Bài giảng Mạng máy tính - Bài 1 - Trần Quang Diệu
Một số giao thức phổ biến
ICMP: Internet Control Management Protocol
TCP: Transmission Control Protocol
IP: Internet Protocol
HTTP: Hypertext Transfer Protocol
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
FTP: File Transfer Protocol
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Bài 1 - Trần Quang Diệu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Mạng máy tính - Bài 1 - Trần Quang Diệu
MẠNG MÁY TÍNH TS. TRẦN QUANG DIỆU Nội dung Các khái niệm cơ bản Các thành phần cơ bản của mạng Phân loại mạng máy tính Các mô hình kết nối mạng Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet Mạng máy tính - Chương 1 2 Mạng máy tính, mạng Internet là gì? Mạng máy tính - Chương 1 3 Hàng triệu thiết bị hosts = Hệ thống đầu cuối Chạy các ứng dụng mạng Đường truyền Cáp quang, Cáp đồng, Sóng radio, Vệ tinh. Tốc độ truyền tải = băng thông (bandwidth) Thiết bị định tuyến: Chuyển các gói tin tới đích routers và switches wired links wireless links router mobile network global ISP regional ISP home network institutional network smartphone PC server wireless laptop 1.1. Các khái niệm cơ bản (tt) Mạng máy tính - Chương 1 4 Internet: – Là mạng của các mạng Phân quyền quản lý và kết nối giữa các ISP Giao thức Điều khiển quá trình gửi/nhận các thông điệp Vd: TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11 Chuẩn Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force mobile network global ISP regional ISP home network institutional network 1.1. Các khái niệm cơ bản (tt) Mạng MT dưới góc độ dịch vụ Cơ sở hạ tầng viễn thông Cho phép chạy các ứng dụng mạng: Web, VoIP, email, trò chơi, giao dịch điện tử, chia sẽ tệp tin Những dịch vụ viễn thông cung cấp cho các ứng dụng Sự vận chuyển dữ liệu tin cậy từ nguồn tới đích Sự vận chuyển dữ liệu “tốt nhất có thể” (không tin cậy) Mạng máy tính - Chương 1 5 mobile network global ISP regional ISP home network institutional network Giao thức là gì? Mạng máy tính - Chương 1 6 Chào anh! Ờ, chào em Mấy giờ rồi anh? 9 giờ đúng TCP connection response GET time TCP connection request Giao thức là gì ? (tt) 7 Giao thức ( protocol ) = Cách thức giao tiếp Protocol quy định cấu trúc thông điệp ( message ), thứ tự thông điệp và cách ứng sử trên mỗi thông điệp trong quá trình gửi/nhận thông tin. Mọi hoạt động của các thực thể mạng đều tuân theo các giao thức Giao thức là gì ? (tt) Một số giao thức phổ biến ICMP : Internet Control Management Protocol TCP : Transmission Control Protocol IP : Internet Protocol HTTP : Hypertext Transfer Protocol SMTP : Simple Mail Transfer Protocol FTP : File Transfer Protocol Tóm lại giao thức mạng sẽ. Định nghĩa khuôn dạng (cú pháp/ngữ nghĩa) thông điệp Thủ tục gửi/nhận thông điệp Kiểm soát chất lượng đường truyền/ Xử lý lỗi 8 1.2. Các thành phần cơ bản của mạng Rìa của mạng Các host: clients, servers Các thiết bị đầu cuối khác Môi trường truyền thông Các liên kết có dây và không dây Lõi của mạng (core) Các thiết bị mạng phục vụ việc kết nối, truyền tải thông tin Router, switch, gateway 9 mobile network global ISP regional ISP home network institutional network Network edge – rìa của mạng Máy tính đầu cuối (hosts) Chạy các ứng dụng mạng Vd: Web, Mail, Mô hình khách/chủ Máy khách yêu cầu và nhận dịch vụ từ máy chủ Vd: Trình duyệt web/máy chủ web; máy khách/máy chủ email 10 mobile network global ISP regional ISP home network institutional network Kết nối mạng và đường truyền Hỏi : làm sao để kết nối máy đầu cuối vào bộ định tuyến? Truy