Bài Giảng Mạng Máy Tính

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 6
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH .......................................... 7
1.1. Lịch sử phát triển .............................................................................................. 7
1.2. Mạng máy tính, mạng Internet ......................................................................... 9
1.2.1. Khái niệm mạng máy tính .......................................................................... 9
1.2.2. Khái niệm mạng Internet ......................................................................... 12
1.2.3. Băng thông, thông lƣợng, tốc độ và độ trễ .............................................. 13
1.2.4. Các phƣơng pháp truyền thông dữ liệu .................................................... 19
1.2.5. Các vấn đề xã hội liên quan tới mạng máy tính ....................................... 19
1.3. Phân loại mạng máy tính ................................................................................ 20
1.3.1. Mạng cục bộ LAN ................................................................................... 22
1.3.2. Mạng đô thị MAN.................................................................................... 23
1.3.3. Mạng diện rộng WAN ............................................................................. 24
1.3.4. So sánh mạng LAN và mạng WAN......................................................... 25
1.4. Topology của mạng ........................................................................................ 27
1.4.1. Mạng hình sao (Star Network)................................................................. 28
1.4.2. Mạng tuyến tính (Bus Network) .............................................................. 28
1.4.3. Mạng hình vịng (Ring Network)............................................................. 29
1.4.4. Mạng kết hợp ........................................................................................... 30
1.5. Mơ hình ứng dụng mạng ................................................................................ 31
1.5.1. Mơ hình mạng ngang hàng (Peer–to–Peer Network) .............................. 31
1.5.2. Mơ hình mạng khách chủ (Client – Server Network/Server Based
Network) ..................................................................................................................... 33

1


1.6. Hệ điều hành mạng ......................................................................................... 33
1.6.1. Khái niệm hệ điều hành ........................................................................... 34

1.6.2. Khái niệm hệ điều hành máy chủ............................................................. 34
1.6.3. Chức năng chính của hệ điều hành .......................................................... 34
1.6.4. Nhiệm vụ của hệ điều hành...................................................................... 35
1.6.5. Các thành phần của hệ điều hành............................................................. 35
1.6.6. Một số hệ điều hành máy chủ đƣợc sử dụng hiện nay............................. 37
1.7. Phần mềm mạng máy tính .............................................................................. 37
1.8. Thuật ngữ mạng máy tính .............................................................................. 37
1.9. Bài tập, thảo luận chƣơng 1............................................................................ 39
CHƢƠNG 2. KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ CÁC MƠ HÌNH CHUẨN HÓA ........ 40

2.1. Giới thiệu kiến trúc phân tầng ........................................................................ 40
2.1.1. Nguyên tắc của kiến trúc mạng phân tầng ............................................... 40
2.1.2. Các vấn đề cần phải giải quyết khi thiết kế các tầng ............................... 41
2.1.3. Một số khái niệm cơ bản về kiến trúc phân tầng ..................................... 42
2.2. Mơ hình tham chiếu OSI và bộ giao thức TCP/IP ......................................... 43
2.2.1. Mơ hình OSI ............................................................................................ 43
2.2.2. Bộ giao thức TCP/IP – Mơ hình Internet ................................................. 59
2.2.3. So sánh mơ hình OSI và mơ hình TCP/IP ............................................... 66
2.2.4. Mơ tả q trình truyền gói tin dựa trên mơ hình mạng ............................ 70
2.3. Bài tập, thảo luận chƣơng 2............................................................................ 76
CHƢƠNG 3. HẠ TẦNG MẠNG MÁY TÍNH ..................................................... 77
3.1. Mơi trƣờng truyền dẫn ................................................................................... 77
3.2. Môi trƣờng truyền dẫn sử dụng dây dẫn ........................................................ 77
3.2.1. Cáp đôi dây xoắn ..................................................................................... 77
3.2.2. Cáp đồng trục ........................................................................................... 84

2


3.2.3. Cáp sợi quang (Fiber - Optic Cable) ........................................................ 85

3.3. Mơi trƣờng truyền dẫn khơng dây.................................................................. 88
3.3.1. Lan truyền sóng vơ tuyến......................................................................... 89
3.3.2. Lan truyền các tín hiệu đặc biệt ............................................................... 90
3.3.3. Thông tin vệ tinh ...................................................................................... 94
3.3.4. Điện thoại di động (Cellular Telephony) ................................................. 95
3.3.5. Tổn hao đƣờng truyền (Transmission Impairent) .................................... 98
3.3.6. Hiệu suất (Performance) ........................................................................ 100
3.4. Thành phần kết nối liên mạng ...................................................................... 104
3.4.1. Card mạng NIC ...................................................................................... 104
3.4.2. Bộ lặp tín hiệu (Repeater) ...................................................................... 106
3.4.3. Bộ tập chung tín hiệu (Hub) .................................................................. 108
3.4.4. Cầu nối (Bridge) .................................................................................... 110
3.4.5. Bộ chuyển mạch (Switch) ...................................................................... 113
3.4.6. Bộ định tuyến Router ............................................................................. 117
3.4.7. Transceiver ............................................................................................. 118
3.4.8. Gateway ................................................................................................. 118
3.4.9. Modem ................................................................................................... 119
CHƢƠNG 4. GIAO THỨC MẠNG MÁY TÍNH .............................................. 121
4.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 121
4.2. Hoạt động của giao thức ............................................................................... 122
4.3. Giao thức tầng ứng dụng .............................................................................. 123
4.3.1. Giao thức FTP ........................................................................................ 123
4.3.2. Dịch vụ tên miền DNS ........................................................................... 125
4.3.3. Giao thức DHCP .................................................................................... 130
4.3.4. Giao thức SNMP .................................................................................... 133

