Chương I: Tổng quan về mạng máy tính pot

Chương I: Tổng quan về mạng máy tính
1. Khái niệm mạng máy tính
-
Mạng máy tính (networking) là một
tập hợp các máy tính được kết nối với
nhau bằng các đường truyền vật lý
theo một kiến trúc nào đó đảm bảo cho
các máy tính có thể chia sẻ dữ liệu và
các thiết bị ngoại vi với nhau.
2. Các yếu tố của một mạng máy tính
-
Đường truyền vật lý
•
Đường truyền hữu tuyến gồm có: cáp đồng trục, cáp đôi xoắn, cáp
sợi quang
•
Đường truyền vô tuyến gồm có: Radio, sóng cực ngắn (viba), tia
hồng ngoại
-
Dải thông (bandwidch): là độ đo phạm vi tần số mà đường truyền có
thể đáp ứng

-
Thông lượng (Throughput): được biểu diễn bằng số bít truyền đi trong
1 giây (bps)
-
Độ suy hao: là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đường truyền (phụ
thuộc độ dài cáp)
-
Nhiễu điện từ: gây ra bởi các tín hiệu điện bên ngoài đường truyền

-
Kiến trúc mạng: Thể hiện cách nối các máy tính (hình trạng –
topology) ra sao và giao thức (protocol) truyền tin trên mạng như thế
nào
Topo mạng: Có 2 kiểu chủ yếu là điểm - điểm (point to point) và quảng
bá (Broadcast hay Point To Multipoint)
•
Topo kiểu P.T.P gồm có các kiểu là star, ring, tree, mesh (complet)
•
Topo kiểu P.T.MP gồm có các kiểu là ring, bus, satellite hoặc radio

3. Phân loại mạng máy tính.
+ Căn cứ vào quy mô, vị trí địa lý
- LAN (Local Area Network): mạng cục bộ, là mạng được cài đặt
trong một phạm vi tương đối nhỏ (ví dụ trong 1 toà nhà, 1 khu
trường học ) với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nút
mạng chỉ vài km trở lại.
- WAN (Wide Area Network): mạng diện rộng, không bị giới hạn
về mặt khoảng cách điạ lý giữa các máy tính. Phạm vi của mạng có
thể liên quốc gia trên cả lục địa. Thông thường WAN được hình
thành dựa trên sự kết nối của nhiều LAN lại với nhau.
-
MAN (Metropolitan Area Networks): mạng đô thị
-
GAN (Global Area Networks): Mạng toàn cầu

+ Căn cứ vào cách nối mạng
- Bus: Theo đó, các máy tính được nối
trực tiếp vào một đường trục (ở hai đầu
trục có gắn các thiết bị gọi là Teminator).

- Star: Theo cách này, các máy tính
không nối trực tiếp với nhau mà qua
một thiết bị trung tâm, gọi là Hub
- Ring: Gần giống như mô hình
Bus, tuy nhiên đường trục nối lại
thành vòng tròn, do đó không cần
các Teminator.
- Mesh: Ở mô hình này, các máy
nối trực tiếp với nhau, tạo thành
một mạng lưới.

- Hỗn hợp: Ngoài các kiểu trên, người ta có thể kết hợp các mô hình
lại với nhau, tạo nên kiểu mạng hỗn hợp
+ Căn cứ vào kỹ thuật chuyển mạch (switching)
- Chuyển mạch kênh (Circuit switched)
- Chuyển mạch thông báo (Message switched)
- Chuyển mạch gói (Packet switched)
+ Căn cứ trên vai trò hoạt động của các máy tính
- Peer to Peer (mạng ngang quyền): Theo mô hình này, các máy
trên mạng có vai trò như nhau. Mạng này thích hợp với các tổ
chức có quy mô nhỏ, đơn giản.
- Client-Server (mạng phân quyền): Trong mô hình này có một
số máy đóng vai trò Server, tức là cung cấp dịch vụ (phục vụ -
Server) cho máy khác (Client). Các Server còn được dùng để làm
công tác quản lý.

