Mạng máy tính-chương 1 ppsx

Chương 1
Giới thiệu
Giới thiệu
1-1
Computer Networking:
A Top Down Approach
Featuring the Internet
,
3
rd
edition.
Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, July
2004.
Ghi chú
Slides này dựa trên sildes của J.F Kurose and K.W. Ross .
Chương 1: Giới thiệu
Mục đích:
 Hiểu các thuật ngữ và
bắt đầu có “cảm nhận”
về mạng

Hi
ể
u sâu h
ơ
n các chi
ti
t v
m
ng

ph
n
Tổng quan:
 Internet là gì?
 Thế nào là một giao thức?
 Biên của mạng

Lõi c
ủ
a m
ạ
ng
Giới thiệu
1-2

Hi
ể
u sâu h
ơ
n các chi
ti
ế
t v
ề
m
ạ
ng
ở
ph
ầ

n
sau của khóa học
 Tiếp cận:
❍ Sử dụng Internet
làm ví dụ

Lõi c
ủ
a m
ạ
ng
 Truy cập môi trường vật lý
 Cấu trúc Internet/ISP
 Hiệu năng: mất gói, trễ
 Các tầng giao thức, các mô hình
dịch vụ
 Mô hình hóa mạng
Chương 1: Nội dung
1.1 Internet là gì?
1.2 Biên của mạng
1.3 Lõi của mạng
1.4
Truy c
ậ
p m
ạ
ng và môi tr
ườ
ng v
ậ

t lý
Giới thiệu
1-3
1.4
Truy c
ậ
p m
ạ
ng và môi tr
ườ
ng v
ậ
t lý
1.5 Cấu trúc Internet và ISPs
1.6 Trễ & mất gói trong các mạng chuyển gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử về mạng
Internet là gì: cách nhìn theo thành phần
 Hàng triệu thiết bị tính
toán được kết nối với
nhau:
hosts = các h
ệ
th
ố
ng cu
ố
i
 chạy các ứ
ng d

ụ
ng m
ạ
ng

Các liên k
ế
t truy
ề
n thông
local ISP
router
workstation
server
mobile
Giới thiệu
1-4

Các liên k
ế
t truy
ề
n thông
❍ Sợi, đồng, radio, vệ tinh
❍ Tốc độ truyền =
băng thông

B
ộ
đ

ị
nh tuy
ế
n:
chuyển tiếp
các gói tin (các đoạn dữ
liệu)
company
network
regional ISP
Internet là gì: cách nhìn theo thành phần

Các giao th
ứ
c
điều khiển
gửi, nhận các thông báo
❍ Ví dụ TCP, IP, HTTP, FTP,
PPP

Internet:
“mạng của các
m
ạ
ng”
local ISP
router
workstation
server
mobile

Giới thiệu
1-5
m
ạ
ng”
❍ Phân cấp lỏng
❍ Internet công cộng khác
mạng intranet riêng
 Các chuẩn Internet
❍ RFC: Request for comments
❍ IETF: Internet Engineering
Task Force
company
network
regional ISP
Internet là gì: cách nhìn theo dịch vụ
 Hạ tầng truyền thông cho
phép các ứng dụng phân
tán:
❍ Web, email, games, e-
commerce, file sharing

Các d
ị
ch v
ụ
truy
ề
n thông
Giới thiệu

1-6

Các d
ị
ch v
ụ
truy
ề
n thông
được cung cấp cho ứng
dụng
❍ Phi kết nối, không tin cậy
❍ Hướng kết nối, tin cậy
Giao thức là gì?
Giao thức của con người:
 “Mấy giờ rồi nhỉ?”
 “Tôi có một câu hỏi”
 Giới thiệu
Giao thức mạng:
 Máy là các tác nhân
 Tất cả hoạt động
truyền thông trên
Internet được kiểm
soát b
ở
i các giao th
ứ
c
Giới thiệu
1-7

