Giới thiệu khoa học máy tính chương 4

GIỚI THIỆU KHOA HỌC
MÁY TÍNH
CHƯƠNG 4- MẠNG MÁY TÍNH
NGUYỄN THANH TRUNG
1


MỤC TIÊU


Cung cấp những kiến thức nền tảng về mạng máy tính, Internet gồm: các loại
mạng, mô hình OSI, giao thức TCP/IP, cách thức truyền thông tin trên mạng...



Giới thiệu một số hình thức tấn công mạng và các giải pháp bảo vệ mạng.



Giúp sinh viên thấy được vai trò của mạng, internet trong xu thế hội nhập, những
ảnh hưởng của mạng, internet vào cuộc sống.

2


Bố cục


4.1. Cơ bản về mạng máy tính



4.2. Internet



4.3. Các hình thức tấn công và các giải pháp bảo vệ mạng

3


Tài liệu tham khảo


Chương 4, Computer Science



-Chương 4 bài giảng Giới thiệu Khoa học Máy tính.



- Tham khảo tài liệu Mạng Máy Tính, Phạm Thế Quế, 2006 (ebook)

4


4.1. Cơ bản về mạng máy tính
1.1 - Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống.
1.2 - Phân loại mạng (network taxonomy).
1.3 - Giao thức mạng (software).

1.4 - Các mô hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.

5


1.1. Mạng máy tính và ứng dụng trong đời sống




Mạng máy tính (computer network) là hệ thống bao gồm
nhiều hệ máy tính đơn lẻ (nút mạng) được kết nối với nhau
theo kiến trúc nào đó và có khả năng trao đổi thông tin.
 Kết nối (interconnected): dây (wire), sóng (wave)…
 Kiến trúc (architecture): cách thức kết nối và trao đổi
thông tin.
 Nút
mạng (node): host, workstation, network
component…
Lợi ích của mạng:
 Chia sẻ, trao đổi thông tin.
 Tăng cường sức mạnh của hệ thống (distributed system,
parallel system).
6


Ứng dụng của mạng máy tính trong đời sống


Mạng nội bộ (cơ quan, toà nhà)





Cung cấp dịch vụ (mô hình client/server).





Web, Email, search engine, tin tức.
Thương mại điện tử

People online communication.





Chia sẻ tài nguyên
Liên lạc trong mạng nội bộ cơ quan

Chatting, conference
 Chính phủ, Bộ GD họp qua mạng về tuyển sinh
Điện thoại (PSTN, Mobile).

Chính phủ điện tử (egovernment)…

7


Chia sẻ tài nguyên máy in

before 2003

since 2003

8


Các yếu tố của mạng máy tính




Đường truyền vật lý (physical media)
 Truyền tín hiệu giữa các hệ thống.
 Hữu tuyến (cable) và vô tuyến (wireless).
 Dải thông (bandwidth):
 Dải tần số cho phép truyền.
 Đôi khi được sử dụng để ám chỉ lượng dữ liệu cho
phép truyền
 Tốc độ (speed) hay thông lượng (throughput):
 Số lượng bit truyền được trong một giây (bps).
 Số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây (baud).
Kiến trúc mạng (network architecture)
 Hình trạng mạng (topology).

 Giao thức (protocol).
9


1.2. Phân loại (network classification, taxonomy)




Theo kỹ thuật truyền (transmission technique)
 Circuit-switched
 Packet-switched
 Message-switched
Theo quy mô (scale)
 LAN
 MAN
 WAN, …

10


Topology

11


Circuit switching


Khi hai nút muốn trao đổi

thông tin  thiết lập kênh
(circuit).



Kênh được giữ riêng cho hai
nút cho tới khi kết thúc phiên
trao đổi.



VD: Mạng điện thoại.

12


Các giai đoạn của circuit switching
Host 1

Node 1

Node 2

processing delay at Node 1

circuit
establishment

Host 2

propagation delay
from Host 1
to Node 1
propagation delay
from Host 2
To Host 1

data
transmission

DATA

circuit
termination

13


Packet switching
101001.1010001101011011110.11001
Header

Data

Trailer

packet





Dữ liệu được chia thành các gói tin (packet).Mỗi gói đều có
phần thông tin điều khiển (header, trailer) cho biết nguồn
gửi, đích nhận…
Các gói tin có thể đến và đi theo những đường khác nhau 
dồn kênh (multiplexing), được lưu trữ rồi chuyển tiếp khi đi
qua nút trung gian (store & forward).
14


So sánh circuit switching và packet switching


Packet switching







Không chiếm dụng đường truyền  cho phép nhiều
người dùng hơn, hiệu suất sử dụng đường truyền
cao.
Không cần thiết lập kênh truyền (call setup).
Có độ trễ gói tin.
Cần phải có cơ chế khắc phục lỗi.