4. Giao thức mạng
- Giao thức (protocol) là các quy tắc quy định cách truyền dữ liệu.
Điều này đảm bảo cho mọi máy tính trong mạng có thể đọc được
các gói dữ liệu dù máy đó chạy bất kỳ hệ điều hành, phần mềm và

phần cứng nào
Tại máy gửi:
•
Dữ liệu được chia thành các gói (packet) mà giao thức có thể xử lý
•
Địa chỉ máy nhận được bổ sung vào gói tin
•
Truyền dữ liệu qua NIC để vào mạng
Tại máy nhận:
•
Lấy các gói tin từ mạng
•
Xử lý dữ liệu địa chỉ, kiểm tra thông tin về gói nhận được
•
Kết hợp dữ liệu từ các gói lại
•
Trả về cho ứng dụng

- Giao thức TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
là một giao thức chuẩn công nghiệp, được định nghĩa bởi tổ chức tiêu
chuẩn hoá quốc tế (International Organization for Standardization -
ISO)
+ Khái niệm mạng Internet: Là mạng máy tính toàn cầu, nó là mạng
của các mạng, sự trao đổi thông tin dựa trên giao thức chuẩn TCP/IP
5. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI (Reference Model for Open
Systems Interconnection)
+ Mục đích của việc phân tầng
-
Nhằm định rõ tiêu chuẩn được dùng trong việc phát triển các hệ
thống mở, làm cho các hệ thống mạng khác nhau dùng những

phương thức truyền thông cùng loại hoặc tương tự như nhau, nhằm
đảm bảo kết nối giữa các hệ thống mạng khác nhau
-
Làm giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng
-
Tìm cách biểu diễn chung cho các thành phần dữ liệu

+ Các nguyên tắc để xây dựng các tầng hệ thống mở của ISO
-
Chỉ thiết lập 1 tầng khi cần đến một cấp độ trừu tượng khác nhau
-
Mỗi tầng phải thực hiện một chức năng rõ ràng, các chức năng
giống nhau được đặt trong cùng một tầng
-
Chức năng mỗi tầng phải định rõ những giao thức theo đúng tiêu
chuẩn quốc tế, khi có thay đổi cũng không ảnh hưởng đến các tầng
khác
-
Các chức năng khác nhau phải được xây dựng trong những tầng
riêng biệt, song số lượng tầng phải vừa đủ để cấu trúc không trở nên
quá phức tạp

+ Mô hình OSI
Năm 1984 ISO đã đưa ra mô hình OSI bao gồm 7 tầng như mô tả sau
7. Tầng ứng dụng
6. Tầng trình diễn
5. Tầng phiên
4. Tầng giao vận
3. Tầng mạng
2. Tầng liên kết dl

1. Tầng vật lý
Hệ thống mở A Hệ thống mở B
Đường truyền vật lý
Giao thức tầng 6
Giao thức tầng 1
Giao thức tầng 7

+ Chức năng của các tầng trong mô hình OSI
-
Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng Ứng dụng là tầng gần gũi với người sử dụng nhất, nó cung cấp
các dịch vụ mạng cho các ứng dụng của người dùng, nó làm giao
diện giữa người dùng và hệ thống ví dụ như các ứng dụng Email,
Trình duyệt Web, Nó chứa các giao thức và chức năng cần thiết
cho người sử dụng để thực hiện tác vụ truyền thông
-
Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation Layer)
Cung cấp một cách biểu diễn dữ liệu của tầng ứng dụng theo 1 chuẩn
chung để cho các tầng dưới xử lý – Nó đóng vai trò như tầng thông
dịch
-
Tầng 5: Tầng phiên (Session Layer)
Cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng: thiết
lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các
ứng dụng

