Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu - Trần Quang Hải Bằng

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu - Trần Quang Hải Bằng

1. Ch ươ ng 1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu Tr n Quang H i B ng Computer Networking and Internet (course of 2009) Faculty of Information Technology University of Communication and Transport (Unit 2) Office location: Administration building, Block D3, Room 6 Office phone: 38962018 Cell phone: N/A Email: bangtqh@hotmail.com Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 2
2. 1.1. Mng máy tính và ng dng trong đi sng n Mng máy tính (computer network) là h th ng bao gm nhi u h máy tính đơn l (nút mng) đưc kết nối vi nhau theo ki ến trúc nào đó và có kh n ă ng trao đi thông tin. ¤ Kt ni (interconnected): dây (wire), sóng (wave) ¤ Ki n trúc (architecture): cách th c kt ni và trao đi thông tin. ¤ Nút mng (node): host, workstation, network component n Li ích ca mng: ¤ Chia s, trao đi thông tin. ¤ T ă ng cưng sc mnh ca h th ng (distributed system, parallel system). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 3 ng dng ca mng máy tính trong đi sng n Mng ni b (cơ quan, toà nhà) ¤ Chia s tài nguyên (máy in, cng, ch ươ ng trình ). ¤ Liên lc trong mng ni b cơ quan (local mail). n Cung cp dch v (mô hình client/server). ¤ Web, Email, search engine, tin tc. ¤ Th ươ ng mi đ i n t (ecommerce – electronic commerce). n People online communication. ¤ Chatting, conference n B GD hp qua mng v tuy n sinh 2005, 12/2004. ¤ Đ i n tho i (PSTN, Mobile). n Chính ph đ i n t (egovernment) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 4
3. Chia s tài nguyên máy in UCT2 before 2003 UCT2 since 2003 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 5 Các yu t ca mng máy tính n Đưng truy n vt lý (physical media) ¤ Truy n tín hi ệu gi a các h th ng. ¤ Hu tuy n (cable) và vô tuy n (wireless). ¤ Di thông (bandwidth): n Di tn s cho phép truy n. n Đ ôi khi đưc s dng đ ám ch lưng d li u cho phép truy n (throughput)!? ¤ Tc đ (speed) hay thông lưng (throughput): n S lưng bit truy n đưc trong mt giây (bps). n S lưng thay đi tín hi u trong mt giây (baud). n Ki n trúc mng (network architecture) ¤ Hình tr ng mng (topology). ¤ Giao th c (protocol). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 6
4. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 7 1.2. Phân lo i (network classification, taxonomy) n Theo topo mng ¤ Broadcast: Truy n qu ng bá. ¤ Point-to-point (switched): Truy n đ i m-đ i m. n Theo k thu t truy n (transmission technique) ¤ Circuit-switched ¤ Packet-switched ¤ Message-switched n Theo quy mô (scale) ¤ LAN ¤ MAN ¤ WAN 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 8
5. Topology (broadcast & point-to-point) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 9 Circuit switching n Khi hai nút mu n trao đi thông tin thi t lp kênh (circuit). n Kênh đưc gi riêng cho hai nút cho ti khi kt thúc phiên trao đi. n VD: Mng đ i n tho i. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 10
6. Các giai đo n ca circuit switching Host 1 Host 2 Node 1 Node 2 processing delay at Node 1 propagation delay from Host 1 circuit to Node 1 establishment propagation delay from Host 2 To Host 1 data transmission DATA circuit termination 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 11 Packet switching 101001.1010001101011011110.11001 Header Data Trailer packet n D li u đưc chia thành các gói tin (packet).M i gói đu có ph n thông tin đ i u khi n (header, trailer) cho bi t ngu n gi, đích nh n n Các gói tin có th đn và đ i theo nh ng đưng khác nhau dn kênh (multiplexing), đưc lưu tr ri chuy n ti p khi đ i qua nút trung gian (store & forward). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 12