… gửi các thông điệp cụ
thể
… các hàng động cụ thể
khi nhận được thông
điệp, hoặc sự kiện
khác xảy ra
soát b
ở
i các giao th
ứ
c
Các giao th
ứ
c đ
ị
nh nghĩa đ
ị
nh
d
ạ
ng, th
ứ
t
ự
các thông báo
đ
ượ
c g
ử
i và nh

ậ
n gi
ữ
a các th
ự
c
th
ể
m
ạ
ng, và hành đ
ộ
ng c
ủ
a
các th
ự
c th
ể
khi g
ử
i, nh
ậ
n
đ
ượ
c thông báo
Giao thức là gì?
Một giao thức của con người và một giao thức mạng máy
tính:

Chào
Chào
Yêu cầu kết
nối TCP
Đáp
ng k
t
Giới thiệu
1-8
H: Cho ví dụ khác về giao thức của con người?
Chào
Có thời gian không?
2:00
Đáp
ứ
ng k
ế
t
nối TCP
Get /><tệp>
thời gian
Chương 1: Nội dung
1.1 Internet là gì?
1.2 Biên của mạng
1.3 Lõi của mạng
1.4
Truy c
ậ
p m
ạ

ng và đ
ườ
ng truy
ề
n v
ậ
t lý
Giới thiệu
1-9
1.4
Truy c
ậ
p m
ạ
ng và đ
ườ
ng truy
ề
n v
ậ
t lý
1.5 Cáu trúc Internet và các ISPs
1.6 Trễ & mất mát trong các mạng chuyển gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử về mạng
Một cái nhìn gần hơn đến cấu trúc
mạng:
 Biên:
❍ các ứng dụng + các
hosts

 Lõi:
routers
Giới thiệu
1-10
❍
routers
❍ Mạng của các mạng
 Truy cập mạng, môi
trường vật lý: các
liên kết
Biên của mạng:
 Các hệ thống cuối:
❍ Chạy các chương trình ứng
dụng vd. Web, email
❍ ở “biên của mạng”
 Mô hình khách/phục vụ
Trình khách yêu c
u và nh
n
Giới thiệu
1-11
❍
Trình khách yêu c
ầ
u và nh
ậ
n
dịch vụ từ trình phục vụ
❍ vd. Web browser/server;
email client/server

 Mô hình ngang hàng:
❍ tối thiểu (hoặc không) sử dụng
máy chủ chuyên biệt
❍ vd. Gnutella, KaZaA
Biên của mạng: dịch vụ hướng kết nối
M
ụ
c đích:
truyền dữ liệu
giữa các hệ thống cuối

B
ắ
t tay (handshaking):
thiết lập (chuẩn bị cho)
tr
ướ
c khi chuy
ể
n d
ữ
TCP service [RFC 793]

Tin c
ậ
y, chuy
ể
n dòng d
ữ
li

ệ
u byte theo th
ứ
t
ự
❍ Mất mát: báo và phát lại

Ki
ể
m soát lu
ồ
ng:
Giới thiệu
1-12
tr
ướ
c khi chuy
ể
n d
ữ
liệu
❍ Chào, Chào lại
❍
Thi
ế
t l
ậ
p “tr
ạ
ng thái”

I
giữa hai hosts trao đổi
với nhau
 TCP - Transmission
Control Protocol
❍ Giao thức hướng kết nối
của Internet