3


4.3.5. Giao thức HTTP ..................................................................................... 134

4.3.6. Giao thức POP3 ..................................................................................... 135
4.4. Giao thức tầng vận chuyển ........................................................................... 136
4.4.1. Giao thức UDP (User Datagram Protocol) ............................................ 136
4.4.2. Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) .................................. 137
4.5. Giao thức tầng mạng .................................................................................... 141
4.5.1. Định tuyến và giao thức định tuyến ....................................................... 141
4.5.2. Giao thức IP ........................................................................................... 144
4.5.3. Giao thức ICMP ..................................................................................... 170
4.5.4. Giao thức phân giải địa chỉ ARP ........................................................... 170
4.6. Bài tập, thảo luận chƣơng 4.......................................................................... 172
CHƢƠNG 5. CÔNG NGHỆ MẠNG MÁY TÍNH ............................................. 173
5.1. Cơng nghệ mạng cục bộ LAN ...................................................................... 173
5.1.1. Tổng quan về công nghệ mạng Ethernet ............................................... 173
5.1.2. CSMA/CD.............................................................................................. 176
5.2. Công nghệ mạng không dây ......................................................................... 184
5.2.1. Các chuẩn mạng không dây ................................................................... 186
5.2.2. Một số công nghệ mạng không dây phổ biến ........................................ 191
5.3. Công nghệ mạng diện rộng WAN ................................................................ 196
5.3.1. Kênh quay số (Dial-up).......................................................................... 198
5.3.2. Công nghệ mạng ISDN .......................................................................... 199
5.3.3. Đƣờng truyền thuê riêng (Leased Line)................................................. 202
5.3.4. Công nghệ mạng X.25 ........................................................................... 203
5.3.5. Công nghệ mạng Frame Relay............................................................... 206
5.3.6. Công nghệ mạng ATM .......................................................................... 207
5.3.7. Công nghệ mạng DSL............................................................................ 208

4


5.3.8. Cable modem ......................................................................................... 209

CHƢƠNG 6. ỨNG DỤNG MẠNG MÁY TÍNH ............................................... 211
6.1. Internet of Things ......................................................................................... 211
6.2. Điện tốn đám mây ...................................................................................... 215
6.3. Thƣơng mại điện tử ...................................................................................... 216
6.4. Quản trị và an ninh mạng ............................................................................. 219
6.4.1. Quản trị mạng ........................................................................................ 219
6.4.2. An ninh mạng ......................................................................................... 220
6.5. Thiết kế , bảo trì hệ thống mạng .................................................................. 221
6.5.1. Thiết kế hạ tầng mạng ............................................................................ 221
6.5.2. Kỹ thuật Troubleshoot hệ thống mạng .................................................. 222
6.6. Phát triển các ứng dụng mạng ...................................................................... 223
6.7. Bài tập, thảo luận chƣơng 6.......................................................................... 224
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 225

5


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, hệ thống Mạng máy tính là một cơng cụ đắc lực, thậm chí vơ cùng quan
trọng đối với sự phát triển của xã hội. Đây là một trong những lĩnh vực khoa học thiết
yếu và đƣợc xây dựng, phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới.
Các ƣu điểm và hiệu quả khi ứng dụng công nghệ mạng máy tính vào cuộc sống
đã đem lại lợi ích to lớn cho con ngƣời trên toàn thế giới. Mạng máy tính đƣợc sử dụng
trong tất cả các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp nhƣ một phần bắt buộc phải có nhằm
phục vụ nhu cầu trao đổi thơng tin, điện tử hóa q trình làm việc,…
Nội dung tài liệu tập trung trình bày về các thành phần cơ bản của mạng máy tính
nhƣ phần cứng mạng, phần mềm mạng, các mơ hình chuẩn hóa OSI, TCP/IP, các giao
thức liên mạng, các công nghệ mạng LAN, công nghệ mạng diện rộng WAN,… Bên
cạnh đó cịn trang bị cho ngƣời học một số định hƣớng nghiên cứu chuyên môn liên quan
tới chuyên ngành Truyền thơng & Mạng máy tính nhƣ định hƣớng về thiết kế mạng, quản

trị mạng, an ninh mạng, phát triển ứng dụng mạng,…
Với xu thế chung, mọi hệ thống truyền dẫn đang đƣợc liên kết và quy tụ về một
mối (hội tụ mạng), có nghĩa là các hệ thống chia sẻ khác nhau nhƣ mạng viễn thông,
mạng số liệu, mạng chuyển mạch,…trƣớc đây chia sẻ riêng rẽ, nhƣng hiện nay đều có thể
liên kết đƣợc với nhau nhờ các chuẩn, công nghệ mới đƣợc xây dựng và phát triển.
Nhƣng trên hết, máy tính nói riêng và mạng máy tính nói chung vẫn là nhân tố chủ chốt
cho q trình hình thành mạng hội tụ đó.
Tài liệu đƣợc trình bày một cách đơn giản và dễ hiểu nhất cho ngƣời học. Tuy
nhiên để có thể nắm bắt và hiểu đƣợc tốt hơn các kiến thức của mạng căn bản sinh viên
cần đọc thêm nhiều tài liệu chính thống khác đƣợc giới thiệu ở mục tài liệu tham khảo
cuối bài giảng.
Tài liệu khi xây dựng có tham khảo của các đồng nghiệp trong và ngoài nƣớc. Do
lần đầu xuất bản nên khơng tránh khỏi thiếu sót và cần đƣợc bổ sung. Rất mong đƣợc sự
đóng góp của quý độc giả theo địa chỉ
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, Mùa Xuân 2016!