7. So sánh circuit switching và packet switching n Packet switching ¤ Không chi m dng đưng truy n cho phép nhi u ng ưi dùng hơn, hi u su t s dng đưng truy n cao. ¤ Không cn thi t lp kênh truy n (call setup). ¤ Có đ tr gói tin. ¤ Cn ph i có cơ ch kh c ph c li. n Circuit switching ¤ Call setup ¤ Thích hp vi truy n tin ch t lưng cao, tc thì. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 13 Circuit switching: FDM & TDM n Hai ph ươ ng pháp chia s liên kt (link) trong circuit switching: ¤ FDM (Frequency Division Multiplexing). ¤ TDM (Time DM). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 14
8. FDM & TDM example Example: FDM 4 users frequency time TDM frequency time 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 15 Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: Internet Host C Host A Host D Node 1 Node 2 Node 3 Node 5 Host B Host E Node 6 Node 7 Node 4 Datagram packet switching 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 16
9. Packet switching: Datagram & Virtual Circuit Vd: ATM Network Host C Host A Host D Node 1 Node 2 Node 3 Node 5 Host B Host E Node 6 Node 7 Node 4 Virtual-Circuit packet switching 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 17 Taxonomy summary communication networks switched broadcast networks networks (vd. Radio, Broadcast TV) circuit-switched packet-switched networks networks (vd. telephone) datagram virtual circuit- networks switched FDM TDM (vd. Internet) networks (vd. ATM) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 18
10. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 19 1.3. Network Software (Protocol) n Giao th c (protocol): Tp hp các quy tc giao ti p gi a các h máy tính. n Mô hình giao th c mng hi n nay tuân theo ki n trúc phân tng (layer architecture). ¤ Mi tng đm nh n nh ng ch c n ă ng nh t đnh. ¤ Ch có tng du i cùng là giao ti p tr c ti p vi nhau. ¤ Mt tng t tng 2 tr lên ch giao ti p vi nhi u nh t hai tng (k trên, k dưi). ¤ Thông tin truy n t tng N ca h th ng 1 sang tng N ca h th ng 2 ph i truy n qua các tng N-1 N-2 1 ca h th ng 1 và các tng 1 2 N-1 ca h th ng 2. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 20
11. Mailing system Letter Addressed Envelope Addressed Letter Envelope 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 21 Philosopher-Translator-Secretary Layers 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 22
12. Unix Operating System Layers Applications Libraries System Calls Kernel 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 23 Mô hình trao đi d li u gi a các tng {1} 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 24
13. Mô hình trao đi d li u gi a các tng {2} Data User (N+1) PCI Data (N+1) Layer (N) PCI (N+1) PDU (N) Layer PCI – Protocol Control Information PDU – Protocol Data Unit 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 25 Connectionless và connection-oriented Giao th c truy n thông đưc chia làm hai lo i: n Truy n tin có liên kt (connection-oriented): 3 giai đ o n ¤ Thi t lp liên kt (handshaking). ¤ Truy n d li u (data transferring). n Có các cơ ch ki m soát li ¤ Hu b liên kt (terminating). n Truy n thông không liên kt (connectionless): ch có giai đ o n truy n d li u. ¤ Th ưng s dng cho các tng th p, đưng truy n có đ tin cy cao. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 26
14. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 27 1.4. Các mô hình tham chi u (Reference Models) n Open System Interconnection Reference Model (OSI Reference Model) ¤ Đưa ra bi ISO (International Organization for Standardization) n ă m 1984. ¤ Mô hình tham chi u lý thuy t cho các h th ng m nói chung. ¤ 7 tng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, Application. n TCP/IP Reference Model ¤ S dng cho mng Internet. ¤ 4 tng: Host-to-network, Internet, Transport, Application. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 28
15. OSI layers System #1 Hệ th ống #2 All Application Ứng dụng 7 People Presentation Trình di ễn 6 Seem Session Phiên 5 To Transport Giao vận 4 Need Network Mạng 3 Data Data Link Liên kết dữ li ệu 2 Processing Physical Vật lý 1 011010100011001111 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 29 Layer 1: The Physical Layer n Ch có tng vt lý ca hai h th ng đưc kết nối và truy n thông tr ực ti ếp vi nhau (wire/wireless). n Các đc t vt lý (đ i n, đ i n t ) nh m đm bo s kt ni và truy n tín hi ệu gi a hai h th ng. n Mt s yu t: ¤ Cáp truy n (Cable). ¤ Mc đ i n th (voltage levels). ¤ Th i gian bi n thiên hi u đ i n th . ¤ Chu kỳ tín hi u, kho ng cách 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 30
