Bài giảng điện tử môn tin học: Truyền số liệu và Mạng máy tính nâng cao doc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chương trình Cao học, môn học:
Truyền số liệu và Mạng máy tính nâng cao
Data Communications and Computer Networks
Lớp K13-T1 (45 tiết)
GVC. TS. Nguyễn Đình Việt

Hà nội – 2007

2/46
Phần 2
Mạng máy tính nâng cao

3/46
Chương 1 Mở đầu
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
1.2 Truyền dữ liệu
1.3 Kết nối mạng truyền dữ liệu (Data communication networking)
1.4 Các mô hình kiến trúc
1.4 Giao thức trao đổi số liệu
1.5 Các tổ chức chuẩn hoá

4/46
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

5/46
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:
•
Transmission System Utilization
–
Sử dụng một cách hiệu quả các phương tiện truyền thường được chia sẻ giữa nhiều
NSD trong hệ thống.
–
Có thể phải sử dụng các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn.
•
Interfacing
–
Để truyền thông, các thiết bị phải giao diện với môi trường truyền
•
Signal Generation
–
Sinh ra tín hiệu (điện) biểu diễn thông tin để truyền đi
•
Synchronization (timing)
–
Cần phải có một dạng đồng bộ nào đó giữa bên gửi và bên nhận để bên nhận xác
định được thời điểm bắt đầu các thành phần của tín hiệu.

6/46
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
… Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:
•
Exchange Management: Bao gồm nhiều yêu cầu khác nhau đối với 2
bên truyền thông. Thí dụ:
–
Việc thiết lập kết nốI
–
Thoả thuận về phương thức truyền (simplex, half-duplex, full-duplex)
–
Lượng số liệu được phép cho mỗi lần truyền
–
Phát hiện lỗi và sửa lỗi (Error detection and correction)
–
Flow control
–
v.v.
•
Addressing and routing

7/46
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
… Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:
•
Recovery
–
Khác Error correction
–
Cần đến khi việc trao đổi thông tin đang diễn ra thì bị gián đoạn do xảy ra lỗi ở

một chỗ nào đó trong hệ thống:
•
Kỹ thuật Recovery cần làm cho sự hoạt động của hệ thống trở lại thời điểm trước khi
xảy ra gián đoạn
•
Hoặc khôi phục lại trạng thái của hệ thống tại một thời điểm trước khi xảy ra sự gián
đoạn.

8/46
1.1 Mô hình truyền thông đơn giản
… Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:
•
Security
–
Đảm bảo cho người gửi rằng chỉ có người nhận thật sự mới nhận được số liệu
–
Đảm bảo cho người nhận rằng:
•
Số liệu đến không bị thay đổi
•
Số liệu đến thực sự là từ người gửi mà người nhận mong đợi
•
Network Management
–
Có thể định cấu hình
–
Giám sát (monitor)
–
Phản ứng đối với hỏng hóc (failure) và quá tảI
–

Có thể lập kế hoạch cho các phát triển trong tương lai

9/46
1.2 Việc truyền số liệu
Mô hình truyền số liệu được đơn giản hoá
•
Trên hình vẽ là thí dụ về truyền số liệu kiểu Text (email chẳng hạn)
•
Bản tin m được một chương trình chạy trên Source biến đổi thành một dãy byte
chứa trong bộ nhớ.
•
Dãy byte được chuyển thành dòng bit g(t) đưa đến Transmitter để điều chế tín hiệu
điện và truyền đi – s(t)
•
Tại Receiver và Destination xảy ra các quá trình biến đổi ngược lại

10/46
1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu (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.

11/46
… 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
Mô hình mạng được đơn giản hoá

12/46
… 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)

13/46
… 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

14/46
… 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

15/46
… 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

 Đặc điểm của Frame Relay:
–
packet switching
–
+ đường truyền tốc độ cao + BER thấp

16/46
… 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu
ATM = Cell relay
•
Là sự tiến hoá từ frame relay và cả từ circuit switching.
–
Packet switching + Chi phí thấp cho error control
–
Cho phép sử dụng nhiều Virtual channel vớI data rate được cấp phát động
•
Chiều dài packet (cell) cố định
•
ATM được thiết kế có tốc độ10Mbps Gbps

17/46
… 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 vận chuyển các loạI số liệu khác nhau; Hoàn toàn
dùng kỹ thuật số
•
Chuẩn hoá các giao diện NSD, được thực hiện như một tập các chuyển mạch và
đường truyền số
•
Hai thế hệ:
–
Narrowband ISDN: based on 64 kbps channels
•
Circuit-Switching orientation
•
Example: Frame Relay
–
Broadband ISDN: based on very high data rate channels
•
Packet-Switching orientation
•
Example: ATM

18/46
… 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

19/46
1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Sự cần thiết phải có giao thức:
•
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

20/46
1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Định nghĩa giao thức:
•
Webster’s NewWorld Dictionary of Computer Terms. Third Edition.
Protocol: Set of rules or conventions governing the exchange of
information between computer systems.
•
Dictionary of Computing: Information Processing, Personal Computing,
Telecommunications, Office Systems, IBM-specific Terms. Eight Edition.
Protocol: A set of semantic and syntactic rules that determines the

behavior of functional units in achieving communications.
 Giao thức là tập hợp các quy tắc và quy ước điều khiển việc trao đổi thông tin (truyền
thông) giữa các hệ thống máy tính.

21/46
1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Định nghĩa giao thức:
•
Giao thức thức không quy định một cách chi tiết việc thực hiện các quy
tắc và quy ước trong một hệ thống như thế nào.
•
Giao thức và các thực thể tham gia trao đổi số liệu tạo thành “Máy giao
thức” (Protocol Machine/Engine).
•
Thí dụ về quy tắc (rule) cụ thể:
–
Khuôn dạng gói số liệu
–
Phương thức trao đổi:
•
hướng kết nối (connection-oriented)
•
hoặc không kết nối (connectionless)
–
Phương thức phát hiện và xử lý lỗi trong quá trình trao đổi số liệu

22/46
… 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

23/46
… 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

24/46
… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức
Simplified File Transfer Architecture
Simplified File Transfer Architecture

25/46
… 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