6


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
1.1. Lịch sử phát triển
Máy tính của thập niên 1940 là các thiết bị cơ-điện tử lớn và rất dễ hỏng. Sự phát
minh ra transitor bán dẫn vào năm 1947 tạo ra cơ hội để làm ra chiếc máy tính nhỏ và
đáng tin cậy hơn.
Năm 1950, các máy tính lớn mainframe chạy bởi các chƣơng trình ghi trên thẻ đục
lỗ (punched card) bắt đầu đƣợc dùng trong các học viện lớn. Điều này tuy tạo nhiều thuận
lợi với máy tính có khả năng đƣợc lập trình nhƣng cũng có rất nhiều khó khăn trong việc
tạo ra các chƣơng trình dựa trên thẻ đục lỗ này.
Vào cuối thập niên 1950, ngƣời ta phát minh ra mạch tích hợp (IC) chứa nhiều

transitor trên một mẫu bán dẫn nhỏ, tạo ra một bƣớc nhảy vọt trong việc chế tạo các máy
tính mạnh hơn, nhanh hơn và nhỏ hơn. Đến nay, IC có thể chứa hàng triệu transistor trên
một mạch.
Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các máy tính nhỏ đƣợc gọi là
minicomputer bắt đầu xuất hiện.
Năm 1977, cơng ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính cũng đƣợc gọi
là máy tính cá nhân (personal computer - PC).
Năm 1981, IBM đƣa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Sự thu nhỏ ngày càng tinh vi hơn
của các IC đƣa đến việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân tại nhà và trong kinh doanh.
Vào giữa thập niên 1980, ngƣời sử dụng dùng các máy tính độc lập bắt đầu chia sẻ
các tập tin bằng cách dùng modem kết nối với các máy tính khác. Cách thức này đƣợc gọi
là điểm nối điểm, hay truyền theo kiểu quay số. Khái niệm này đƣợc mở rộng bằng cách
dùng các máy tính là trung tâm truyền tin trong một kết nối quay số. Các máy tính này
đƣợc gọi là sàn thơng báo (bulletin board). Các ngƣời dùng kết nối đến sàn thông báo
này, để lại đó hay lấy đi các thơng điệp, cũng nhƣ gửi lên hay tải về các tập tin. Hạn chế
của hệ thống là có rất ít hƣớng truyền tin, và chỉ với những ai biết về sàn thơng báo đó.
Ngồi ra, các máy tính tại sàn thơng báo cần một modem cho mỗi kết nối, khi số lƣợng
kết nối tăng lên, hệ thống không thề đáp ứng đƣợc nhu cầu.
Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã phát triển
các mạng diện rộng WAN có độ tin cậy cao, nhằm phục vụ các mục đích quân sự và khoa
học. Công nghệ này khác truyền tin điểm nối điểm. Nó cho phép nhiều máy tính kết nối

7


lại với nhau bằng các đƣờng dẫn khác nhau. Bản thân mạng sẽ xác định dữ liệu di chuyển
từ máy tính này đến máy tính khác nhƣ thế nào. Thay vì chỉ có thể thơng tin với một máy
tính tại một thời điểm, nó có thể thơng tin với nhiều máy tính cùng lúc bằng cùng một kết
nối (sau này, mạng WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trở thành Internet).

Hình 1.1. Một số mốc phát triển của ngành cơng nghiệp mạng máy tính
Từ đó đến nay đã có rất nhiều công ty đƣa ra các sản phẩm của mình, đặc biệt khi
các máy tính cá nhân đƣợc sử dụng một cánh rộng rãi. Khi số lƣợng máy vi tính trong
một văn phịng hay cơ quan đƣợc tăng lên nhanh chóng thì việc kết nối chúng trở nên vơ
cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho ngƣời sử dụng.
Ngày nay với một lƣợng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao.
Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực nhƣ
khoa học, quân sự, quốc phòng, thƣơng mại, dịch vụ, giáo dục... Hiện nay ở nhiều nơi
mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc. Ngƣời ta thấy đƣợc việc kết nối các
máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn nhƣ:
Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (nhƣ thiết bị, chƣơng
trình, dữ liệu) khi đƣợc trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều
có thể tiếp cận đƣợc mà khơng quan tâm tới những tài ngun đó ở đâu.
Tăng độ tin cậy của hệ thống: Ngƣời ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lƣu trữ
(backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể đƣợc khơi
phục nhanh chóng. Trong trƣờng hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì ngƣời ta
cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế.

8


Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thơng tin có thể đƣợc sữ
dụng chung thì nó mang lại cho ngƣời sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với
những thay đổi về chất nhƣ:
 Ðáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại.
 Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu.
 Tăng cƣờng năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán.
 Tăng cƣờng truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang đƣợc cung cấp
trên thế giới.
Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong mạng là

mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ nhƣ làm thế nào để truy xuất thơng tin
một cách nhanh chóng và tối ƣu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên mạng quá nhiều
đơi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra mất thông tin một cách đáng tiếc.
Hiện nay việc làm sao có đƣợc một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an tồn với lợi
ích kinh tế cao đang rất đƣợc quan tâm. Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về cơng
nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa
chọn. Nhƣ vậy để đƣa ra một giải pháp hồn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá
trình chọn lọc dựa trên những ƣu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ.
Ðể giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ
để giải quyết. Nhƣng công nghệ cao nhất chƣa chắc là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ
tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất.
1.2. Mạng máy tính, mạng Internet
Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay các mạng máy tính đã phát
triển một cách nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do vậy
việc nghiên cứu chúng ngày càng trở nên phức tạp. Tuy nhiên các mạng máy tính cũng có
cùng các điểm chung thơng qua đó chúng ta có thể đánh giá và phân loại chúng.
1.2.1. Khái niệm mạng máy tính
a. Khái niệm
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền vật
lý theo một cấu trúc nào đó và thơng qua đó các máy tính trao đổi thơng tin qua lại cho
nhau.

