Bài giảng Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật truyền số liệu

Bài giảng Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật truyền số liệu cung cấp cho các bạn những kiến thức về ứng dụng truyền dữ liệu, mô hình hệ thống truyền dữ liệu, mạng truyền số liệu, kiến trúc truyền số liệu dùng máy tính.

CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU anhph@cse.hcmut.edu.vn Nội dung dụng truyền liệu  Mơ hình hệ thống truyền liệu  Mạng truyền số liệu  Kiến trúc truyền số liệu dùng máy tính  Ứng CSE 501035 – Data Communication Ứng dụng truyền số liệu Source System Source Destination System Transmitter Transmission System Receiver Destination Sơ đồ khối tổng qt (mơ hình Shannon)   Ứng dụng liệu Ứng dụng âm thanh, tiếng nói   Ứng dụng video Ứng dụng thời gian thực Ví dụ CSE 501035 – Data Communication Mơ hình hệ thống truyền liệu  Hệ thống truyền liệu ?  Dữ liệu: biểu diễn số liệu, khái niệm, … dạng thích hợp cho việc giao tiếp, xử lý, diễn giải  Thông tin: ý nghĩa gán cho liệu  Tập hợp thiết bị kết nối thông qua môi trường truyền dẫn CSE 501035 – Data Communication Tác vụ hệ thống truyền liệu             Sử dụng hệ thống truyền dẫn Giao tiếp Tạo tín hiệu Đồng Quản lý việc trao đổi liệu Điều khiển dòng liệu Phát sửa lỗi Định vị địa tìm đường Khơi phục Định dạng thơng báo Bảo mật Quản trị mạng CSE 501035 – Data Communication Hệ thống truyền liệu  Tại phải dùng hệ thống truyền liệu  Chia xẻ tài nguyên  Máy in  Ổ đĩa/băng từ  Cơng suất tính tốn  Tập hợp liệu  Phân tán tải  Tính tốn song song  Tính tốn theo mơ hình client-server  Fault tolerance  Trao đổi thông tin  Giao dịch sở liệu  Thư điện tử  Phân tán liệu mạng – lưu trữ CSE 501035 – Data Communication Truyền số liệu Destination System Source System Source  Transmitter Transmission System Receiver Destination Liên quan đến vấn đề truyền liệu số dạng thô Truyền dẫn liệu (data transmission)  Mã hóa liệu (data encoding)  Kỹ thuật trao đổi liệu số (digital data communication)  Điều khiển liên kết liệu (data link control)  Phân hợp (multiplexing)   Liên kết (link) mạch (circuit)  Kênh (channel) CSE 501035 – Data Communication Mạng truyền số liệu  Giao tiếp điểm-điểm thường không thực tế Wide-Area Network Các thiết bị cách xa  Số kết nối tăng đáng kể số thiết bị cần giao tiếp lớn  mạng truyền số liệu Switching node   Phân loại dựa vào phạm vi hoạt động   Source Mạng cục (Local-Area Networks – LAN) Mạng diện rộng (WideArea Networks – WAN) CSE 501035 – Data Communication Source system Trans mitter Destination system Trans mission System Receiver Dest ination Local-Area Network Mạng truyền số liệu  Mạng cục LAN  Đặc điểm  Kết nối thiết bị tổ chức  Tốc độ cao  Thường dùng hệ thống broadcast  Hệ thống chuyển mạch ATM ứng dụng  Cấu hình  Chuyển mạch Ethernet chuyển mạch (một nhiều chuyển mạch)  ATM LAN  Fibre channel   Không dây Cơ động  Dễ dàng cài đặt  CSE 501035 – Data Communication Mạng truyền số liệu  Mạng diện rộng WAN  Khác so với mạng LAN?    