CH1 các khai niệm cơ bản MMT và internet MÔN MẠNG MÁY TÍNH

Chương 1: Giới thiệu về mạng máy tính và
mạng Internet
• Mục tiêu (Goals)
- Biết và hiểu các thuật
ngữ chuyên ngành
mạng ( terminology)
- Tiếp các sâu hơn, chi
tiết hơn các kỹ thuật
- Sử dụng mạng
Internet cho phần
minh họa

• Tổng quan (Overview)
- Mạng máy tính, mạng
Internet
- Thành phần mạng
- Hiệu năng mạng ( loss,
delay, throughtput vs
Bandwidth)
- Lịch sử phát triển
(history)


Tổng quan về mạng Internet
PC

•

server

millions of connected computing

devices:
–

wireless
laptop

–

mobile network

hosts = end systems
running network apps

global ISP

smartphone

 communication
wireless
links
wired
links

links
 fiber, copper, radio,
satellite
 transmission rate:
bandwidth

 Packet

router

switches: forward
packets (chunks of data)
 routers and switches
Introduction

home
network

regional ISP

institutional
network
1-2


Ý nghĩa của Internet

Lĩnh vực ứng dụng điển hình

Internet vạn vật IoT


Thế nào là một mạng máy tính?
 Một tập các máy tính/thiết bị chuyển mạch được kết nối bởi các
liên kết truyền thông
 Ý nghĩa: nhằm chia sẻ thông tin và tài nguyên
 Topologies (đồ hình mạng)

Liên kết truyền thông


Phương tiện truyền thông vật lý khác nhau
 Coaxial cable, twisted pair, fiber optic, radio, satellite

 Mạng

cục bộ, Mạng đô thị, Mạng diện
rộng, vv… (Local/Metropolitan/Wide
Area, Global Networks – LANs, MANs,
WANs, GAN etc.)


Internet là gì?
• The Internet:

Tập hợp các mạng và bộ định tuyến trải rộng trên phạm vi toàn thế giới và sử
dụng tập giao thức TCP/IP để hình thành một mạng gọi internet.
• Intranet:
Sự kết nối của các LANs khác nhau trong một tổ chức
– Riêng tư (Private)

– Có thể dùng đường thuê bao riêng (leased lines)
– Thông thường thì nhỏ, nhưng có thể bao gồm đến vài trăm routers
– Có thể được kết nối ra the Internet (hoặc không), bởi bức tường lửa
(thông thường)

Access net: cable network
cable headend

…
cable splitter
modem

V
I
D
E
O

V
I
D
E
O

V
I
D
E
O

V
I
D
E
O

V
I
D
E
O

V
I
D
E
O

D
A
T
A

D
A
T
A

C
O
N
T
R
O
L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Channels

frequency division multiplexing: different channels transmitted
in different frequency bands


Access net: home network
wireless
devices

to/from headend or

central office
often combined
in single box

cable or DSL modem
wireless access
point (54 Mbps)

router, firewall, NAT
wired Ethernet (100 Mbps)


Enterprise access networks (Ethernet)

institutional link to
ISP (Internet)

institutional router
Ethernet
switch

institutional mail,
web servers

• typically used in companies, universities, etc


10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps transmission
rates

Wireless access networks
•

shared wireless access network connects end system to router
– via base station “access point”

wide-area wireless access

wireless LANs:
 within building (100 ft)
 802.11b/g (WiFi): 11, 54 Mbps
transmission rate

 provided by telco (cellular)
operator, 10’s km
 between 1 and 10 Mbps
 3G, 4G: LTE

to Internet
to Internet


Network Taxonomy
(Phân loại mạng)

Telecommunication
networks

Packet-switched

networks

Circuit-switched
networks

FDM

Networks
with VCs

TDM

Introduction

Datagram
Networks


Alternative core: circuit switching
end-end resources allocated
to, reserved for “call”
between source & dest:
•

In diagram, each link has four circuits.
–

•

call gets 2nd circuit in top

link and 1st circuit in right
link.

dedicated resources: no sharing
–

circuit-like (guaranteed)
performance

circuit segment idle if not used by call
(no sharing)
• Commonly used in traditional
telephone networks
•


