Bài giảng mạng máy tính và internet chương 1 trần quang hải bằng

Chương 1.
Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
Trần Quang Hải Bằng
Computer Networking and Internet (course of 2009)
Faculty of Information Technology
University of Communication and Transport (Unit 2)
Office location: Administration building, Block D3, Room 6
Office phone: 38962018
Cell phone: N/A
Email:

Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

2


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

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 i thụng tin.
Ô
Ô
Ô

n

Kt ni (interconnected): dõy (wire), súng (wave)
Kin trỳc (architecture): cách thức kết nối và trao đổi thông tin.
Nút mng (node): host, workstation, network component

Li ớch ca mng:
Ô
Ô

Chia s, trao đổi thông tin.
Tăng cường sức mạnh của hệ thống (distributed system, parallel
system).

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

3

Ứng dụng của mạng máy tính trong đời sống
n

Mạng ni b (c quan, to nh)
Ô

Ô

n

Cung cp dch v (mụ hỡnh client/server).
Ô
Ô

n

Chia s ti nguyờn (mỏy in, cng, chng trình…).
Liên lạc trong mạng nội bộ cơ quan (local mail).
Web, Email, search engine, tin tức.
Thương mại điện tử (ecommerce – electronic commerce).

People online communication.
Ô

Chatting, conference
n

Ô

n

B GD hp qua mng v tuyển sinh 2005, 12/2004.

Điện thoại (PSTN, Mobile).

Chính phủ điện tử (egovernment)…

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

4


Chia sẻ tài nguyên máy in

UCT2 before 2003

UCT2 since 2003
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

5

Các yếu t ca mng mỏy tớnh
n

ng truyn vt lý (physical media)
Ô
Ô
Ô

Truyn tín hiệu giữa các hệ thống.
Hữu tuyến (cable) và vơ tuyn (wireless).
Di thụng (bandwidth):

n
n

Ô

Tc (speed) hay thụng lng (throughput):
n
n

n

Di tần số cho phép truyền.
Đôi khi được sử dụng để ám chỉ lượng dữ liệu cho phép truyền
(throughput)!?
Số lượng bit truyền được trong một giây (bps).
Số lượng thay đổi tín hiu trong mt giõy (baud).

Kin trỳc mng (network architecture)
Ô
Ô

1-6/2005

Hỡnh trng mạng (topology).
Giao thức (protocol).
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

6

Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

7

1.2. Phân loại (network classification, taxonomy)
n

Theo topo mng
Ô
Ô

n

Theo k thut truyn (transmission technique)
Ô
Ô
Ô

n

Broadcast: Truyn qung bỏ.
Point-to-point (switched): Truyn im-im.
Circuit-switched
Packet-switched
Message-switched

Theo quy mụ (scale)
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

LAN
MAN
WAN
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

8


Topology (broadcast & point-to-point)

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

9

Circuit switching

n

n

n

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.

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

10


Các giai đoạn của circuit switching
Host 1

Node 1

Node 2

Host 2

processing delay at Node 1
propagation delay
from Host 1
to Node 1

circuit
establishment

propagation delay
from Host 2
To Host 1

data
transmission

DATA

circuit
termination

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

11

Packet switching
101001.1010001101011011110.11001
Header

Data

Trailer

packet

n
n

Dữ liệu được chia thành các gói tin (packet).Mỗi gói đều có phần
thơng 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).

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

12


So sỏnh circuit switching v packet switching
n

Packet switching
Ô

Ô

Ô
Ô

n

Khụng chim dng 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 phc li.

Circuit switching
Ô
Ô

1-6/2005

Call setup
Thớch hp vi truyn tin cht lng cao, tức thì.
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

13

Circuit switching: FDM & TDM
n

Hai phương pháp chia sẻ liờn kt (link) trong
circuit switching:
Ô
Ô

1-6/2005

FDM (Frequency Division Multiplexing).
TDM (Time DM).