cập mạng gia đình Truy cập mạng công sở (trường học, công ty) Truy cập mạng di động Lưu ý: Băng thông (số bit/giây) của mạng truy cập Mạng chia sẻ hay mạng chuyên dụng? 11 Kết nối mạng qua DSL Digital Subcriber line – Đường thuê bao số 12 central office ISP telephone network DSLAM voice, data transmitted at different frequencies over dedicated line to central office DSL modem Bộ chia tín hiệu DSL access multiplexer Sử dụng hạ tầng điện thoại có sẵn data được truyền qua đường DSL vào Internet dữ liệu thoại truyền qua đường DSL vào mạng điện thoại số Tốc độ upload < 2.5 Mbps (thường gặp 256Kbps) Tốc độ download < 24 Mbps (thường gặp 8 Mbps) Kết nối mạng qua đường cáp Không sử dụng cơ sở hạ tầng điện thoại thay vào đó sử dụng hạ tầng truyền hình cáp Cáp quang/đồng trục hỗn hợp (HFC - hybrid fiber coax) không đối xứng: tối đa 30Mbps tải xuống, 2 Mbps tải lên Mạng bao gồm cáp đồng trục và cáp quang nối liền hộ gia đình tới bộ định tuyến ISP Các hộ chia sẻ cùng đường truyền và bộ định tuyến 13 Kết nối mạng qua đường cáp 14 frequency division multiplexing: different channels transmitted in different frequency bands cable modem splitter cable headend Channels V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kiến trúc mạng truyền hình cáp 15 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) Khoảng 500 – 5000 hộ Kiến trúc mạng truyền hình cáp 16 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) server(s) Kiến trúc mạng truyền hình cáp 17 hộ gđ Trạm điều phối mạng cáp phân phối (đơn giản) Channels V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kết nối mạng tại nhà 18 Kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ cable hoặc DSL modem router, firewall, NAT Kết nối có dây Ethernet (100 Mbps) wireless access point (54 Mbps) Các thiết bị không dây Thường tích hợp 2 trong 1 Kết nối mạng ở doanh nghiệp Tốc độ thường gặp 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps Thường thì các thiết bị đầu cuối được kết nối trực tiếp với Ethernet switch 19 Ethernet switch institutional mail, web servers institutional router institutional link to ISP (Internet) Kết nối mạng không dây Các thiết bị đầu cuối kết nối với tới bộ định tuyến bằng môi trường m ... ịnh tuyến Forwarding (Chuyển tiếp) : chuyển gói tin từ router này tới router hàng xóm 39 routing algorithm local forwarding table header value output link 0100 0101 0111 1001 3 2 2 1 1 2 3 0111 địa chỉ đích trong header của gói tin đến Chuyển mạch kênh – Circuit switching Tài nguyên mạng (vd: băng thông) được chia thành “những phần nhỏ” Các phần này được phân phối cho các “cuộc gọi” . Phần tài nguyên đó sẽ rỗi nếu cuộc gọi đó kết thúc. Phân chia băng thông: Phân chia theo tần số Phân chia theo thời gian 40 Phân chia băng thông 41 FDM Tần số time TDM Tần số time 4 users Ví dụ: Ví dụ cụ thể: Cần bao nhiêu thời gian để gửi hết một file có kích thước là 640,000 bits từ máy A tới máy B qua một mạng chuyển mạch kênh ? Tống tất cả các kết nối có tốc độ 1.536 Mbps Phân chia băng thông dùng TDM với 24 slot/giây 500 msec cần để thiết lập mạch 42 Đáp số: ~ 0.6 giây Chuyển mạch gói – paket switching Mỗi dòng dữ liệu đầu cuối-đầu cuối được chia thành nhiều gói Người dùng chia sẻ tài nguyên mạng Mỗi gói tin được dùng toàn bộ băng thông của liên kết Tài nguyên được sử dụng theo nhu cầu Tranh chấp tài nguyên mạng (bandwidth) Nhu cầu sử dụng vượt quá tài nguyên cho phép Tắc nghẽn: các gói tin mắc kẹt và nằm trong hàng đợi tại các nốt mạng. Lưu và chuyển tiếp: nguyên gói tin di chuyển qua từng node