9


Đƣờng truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay khơng dây dùng để
chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó
biểu thị các giá trị dữ liệu dƣới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu
đƣợc truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của
sóng điện từ có thể dùng các đƣờng truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây

đƣờng truyền đƣợc kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện
thoại, sóng vô tuyến ... Các đƣờng truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái
niệm đƣờng truyền và cấu trúc là những đặc trƣng cơ bản của mạng máy tính.

Hình 1.2. Một mơ hình liên kết các máy tính trong mạng
Với sự trao đổi qua lại giữa máy tính này với máy tính khác đã phân biệt mạng
máy tính với các hệ thống thu phát một chiều nhƣ truyền hình, phát thơng tin từ vệ tinh
xuống các trạm thu thụ động... vì tại đây chỉ có thơng tin một chiều từ nơi phát đến nơi
thu mà không quan tâm đến có bao nhiêu nơi thu, có thu tốt hay không.
Đặc trƣng cơ bản của đƣờng truyền vật lý là giải thơng. Giải thơng của một
đường chuyền chính là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng được. Tốc độ truyền

10


dữ liệu trên đƣờng truyền cịn đƣợc gọi là thơng lƣợng của đƣờng truyền - thƣờng đƣợc
tính bằng số lƣợng bit đƣợc truyền đi trong một giây (Bps). Thông lƣợng còn đƣợc đo
bằng đơn vị khác là Baud (lấy từ tên nhà bác học - Emile Baudot). Baud biểu thị số lƣợng
thay đổi tín hiệu trong một giây.
Ở đây Baud và Bps khơng phải bao giờ cũng đồng nhất. Ví dụ: nếu trên đƣờng
dây có 8 mức tín hiệu khác nhau thì mỗi mức tín hiệu tƣơng ứng với 3 bit hay là 1 Baud
tƣơng ứng với 3 bit. Chỉ khi có 2 mức tín hiệu trong đó mỗi mức tín hiệu tƣơng ứng với 1
bit thì 1 Baud mới tƣơng ứng với 1 bit.
b. Lợi ích của mạng máy tính
Trƣớc khi có mạng máy tính, để xử lý cơng việc trong các tổ chức /công ty/doanh
nghiệp, mỗi nơi cần phải có một số lƣợng lớn nhân lực là con ngƣời để giải quyết, mọi
thứ dƣờng nhƣ trở nên phức tạp và thậm chí là khó khăn, tiêu tốn nhiều cơng sức, tiền
bạc hoặc chi phí để th mƣớn. Tuy nhiên, với một hệ thống mạng có thể thay thế sự
phức tạp đó, chẳng hạn:
 Nhiều ngƣời có thể dùng chung một phần mềm tiện ích.

 Một nhóm ngƣời cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung
dữ liệu của đề án, dùng chung tập tin chính (master file) của đề án, họ trao
đổi thơng tin với nhau dễ dàng.
 Dữ liệu đƣợc quản lý tập trung nên bảo mật an toàn, trao đổi giữa những
ngƣời sử dụng thuận lợi, nhanh chóng, backup dữ liệu tốt hơn.
 Sử dụng chung các thiết bị máy in, máy scaner, đĩa cứng và các thiết bị khác.
 Ngƣời sử dụng và trao đổi thông tin với nhau dễ dàng thông qua dịch vụ thƣ
điện tử (Email), dịch vụ Chat, dịch vụ truyền file (FTP), dịch vụ Web,...
 Xóa bỏ rào cản về khoảng cách địa lý giữa các máy tính trong hệ thống mạng
muốn chia sẻ và trao đổi dữ liệu với nhau.
 Một số ngƣời sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp
mà chức năng lại mạnh).
 Cho phép ngƣời lập trình ở một trung tâm máy tính này có thể sử dụng các
chƣơng trình tiện ích, vùng nhớ của một trung tâm máy tính khác đang rỗi để
làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống.
 An toàn cho dữ liệu và phần mềm vì nó quản lý quyền truy cập của các tài
khoản ngƣời dùng (phụ thuộc vào các chuyên gia quản trị mạng).

11


1.2.2. Khái niệm mạng Internet
Khái niệm : Internet (thường được đọc theo khẩu âm tiếng Việt là "in-tơ-nét") là
một hệ thống thơng tin tồn cầu có thể được truy nhập cơng cộng gồm các mạng máy
tính được liên kết với nhau. Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu nối chuyển gói dữ
liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức
IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp,
của các viện nghiên cứu và các trường đại học, của người dùng cá nhân và các chính
phủ trên tồn cầu.
- Internet là sự kết hợp của các máy tính trên phạm vi tồn cầu. Những máy tính

này đƣợc liên kết với nhau thơng qua một mạng lớn của hệ thống viễn thơng. Internet cho
phép bạn có khả năng truy cập các nguồn tài nguyên dữ liệu và thơng tin nằm ở trên máy
tính ở những vị trí khác nhau trên tồn thế giới. Các máy tính có thể kết nối với nhau
thơng qua một phƣơng thức truyền dữ liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên
mạng đã đƣợc chuẩn hóa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy
tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các trƣờng đại học, của
ngƣời dùng cá nhân, và các chính phủ trên tồn cầu. Chúng cung cấp một khối lƣợng
thơng tin và dịch vụ khổng lồ trên Internet.

