quản lý, trì đường truyền dẫn nên xây dựng mạng diện rộng người ta thường sử dụng đường truyền thuê từ công ty viễn thông hay nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu Tùy theo cấu trúc mạng đường truyền thuộc quan quản lý khác nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh, liên quốc gia Các đường truyền phải tuân thủ quy định phủ khu vực có đường dây qua như: tốc độ, việc mã hóa
(12)Đường thông tin mạng: Trong mạng cục thông tin theo đường xác định cấu trúc mạng Khi người ta xác định cấu trúc mạng thơng tin ln ln theo cấu trúc xác định Cịn với mạng diện rộng liệu cấu trúc phức tạp nhiều việc sử dụng dịch vụ truyền liệu Trong trình hoạt động điểm nút thay đổi đường thơng tin phát có trục trặc đường truyền hay phát có q nhiều thơng tin cần truyền hai điểm nút Trên mạng diện rộng thơng tin có đường khác nhau, điều cho phép sử dụng tối đa lực đường truyền hay nâng cao điều kiện an toàn truyền liệu
Dạng chuyển giao thông tin: Phần lớn mạng diện rộng phát triển cho việc truyền đồng thời đường truyền nhiều dạng thông tin khác như: video, tiếng nói, liệu Trong mạng cục chủ yếu phát triển việc truyền liệu thơng thường Điều giải thích việc truyền dạng thơng tin video, tiếng nói khu vực nhỏ quan tâm truyền qua khoảng cách lớn
(13)Chương 3
Mơ hình truyền thơng
I Sự cần thiết phải có mơ hình truyền thơng
Để mạng máy tính trở mơi trường truyền liệu cần phải có yếu tố sau:
Mỗi máy tính cần phải có địa phân biệt mạng Việc chuyển liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng thực thông qua quy định thống gọi giao thức mạng
Khi máy tính trao đổi liệu với trình truyền giao liệu thực hồn chỉnh Ví dụ để thực việc truyền file máy tính với máy tính khác gắn mạng cơng việc sau phải thực hiện:
Máy tính cần truyền cần biết địa máy nhận
Máy tính cần truyền phải xác định máy tính nhận sẵn sàng nhận thơng tin
Chương trình gửi file máy truyền cần xác định chương trình nhận file máy nhận sẵn sàng tiếp nhận file
Nếu cấu trúc file hai máy khơng giống máy phải làm nhiệm vụ chuyển đổi file từ dạng sang dạng
(14)độc lập với Ở chương trình truyền nhận file máy tính chia thành ba module là: Module truyền nhận File, Module truyền thông Module tiếp cận mạng Hai module tương ứng thực việc trao đổi với đó:
Module truyền nhận file cần thực tất nhiệm vụ ứng dụng truyền nhận file Ví dụ: truyền nhận thơng số file, truyền nhận mẫu tin file, thực chuyển đổi file sang dạng khác cần Module truyền nhận file không cần thiết phải trực tiếp quan tâm tới việc truyền liệu mạng mà nhiệm vụ giao cho Module truyền thông
Module truyền thông quan tâm tới việc máy tính hoạt động sẵn sàng trao đổi thơng tin với Nó cịn kiểm soát liệu cho liệu trao đổi cách xác an tồn hai máy tính Điều có nghĩa phải truyền file nguyên tắc đảm bảo an toàn cho liệu, nhiên có vài mức độ an toàn khác dành cho ứng dụng Ở việc trao đổi liệu hai máy tính khơng phụ thuộc vào chất mạng liên kết chúng Những yêu cầu liên quan đến mạng thực module thứ ba module tiếp cận mạng mạng thay đổi có module tiếp cận mạng bị ảnh hưởng
Module tiếp cận mạng xây dựng liên quan đến quy cách giao tiếp với mạng phụ thuộc vào chất mạng Nó đảm bảo việc truyền liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng
(15)Việc xét module cách độc lập với cho phép giảm độ phức tạp cho việc thiết kế cài đặt Phương pháp sử dụng rộng rãi việc xây dựng mạng chương trình truyền thơng gọi phương pháp phân tầng (layer) Nguyên tắc phương pháp phân tầng là:
Mỗi hệ thống thành phần mạng xây dựng cấu trúc nhiều tầng có cấu trúc giống như: số lượng tầng chức tầng
Các tầng nằm chồng lên nhau, liệu trao đổi trực tiếp hai tầng kề từ tầng xuống tầng ngược lại
Cùng với việc xác định chức tầng phải xác định mối quan hệ hai tầng kề Dữ liệu truyền từ tầng cao hệ thống truyền đến tầng thấp sau truyền qua đường nối vật lý dạng bit tới tầng thấp hệ thống nhận, sau liệu truyền ngược lên đến tầng cao hệ thống nhận
Chỉ có hai tầng thấp có liên kết vật lý với cịn tầng thứ tư có liên kết logic với Liên kết logic tầng thực thông qua tầng phải tuân theo quy định chặt chẽ, quy định gọi giao thức tầng
(16)II Mơ hình truyền thơng đơn giản tầng