- Tầng 4: Tầng giao vận (Transport Layer)
Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa 2 đầu mút (end to end); thực hiện
cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa 2 đầu mút. (đóng
gói lại dữ liệu, đánh số tại nơi gửi, mở gói dl trả lại cho lớp trên tại

nơi nhận đảm bảo tin cậy và hiệu quả - trong quá trình truyền nhận
nếu không được hoặc gặp lỗi sẽ truyền nhận lại, các gói giống nhau sẽ
được bỏ bớt)
- Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)
Thực hiện việc truyền các gói dữ liệu đến đích dựa theo địa chỉ logic.
Nó sẽ chọn đường và điều khiển thông tin tránh tác nghẽn
- Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Cho phép điều khiển truy nhập đường truyền vật lý và điều khiển
truyền dữ liệu tin cậy: Các bit thông tin truyền đi và nhận về theo
những khối logic gọi là khung (frame).
Tầng liên kết dữ liệu gắn liền với lược đồ đánh địa chỉ vật lý, cấu hình
mạng, truy xuất mạng, thông báo lỗi, thứ tự phân phối frame, và điều
khiển luồng

- Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer)
Thực hiện truyền dòng bit qua đường truyền vật lý (không quan tâm
tới cấu trúc), truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ,
điện, hàm, thủ tục
+ Nguyên tắc truyền dữ liệu giữa các tầng trong mô hình OSI
- Theo tiếp cận OSI, trong mỗi tầng của hệ thống có một hoặc nhiều
thực thể (entity) hoạt động. Ví dụ thực thể là một tiến trình (process)
trong 1 hệ đa xử lý hoặc 1 trình con (subroutine)
-
Một thực thể của tầng N - entity(N) cài đặt các chức năng của tầng
N và giao thức truyền thông với các entity(N) trong các hệ thống
khác
-
Mỗi thực thể truyền thông với các thực thể ở các tầng trên và dưới
nó qua 1 giao diện (interface). Giao diện này gồm 1 hoặc nhiều
điểm truy nhập dịch vụ (Service Access Point – SAP)

entity(N+1)
entity(N)
entity(N)
Layer (N+1)
Layer (N)
Layer (N-1)
Interface
Interface
SAP(N) SAP(N)
Protocol tầng N
SAP(N-1)
SAP(N-1)
Hệ thống A
Hệ thống B

- Tại các SAP người ta xây dựng các hàm nguyên thuỷ (primitive):
đây là các hàm chỉ rõ chức năng cần thực hiện được dùng để chuyển
dữ liệu và thông tin điều khiển
OSI định nghĩa 4 hàm nguyên thuỷ để định nghĩa tương tác giữa các
tầng kề nhau
•
Hàm yêu cầu (Request)
•
Hàm chỉ báo (Indication)
•
Hàm trả lời (Response)
•
Hàm xác nhận (Confirm)
Ví dụ: thực thể tầng N của hệ thống A trao đổi với hệ thống B

entity(N)
Layer (N)
Layer (N-1)
Interface
SAP(N-1) SAP(N-1)
Protocol tầng N
entity(N)
Hệ thống A
Hệ thống B
REQ (1)
IND (2)
RESP (3)
CONF (4)
Protocol tầng N-1

-
Giao thức truyền tin trên tầng N (giữa 2 thực thể đồng mức) nào đó
có thể được xây dựng theo kiểu có liên kết hoặc không có liên kết
- Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức ký hiệu là PDU (Protocol
Data Unit) còn được gọi là gói tin (Packet) của giao thức
- Khi đơn vị dữ liệu từ tầng N (ký hiệu là PDU(N)) chuyển xuống sẽ
được xem như một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ của tầng N-1 ký hiệu
là SDU(N-1). Phần thông tin điều khiển của tầng N-1 ký hiệu là
PCI(N-1) được thêm vào đầu của SDU(N-1) để tạo thành PDU(N-
1). Trình tự như thế cứ tiếp diễn cho tới tầng vật lý, ở đó dữ liệu
được truyền qua đường truyền vật lý
-
Bên hệ thống nhận, trình tự sẽ diễn ra ngược lại. Qua mỗi tầng PCI
tương ứng sẽ được phân tích và sau đó cắt bỏ khỏi các PDU trước
khi gửi lên tầng trên.

Data
Hệ thống mở A
Hệ thống mở B
Đường truyền vật lý
PDU(N)
SDU(N-1)
PCI(N-1)
Dòng bít dữ liệu vật lý
Data
Dòng bít dữ liệu vật lý