12


Hình 1.3. Mạng Internet kết nối các quốc gia trên toàn cầu lại với nhau
- Internet là một tập hợp của các máy tính đƣợc liên kết nối lại với nhau thông qua
hệ thống dây cáp mạng và đƣờng điện thoại trên tồn thế giới với mục đích trao đổi, chia
sẻ dữ liệu và thông tin. Bất cứ nguời nào trên hệ thống cũng có thể tiếp cận và đi vào xem
thơng tin từ bất cứ một máy tính nào trên hệ thống này hay hệ thống khác. Trƣớc đây
mạng Internet đƣợc sử dụng chủ yếu ở các tổ chức chính phủ và trong các trƣờng học.
Ngày nay mạng Internet đã đƣợc sử dụng bởi hàng tỷ ngƣời bao gồm cả cá nhân các
doanh nghiệp lớn, nhỏ, các trƣờng học và tất nhiên là nhà nƣớc và các tổ chức chính phủ.
Phần chủ yếu nhất của mạng Internet là World Wide Web.
Mạng Internet là của chung, điều đó có nghĩa là khơng ai thực sự sở hữu nóvới tƣ
cách cá nhân. Mỗi phần nhỏ của mạng đƣợc quản lý bởi các tổ chứckhác nhau nhƣng
không ai hoặc không một thực thể nào cũng nhƣ khơng một trung tâm máy tính nào nắm
quyền điều khiển mạng. Mỗi phần của mạng đƣợc liên kết với nhau theo một cách thức
nào đó nhằm tạo nên một mạng toàn cầu.
Internet là một mạng toàn cầu bao gồm nhiều mạng LAN (Local AreaNetwork),
MAN (Metropolitan Area Network) và WAN (Wide AreaNetwork) trên thế giới kết nối
với nhau. Mỗi mạng thành viên này đƣợc kết nối vào Internet thơng qua một router.

Hình 1.4. Mơ hình kết nối mạng Internet sử dụng Router
1.2.3. Băng thông, thông lƣợng, tốc độ và độ trễ
a. Băng thông (Bandwidth)
Khái niệm băng thông (Bandwidth) là một trong những đặc trƣng quan trọng của
môi trƣờng truyền dẫn. Băng thông là khoảng tần số mà mơi trƣờng truyền dẫn có thể đáp

13


ứng đƣợc và đơn vị của nó là Hz (Hertz). Băng thông liên quan mật thiết đến tốc độ tối
đa của đƣờng truyền (theo cơng thức tính tốn của Nyquist), do vậy có đơi khi ngƣời ta
hay dùng tốc độ tối đa (tính bằng bps) để chỉ băng thơng của mạng.
Một số minh họa về băng thơng:

Hình 1.5. Mỗi cơng nghệ cung cấp băng thơng tối đa là khác nhau

Hình 1.6. Băng thông lớn sẽ giúp tăng khả năng truyền tải dữ liệu cao hơn

14


Hình 1.7. Thời gian truyền tải dữ liệu phụ thuộc vào băng thơng

Hình 1.8. Các loại dữ liệu trong truyền thông không dây

15


Đơn vị của băng thơng:
• bps (Bits per second – số bit trong một giây) : đây là đơn vị cơ bản của băng

thơng.
• Kbps (Kilobits per second): 1Kbps = 103bps = 1000bps.
• Mbps (Megabits per second): 1Mbps = 103Kbps.
• Gbps (Gigabits per second): 1Gbps = 103Mbps.
• Tbps (Terabits per second): 1Tbps = 103Gbps.
b. Tốc độ (Rate)
Tốc độ (rate) thƣờng đƣợc tính bằng đơn vị bps, nghĩa là số bit truyền đi trong 1
giây. Ví dụ: Tốc độ trên đƣờng truyền Ethernet là 10Mbps nghĩa là 10 triệu bit đƣợc
truyền trong 1 giây.

Hình 1.9. Loại băng thơng và mơi trường truyền khác nhau có ảnh hưởng lớn tới
tốc độ truyền dữ liệu

16


Hình 1.10. Mạng với đường truyền “đồng đều” về băng thông giúp tốc độ nhanh
hơn
c. Thông lƣợng (Throughput)
Thông lƣợng (Throughput) là lƣợng thơng tin hữu ích đƣợc truyền đi trên mạng
trong một đơn vị thời gian và chính thơng lƣợng mới là chỉ số để đánh giá mạng nhanh
hay chậm chứ khơng phải băng thơng.
Nói cách khác, thơng lƣợng chính là tốc độ (bit/đơn vị thời gian) mà các bit đƣợc
truyền tải giữa ngƣời gửi và ngƣời nhận. Mức độ tức thời, thông lƣợng là tốc độ tại một
thời điểm cụ thể. Mức độ trung bình thì nó là tốc độ trong một khoảng thời gian dài.

Hình 1.11. Ví dụ minh họa thông lượng
Thông lƣợng trong Internet: thông lƣợng ở mỗi kết nối đầu cuối là Min (Rc,Rs,R/10).

Trong thực tế thì Rc hoặc Rs thƣờng là nút thắt cổ chai.