Triển khai theo diện rộng Dựa vào mạch truyền dẫn công cộng Công nghệ  Chuyển mạch mạch (circuit-switching)   Chuyển mạch gói (packet-switching)     Được dùng chuyển mạch gói có xác suất lỗi thấp ATM    Không dành riêng đường truyền dẫn Mỗi gói theo đường khác Chi phí đường truyền cao để khắc phục lỗi truyền dẫn Frame Relay   Đường truyền dẫn dành riêng node mạng Chế độ truyền bất đồng (Asynchronous Transfer Mode) Dùng gói có kích thước cố định (gọi cell) ISDN  Mạng số dịch vụ tích hợp (Integrated Services Digital Network) CSE 501035 – Data Communication 10 Mơ hình mạng ISO/OSI Hệ thống lý thuyết đời trễ  TCP/IP tiêu chuẩn thực tiễn lớp        Ứng dụng (Application) Trình bày (Presentation) Giao dịch (Session) Vận chuyển (Transport) Mạng (Network) Liên kết liệu (Data link) Vật lý (Physical) CSE 501035 – Data Communication Application Layer OSI Enviroment  Real System Environment Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Enviroment  Network Layer Datalink Layer Physical Layer 30 Mơ hình mạng ISO/OSI Layer Application Service to Layer N+1 Total Communication Function Layer N Layer N entity Protocol with peer Layer N Decompose (modularity, information-hiding) Service from Layer N-1 Layer Physical OSI-wide standards (e.g network management, security) CSE 501035 – Data Communication 31 Mơ hình mạng ISO/OSI Service Definition (Functional description for internal use) Layer N CSE 501035 – Data Communication Addressing (Service Access Point) Protocol Specification (Precise syntax and semantics for interoperability) 32 Mơ hình mạng ISO/OSI Application Application Virtual network service Presentation Presentation Virtual session Session Session Virtual link for end-to-end messages Transport Transport Virtual link for end-to-end packages Network Network Virtual link Data Link Network Network for reliable packages Data Link Data Link Data Link Data Link Data Link Physical Physical Physical Physical Physical Virtual bit pipe Physical External site Physical link CSE 501035 – Data Communication Subnet node Subnet node External site 33 Lớp hướng tới ứng dụng  Lớp ứng dụng   Lớp trình bày   Cung cấp cho ứng dụng dịch vụ để truy cập mạng Cung cấp định dạng liệu dùng để truyền liệu máy tính nối mạng (chuyển đổi mã ký tự, mật mã liệu, nén liệu, …) Lớp giao dịch    Cung cấp cấu trúc điều khiển truyền số liệu ứng dụng (trợ giúp tổng đài, quyền truy cập, chức tính cước, …) Cho phép máy tính tạo, sử dụng xóa kết nối Có khả nhận dạng tên chức khác (security) cần thiết cho máy tính nối kết qua mạng  Quan tâm đến lớp (từ lớp vận chuyển trở xuống)  Các lớp tích hợp hệ điều hành khơng cần thiết phải chuẩn hóa CSE 501035 – Data Communication 34 Lớp hướng tới ứng dụng  Lớp vận chuyển     Cung cấp dịch vụ thông báo end-to-end cho lớp Cung cấp đường ống vận chuyển gói end-to-end cho lớp vận chuyển Bảo đảm liệu truyền khơng có lỗi, theo thứ tự khơng mát, ngắt quãng dư thừa Chịu trách nhiệm đóng gói liệu từ thơng báo lớn thành nhiều thơng báo kích thước nhỏ để gởi tập hợp thông báo nhỏ thành thông báo ban đầu nhận (có khả đa hợp)      Ngắt thông báo thành gói nhỏ (có kích thước thích hợp) tập hợp gói cho lớp mạng Đa hợp giao dịch với node nguồn/đích Tái lập thứ tự gói đích đến Khơi phục lỗi, hư hỏng Điều khiển dịng từ nguồn đến đích ngược lại CSE 501035 – Data Communication 35 Lớp phụ thuộc môi trường truyền  Lớp mạng Trung chuyển gói lớp vận chuyển lớp liên kết liệu  Đánh địa gói