Mạng máy tính

Tổng quan về Mạng máy tính 1-1
Mạng máy tính
Bộ môn Kỹ thuật máy tính và Mạng
Khoa Công nghệ Thông tin
Đại học Sư phạm Hà Nội
Tổng quan về Mạng máy tính 1-2
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính

Khái niệm Internet

Khái niệm giao thức

Network edge

Network core

Access net, physical media

Cấu trúc Internet/ISP

Tầng giao thức, mô hình dịch vụ

Mô hình mạng
Tổng quan về Mạng máy tính 1-3
Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge: Rìa mạng
1.3 Network core: Nhân mạng
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP
1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển

mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Tổng quan về Mạng máy tính 1-4
Hình dung về Internet

Kết nối hàng tỷ thiết bị tính
toán: host = hệ thống cuối

Host chạy các ứng dụng
mạng

Liên kết truyền thông

Cáp quang, cáp đồng, sóng
vô tuyến, vệ tinh

Tốc độ truyền (transmission
rate) = bandwidth

Router: chuyển tiếp các gói
tin (đoạn dữ liệu)
local ISP
company
network
regional ISP
router
workstation
server
mobile

Tổng quan về Mạng máy tính 1-5
Hình dung về Internet

Giao thức
Điều khiển việc truyền, nhận
các bản tin

Ví dụ: TCP, IP, HTTP, FTP,
PPP

Internet:
Mạng của các mạng

Phân cấp lỏng lẻo

Public Internet và private
intranet

Các chuẩn trong Internet

RFC: Request for comments

IETF: Internet Engineering
Task Force
local ISP
company
network
regional ISP
router
workstation

server
mobile
Tổng quan về Mạng máy tính 1-6
Sự tiêu chuẩn hóa Internet

International Telecommunications Union (ITU)

Các chuẩn truyền (ví dụ: modem - V.90)

Các dịch vụ điện thoại, fax truyền thống

Internet Engineering Task Force (IETF)

Core: Internet Protocol, transport (TCP)

Ứng dụng: email, HTTP, FTP, SSH, NFS, VoIP

W3C

HTML, XML, schema, SOAP, semantic web, …

OASIS

XML schema cho các ứng dụng cụ thể

Nhiều các tổ chức khác
Tổng quan về Mạng máy tính 1-7
Góc nhìn dịch vụ

Hạ tầng truyền thông

Cho phép các ứng dụng phân
tán:

Web, email, games, thương
mại điện tử, chia sẻ file

Các dịch vụ truyền thông
Cung cấp cho các ứng dụng:

Truyền không tin cậy không
hướng kết nối

Truyền tin cậy hướng kết nối
Tổng quan về Mạng máy tính 1-8
Khái niệm giao thức
Giao thức của con
người:

“what’s the time?”

“I have a question”
… Các bản tin nào đó
gửi đi
… Hành động nào đó khi
các bản tin nhận
Các giao thức mạng
(network protocol):

Tất cả các hoạt động
trong Internet dựa trên

các giao thức
Các giao thức định nghĩa
định dạng, thứ tự của các
bản tin gửi và nhận giữa
các thực thể mạng và các
hoạt động truyền nhận bản
tin
Tổng quan về Mạng máy tính 1-9
Khái niệm giao thức
Giao thức của con người và giao thức của mạng máy tính:
Các giao thức khác của con người?
Hi
Hi
Got the
time?
2:00
TCP connection
req
TCP connection
response
Get
<file>
Thời gian
Tổng quan về Mạng máy tính 1-10
Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý
1.5 Cấu trúc Internet và ISP

1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Tổng quan về Mạng máy tính 1-11
Cấu trúc mạng: Nhìn cụ thể hơn

Network edge: các
ứng dụng và các
host

Network core:

Các thiết bị định
tuyến

Mạng của các mạng

Mạng truy cập,
phương tiện vật lý:
các liên kết truyền
thông
Tổng quan về Mạng máy tính 1-12
Network edge:

Hệ thống cuối (hosts):

Chạy các chương trình ứng
dụng


Ví dụ: Web, email

tại “edge of network”

Mô hình client/server

Client gửi yêu cầu và nhận dịch
vụ từ server

Ví dụ: Web browser/server,
email client/server

Mô hình peer-peer:

Sử dụng rất ít hoặc không sử
dụng các server dành riêng
Tổng quan về Mạng máy tính 1-13
Network edge: Dịch vụ hướng kết nối
Mục đích: truyền dữ liệu
giữa các hệ thống cuối

Handshaking: thiết lập
(chuẩn bị) cho việc
truyền dữ liệu

Giao thức của con
người: A: Hello, B: hello

Thiết lập trạng thái trong
hai host truyền thông


TCP - Transmission
Control Protocol

Dịch vụ hướng kết nối
của Internet
Dịch vụ TCP [RFC 793]

Tin cậy, truyền dữ liệu
dòng byte có thứ tự

Mất gói: báo nhận (ACK) và
truyền lại

Điều khiển luồng:

Bên gửi không truyền vượt
quá khả năng bên nhận

Điều khiển tắc ngẽn:

Bên gửi giảm tốc độ gửi khi
mạng tắc ngẽn
Tổng quan về Mạng máy tính 1-14
Network edge: Dịch vụ không hướng kết nối
Mục đích: Truyền dữ liệu
giữa các hệ thống cuối

UDP - User Datagram
Protocol [RFC 768]:


Không hướng kết nối

Truyền dữ liệu không
tin cậy

Không điều khiển
luồng

Không điều khiển tắc
ngẽn
Các ứng dụng sử dụng
TCP:

HTTP (Web), FTP (file
transfer), Telnet (remote
login), SMTP (email)
Các ứng dụng sử dụng
UDP:

Truyền dòng media, hội
nghị truyền hình, DNS,
điện thoại Internet
Tổng quan về Mạng máy tính 1-15
Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet
1.2 Network edge
1.3 Network core
1.4 Network access và physical media
1.5 Cấu trúc Internet và ISP

1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển
mạch gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử
Tổng quan về Mạng máy tính 1-16
Network Core

Mạng lưới của các router
kết nối với nhau

Câu hỏi: Dữ liệu truyền qua
mạng như thế nào?