Ki
ể
m soát lu
ồ
ng:
❍ Nút gửi không áp đảo nút
nhận

Ki
ể
m soát t
ắ
c ngh
ẽ
n:
❍ Nút gửi “giảm tốc độ gửi”
khi mạng tắc nghẽn
Biên của mạng: dịch vụ phi kết nối
M
ụ
c đích:
truyền dữ liệu

giữa các hệ thống cuối
❍ Giống trước!
 UDP - User Datagram
Protocol [RFC 768]:
Ứng dụng sử dụng
TCP:
 HTTP (Web), FTP (file
transfer), Telnet
(remote login), SMTP
Giới thiệu
1-13
Protocol [RFC 768]:
❍ Phi kết nối
❍ Không tin cậy
❍ Không kiểm soát luồng
❍ Không kiểm soát tắc
nghẽn
(remote login), SMTP
(email)
Ứng dụng sử dụng
UDP:
 streaming media, hội
nghị trực tuyến, DNS,
điện thoại Internet
Chương 1: Nội dung
1.1 Internet là gì?
1.2 Biên của mạng
1.3 Lõi của mạng
1.4
Truy c

ậ
p m
ạ
ng và đ
ườ
ng truy
ề
n v
ậ
t lý
Giới thiệu
1-14
1.4
Truy c
ậ
p m
ạ
ng và đ
ườ
ng truy
ề
n v
ậ
t lý
1.5 Cấu trúc Internet và ISPs
1.6 Trễ & mất mát trong các mạng chuyển gói
1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.8 Lịch sử về mạng
Lõi mạng
 (Mạng) lưới các bộ định

tuyến được kết nối với nhau

Câu h
ỏ
i c
ơ
b
ả
n
: dữ liệu được
truyền qua mạng như thế
nào?
Chuy
n m
ch (circuit
Giới thiệu
1-15
❍
Chuy
ể
n m
ạ
ch (circuit
switching): một đường
truyền chuyên biệt cho
mỗi cuộc gọi: mạng điện
thoại
❍ Chuyển gói (packet-
switching): dữ liệu được
truyền qua mạng dưới các

“khối” rời
Lõi mạng: Chuyển mạch
Các tài nguyên từ đầu
cuối đến đầu cuối
được dành cho
“cuộc gọi”
Băng thông c
a các liên
Giới thiệu
1-16

Băng thông c
ủ
a các liên
kết, năng lực truyền
 Các tài nguyên được
dành riêng: không chia
sẻ
 Hoạt động như mạch
 Cần có thiết lập cuộc
gọi
Lõi mạng: Chuyển mạch
Tài nguyên mạng (ví dụ
băng thông) được
chia thành các “mẫu”
 Các mẫu được cấp phát
cho cu
ộ
c g
ọ

i
 Chia băng thông thành
các mẫu
❍ Chia theo tần số
❍ Chia theo thời gian
Giới thiệu
1-17
cho cu
ộ
c g
ọ
i
 Mẫu tài nguyên
"r
ỗ
i”
nếu
không được sử dụng bởi
cuộc gọi nào
Chuyển mạch: FDM và TDM
FDM
Tần số
4 người dùng
Ví dụ:
Giới thiệu
1-18
Thời gian
TDM
Tần số
Thời gian

Lõi mạng: Chuyển gói
Mỗi dòng dữ liệu đầu cuối –
đầu cuối được chia thành
các gói (
packets
)
 Các gói chia sẻ tài nguyên
mạng
M
ỗ
i gói s
ử
d
ụ
ng toàn b
ộ
Cạnh tranh tài nguyên:
 Tổng tài nguyên được
yêu cầu có thể vượt
tổng hiện có
 Tắc nghẽn: xếp hàng các
gói, đ
ợ
i đ
ể
s
ử
d
ụ
ng liên

Giới thiệu
1-19

M
ỗ
i gói s
ử
d
ụ
ng toàn b
ộ
băng thông của liên kết
 Tài nguyên được sử dụng
khi cần
gói, đ
ợ
i đ
ể
s
ử
d
ụ
ng liên
kết
 Lưu và chuyển tiếp
(store and forward): tại
mỗi thời điểm, các gói
chuyển một chặng
❍ Nút nhận toàn bộ gói trước
khi chuyển tiếp

Băng thông được chia thành các
“mẫu”
Cấp phát chuyên biệt
Dành tài nguyên
Chuyển gói: Hợp kênh thống kê
A
B
C
10 Mb/s
Ethernet
1.5 Mb/s
statistical multiplexing
Hàng đợi các gói
đ
ợ
i liên k
ế
t ra
Giới thiệu
1-20
Dãy các gói của A & B không có mẫu cố định 
h
ợ
p
kênh th
ố
ng kê
.
TrongTDM mỗi nút nhận cùng một khe khi xử lý
khung TDM.