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

14


FDM & TDM example
Example:
FDM

4 users
frequency
time

TDM

frequency
time
15

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

Packet switching: Datagram & Virtual Circuit

Vd: Internet
Host C
Host D

Host A
Node 1

Node 2
Node 3
Node 5

Host B
Node 6

Node 7

Host E

Node 4

Datagram packet switching
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

16


Packet switching: Datagram & Virtual Circuit
Vd: ATM Network

Host C
Host D

Host A
Node 1

Node 2
Node 3
Node 5

Host B
Node 7

Node 6

Host E

Node 4

Virtual-Circuit packet switching
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

17

Taxonomy summary
communication
networks
switched

networks

circuit-switched
networks
(vd. telephone)

FDM

1-6/2005

TDM

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

datagram
networks
(vd. Internet)

virtual circuitswitched
networks
(vd. ATM)

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

18

Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

19

1.3. Network Software (Protocol)
n

n

Giao thức (protocol): Tập hợp các quy tắc giao tiếp giữa
các hệ máy tính.
Mơ hình giao thức mạng hiện nay tn theo kin trỳc phõn
tng (layer architecture).
Ô
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

Mi tng m nhn nhng chc 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.
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

20


Mailing system

1-6/2005

Letter

Addressed
Envelope

Letter

Addressed
Envelope

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

21

Philosopher-Translator-Secretary Layers

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

22


Unix Operating System Layers
Applications
Libraries
System Calls
Kernel

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

23

Mơ hình trao đổi dữ liệu giữa các tầng {1}

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

24

Mơ hình trao đổi dữ liệu giữa các tầng {2}

(N+1) PCI

(N) PCI

Data

User

Data

(N+1) Layer

(N) Layer

(N+1) PDU

PCI – Protocol Control Information
PDU – Protocol Data Unit
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

25

Connectionless và connection-oriented
Giao thức truyền thông được chia làm hai loại:

n Truyền tin có liên kết (connection-oriented): 3 giai on
Ô
Ô

Thit lp liờn kt (handshaking).
Truyn d liu (data transferring).
n

Ô

n

Cú cỏc cơ chế kiểm sốt lỗi

Huỷ bỏ liên kết (terminating).

Truyền thơng khụng liờn kt (connectionless): ch cú giai
on truyn d liu.
Ô

1-6/2005

Thng sử dụng cho các tầng thấp, đường truyền có độ tin cậy
cao.

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

26

Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

27

1.4. Các mơ hình tham chiu (Reference Models)
n

Open System Interconnection Reference Model
(OSI Reference Model)
Ô
Ô
Ô

n

a ra bởi ISO (International Organization for Standardization)
năm 1984.
Mơ 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
Ô
Ô

1-6/2005

S dng cho mạng Internet.
4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application.

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

28


OSI layers
System #1

Hệ thống #2

Application

Ứng dụng

7

People

Presentation

Trình diễn

6

Seem

Session

Phiên

5

Transport

Giao vận

4

Need

Network

Mạng

3

Data

Data Link

Liên kết dữ liệu

2

Processing

Physical

Vật lý

1

All

To

011010100011001111
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

29

Layer 1: The Physical Layer
n

n

n

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 gia hai h thng.
Mt s yu t:
Ô
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

Cỏp truyn (Cable).
Mc in thế (voltage levels).
Thời gian biến thiên hiệu điện thế.
Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách…
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

30


Layer 2: The Data Link Layer
n

Biến dữ liệu thô nhận được từ tầng vật lý thành dữ liệu có
cấu trúc logic c th hn.
Ô

Framing.
n

Ô

n

D liu n t õu? Mỏy tớnh nào gửi đến?
Dữ liệu cần phải gửi tiếp đi đâu?

Đảm bảo sự tin cậy của tín hiệu truyền giữa hai tng vt lý.
Ô
Ô

n

Khung (frame) cú cu trỳc.

Physical Addressing.
n

n

001101010

Kim soỏt li (error control).
Kiểm soát luồng (flow control).

Bao gồm hai tầng con (LLC và MAC).

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

31

Layer 3: The Network Layer
n
n
n
n

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.

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

32


Layer 4: The Transport Layer
n
n

Tầng trên cùng của quá trình truyền dữ liệu.
Đảm bảo dữ liệu được truyền thông suốt v tin cy
gia hai h thng (2 end-systems).
Ô

Ô

Ô
Ô

1-6/2005

Ct/hp d liu (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).

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

33

Layer 5: The Session Layer
n

n

Tầng dưới cùng trong số các tầng thao tác trên dữ
liệu nhận về (application).
Thiết lập v qun lý cỏc phiờn truyn thụng gia
hai h thng.
Ô
Ô
Ô
Ô

Ô

1-6/2005

Chng thực (security authentication).
Thiết lập liên kết (connection establishment).
Huỷ bỏ liên kết (connection release).
Phản hồi (acknowledgement).
Truyền lại (data retransmission).
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

34


Layer 6: The Presentation Layer
n

Đảm bảo thông tin truyền từ ứng dụng của hệ thống
truyền có thể đọc được bởi ng dng ca h thng
nhn.
Ô
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

Cỳ phỏp v ng ngha ca dữ liệu (syntax & semantic).
Định dạng dữ liệu (data formatting).
Chuyển đổi dịnh dạng (format exchange).