Chuyển mạch kênh:
đường dành riêng cho
mỗi cuộc gọi: mạng điện
thoại

Chuyển mạch gói: dữ
liệu gửi qua mạng dưới
các đoạn riêng rẽ
Tổng quan về Mạng máy tính 1-17
Network Core: Chuyển mạch kênh
Tài nguyên end-end
dành riêng cho cuộc
gọi

Băng thông đường
truyền, khả năng chuyển
mạch


Tài nguyên dành riêng:
không chia sẻ khi rỗi

Chuyển mạch kênh đảm
bảo hiệu năng

Đòi hỏi thiết lập cuộc gọi
Tổng quan về Mạng máy tính 1-18
Network Core: Chuyển mạch kênh
Các tài nguyên mạng (ví
dụ: bandwidth) được
chia thành các phần

Các phần này cấp cho
các cuộc gọi

Các phần tài nguyên rỗi
nếu không được sử dụng
bởi cuộc gọi mà tài
nguyên đó đã cấp phát
cho cuộc gọi này (no
sharing)

Chia các bandwidth của
đường truyền thành các
phần

Chia theo tần số


Chia theo thời gian
Tổng quan về Mạng máy tính 1-19
Chuyển mạch kênh: FDM và TDM
FDM
Tần số
Thời gian
TDM
Tần số
Thời gian
4 users
Ví dụ:
Tổng quan về Mạng máy tính 1-20
Câu hỏi bài tập

Tính thời gian để gửi một file 640.000 bits từ
host A tới host B qua mạng chuyển mạch
kênh?

Các đường truyền là 1.536 Mbps

Mỗi đường truyền sử dụng TDM 24 slot

Thời gian thiết lập kênh giữa hai host là 500 msec
Tổng quan về Mạng máy tính 1-21
Network Core: Chuyển mạch gói
Mỗi dòng dữ liệu end-end chia
thành các gói tin

Gói tin của user A, B dùng
chung tài nguyên mạng


Mỗi gói tin sử dụng toàn bộ
băng thông đường truyền

Tài nguyên sử dụng theo
yêu cầu
Sự tranh giành tài nguyên:

Yêu cầu tài nguyên của
tất cả user có thể vượt
quá khả năng cung cấp

Tắc ngẽn: hàng đợi gói
tin, đợi để sử dụng
đường truyền

Store-and-forward: Các
gói tin chuyển tới hop tại
một thời điểm

Nút nhận đầy đủ gói tin
trước khi chuyển tiếp đi
Tổng quan về Mạng máy tính 1-22
Chuyển mạch gói: Ghép kênh tĩnh
Chuỗi gói tin A và B không có mẫu cố định  ghép
kênh tĩnh.
Trong TDM, mỗi host nhận cùng số slot trong quy
vòng TDM frame.
A
B

C
10 Mb/s
Ethernet
1.5 Mb/s
D
E
Ghép kênh tĩnh
Hàng đợi gói tin
Đợi đường truyền ra
Tổng quan về Mạng máy tính 1-24
So sánh chuyển mạch gói
và chuyển mạch kênh

Tốt cho dữ liệu truyền thay đổi

Chia sẻ tài nguyên

Đơn giản, không thiết lập cuộc gọi

Tắc nghẽn tăng: độ trễ và độ mất gói tin

Các giao thức cần đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy,
điều khiển tẵc ngẽn

Cung cấp hành vi giống circuit swiching như thế nào?

Đảm bảo băng thông cần cho ứng dụng audio/video

Vấn đề chưa được giải quyết (chương 6)
Chuyển mạch gói là sự lựa chọn?

Tổng quan về Mạng máy tính 1-26
Mạng chuyển mạch gói: forwarding

Mục đích: Chuyển các gói tin qua các router từ nguồn
tới đích

Nhiều thuật toán chọn đường (chương 4)

Mạng datagram:

Địa chỉ đích trong gói tin xác định next hop

Route có thể thay đổi trong phiên

Tương tự: lái xe, hỏi đường

Mạng virtual circuit:

Mỗi gói tin mạng giá trị tag (virtual circuit ID), tag xác định next
hop

Đường đi cố định xác định tại thời điểm thiết lập cuộc gọi, cố
định suốt cuộc gọi

Router duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi
Tổng quan về Mạng máy tính 1-27
Phân loại mạng
Mạng viễn thông
Mạng chuyển
mạch kênh

FDM
TDM
Mạng chuyển
mạch gói
Mạng
VC
Mạng
Datagram
•
Mạng Datagram không là hướng kết nối hay không hướng kết nối.
•
Internet cung cấp cả dịch vụ hướng kết nối (TCP) và dịch vụ không
hướng kết nối (UDP) cho các ứng dụng.