mạng. Node mạng nhận toàn bộ gói tin trước khi chuyển tiếp 43 Chuyển mạch gói Thứ tự của các gói tin của A và B không theo một quy ước nào, tài nguyên được chia sẻ theo nhu cầu. TDM: mỗi máy nhận được một ô thời gian trong khung thời gian xoay vòng của TDM. 44 A B C 10 Mb/s Ethernet 1.5 Mb/s D E phân phối theo nhu cầu hàng đợi gói tin Packets switching Vs Circurit swiching Chuyển gói cho phép nhiều người dùng hơn sử dụng mạng! Liên kết 1 Mb/s Mỗi người dùng: 100 kb/s khi sử dụng Sử dụng 10% thời gian Circuit switching tối đa 10 users Packet switching Với 35 users thì xác xuất > 10 người sử dụng mạng cùng lúc là < 0.0004 45 N users 1 Mbps link .. H: làm sao tính ra 0.0004 ? H: Nếu > 35 users thì sao ? Packets switching Vs Circurit swiching Chuyển gói hoàn toàn vượt trội? Phù hợp với dữ liệu không đều chia sẻ tài nguyên đơn giản, ko yêu cầu khởi tạo cuộc gọi Tắc nghẽn quá mức: gói tin bị trễ và mất cần có các giao thức cho việc truyền tải dữ liệu tin cậy, kiểm soát tắc nghẽn Hỏi : làm thế nào để cung cấp dịch vụ tương tự như chuyển mạch kênh? Băng thông cần đảm bảo cho các ứng dụng thời gian thực 46 1.3. Phân loại mạng (tt) Theo quy mô mạng Theo kỹ thuật chuyển Theo cách thức truyền tin Mạng quảng bá ( broadcast ) Thông tin được phát từ 1 nút, tất cả các nút còn lại trong mạng sẽ nhận được thông tin Mạng điểm-đểm ( point-to-point ) Thông tin được phát từ 1 nút và chuyển qua nhiều chặng (nút trung gian) đến 1 nút xác định Phát đa điểm có lựa chọn ( multicast ) Thông tin được phát từ 1 nút trong mạng và được chuyển qua nhiều chặng gửi tới 1 nhóm nút xác định nào đó 47 1.3. Phân loại mạng (tóm tắt) 48 Mạng chuyển mạch kênh (circuit-switched networks) Communication network Mạng chuyển mạch (switched networks) Mạng chuyển mạch gói (packet-switched networks) FDM TDM Point -to-Point networks Broadcast networks Nội dung Các khái niệm cơ bản Các thành phần cơ bản của mạng Phân loại mạng máy tính Các mô hình kết nối mạng Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet 49 1.4. Mô hình kết nối mạng Mô hình kết nối vật lý (Toplogy) Bus, Ring, Star, Partial Mesh,....v.v. Tương tác giữa các máy tính trong mạng Mô hình Client-Server (Khách-Chủ) Mô hình Peer-to-Peer (ngang hàng ) Mô hình Hybird (lai giữa 2 mô hình trên) 50 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt) Mô hình Client-Server Các máy trạm ( client ) được nối với các máy chủ ( server ), nhận quyền truy nhập mạng và tài nguyên mạng từ các máy chủ. 51 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt) Mô hình Peer-to-Peer Mô hình này không có máy chủ , các máy trên mạng chia sẻ tài nguyên không phụ thuộc vào các máy khác trên mạng. Mô hình này không có quá trình đăng nhập tập trung , nếu đã đăng nhập vào mạng bạn có thể sử dụng tất cả tài nguyên trên mạng Mạng ngang hàng thường được tổ chức thành các nhóm làm việc workgroup. 52 1.4. Mô hình kết nối mạng (tt) Client-Server Peer-to-Peer Hybird Độ an toàn/tính bảo mật thông tin Cao – Quản trị mạng có thể điều chỉnh quyền truy cập Kém – Phụ thuộc vào mức độ chia sử của mỗi node trong mạng Gần giống mô hình Client-Server Khả năng cài đặt Khó Dễ Khó Yêu cầu phần cứng/phần mềm Cần có máy chủ; Hệ điều hành mạng; các phần cứng bổ sung Không cần máy chủ; hệ điều hành cá nhân; Giống Client-Server Quản trị mạng Có Không cần Có Xử lý/lưu trữ tập trung Có Không Có Chi phía cài đặt Cao Thấp Cao 53 So sánh 3 mô hình Nội dung Các khái niệm cơ bản Các thành phần cơ bản của mạng Phân loại mạng máy tính Các mô hình kết nối