Sơ lược lịch sử phát triển của mạng máy tính, những khái niệm cơ bản của mạng máy tính, mô hình truyền thông, mô hình kết nối các hệ thống mở, các đặc tính kỹ thuật của mạng cục bộ, các thiết bị liên kết mạng và giao thức TCP/IP là những nội dung chính trong Bài giảng Kiến trúc máy tính và truyền thông trong công nghiệp - Chương 3: Mạng máy tính. Mời các bạn tham khảo.
Vietnam National University, Hanoi College of Technology KiẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THƠNG TRONG CƠNG NGHIỆP GV: ThS Đinh Thị Thái Mai Chương 3:Mạng máy tính 3.1 Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính 3.2 Những g khái niệm ệ mạng g máyy tính 3.3 Mơ hình truyền thơng 3.4 Mơ hình kết nối hệ thống mở Các 3.5 Cá đặ đặc tí tính h kỹ th thuật ật ủ mạng cục 3.6 Các thiết bị liên kết mạng 3.7 Giao thức TCP/IP 3.1 Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính - Vào năm 60, số nhà chế tạo máy tính nghiên cứu thành công thiết bị truy cập từ xa tới máy tính họ Một phương pháp thâm nhập từ xa a thực việc iệc cài đặt thiết bị đầu cuối vị trí cách xa trung tâm tính tốn, thiết bị đầu cuối liên kết với trung tâm việc sử dụng đường dây điện ệ thoại với hai thiết bịị xử lý ý tín hiệu ệ (thường ( g gọ gọi Modem)) g gắn hai đầu tín hiệu truyền thay trực tiếp thơng qua dây điện thoại Modem Thiết bị đầu cuối Đường dây điệ thoại điện th i Modem Máy tính trung tâm Hình: Mơ hình truyền liệu từ xa 3.1 Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính - vào năm 1971, Hệ thống 3270 giới thiệu sử dụng dùng để mở rộng khả tính tốn trung tâm máy tính tới vùng xa Thiết bị kiểm sốt truyền thơng Máy tính trung tâm Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối Modem Đường dây điện thoại Thiết bị đầu cuối Modem Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối Máy tính trung tâm Thiết bị Thiế đầu cuối Hình: Mơ hình trao đổi mạng hệ thống 3270 3.1 Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính - Vào năm 1974 công ty IBM giới thiệu loạt thiết bị đầu cuối chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng thương mại, thông qua dây cáp mạng thiết bị đầu cuối truy cập lúc vào máy tính dùng chung - Vào năm ă 1977, công ô ty Datapoint Corporation ã bắt ắ đầu ầ bán hệ ệ điều ề 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 ố lượng lượ máy vii tí tính h ttrong ột văn ă phòng hò hay h quan đượ tă tăng lê lên nhanh chóng việc kết nối chúng trở nên vô cần thiết mang lại nhiều hiệu cho người sử dụng Chương 3:Mạng máy tính 3.1 Sơ lược lịch sử phát triển mạng máy tính 3.2 Những g khái niệm ệ mạng g máy y tính 3.3 Mơ hình truyền thơng 3.4 Mơ hình kết nối hệ thống mở Các 3.5 Cá đặc đặ tính tí h kỹ thuật th ật ủ mạng cục 3.6 Các thiết bị liên kết mạng 3.7 Giao thức TCP/IP 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với đường truyền theo cấu trúc thơng qua máy tính trao đổi thông tin qua lại cho 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Hình 2.1: Một mơ hình liên kết máy tính mạng 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Đặc trưng mạng máy tính - Đường truyền: hệ thống thiết bị truyền dẫn ẫ có dây hay khơng dây dùng để ể chuyển tín hiệu điện tử từ máy tính đến máy tính khác - Cấu trúc mạng máy tính: Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Đặc trưng đường truyền - Giải thông đường truyền độ đo phạm vi tần số mà ể đáp ứng - Tốc ố độ truyền ề lliệu ệ ê đ đường truyền ề gọi thông lượng đường truyền 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước hoạt động giao thức IP Đối với router, nhận gói tin qua, thực động tác sau: 1) Tính chesksum, sai loại bỏ gói tin 2)) Giảm g giá trịị tham số Time - to Live thời g gian hết loại bỏ gói tin 