Circuit switching




Call setup
Thích hợp với truyền tin chất lượng cao, tức thì.
15


Sơ đồ phân loại các Mạng
communication
networks
switched
networks

circuit-switched
networks
(vd. telephone)

FDM

TDM

broadcast
networks
(vd. Radio,
Broadcast TV)
packet-switched
networks

datagram

networks
(vd. Internet)

virtual circuitswitched
networks
(vd. ATM)
16


1.3. Giao thức mạng (Protocol)




Giao thức (protocol): Tập hợp các quy tắc giao tiếp giữa các hệ
máy tính.
Mô hình giao thức mạng hiện nay tuân theo kiến trúc phân tầng
(layer architecture).
 Mỗi tầng đảm nhận những chức năng nhất định.
 Chỉ có tầng duới cùng là giao tiếp trực tiếp với nhau.
 Một tầng từ tầng 2 trở lên chỉ giao tiếp với nhiều nhất hai
tầng (kề trên, kề dưới).
 Thông tin truyền từ tầng N của hệ thống 1 sang tầng N của
hệ thống 2 phải truyền qua các tầng N-1  N-2 …1 của
hệ thống 1 và các tầng 12…N-1 của hệ thống 2.
17


Mailing system
Letter

Addressed
Envelope

Letter

Addressed
Envelope

18


1.4. Các mô hình tham chiếu (Reference
Models)




Open
System
Interconnection
Reference
Model
(OSI Reference Model)
 Đưa
ra bởi ISO (International Organization for
Standardization) năm 1984.
 Mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở nói
chung.
 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session,

Presentation, Application.
TCP/IP Reference Model
 Sử dụng cho mạng Internet.
 4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application.
19


Mô hình OSI
System #1

Hệ thống #2

Application

Ứng dụng

7

Presentation

Trình diễn

6

Session

Phiên

5

Transport

Giao vận

4

Network

Mạng

3

Data Link

Liên kết dữ liệu

2

Physical

Vật lý

1

011010100011001111
20


Tầng 1: The Physical Layer


Chỉ có tầng vật lý của hai hệ thống được kết nối và truyền thông trực tiếp với nhau
(wire/wireless).



Các đặc tả vật lý (điện, điện từ…) nhằm đảm bảo sự kết nối và truyền tín hiệu giữa
hai hệ thống.



Một số yếu tố:





Cáp truyền (Cable).
Mức điện thế (voltage levels).
Thời gian biến thiên hiệu điện thế.
Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách…

21


Tầng 2: The Data Link Layer






Biến dữ liệu thô nhận được từ tầng vật lý thành dữ liệu có cấu
trúc logic cụ thể hơn.
 Framing.
 001101010  Khung (frame) có cấu trúc.
 Physical Addressing.
 Dữ liệu đến từ đâu? Máy tính nào gửi đến?
 Dữ liệu cần phải gửi tiếp đi đâu?
Đảm bảo sự tin cậy của tín hiệu truyền giữa hai tầng vật lý.
 Kiểm soát lỗi (error control).
 Kiểm soát luồng (flow control).
Bao gồm hai tầng con (LLC và MAC).
22


Tầng 3: The Network Layer


Chọn đường đi giữa các nút mạng (path-selection).



Điều khiển luồng mạng con (subnet flow control).



Cắt hợp dữ liệu (fragmentation & reassembly).



Kết nối các mạng có kiến trúc khác nhau.

23


Tầng 4: The Transport Layer


Tầng trên cùng của quá trình truyền dữ liệu.



Đảm bảo dữ liệu được truyền thông suốt và tin cậy giữa hai hệ thống (2 endsystems).






Cắt/hợp dữ liệu (fragmentation/reassembly).
Kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng (error detection and
recovery, information flow control).
Thiết lập, quản lý các kênh liên lạc (virtual circuits).
Dồn kênh (multiplexing).

24


Tầng 5: The Session Layer



Thiết lập và quản lý các phiên truyền thông giữa hai hệ thống.






Chứng thực (security authentication).
Thiết lập liên kết (connection establishment).
Huỷ bỏ liên kết (connection release).
Phản hồi (acknowledgement).
Truyền lại (data retransmission).

25