truyền số liệu và mạng máy tính data communication computer networks

Truyền số liệu và Mạng máy tính
Truyền số liệu và Mạng máy tính
Data Communication & Computer Networks
Data Communication & Computer Networks
45 tiết
45 tiết
GVC. Nguyễn Đình Việt
Khoa Công nghệ, ĐHQGHN
Hà nội - 2004

Chương 1 Giới thiệu
Chương 1 Giới thiệu
•
Truyền dữ liệu (data communications):
•
Nghiên cứu sự truyền (transmission) tín hiệu một cách tin cậy và hiệu quả.
•
Các chủ đề được nghiên cứu gồm:
•
Truyền tín hiệu (signal transmission)
•
Môi trường truyền (transmission media)
•
Mã hoá tín hiệu (signal encoding)
•
Giao diện (interfacing)
•
Điều khiển đường truyền dữ liệu (data link control),
•
và việc dồn/tách kênh (multiplexing).

•
Mạng (networking):
•
Nghiên cứu công nghệ và kiến trúc của các mạng truyền thông được sử dụng để kết
nối các thiết bị truyền thông. Lĩnh vực này thường được chia thành các chủ đề:
Mạng cục bộ (LANs) và Mạng diện rộng (WANs).
•
Nghiên cứu các giao thức truyền thông bao gồm việc nghiên cứu các kiến trúc giao
thức cũng như phân tích từng giao thức ở các lớp khác nhau của giao thức.
2/43

…
…
Chương 1 Giới thiệu
Chương 1 Giới thiệu
•
Sự liên kết các lĩnh vực Khoa học máy tính và Truyền dữ liệu với nhau
từ những năm 1970 và 1980 đã làm thay đổi sâu sắc các công nghệ, sản
phẩm và các công ty đã tạo nên nền công nghiệp truyền thông máy tính
ngày nay.
•
Cuộc cách mạng truyền thông máy tính đã làm nảy sinh một vài yếu tố nổi
bật:
•
Không có sự khác nhau căn bản giữa xử lý số liệu (bằng máy tính) và truyền số liệu
(các thiết bị truyền và chuyển mạch).
•
Không có sự khác nhau căn bản giữa truyền thông data, voice và video.
•
Sự khác biệt giữa máy tính có 1 bộ xử lý, máy tính có nhiều bộ xử lý, mạng cục bộ,

mạng cỡ đô thị (metropolitan network) và mạng cỡ lớn (long-hall) đã bị xoá nhoà.
3/43


1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản

Source: sinh ra số liệu sẽ được truyền

Transmitter: biến đổi số liệu thành các tín hiệu có thể truyền đi được

Transmission System: Vận chuyển số liệu

Receiver: biến đổi tín hiệu nhận được thành số liệu

Destination: nhận dòng số liệu đi đến
4/43


…
…
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:

Transmission System Utilization:

Interfacing

Signal Generation


Synchronization

Exchange Management

Error detection and correction

Flow control

Addressing and routing

Recovery

Message formatting

Security

Network Management
5/43


1.2 Việc truyền số liệu
1.2 Việc truyền số liệu
Mô hình truyền số liệu được đơn giản hoá
Mô hình truyền số liệu được đơn giản hoá
6/43


1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu

(Data Communication Networking)
(Data Communication Networking)

Trong thực thế thường không xảy ra việc hai thiết bị truyền thông
với nhau được nối trực tiếp với nhau kiểu point-to-point, vì:
–
Các thiết bị thường ở xa nhau.
–
Một số lượng lớn các thiết bị có thể cần số lượng đường truyền lớn đến mức
trên thực tế không thể thực hiện được.

Giải pháp: sử dụng mạng truyền thông
–
phân loại theo truyền thống: WANs và LANs
–
Sự khác biệt giữa hai loại mạng này, cả về mặt công nghệ lẫn ứng dụng,
những năm gần đây đang mờ dần, tuy nhiên việc thảo luận chúng riêng rẽ vẫn
là việc cần thiết.
7/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Mô hình mạng được đơn giản hoá
8/43


…

…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
WAN (Wide Area Networks)

Vùng địa lý rộng, gồm có một số nút chuyển mạch kết nối với
nhau

Các đường truyền thường đi qua các vùng đất công

Ít nhất cũng phải dựa trên một phần của các đường truyền của
các hãng truyền thông công cộng.