3) Ra định chọn đường 4) Phân đoạn gói tin, cần 5) Kiến tạo lại IP header, bao gồm giá trị vùng Time to -Live, Fragmentation Checksum 6) Chuyển datagram xuống tầng để chuyển qua mạng Cuối datagram nhận thực thể ể IP trạm đích, thực cơng việc sau: 1) Tính checksum Nếu sai loại bỏ gói tin 2) Tập Tậ hợp hợ đ đoạn ủ gói ói ti tin ((nếu ế có ó phân hâ đ đoạn)) 3) Chuyển liệu tham số điều khiển lên tầng 3.7 Giao thức TCP/IP Giao thức điều khiển truyền liệu TCP TCP giao thức "có có liên kết kết" (connection - oriented), oriented) nghĩa cần phải thiết lập liên kết hai thực thể TCP trước chúng trao đổi liệu với Một tiến trình ứng dụng máy tính truy nhập vào dịch vụ giao thức TCP thông qua cổng ổ ( (port) t) ủ TCP TCP Số hiệu hiệ cổng ổ TCP đượ thể hiệ bytes b t Một cổng TCP kết hợp với địa IP tạo thành đầu nối TCP/IP (socket) liên mạng Dịch vụ TCP cung cấp nhờ liên kết logic cặp đầu nối TCP/IP TCP/IP Một đầu nối TCP/IP tham gia nhiều liên kết với đầu nối TCP/IP xa khác Trước truyền liệu trạm cần phải thiết lập liên kết TCP chúng không cịn nhu cầu truyền l ệ liệu hì liên l ê kết kế ẽ đ giải ả phóng hó Các thực thể tầng sử dụng giao thức TCP thông qua hàm gọi (function calls) có hàm yêu cầu để yêu cầu, để trả lời lời Trong hàm cịn có tham số dành cho việc trao đổi liệu 3.7 Giao thức TCP/IP Cổng truy nhập dịch vụ TCP 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước thực để thiết lập liên kết TCP/IP Thiết lập liên kết mở theo phương thức: chủ động (active) bị động (passive) Phương g thức bịị động, ộ g, người g sử dụng ụ gy yêu cầu TCP chờ đợi ợ ộ y yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua đầu nối TCP/IP (tại chỗ) Người sử dụng dùng hàm passive Open có khai báo cổng TCP thông số khác (mức ưu tiên, mức an toàn) Với phương h thức chủ hủ động, độ người ời sử dụng d yêu ê cầu ầ TCP mở ộ liên kết với một đầu nối TCP/IP xa Liên kết xác lập có hàm Passive Open tương ứng thực đầu nối TCP/IP xa 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước thực để thiết lập liên kết TCP/IP Khi người sử dụng gửi yêu cầu mở liên kết nhận hai thông số trả lời từ TCP Thông g số Open p ID ợ TCP trả lời g y lập ập tức để g gán cho ộ liên kết cục (local connection name) cho liên kết yêu cầu Thông số sau dùng để tham chiếu tới liên kết (Trong trường hợp TCP khơng thể thiết lập liên kết u cầu phải gửi tham số Open Failure để thông báo.) báo ) Khi TCP thiết lập liên kết yêu cầu gửi tham số Open Sucsess dùng để thông báo liên kết thiết lập thành công Thông báo dược chuyển đến hai trường hợp bị động chủ động Sau liên kết mở, việc truyền liệu liên kết thực 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước thực truyền nhận liệu: Sau xác lập liên kết người sữ dụng gửi nhận liệu liệu Việc gửi nhận liệu thông qua hàm Send receive Hàm Send: Dữ liệu gửi xuống TCP theo khối (block) Khi nhận khối liệu, TCP lưu trữ đệm (buffer) Nếu cờ PUSH dựng tồn liệu đệm gửi, kể khối liệu đến gửi Ngược lại cờ PUSH khơng dựng liệu giữ lại đệm gửi có hội thích hợp (chẳng hạn chờ thêm liệu để gữi với hiệu hơn) Hàm reveive: Ở trạm đích liệu TCP lưu đệm gắn với liên kết Nếu liệu đánh dấu với cờ PUSH tồn liệu đệm (kể liệu lưu từ trước) chuyển lên cho người sữ dụng Còn liệu đến khơng đánh dấu với cờ PUSH TCP chờ tới thích hợp chuyển liệu với mục tiêu tăng hiệu hệ thống thống 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước thực đóng liên kết Hàm Close: yêu cầu đóng liên kết cách bình thường Có nghĩa việc truyền liệu liên kết hồn tất Khi nhận hàm Close TCP truyền tất liệu cịn đệm thơng báo đóng liên kết Lưu ý người sử dụng gửi hàm Close phải tiếp tục nhận liệu đến liên kết TCP báo cho phía bên biết việc đóng liên kết chuyển