mạng Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet 54 1.5. Kiến trúc Internet Internet là gì? Là mạng của các mạng Hàng triệu/hàng tỉ thiết bị/hệ thống đầu cuối Các trạm làm việc (workstation) Các thiết bị PDA, thiết bị sinh hoạt, Hệ thống đường truyền trải khắp toàn cầu Rất nhiều thiết bị “định tuyến” phục vụ nhu cầu “vận chuyển” tin tức giữa các nút. Ai sở hữu Internet ? Không của bất cứ tổ chức hay cá nhân nào Internet được xây dựng và hoạt động theo các chuẩn chung do một số tổ chức quy định và giám sát ( IETF , ICANN , InterNIC , IAB , ITU ) 55 1.5. Kiến trúc Internet (tt) Kiến trúc Internet ? 56 access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net Question : given millions of access ISPs, how to connect them together? 1.5. Kiến trúc Internet (tt) Option: connect each access ISP to every other access ISP? access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net connecting each access ISP to each other directly doesn ’ t scale: O( N 2 ) connections. 57 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net Option: connect each access ISP to a global transit ISP? Customer and provider ISPs have economic agreement. globalISP 58 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net But if one global ISP is viable business, there will be competitors . ISP B ISP A ISP C 59 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net But if one global ISP is viable business, there will be competitors . which must be interconnected ISP B ISP A ISP C IXP IXP peering link Internet exchange point 60 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net and regional networks may arise to connect access nets to ISPS ISP B ISP A ISP C IXP IXP regional net 61 1.5. Kiến trúc Internet (tt) access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net access net and content provider networks (e.g., Google, Microsoft, Akamai) may run their own network, to bring services, content close to end users ISP B ISP A ISP B IXP IXP regional net Content provider network 62 Nội dung Các khái niệm cơ bản Các thành phần cơ bản của mạng Phân loại mạng máy tính Các mô hình kết nối mạng Kiến trúc hạ tầng vật lý mạng Internet Lịch sử ra đời và phát triển mạng Internet 63 1.6. Lịch sử Internet 1961-1972: Thời kỳ đầu của mạng chuyển mạch gói 64 1961: Kleinrock – Chứng minh tính hiệu quả của mạng chuyển mạch gói 1964: Paul Baran-Nghiên cứu chuyển mạch gói trong mạng quân sự 1967: Mạng ARPAnet được đầu tư xây dựng dưới sự bảo trợ của ARPA 1969: Nút mạng ARPAnet đầu tiên hoạt động 1972: ARPAnet chính thức công bố và vận hành Ra đời giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol - first host-host protocol ) Chương trình e-mail đầu tiên ARPAnet phát triển lên15 nút 1.6. Lịch sử Internet (tt) 1961-1972: Thời kỳ đầu của mạng chuyển mạch gói 65 1.6. Lịch sử Internet (tt) 1972-1980: Liên mạng, mạng mới, mạng độc quyền 66 1970: Mạng vệ tinh ALOHA ở Hawaii 1974: Kiến trúc kết nối liên mạng mới do Cerf và Kahn đề xuất 1976: Xerox PARC cho ra đời Ethernet Cuối thập niên 70 : một số mạng độc quyền DECnet, SNA, XNA Cuối thập niên 70 : mạng chuyển mạch gói (độ dài cố định-tiền thân của mạng ATM) 1979: ARPAnet có 200 nút Nguyên lý kết nối liên mạng của Cerf và Kahn minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks. best effort service model. stateless routers. decentralized control 1.6. Lịch sử Internet (tt) 1980-1990: nhiều protocol mới, nhiều mạng mới 67 1983: deployment of TCP/IP 1982: SMTP e-mail protocol defined 1983: DNS defined for name-to-IP-address translation 