dịch địa luận lý thành địa vật lý  Tìm đường kết nối với máy tính khác thơng qua mạng  Mỗi node chứa mođun lớp mạng cộng với mođun lớp liên kết liệu cho liên kết  CSE 501035 – Data Communication Transport layer Network layer DLC layer link DLC layer link DLC layer link 36 Lớp phụ thuộc môi trường truyền  Lớp liên kết liệu  Chịu trách nhiệm truyền dẫn cách tin cậy (error-free) gói liệu lớp mạng thơng qua liên kết đơn  Đóng khung: xác định đầu cuối gói  Phát lỗi: xác định gói có lỗi đường truyền  Sửa lỗi: chế truyền lại (Automatic Repeat Request – ARQ) CSE 501035 – Data Communication 37 Lớp phụ thuộc môi trường truyền  Lớp vật lý    Điều khiển việc truyền liệu (chuỗi bit) thực cáp/mạng Định nghĩa tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, mã hóa thơng tin kiểu kết nối sử dụng Thời gian trễ truyền  Thời gian t/h truyền từ nguồn đến đích   T/h truyền với vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng C=3x108 m/s Ví dụ • vệ tinh GEO d=40.000km ? trễ truyền 1/8 s; ã cỏp Ethernet d=1km ? tr truyn 3às  Lỗi truyền    Suy giảm công suất t/h Suy giảm nhiễu Mơ hình kênh truyền đơn giản: kênh nhị phân đối xứng (Binary Symetric Channel) • P: xác suất lỗi bit • Lỗi xảy độc lập  Thực tế, lỗi xảy thành chùm CSE 501035 – Data Communication 38 Truyền liệu mạng OSI Computer I Computer II Application process Application process Application layer Application layer Presentation layer Presentation layer Session layer Session layer Transport layer Transport layer Network layer Network layer Datalink layer Datalink layer Physical layer Physical layer Data network Network environment OSI environment Real systems environment CSE 501035 – Data Communication 39 Dịng liệu mơ hình OSI CSE 501035 – Data Communication 40 Truyền liệu mạng OSI CSE 501035 – Data Communication 41 So sánh OSI TCP/IP OSI TCP/IP Application Application Presentation User space Session Transport Network Software Transport (host-to-host) Data link Network Access Physical Physical CSE 501035 – Data Communication Firmware Internet Hardware Operating system 42 So sánh mơ hình OSI TCP/IP OSI Reference Model Layer Function Application TCP/IP Protocol Suite Protocol DNS Telnet Presentation Session FTP TFTP Others TCP Transport Network Datalink IP Ethernet SMTP UDP ICMP ARP TokenRing RARP Other Physical CSE 501035 – Data Communication 43 Tham khảo W Stallings, Data and Computer Communications (7th edition), Prentice Hall 2003, chapter &  Web sites for IETF, IEEE, ITU-T, ISO  Internet Requests for Comment (RFCs)  Usenet News groups  comp.dcom.*  comp.protocols.tcp-ip  CSE 501035 – Data Communication 44 ...Nội dung dụng truyền liệu  Mơ hình hệ thống truyền liệu  Mạng truyền số liệu  Kiến trúc truyền số liệu dùng máy tính  Ứng CSE 501035 – Data Communication Ứng dụng truyền số liệu Source System... đến vấn đề truyền liệu số dạng thô Truyền dẫn liệu (data transmission)  Mã hóa liệu (data encoding)  Kỹ thuật trao đổi liệu số (digital data communication)  Điều khiển liên kết liệu (data... Communication Mạng truyền số liệu  Giao tiếp điểm-điểm thường không thực tế Wide-Area Network Các thiết bị cách xa  Số kết nối tăng đáng kể số thiết bị cần giao tiếp lớn  mạng truyền số liệu Switching