16. Layer 2: The Data Link Layer n Bi n d li u thô nh n đưc t tng vt lý thành d li u có cu trúc logic c th hơn. ¤ Framing. n 001101010 Khung (frame) có cu trúc. ¤ Physical Addressing. n D li u đn t đ âu? Máy tính nào gi đn? n D li u cn ph i gi ti p đ i đ âu? n Đm bo s tin cậy ca tín hi u truy n gi a hai tng vt lý. ¤ Ki m soát li (error control). ¤ Ki m soát lu ng (flow control). n Bao gm hai tng con (LLC và MAC). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 31 Layer 3: The Network Layer n Ch n đưng đ i gi a các nút mng (path-selection). n Đ i u khi n lu ng mng con (subnet flow control). n Ct hp d li u (fragmentation & reassembly). n Kt ni các mng có ki n trúc khác nhau. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 32
17. Layer 4: The Transport Layer n Tng trên cùng ca quá trình truy n d li u. n Đm bo d li u đưc truy n thông su t và tin cy gi a hai h th ng (2 end-systems). ¤ Ct/h p d li u (fragmentation/reassembly). ¤ Ki m soát li, ki m soát lu ng (error detection and recovery, information flow control). ¤ Thi t lp, qu n lý các kênh liên lc (virtual circuits). ¤ Dn kênh (multiplexing). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 33 Layer 5: The Session Layer n Tng dưi cùng trong s các tng thao tác trên d li u nh n v (application). n Thi t lp và qu n lý các phiên truy n thông gi a hai h th ng. ¤ Ch ng th c (security authentication). ¤ Thi t lp liên kt (connection establishment). ¤ Hu b liên kt (connection release). ¤ Ph n hi (acknowledgement). ¤ Truy n li (data retransmission). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 34
18. Layer 6: The Presentation Layer n Đm bo thông tin truy n t ng dng ca h th ng truy n có th đc đưc bi ng dng ca h th ng nh n. ¤ Cú pháp và ng ngh ĩa ca d li u (syntax & semantic). ¤ Đnh dng d li u (data formatting). ¤ Chuy n đi dnh dng (format exchange). ¤ Nén d li u (data compression). 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 35 Layer 7: The Application Layer n Cung cp các ph ươ ng ti n đ ng ưi dùng có th truy cp vào mô hình OSI. ¤ Các giao th c truy n thông đ i p gi a các ch ươ ng trình ng dng (web, mail ). ¤ Các dch v cho các ng dng nm ngoài mô hình OSI (Word, Access, SQL Server ) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 36
19. Ti sao ph i phân tng? 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 37 No-layered & Layered Application Telnet FTP HTTP No-layered Transmission coaxial fiber packet Media cable optic radio Application Telnet FTP HTTP Transport & Network Layered Transmission Media coaxial fiber packet cable optic radio 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 38
20. OSI Summary n Physical: binary transmission ¤ signals, media, connectors, voltages n Data Link: access to media ¤ bits error control, flow control. ¤ physical addressing, net topology. n Network: address and best path ¤ path selection, routing, addressing, internetwork. n Transport: end-to-end transmission ¤ data transportation, virtual circuit ¤ error detection and recovery, information flow control n Session: interhost communication ¤ session management n Presentation: data representation ¤ data format, data syntax n Application: network services to applications 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 39 TCP/IP Reference Model n Mô hình OSI ch mang tính ch t lý thuy t, ph c v nghiên cu và hc tp. n TCP/IP là mô hình áp dng cho mng Internet. ¤ TCP = Transmission Control Protocol. ¤ IP = Internet Protocol. ¤ TCP, IP là hai giao th c ph bi n trong h giao th c TCP/IP. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 40