Nói chung truyền thơng có tham gia thành phần: chương trình ứng dụng, chương trình truyền thơng, máy tính mạng Các chương trình ứng dụng chương trình người sử dụng thực máy tính tham gia vào q trình trao đổi thơng tin hai máy tính Trên máy tính với hệ điều hành đa nhiệm (như Windows, UNIX) thường thực đồng thời nhiều ứng dụng có ứng dụng liên quan đến mạng ứng dụng khác Các máy tính nối với mạng liệu trao đổi thông qua mạng từ máy tính đến máy tính khác
Việc gửi liệu thực ứng dụng với ứng dụng khác hai máy tính khác thơng qua mạng thực sau: Ứng dụng gửi chuyển liệu cho chương trình truyền thơng máy tính nó, chương trình truyền thơng gửi chúng tới máy tính nhận Chương trình truyền thơng máy nhận tiếp nhận liệu, kiểm tra trước chuyển giao cho ứng dụng chờ liệu
Với mơ hình truyền thơng đơn giản người ta chia chương trình truyền thơng thành ba tầng khơng phụ thuộc vào là: tầng ứng dụng, tầng chuyển vận tầng tiếp cận mạng
Tầng tiếp cận mạng liên quan tới việc trao đổi liệu máy tính mạng mà nối vào Để liệu đến đích máy tính gửi cần phải chuyển địa máy tính nhận cho mạng qua mạng chuyển thơng tin tới đích Ngồi máy gửi sử dụng số phục vụ khác mà mạng cung cấp gửi ưu tiên, tốc độ cao Trong tầng có nhiều phần mềm khác sử dụng phụ thuộc vào loại mạng ví dụ mạng chuyển mạch, mạng chuyển mạch gói, mạng cục
(17)trao đổi cách an toàn Tầng truyền liệu đảm bảo liệu đến đích đến theo thứ tự mà chúng xử lý Trong tầng truyền liệu người ta phải có chế nhằm đảm bảo xác rõ ràng chế không phụ thuộc vào chất ứng dụng chúng phục vụ cho tất ứng dụng
Tầng ứng dụng chứa module phục vụ cho tất ứng dụng người sử dụng Với loại ứng dụng khác (như truyền file, truyền thư mục) cần module khác
Hình 3.2 Mơ hình truyền thơng tầng
(18)Mỗi máy tính mạng cần có địa mạng mình, hai máy tính mạng khơng thể có địa chỉ, điều cho phép mạng truyền thơng tin đến máy tính cách xác
Mỗi ứng dụng máy tính cần phải có địa phân biệt máy tính đo Nó cho phép tầng truyền liệu giao liệu cho ứng dụng cần Địa gọi điểm tiếp cận giao dịch Điều cho thấy ứng dụng tiếp cận phục vụ tầng truyền liệu cách độc lập
Các module tầng hai máy tính khác trao đổi với cách chặt chẽ theo qui tắc xác định trước gọi giao thức Một giao thức thể cách chi tiết chức cần phải thực giá trị kiểm tra lỗi, việc định dạng liệu, quy trình cần phải thực để trao đổi thơng tin
(19)Chúng ta xét ví dụ (như hình vẽ trên): giả sử có ứng dụng có điểm tiếp cận giao dịch máy tính A muốn gửi thông tin cho ứng dụng khác máy tính B có điểm tiếp cận giao dịch Úng dụng máy tính A chuyển thơng tin xuống tầng truyền liệu A với yêu cầu gửi chúng cho điểm tiếp cận giao dịch máy tính B Tầng truyền liệu máy A chuyển thông tin xuống tầng tiếp cận mạng máy A với yêu cầu chuyển chúng cho máy tính B (Chú ý mạng không cần biết địa điểm tiếp cận giao dịch mà cần biết địa máy tính B) Để thực trình này, thơng tin kiểm sốt truyền với liệu
Đầu tiên ứng dụng máy A cần gửi khối liệu chuyển khối cho tầng vận chuyển Tầng vận chuyển chia khối thành nhiều khối nhỏ phụ thuộc vào yêu cầu giao thức tầng đóng gói chúng thành gói tin (packet) Mỗi gói tin bổ sung thêm thơng tin kiểm sốt giao thức gọi phần đầu (Header) gói tin Thơng thường phần đầu gói tin cần có:
Địa điểm tiếp cận giao dịch nơi đến(Ở 3):
khi tầng vận chuyển máy B nhận gói tin biết ứng dụng mà cần giao
Số thứ tựcủa gói tin, tầng vận chuyển chia khối liệu thành nhiều gói tin cần phải đánh số thứ tự gói tin Nếu chúng đến đích sai thứ tự tầng vận chuyển máy nhận phát chỉnh lại thứ tự Ngồi có lỗi đường truyền tầng vận chuyển máy nhận phát yêu cầu gửi lại cách xác
Mã sửa lỗi: để đảm bảo liệu nhận cách xác sở liệu gói tin tầng vận
(20)Bước tầng vận chuyển máy A chuyển gói tin địa máy tính đích (ở B) xuống tầng tiếp cận mạng với yêu cầu chuyển chúng Để thực yêu cầu tầng tiếp cận mạng tạo gói tin trước truyền qua mạng Tại giao thức tầng tiếp cận mạng thêm thơng tin điều khiển vào phần đầu gói tin mạng
Hình 3.4: Mơ hình thiết lập gói tin
Trong phần đầu gói tin mạng bao gồm địa máy tính nhận, dựa địa mạng truyền gói tin tới đích Ngồi có thơng số mức độ ưu tiên
Như thơng qua mơ hình truyền thơng đơn giản thấy phương thức hoạt động máy tính mạng, xây dựng thay đổi giao thức tầng III Các nhu cầu chuẩn hóa mạng
Trong phần xem xét mơ hình truyền thơng đơn giản, thực tế việc phân chia tầng mơ hình thực chưa đủ Trên giới có số quan định chuẩn, họ đưa hàng loạt chuẩn mạng chuẩn có tính chất khuyến nghị khơng bắt buộc chúng quan chuẩn quốc gia coi trọng