1985: FTP protocol defined 1988: TCP congestion control new national networks: CSnet, BITnet, NSFnet, Minitel 100,000 hosts kết nối (toàn bộ các mạng) 1.6. Lịch sử Internet (tt) 68 Đầu thập niên1990 : ARPAnet chính thức ngừng hoạt động 1991: NSFnet bỏ những hạn chế sử dụng NFS cho mục đích thương mại (đến 1995 NFSnet ngừng hoạt động) Đầu thập niên1990: Web hypertext [Bush 1945, Nelson 1960 ’ s] HTML, HTTP: Berners-Lee 1994: Mosaic, later Netscape late 1990 ’ s: Commercialization of the Web Cuối 1990 ’ s – 2000 ’ s: Nhiều ứng dụng “chết người”: instant messaging, P2P file sharing. Vấn đề an ninh mạng trở nên cấp thiết. Khoảng 50 triệu host và hơn 100 triệu người dùng Tốc độc đường trục backbone đạt cỡ Gbps 1990 - 2000 ’ s : Thương mai điện tử, Web, new apps 1.6. Lịch sử Internet (tt) 2005 – nay ~3.8 billion hosts (smartphones and tablets) Truy cập băng thông rộng Truy cập không dây tốc độ cao có ở khắp nơi Xuất hiện các “mạng xã hội” online Facebook (1,591 bil users – 12/2015) Twitter (0.35 bil users – 12/2015) Các “ông lớn” (Google, Microsoft) xây dựng “mạng riêng” Thông qua internet, các hãng cung cấp khả năng tìm kiếm, truy cập tức thời . E-commerce, universities, enterprises running their services in “ cloud ” (eg, Amazon EC2) 69 Số liệu thống kê (tham khảo) Nguồn 70 Nguồn: ( tháng4/2016) Số liệu thống kê (tham khảo) Việt Nam 71 Nguồn: ( tháng 7/2016) Số liệu thống kê (tham khảo) 72 Nguồn : Tháng 4/2016 Kiến trúc phân tầng trong mạng máy tính Mô hình giao thức mạng hiện nay tuân theo kiến trúc phân tầng (layer architecture). Mỗi tầng đảm nhận những chức năng nhất định. Chỉ có tầng duới cùng là giao tiếp trực tiếp với nhau. Một tầng từ tầng 2 trở lên chỉ giao tiếp với nhiều nhất hai tầng (kề trên, kề dưới). Thông tin truyền từ tầng N của hệ thống 1 sang tầng N của hệ thống 2 phải truyền qua các tầng N-1 N-2 1 của hệ thống 1 và các tầng 1 2 N-1 của hệ thống 2. 73 Trao đổi dữ liệu giữa các tầng 74 Data Data (N+1) PDU (N+1) PCI (N) PCI User (N+1) Layer (N) Layer PCI – Protocol Control Information PDU – Protocol Data Unit Kiến trúc phân tầng (tt) 75 Kiến trúc phân tầng (tt) 76 Telnet FTP packet radio coaxial cable fiber optic Application Transmission Media HTTP HTTP Telnet FTP packet radio coaxial cable fiber optic Application Transmission Media Transport & Network No-layered Layered Hai mô hình tham chiếu Open System Interconnection Reference Model(OSI Reference Model) Đưa ra bởi ISO (International Organization for Standardization) năm 1984. Mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở nói chung. 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, Application. TCP/IP Reference Model Sử dụng cho mạng Internet. 4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application. 77 Mô hình tham chiếu OSI Physical: binary transmission signals, media, connectors, voltages Data Link: access to media bits error control, flow control. physical addressing, net topology. Network: address and best path path selection, routing, addressing, internetwork. Transport: end-to-end transmission data transportation, virtual circuit error detection and recovery, information flow control Session: interhost communication session management Presentation: data representation data format, data syntax Application: network services to applications 78 79 TCP/IP Layers & Protocols Layers Protocols Network Access = Host-to-network = Data link + Physical Network = Internet TCP/IP vs OSI 80 81
File đính kèm:
- bai_giang_mang_may_tinh_bai_1_tran_quang_dieu.pptx