17


Hình 1.12. Minh họa 10 kết nối chia sẻ băng thông của liên kết xương sống R
bits/giây
d. Độ trễ (Delay)
Độ trễ là khoảng thời gian chuyển một thông điệp từ nút (node) này đến nút khác
trong hệ thống mạng.
Một số loại trễ trong q trình truyền gói tin từ nguồn tới đích là:
+ Trễ xử lý: là thời gian đóng gói hay xử lý gói tin tại các node. Trễ này phụ thuộc
vào từng loại thiết bị khác nhau.
+ Trễ truyền lan: thời gian truyền một bit thông tin trên đƣờng liên kết từ nguồn tới
đích.
+ Trễ truyền tin: là khoảng thời gian cần thiết để truyền đi một đơn vị dữ liệu. Ví
dụ, trong chuyển mạch gói, đó là khoảng thời gian để truyền hết tất cả các bit của một gói
tin lên đƣờng truyền.
+ Trễ hàng đợi: là thời gian xử lý tại hàng đợi trong các node mạng. Trong mạng
chuyển mạch gói, trễ hàng đợi đƣợc tính bằng khoảng thời gian gói chờ từ khi vào hàng
đợi đến khi ra khỏi hàng đợi. Trễ hàng đợi biến động phụ thuộc vào số lƣợng gói tin gửi
đến một node mạng. Khi mà số lƣợng gói tin gửi đến vƣợt quá tốc độ xử lý của node,
những gói tin chƣa kịp xử lý đƣợc đƣa lên hàng đợi để xử lý sau theo nguyên tắc vào
trƣớc ra trƣớc.

18


1.2.4. Các phƣơng pháp truyền thông dữ liệu
 Phƣơng thức Unicast: Một nút nguồn muốn gửi một thông điệp đến duy nhất
một nút đích trên hệ thống mạng.

 Phƣơng thức Multicast: Một nút nguồn muốn gửi một thông điệp đến một
nhóm các nút đích trên hệ thống mạng.
 Phƣơng thức Broadcast: Một nút nguồn muốn gửi một thông điệp đến tất cả
các nút đích khác trên hệ thống mạng.

Hình 1.13. Các kiểu truyền thông phổ biến
1.2.5. Các vấn đề xã hội liên quan tới mạng máy tính
Quan hệ giữa con ngƣời với con ngƣời trở nên nhanh chóng, dễ dàng và gần gũi
hơn cũng mang lại nhiều vấn đề xã hội cần giải quyết nhƣ:
Lạm dụng hệ thống mạng để làm điều phi pháp hay thiếu đạo đức: Các tổ chức
buôn ngƣời, khiêu dâm, lừa gạt, hay tội phạm qua mạng, tổ chức tin tặc để ăn cắp tài sản
của công dân và các cơ quan, tổ chức khủng bố.

19


Mạng càng lớn thì nguy cơ lan truyền các phần mềm ác tính (chứa mã độc) càng dễ
xảy ra.
Hệ thống bn bán trực tuyến trở nên khó kiểm sốt hơn nhƣng cũng tạo điều kiện
cho cạnh tranh gay gắt hơn.
Một vấn đề nảy sinh là xác định biên giới giữa việc kiểm sốt nhân viên làm cơng
và quyền tƣ hữu của họ. (Chủ thì muốn tồn quyền kiểm sốt các điện thƣ hay các cuộc
trò chuyện trực tuyến nhƣng điều này có thể vi phạm nghiêm trọng quyền cá nhân).
Vấn đề giáo dục thanh thiếu niên cũng trở nên khó khăn hơn vì các em có thể tham
gia vào các việc trên mạng mà cha mẹ khó kiểm sốt nổi, chẳng hạn nhƣ nghiện game,
nghiện mạng xã hội, mất kiểm sốt vì “cuộc sống ảo” trên mạng,…
Hơn bao giờ hết với phƣơng tiện thơng tin nhanh chóng thì sự tự do ngơn luận hay
lạm dụng quyền ngơn luận cũng có thể ảnh hƣởng sâu rộng hơn trƣớc đây nhƣ là các
trƣờng hợp của các phần mềm quảng cáo (adware) và các thƣ rác (spam mail),…
Tóm lại, khơng thể phủ nhận đƣợc lợi ích to lớn mà mạng máy tính đã và đang đem

lại cho con ngƣời, tuy nhiên bên cạnh đó vẫn cịn nhiều mặt trái tiêu cực nếu nhƣ chúng
ta khơng biết làm chủ cơng nghệ, khơng kiểm sốt đƣợc thời gian sử dụng mạng,…sẽ dẫn
tới nhiều hệ lụy xấu do mặt trái của mạng máy tính đem tới cho chúng ta.
1.3. Phân loại mạng máy tính
Việc phân loại mạng máy tính dựa theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào yếu tố
chính đƣợc chọn dùng để làm mục tiêu phân loại, chẳng hạn ngƣời ta có thể phân loại
theo kỹ thuật chuyển mạch hoặc theo quy mô và khoảng cách địa lý.
Với kiểu phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch, ngƣời ta phân loại thành:
 Chuyển mạch kênh
Khi có hai trạm cần trao đổi thơng tin với nhau thì giữa chúng sẽ đƣợc thiết lập một
"kênh" cố định và đƣợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt kết nối. Dữ liệu chỉ
đƣợc truyền theo con đƣờng cố định này. Kỹ thuật chuyển mạch kênh đƣợc sử dụng trong
các kết nối ATM (Asynchronous Transfer Mode) và Dial-up ISDN (Integrated Services
Digital Networks). Ví dụ về mạng chuyển mạch kênh là mạng điện thoại.
Ƣu điểm là kênh truyền đƣợc dành riêng trong suốt quá trình giao tiếp do đó tốc độ
truyền dữ liệu đƣợc bảo đảm. Điều này là đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng thời
gian thực nhƣ audio và video.