21. TCP/IP Layers & Protocols Layers Protocols Network Access = Host-to-network = Data link + Physical Network = Internet 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 41 Đi sánh OSI và TCP/IP 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 42
22. TCP/IP to OSI Application Application Telnet FTP DNS Presentation Session TCP UDP Transport Transport Network Internet IP Datalink Network LAN Packet Physical Access radio OSI TCP/IP Protocols 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 43 Cisco Certified Network Associate View UDP Công ngh ệ mạng 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 44
23. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 45 1.5. Network Standardization n OSI: ¤ Ch nêu lên ch c n ă ng ca tng tng. ¤ Không ch ra cài đt các tng này nh ư th nào. ¤ Đ hai h th ng giao ti p đưc vi nhau thì chúng cn: n Đưc cài đt các ch c n ă ng truy n thông chung. n T ch c thành cùng mt tp tng. n Hai tng đng mc ph i có chung giao th c. n T đó, cn ph i chu n hoá (standardization) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 46
24. Các t ch c và chu n thông dng n ISO (International Organization for Standardization) ¤ n CCITT (Commité Consultatif International pour Télégraphe et Téléphone) ¤ Không ban hành các chu n mà ban hành các khuy n ngh (X.25 ). n ANSI (American National Standard Institute) n NIST (National Institute of Standards and Technology) n IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) n IAB (Internet Architecture Board). n RFCs (Request For Comments). n IRTF (Internet Research Task Force). n IETF (Internet Engineering Task Force). n ISOC (Internet Society) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 47 Nhóm chu n IEEE 802 (LAN) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 48
25. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 49 1.6. H đ i u hành trong môi tr ưng mng n Không h tr mng ¤ DOS n Tr m làm vi c ¤ Windows 9x/NT Workstation/2000/XP ¤ MacOS ¤ Linux n Máy ch qu n lý mng, cung cp dch v mng. ¤ Windows NT/2000/2003 Server ¤ Novel NetWare ¤ Unix, Linux, Sun Solaris 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 50
26. Ch1. Mng máy tính và nh ng khái ni m m đu 1.1 - Mng máy tính và ng dng trong đi sng. 1.2 - Phân lo i mng (network taxonomy). 1.3 - Giao th c mng (software). 1.4 - Các mô hình tham chi u (reference models). 1.5 - Chu n mng máy tính (network standards). 1.6 - H đ i u hành trong môi tr ưng mng. 1.7 - Mng Internet. 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 51 1.7. Mng Internet n Hàng tr ă m tri u nút mng đưc kt ni kh p hành tinh. n Hàng tri u dch v đưc cung cp (web, mail ). n “Global network of networks”. n Mng xươ ng sng (Internet backbone). n 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 52
27. Trao đi d li u gi a hai máy tính trong Internet local local ISP Tier 3 local local ISP ISP ISP ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local Tier-2 ISP Tier-2 ISP ISP local local local ISP ISP ISP 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 53 Interconnect network OSI view Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Network Network Datalink Datalink Datalink Physical Physical Physical Physical medium 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 54
28. Internet Data data application transport network link physical network application link transport physical network link physical data application application transport transport network network link link physical physical 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 55 Network Data Flow Review 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 56
29. Bài tp n Ly ví d v s phân tng trong th c t! ¤ Li t kê các tng và nhi m v c th . ¤ Giao ti p gi a các tng (giao th c). n Trình bày các tng giao th c trong OSI và TCP/IP, nêu tên và vai trò ca mt s giao th c. Đi chi u hai mô hình này. n Tìm hi u và vi t báo cáo v lch s hình thành c a mng máy tính (Dead line: gi này tu n sau) 1-6/2005 Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model 57