D
E
đ
ợ
i liên k
ế
t ra
Chuyển gói <> chuyển mạch
 1 Mb/s liên kết
 Mỗi người dùng:
❍ 100 kb/s khi “hoạt
đ
ộ
ng”
Chuyển gói cho phép nhiều người hơn sử dụng mạng!
Giới thiệu
1-21
đ
ộ
ng”
❍ Hoạt động 10% thời gian
 Chuyển mạch:
❍ 10 người dùng
 Chuyển gói:
❍ Với 35 người dùng, xác
xuất > 10 người dùng
hoạt động nhỏ hơn
0.0004
N
người dùng

Liên kết
1 Mbps
Chuyển gói <> chuyển mạch
 Lý tưởng cho dữ liệu bùng nổ
❍ Chia sẻ tài nguyên
❍ Đơn giản hơn, không thiết lập cuộc gọi

T
ắ
c ngh
ẽ
n:
tr
ễ
và m
ấ
t gói
Chuyển gói có hơn chuyển mạch về mọi mặt không?
Giới thiệu
1-22

T
ắ
c ngh
ẽ
n:
tr
ễ
và m
ấ

t gói
❍ Cần các giao thức cho truyền tin cậy, điều khiển
tắc nghẽn
 H: Làm thế nào để cung cấp hành vi tựa chuyển mạch?
❍ Băng thông đảm bảo cần cho ứng dụng audio/video
❍ Vẫn là bài toán chưa giải được (Chương 6)
Chuyển gói: lưu và chuyển tiếp
 Cần L/R giây để chuyển
(đẩy) gói L bits ra liên
k
ế
t có t
ố
c đ
ộ
R bps
Ví dụ:
 L = 7.5 Mbits

R = 1.5 Mbps
R
R
R
L
Giới thiệu
1-23
k
ế
t có t
ố

c đ
ộ
R bps
 Toàn bộ gói phải đến bộ
định tuyến trước khi nó
có thể được chuyển trên
liên kết tiếp theo:
l
ư
u và
chuy
ể
n ti
ế
p

R = 1.5 Mbps
 delay = 15 giây
Mạng chuyển gói: chuyển tiếp

M
ụ
c đích:
chuyển gói qua các bộ định tuyến từ nguồn
đến đích
❍ Chúng ta sẽ nghiên cứu nghiều giải thuật chọn đường (định
tuyến) ở Chương 4
 Mạng datagram:
❍
Đ

ị
a ch
ỉ
đích
c
ủ
a gói xác đ
ị
nh ch
ặ
ng k
ế
ti
ế
p
Giới thiệu
1-24
❍
Đ
ị
a ch
ỉ
đích
c
ủ
a gói xác đ
ị
nh ch
ặ
ng k

ế
ti
ế
p
❍ Các đường có thể thay đổi
❍ Tương tự: lái xe, hỏi đường
 Mạng mạch ảo:
❍ mỗi gói mang thẻ (virtual circuit ID), thẻ xác định chặng kế
tiếp
❍ Đường đi cố định được xác định tại thời gian thiết lập cuộc
gọi
❍
Các b
ộ
đ
ị
nh tuy
ế
n duy trì tr
ạ
ng thái t
ừ
ng cu
ộ
c g
ọ
i
Phân loại
Telecommunication
networks

Circuit-switched
networks
Packet-switched
networks
Giới thiệu
1-25
FDM
TDM
Networks
with VCs
Datagram
Networks