20


Nhƣợc điểm là phải tốn thời gian để thiết lập đƣờng truyền cố định giữa hai trạm;
hiệu suất sử dụng đƣờng truyền khơng cao, vì có lúc trên kênh khơng có dữ liệu truyền
của hai trạm kết nối, nhƣng các trạm khác không đƣợc sử dụng kênh truyền này.
 Chuyển mạch gói
Kỹ thuật này đƣợc đƣa ra nhằm tận dụng các ƣu điểm và khác phục những nhƣợc
điểm của hai kỹ thuật trên, đối với kỹ thuật này các thông báo đƣợc chia thành các gói tin
(packet) có kích thƣớc thay đổi, mỗi gói tin bao gồm dữ liệu, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích
và các thơng tin về địa chỉ các trạm trung gian. Các gói tin riêng biệt không phải luôn
luôn đi theo một con đƣờng duy nhất, điều này đƣợc gọi là chọn đƣờng độc lập

(independent routing).
Ƣu điểm là dải thơng có thể đƣợc quản lý bằng cách chia nhỏ dữ liệu vào các đƣờng
khác nhau trong trƣờng hợp kênh truyền bận; nếu một liên kết bị sự cố trong q trình
truyền thơng thì các gói tin cịn lại có thể đƣợc gửi đi theo các con đƣờng khác; điểm
khác nhau cơ bản giữa kỹ thuật chuyển mạch thơng báo và kỹ thuật chuyển mạch gói là
trong kỹ thuật chuyển mạch gói các gói tin đƣợc giới hạn về độ dài tối đa điều này cho
phép các trạm chuyển mạch có thể lƣu giữ các gói tin vào bộ nhớ trong mà không phải
đƣa ra bộ nhớ ngồi do đó giảm đƣợc thời gian truy nhập và tăng hiệu quả truyền tin.
Nhƣợc điểm là khó khăn của phƣơng pháp chuyển mạch gói cần giải quyết là tập
hợp các gói tin tại nơi nhận để tạo lại thơng báo ban đầu cũng nhƣ xử lý việc mất các gói
tin.
 Chuyển mạch thơng báo
Khơng giống chuyển mạch kênh, chuyển mạch thông báo không thiết lập liên kết
dành riêng giữa hai trạm giao tiếp mà thay vào đó mỗi thơng báo đƣợc xem nhƣ một khối
độc lập bao gồm cả địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Mỗi thơng báo sẽ đƣợc truyền qua các
trạm trong mạng cho đến khi nó đến đƣợc địa chỉ đích, mỗi trạm trung gian sẽ nhận và
lƣu trữ thông báo cho đến khi trạm trung gian kế tiếp sẵn sàng để nhận thông báo sau đó
nó chuyển tiếp thơng báo đến trạm kế tiếp, chính vì lý do này mà mạng chuyển mạch
thơng báo cịn có thể đƣợc gọi là mạng lƣu và chuyển tiếp (Store and Forward Network).
Một ví dụ điển hình về kỹ thuật này là dịch vụ thƣ điện tử (e-mail), nó đƣợc chuyển tiếp
qua các trạm cho đến khi tới đƣợc đích cần đến.
Ƣu điểm là cung cấp một sự quản lý hiệu quả hơn đối với sự lƣu thông của mạng,
bằng cách gán các thứ tự ƣu tiên cho các thơng báo và đảm bảo các thơng báo có độ ƣu

21


tiên cao hơn sẽ đƣợc lƣu chuyển thay vì bị trễ do q trình lƣu thơng trên mạng; giảm sự
tắc nghẽn trên mạng, các trạm trung gian có thể lƣu giữ các thông báo cho đến khi kênh
truyền rảnh mới gửi thông báo đi; tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền, với kỹ thuật này

các trạm có thể dùng chung kênh truyền.
Nhƣợc điểm là độ trễ do việc lƣu trữ và chuyển tiếp thông báo là không phù hợp với
các ứng dụng thời gian thực, Các trạm trung gian phải có dung lƣợng bộ nhớ rất lớn để
lƣu giữ các thơng báo trƣớc khi chuyển tiếp nó tới một trạm trung gian khác (kích thƣớc
của các thơng báo khơng bị hạn chế).
Hoặc có thể phân loại theo kiểu cơng nghệ kết nối, ngƣời ta phân thành mạng có
dây và mạng không dây (wireless network).
Tuy nhiên, trên thực tế ngƣời ta thƣờng phân loại mạng theo quy mô của mạng và
khoảng cách địa lý thành một số loại mạng chính nhƣ sau:
1.3.1. Mạng cục bộ LAN
LAN (từ Anh ngữ: Local Area Network), hay còn gọi là "mạng cục bộ", là mạng tƣ
nhân trong một toà nhà, một khu vực (trƣờng học hay cơ quan chẳng hạn) có cỡ chừng
vài km (sử dụng công nghệ mạng LAN riêng biệt). Chúng nối các máy chủ và các máy
trạm trong các văn phòng và nhà máy để chia sẻ tài nguyên và trao đổi thơng tin. LAN có
các đặc điểm: giới hạn về tầm cỡ, phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến vài trăm mét.
Vận tốc truyền dữ liệu thông thƣờng là 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, và gần đây là 100
Gbps.

22


Hình 1.14. Ví dụ về mạng LAN
Ba kiến trúc mạng LAN thơng dụng bao gồm:
 Mạng hình bus hay mạng tuyến tính. Các máy nối nhau một cách liên tục
thành một hàng từ máy này sang máy kia. Ví dụ của nó là Ethernet (chuẩn
IEEE 802.3).
 Mạng hình vịng. Các máy nối nhau nhƣ trên và máy cuối lại đƣợc nối ngƣợc
trở lại với máy đầu tiên tạo thành vòng kín. Thí dụ mạng vịng thẻ bài IBM
(IBM token ring).
 Mạng hình sao.