Nén dữ liệu (data compression).

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

35

Layer 7: The Application Layer
n

Cung cấp các phương tiện để người dùng có th
truy cp vo mụ hỡnh OSI.
Ô

Ô

1-6/2005

Cỏc giao thc truyn thụng điệp giữa các chương trình
ứng dụng (web, mail…).
Các dịch vụ cho các ứng dụng nằm ngồi mơ hình OSI
(Word, Access, SQL Server…)

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

36


Tại sao phải phân tầng?

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

37

No-layered & Layered
Application

FTP

Telnet

HTTP

No-layered
Transmission
Media

Application

coaxial
cable

Telnet

fiber
optic

FTP

packet
radio

HTTP

Transport
& Network
Transmission
Media
1-6/2005

Layered

coaxial
cable

fiber
optic

packet
radio

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

38


OSI Summary
n

Physical: binary transmission
Ô

n

Data Link: access to media
Ô
Ô

n

Ô

session management

Presentation: data representation
Ô

n

data transportation, virtual circuit
error detection and recovery, information flow control

Session: interhost communication
Ô

n

path selection, routing, addressing, internetwork.

Transport: end-to-end transmission
Ô

n

bits error control, flow control.
physical addressing, net topology.

Network: address and best path
Ô

n

signals, media, connectors, voltages…

data format, data syntax

Application: network services to applications

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

39

TCP/IP Reference Model
n

n

Mô hình OSI chỉ mang tính chất lý thuyết, phục vụ
nghiên cứu và học tập.
TCP/IP là mơ hình áp dụng cho mng Internet.
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

TCP = Transmission Control Protocol.
IP = Internet Protocol.
TCP, IP là hai giao thức phổ biến trong họ giao thức
TCP/IP.

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

40


TCP/IP Layers & Protocols

Layers
Protocols
Network Access = Host-to-network = Data link + Physical
Network = Internet
1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

41

Đối sánh OSI và TCP/IP

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

42


TCP/IP to OSI

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Datalink
Physical
OSI

1-6/2005

Application

Transport
Internet
Network
Access

Telnet

FTP DNS

TCP

UDP
IP

LAN

TCP/IP

Packet
radio
Protocols

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

43

Cisco Certified Network Associate View

UDP

Công nghệ mạng

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

44


Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

45

1.5. Network Standardization
n

OSI:
Ô
Ô
Ô

Ch nờu lờn chức năng của từng tầng.
Không chỉ ra cài đặt các tầng này như thế nào.
Để hai hệ thống giao tiếp được với nhau thì chúng cần:
n

n
n

n

Được cài đặt các chức năng truyền thông chung.
Tổ chức thành cùng một tập tầng.
Hai tầng đồng mức phải có chung giao thức.

Từ đó, cần phải chuẩn hoá (standardization)

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

46


Các tổ chức và chuẩn thông dụng
n

ISO (International Organization for Standardization)
Ô

n

CCITT (Commitộ Consultatif International pour Tộlộgraphe et
Tộlộphone)
Ô

n
n
n
n
n
n
n
n



Khụng ban hnh cỏc chuẩn mà ban hành các khuyến nghị (X.25…).

ANSI (American National Standard Institute)
NIST (National Institute of Standards and Technology)
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
IAB (Internet Architecture Board).
RFCs (Request For Comments).
IRTF (Internet Research Task Force).
IETF (Internet Engineering Task Force).
ISOC (Internet Society)…

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

47

Nhóm chuẩn IEEE 802 (LAN)

1-6/2005

Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

48


Ch1. Mạng máy tính và những khái niệm mở đầu
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 mơ hình tham chiếu (reference models).
1.5 - Chuẩn mạng máy tính (network standards).
1.6 - Hệ điều hành trong môi trường mạng.
1.7 - Mạng Internet.
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

1-6/2005

49

1.6. Hệ điều hành trong mụi trng mng
n

Khụng h tr mng
Ô

n

Trm lm vic

Ô
Ô
Ô

n

DOS
Windows 9x/NT Workstation/2000/XP
MacOS
Linux

Mỏy ch qun lý mng, cung cp dch v mng.
Ô
Ô
Ô

1-6/2005

Windows NT/2000/2003 Server
Novel NetWare
Unix, Linux, Sun Solaris…
Chapter 1. Introduction to Computer Network, OSI, TCP/IP Reference Model

50