giao hết tất liệu cho người sử dụng Hàm Abort: Người sử dụng đóng liên kết bất không chấp nhận liệu qua liên kết Do liệu bị truyền TCP báo cho TCP xa biết liên kết hủy bỏ TCP xa thông báo cho người sử dụng cũa 3.7 Giao thức TCP/IP Các bước thực đóng liên kết Một số hàm khác TCP: Hàm Status: cho phép người sử dụng yêu cầu cho biết trạng thái ộ liên kết cụ ụ thể,, TCP cung g cấp p thông g tin cho người g sử dụng Hàm Error: thông báo cho người sử dụng TCP yêu cầu dịch vụ bất hợp lệ liên quan đến liên kết có tên cho trước lỗi liên liê quan đến đế môi ôi trường 3.7 Giao thức TCP/IP Đơn vị liệu sử dụng TCP (segment) 3.7 Giao thức TCP/IP Đơn vị liệu sử dụng TCP (segment) Source Por (16 bits): Số hiệu cổng TCP trạm nguồn nguồn Destination Port (16 bit): Số hiệu cổng TCP trạm đích Sequence Number (32 bit): số hiệu byte segment g trừ bit SYN ợ thiết lập ập Nếy y bit SYN ợ thiết lập ập Sequence Number số hiệu khởi đầu (ISN) byte liệu ISN+1 Acknowledgment Number (32 bit): số hiệu segment mà trạm nguồn đ chờ hờ để nhận hậ Ngầm N ầ ý báo bá nhận hậ tốt ố (các) ( ) segment mà trạm đích gửi cho trạm nguồn Data offset (4 bit): số lượng bội 32 bit (32 bit words) TCP header (tham số vị trí bắt đầu nguồn liệu) liệu) Reserved (6 bit): dành để dùng tương lai 3.7 Giao thức TCP/IP Đơn vị liệu sử dụng TCP (segment) Control bit (các bit điều khiển): URG: Vùng trỏ khẩn (Ucgent Poiter) có hiệu lực ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực lực PSH: Chức PUSH RST: Khởi động lại (reset) liên kết SYN: Đồng hóa số hiệu (sequence number) number) FIN: Khơng cịn liệu từ trạm nguồn Window (16 bit): cấp phát credit để kiểm soát nguồn liệu (cơ chế cửa sổ) Đây số lượng byte liệu, byte vùng ACK number, mà trạm nguồn saün sàng để nhận Checksum (16 bit): mã kiểm sốt lỗi cho tồn segment (header + data) 9 9 9 3.7 Giao thức TCP/IP Đơn vị liệu sử dụng TCP (segment) Urgemt Poiter (16 bit): trỏ trỏ tới số hiệu byte theo sau liệu khẩn Vùng có hiệu lực bit URG thiết lập Options (độ dài thay đổi): khai báo option TCP, có độ dài tối đa vùng TCP data segment Paddinh (độ dài thay đổi): phần chèn thêm vào header để đảm bả phần bảo hầ header h d l ô kết kế thúc hú ộ mốc ố 32 bit bi Phần Phầ thêm gồm toàn số TCP data (độ dài thay đổi): chứa liệu tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định 536 byte byte Giá trị điều chỉnh cách khai báo vùng options 3.7 Giao thức TCP/IP Giao thức UDP (User Datagram Protocol) giao thức theo phương thức không liên kết sử dụng thay cho TCP IP theo yêu cầu ứng dụng Tương g tự ự IP,, g khơng g cung g cấp p chế báo nhận ậ (acknowledgment), không xếp gói tin (datagram) đến dẫn đến tình trạng trùng liệu mà khơng có chế thơng báo lỗi cho người gửi cung cấp ấ dịch dị h vụ vận ậ chuyển h ể không khô tin i cậy ậ h TCP TCP UDP cung cấp chế gán quản lý số hiệu cổng (port number) để định danh cho ứng dụng chạy trạm mạng mạng Do chức phức tạp nên UDP thường có xu hoạt động nhanh so với TCP Nó thường dùng cho ứng khơng địi hỏi độ tin cậy cao giao vận 3.7 Giao thức TCP/IP Khn dạng gói tin UDP 3.7 Giao thức TCP/IP Mơ hình quan hệ họ giao thức TCP/IP ... điện tử từ máy tính đến máy tính khác - Cấu trúc mạng máy tính: Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Đặc trưng đường truyền - Giải thông đường truyền độ... Phân biệt mạng LAN WAN - Địa phương hoạt động - Tốc độ đường truyền tỷ lệ lỗi đường truyền - Chủ quản điều hành mạng - Đường thông tin mạng - Dạng chuyển giao thông tin Chương 3 :Mạng máy tính 3.1... - Tốc ố độ truyền ề lliệu ệ ê đ đường truyền ề cịn gọi thơng lượng đường truyền 3.2 Những khái niệm mạng máy tính Phân loại mạng máy tính - LAN/WLAN - MAN - WAN 3.2 Những khái niệm mạng máy tính