1.3.2. Mạng đơ thị MAN
MAN (từ Anh ngữ: Metropolitan Area Network), hay cịn gọi là "mạng đơ thị", là
mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km. Nó có thể bao gồm nhóm các văn phịng gần
nhau trong thành phố, nó có thể là cơng cộng hay tƣ nhân và có đặc điểm:
 Chỉ có tối đa hai dây cáp nối.
 Không dùng các kỹ thuật nối chuyển.
 Có thể hỗ trợ vận chuyển dữ liệu và đàm thoại, hay ngay cả truyền hình.
Ngày nay ngƣời ta có thể dùng kỹ thuật cáp quang (fiber optical) để truyền
tín hiệu. Vận tốc có hiện nay thể đạt đến 10 Gbps.

23


Ví dụ của kỹ thuật này là mạng DQDB (Distributed Queue Dual Bus) hay còn gọi là
bus kép theo hàng phân phối (tiêu chuẩn IEEE 802.6).
1.3.3. Mạng diện rộng WAN
WAN (wide area network), còn gọi là "mạng diện rộng", dùng trong vùng địa lý lớn
thƣờng cho quốc gia hay cả lục địa, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km. Chúng bao
gồm tập họp các máy nhằm chạy các chƣơng trình cho ngƣời dùng. Các máy này thƣờng
gọi là máy lƣu trữ(host) hay cịn có tên là máy chủ, máy đầu cuối (end system). Các máy
chính đƣợc nối nhau bởi các mạng truyền thông con (communication subnet) hay gọn
hơn là mạng con (subnet). Nhiệm vụ của mạng con là chuyển tải các thông điệp(message)
từ máy chủ này sang máy chủ khác.

Hình 1.15. Ví dụ về mạng WAN
Mạng con thƣờng có hai thành phần chính:
 Các đƣờng dây vận chuyển còn gọi là mạch (circuit), kênh (channel), hay
đƣờng trung chuyển (trunk).
 Các thiết bị nối chuyển. Đây là loại máy tính chuyện biệt hố dùng để nối hai
hay nhiều đƣờng trung chuyển nhằm di chuyển các dữ liệu giữa các máy.

Khi dữ liệu đến trong các đƣờng vô, thiết bị nối chuyển này phải chọn (theo
thuật toán đã định) một đƣờng dây ra để gửi dữ liệu đó đi. Tên gọi của thiết

24


bị này là nút chuyển gói (packet switching node) hay hệ thống trung
chuyển (intermediate system). Máy tính dùng cho việc nối chuyển gọi là "bộ
chọn đƣờng" hay "bộ định tuyến" (router).
Hầu hết các WAN bao gồm nhiều đƣờng cáp hay là đƣờng dây điện thoại, mỗi
đƣờng dây nhƣ vậy nối với một cặp bộ định tuyến. Nếu hai bộ định tuyến khơng nối
chung đƣờng dây thì chúng sẽ liên lạc nhau bằng cách gián tiếp qua nhiều bộ định truyến
trung gian khác. Khi bộ định tuyến nhận đƣợc một gói dữ liệu thì nó sẽ chứa gói này cho
đến khi đƣờng dây ra cần cho gói đó đƣợc trống thì nó sẽ chuyển gói đó đi. Trƣờng hợp
này ta gọi là nguyên lý mạng con điểm nối điểm, hay nguyên lý mạng con lƣu trữ và
chuyển tiếp (store-and-forward), hay nguyên lý mạng con nối chuyển gói.
Có nhiều kiểu cấu hình cho WAN dùng nguyên lý điểm tới điểm nhƣ là dạng sao,
dạng vịng, dạng cây, dạng hồn chỉnh, dạng giao vòng, hay bất định.
1.3.4. So sánh mạng LAN và mạng WAN
Về cơ bản, hiện nay nếu theo quan điểm phân loại mạng máy tính theo vị trí địa lý,
hầu nhƣ các loại mạng dần bị xóa mờ danh giới, đặc biệt là các mạng diện rộng nhƣ
WAN, MAN, GAN,…Giờ đây ngƣời ta chỉ chú ý và phân loại chúng thành hai loại chính
đó là mạng cục bộ LAN và mạng diện rộng WAN.
Mạng cục bộ và mạng diện rộng có thể đƣợc phân biệt bởi: địa phƣơng hoạt động,
tốc độ đƣờng truyền và tỷ lệ lỗi trên đƣờng truyền, chủ quản của mạng, đƣờng đi của
thông tin trên mạng, dạng chuyển giao thông tin.
Khu vực hoạt động: Liên quan đến khu vực địa lý thì mạng cục bộ sẽ là
mạng liên kết các máy tính nằm ở trong một khu vực nhỏ. Khu vực có thể bao gồm một
tịa nhà hay là một khu nhà... Điều đó hạn chế bởi khoảng cách đƣờng dây cáp đƣợc dùng
để liên kết các máy tính của mạng cục bộ (Hạn chế đó cịn là hạn chế của khả năng kỹ

thuật của đƣờng truyền dữ liệu). Ngƣợc lại mạng diện rộng là mạng có khả năng liên kết
các máy tính trong một vùng rộng lớn nhƣ là một thành phố, một miền, một đất nƣớc,
mạng diện rộng đƣợc xây dựng để nối hai hoặc nhiều khu vực địa lý riêng biệt.
Tốc độ đƣờng truyền và tỷ lệ lỗi trên đƣờng truyền: Do các đƣờng cáp của
mạng cục bộ đƣơc xây dựng trong một khu vực nhỏ cho nên nó ít bị ảnh hƣởng bởi tác
động của thiên nhiên (nhƣ là sấm chớp, ánh sáng...). Điều đó cho phép mạng cục bộ có
thể truyền dữ liệu với tốc độ cao mà chỉ chịu một tỷ lệ lỗi nhỏ. Ngƣợc lại với mạng diện

25