WAN thường sử dụng một trong các công nghệ:
–
Circuit switching
–
Packet switching
–
Frame relay
–
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
9/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Circuit Switching


Thiết lập đường truyền thông dành riêng trong thời gian diễn
ra cuộc hội thoại.

Thí dụ điển hình: telephone network
10/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Packet Switching

Số liệu được chia thành các gói – packet để
gửi đi

Packets đi từ nút này đến nút khác hướng từ
nguồn đến đích

Thường được sử dụng cho việc truyền thông:
–
terminal to computer, and
–
computer to computer
11/43


…
…

1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Frame Relay

Hệ thống packet switching có chi phí lớn để xử lý
lỗi.

Các hệ thống hiện đại tin cậy hơn trước nhiều

Lỗi có thể được end system phát hiện và khắc phục

Hầu hết các chi phí cho error control được loạI bỏ
12/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
ATM = Cell relay

Là sự tiến hoá từ frame relay

Chi phí thấp cho error control

Chiều dài packet (cell) cố định

ATM được thiết kế có tốc độ10Mbps Gbps

Tốc độ truyền không thay đổI, sử dụng kỹ

thuật packet switching
13/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
ISDN - Integrated Services Digital Network

Được thiết kế nhằm thay thế cho các hệ thống viễn thông
công cộng (public telecom system)

Có nhiều loại dịch vụ khác nhau

Hoàn toàn dùng kỹ thuật số
14/43


…
…
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Local Area Networks

Phạm vi địa lý nhỏ

Thường có 1 chủ sở hữu

Tốc độ truyền số liệu cao hơn nhiều


Thường là các hệ thống truyền kiểu broadcast

Ngày nay, một số LAN là các hệ thống chuyển mạch
và ATM
15/43


1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Protocols

Được sử dụng cho việc truyền thông giữa các thực thể ở
các hệ thống khác nhau.

Các thực thể truyền thông với nhau phải “speak the same
language”

Các thực thể (Entities):
User applications, e-mail facilities, terminals

Systems
Computer, Terminal, Remote sensor
16/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Các thành phần chủ yếu của giao thức:

Cú pháp - Syntax
–

Data formats
–
Signal levels

Ngữ nghĩa - Semantics
–
Control information
–
Error handling

Định thời - Timing
–
Speed matching
–
Sequencing
17/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Protocol Architecture

Nhiệm vụ truyền thông được chia nhỏ thành các
module

Thí dụ, việc truyền file có thể sử dụng 3 module:
–
File transfer application
–
Communication service module
–

Network access module
18/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Simplified File Transfer Architecture
Simplified File Transfer Architecture
19/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Mô hình 3 lớp (Three Layer Model)

Network Access Layer

Transport Layer

Application Layer
Protocol Architectures and Networks
20/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Network Access Layer

Trao đổi số liệu giữa computer và network

Máy gửi phải cung cấp địa chỉ của máy nhận

Máy gửi có thể phải sử dụng các dịch vụ của mạng


Phần mềm cụ thể được sử dụng ở lớp này phụ thuộc vào loại
mạng được sử dụng (LAN, packet switched etc.)
21/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Transport Layer

Trao đổi số liệu tin cậy (thí dụ: không lỗi,
đúng thứ tự)

Độc lập với mạng được sử dụng

Độc lập với ứng dụng
22/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Application Layer

Hỗ trợ các ứng dụng khác nhau của NSD

Thí dụ: e-mail, file transfer
23/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Addressing Requirements: Mỗi thực thể trong toàn bộ hệ thống phải
có một địa chỉ duy nhất. Thực tế cần đến 2 mức đánh địa chỉ:


Mỗi máy tính cần một địa địa chỉ mạng duy nhất

Mỗi chương trình ứng dụng trên một multi-tasking computer cần 1 địa chỉ
duy nhất trong máy tính đó:
–
SAP - the Service Access Point
24/43


… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Protocols in Simplified Architecture
Protocols in Simplified Architecture
25/43