Circuit switching: FDM versus TDM
Example:

FDM

4 users
frequency
time

TDM

frequency
time

Packet Switching: queueing delay, loss
A

B

C

R = 100 Mb/s

R = 1.5 Mb/s

D
E

queue of packets
waiting for output link

queuing and loss:


If arrival rate (in bits) to link exceeds transmission rate of
link for a period of time:
 packets will queue, wait to be transmitted on link
 packets can be dropped (lost) if memory (buffer) fills up
Introduction

1-14

Two key network-core functions
routing: determines sourcedestination route taken by
packets
 routing algorithms

forwarding: move packets
from router’s input to
appropriate router output

routing algorithm

1

local forwarding table
header value output link
0100
0101
0111
1001

3 2

3
2
2
1

dest address in arriving
packet’s header
Network Layer

4-15


So sánh giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
Mục so sánh

Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch gói

Đường dẫn “đồng” chuyên biệt

Có

Không

Băng thông sẵn có

Cố định

Biến động

Khả năng lãng phí băng thông

Có

Không

Truyền dẫn lưu giữ-chuyển tiếp

Không

Có

Các gói tin đi theo cùng một lộ trình

Có

Không

Thiết lập kết nối

Yêu cầu

Không cần thiết

Khả năng tắc nghẽn xảy ra khi

Thiết lập kết nối

Đối với mỗi gói tin

Ảnh hưởng của tắc nghẽn

Cuộc gọi bị chặn

Độ trễ xếp hàng

Introduction

1-16


Internet structure: network of networks
Question: given millions of access ISPs, how to connect them
together?
access
net

access
net

access
net
access
net

access
net

access
net

access
net

access
net

access
net

access
net

access
net
access
net
access
net

access
net

access
net

access
net


Internet structure: network of networks
Option: connect each access ISP to every other access ISP?

access
net

access

net

access
net
access
net

access
net

access
net

access
net

connecting each access ISP
to each other directly doesn’t
scale: O(N2) connections.

access
net

access
net

access
net

access

net
access
net
access
net

access
net

access
net

access
net


Internet structure: network of networks
Option: connect each access ISP to a global transit ISP? Customer
and provider ISPs have economic agreement.
access
net

access
net

access
net
access
net

access
net

access
net

access
net

global
ISP

access
net

access
net

access
net

access
net
access
net
access
net

access
net

access
net

access
net


Internet structure: network of networks
But if one global ISP is viable business, there will be competitors
….
access
net

access
net

access
net
access
net

access
net
access
net

access
net

ISP A

access
net

access
net

access
net

ISP B
ISP C

access
net
access
net
access
net

access
net

access
net

access
net

Internet structure: network of networks
But if one global ISP is viable business, there will be competitors
…. which must be interconnected
Internet exchange point
access
access
net

net

access
net

access
net

access
net

IXP

access
net

ISP A
IXP

access
net

access
net

access
net

access
net

ISP B

ISP C
access
net

peering link

access
net
access
net

access
net

access
net

access

net


Internet structure: network of networks
… and regional networks may arise to connect access nets to
ISPS
access
net

access
net

access
net

access
net

access
net

IXP

access
net

ISP A
IXP

access

net

access
net

access
net

access
net

ISP B

ISP C
access
net

regional net

access
net
access
net

access
net

access
net

access
net


Internet Architecture
(Kiến trúc Internet)

NAP

International
lines

regional
network

national
network
ISP

company
LANs

on-line
services
ISP

university
company

access via

modem

NAP: Network Access Protection


How do loss and delay occur?
packets queue in router buffers
•
•

packet arrival rate to link (temporarily) exceeds output link
capacity
packets queue, wait for turn
packet being transmitted (delay)

A

B
packets queueing (delay)
free (available) buffers: arriving packets
dropped (loss) if no free buffers
Introduction

1-24


Four sources of packet delay
transmission

A

propagation

B

nodal
processing

queueing

dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

dproc: nodal processing
 check bit errors
 determine output link
 typically < msec

dqueue: queueing delay

 time waiting at output link
for transmission
 depends on congestion
level of router

Introduction

1-25