Bài giảng Mạng máy tính và internet: Chương 1 - ThS. Trần Quang Hải Bằng

MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET
Chương 1: Các khái niệm cơ bản



Nội dung
1.

Mạng máy tính là gì?

2.

Các thành phần cơ bản của mạng

3.

Một số ứng dụng mạng thông dụng

4.

Địa chỉ mạng

5.

Giao thức mạng

6.

Mơ hình kết nối mạng

7.

Truyền tin trên mạng

8.

Tốc độ đường truyền

9.

Phân loại mạng máy tính

10. Lịch sử phát triển Internet


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

2


1.1. What is a network
Mạng là 1 hệ thống gồm đường truyền và các thiết bị
kết nối dùng để truyền tin giữa các máy tính.
Các thể hiện của mạng
– 1 người dùng ở nhà kết nối vào internet thông qua 1
modem ADSL
– 1 người dùng laptop/smart phone kết nối vào wifi của
quán café
– Có thể là 1 hệ thống đấu nối các máy tính của 1 doanh
nghiệp / 1 đơn vị với nhau
– .v.v

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

3

1.2. Network components



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

4


Common network Symbols



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

5

1.3. Network user applications
Email (Outlook, POP3, Yahoo, Gmail\v.v)
Web browser (Google chrome, Firfox, Cốc cốc\v.v)
Instant messenging (Zalor, Facebook, BBM\v.v)
Collaboration (whiteboard, Netmeeting, WebEx\)
Database (file server)

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

6


Các đặc tính cần quan tâm của mạng
Speed - Tốc độ
Cost - Giá thành
Security - Bảo mật
Availability - Sẵn sàng
Scalability - Khả năng mở rộng
Reliability - Tin cậy
Topology - Mô hình kết nối



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

7

Sơ đồ kết nối mạng
Sơ đồ kết nối vật lý (Topology)



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

8


Kết nối tới internet

Internet

CSU/DSU



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

9

1.4. Địa chỉ mạng
Là 1 dãy số để xác định chính xác 1 máy trong mạng
Trong 1 mạng khơng thể có 2 máy có trùng địa chỉ
Có 2 dạng địa chỉ
– Địa chỉ vật lý (MAC): Do nhà sản xuất gán cho thiết bị
– Địa chỉ logic (IPv4/IPv6): Do người quản trị mạng cấp
khi 1 máy tham gia vào mạng



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

10

1.4. Địa chỉ mạng (tt)
1 số kiến thức trong hệ đếm nhị phân (review)
– Cho 1 chuỗi n bit (0 hoặc 1) → giá trị của chuỗi nhị
phân này ở hệ thập phân được tính theo cơng thức
sau



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

11

1.4. Địa chỉ mạng (tt)
Một số cơng thức nhị phân cần nhớ
– Có n bit 1 → Giá trị của nó là:
2n-1 + 2n-2+\.+21+20 = 2n - 1
– Chuỗi nhị phân gồm n bit → biểu diễn được 2n giá trị
khác nhau (từ 0 đến 2n-1)
10000000 → 128
11111100 → 252
11000000 → 192
11111110 → 254
11100000 → 224
11111111 → 255
11110000 → 240
11111000 → 248



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

12


1.4. Địa chỉ mạng (tt)
Bảng chuyển đổi hệ Thập phân–Nhị phân– Hexa



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

13

1.4. Địa chỉ mạng (tt)
Địa chỉ vật lý
– Gồm 48 bit (6 byte) nhị phân thường được viết theo ở
dạng hexa
– Ví dụ: 0050:56C0:0001



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

14


1.4. Địa chỉ mạng (tt)
Địa chỉ logic
– Tuân theo chính sách (policy) của mạng mà máy tham
gia.

– Số bit địa chỉ phụ thuộc vào kiến trúc mạng cụ thể (hiện
nay chủ yếu dùng địa chỉ IP)
• Địa chỉ IPv4: Độ dài 32 bit (4 byte)
• Địa chỉ IPv6: Độ dài 128 bit (16 byte)
• Ví dụ:

Mạng máy tính & Internet - Chương 1



15

1.5. Giao thức mạng
Chào anh!

TCP connection
request

Ờ, chào em

TCP connection
response

Mấy giờ
rồi anh?

9 giờ
đúng

GET

time

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

<file>

16


1.5. Giao thức mạng (tt)
Hi

TCP connection
request

Hi

TCP connection
response

Got the
time?

GET


2:00

<file>

time



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

17

1.5. Giao thức mạng (tt)
Một số giao thức phổ biến
–
–
–
–
–
–
–

ICMP: Internet Control Management Protocol
TCP: Transmission Control Protocol
IP: Internet Protocol
HTTP: Hypertext Transfer Protocol
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
FTP: File Transfer Protocol
\

Tóm lại giao thức mạng sẽ@.

•
•
•

Định nghĩa khn dạng (cú pháp/ngữ nghĩa) thông điệp
Thủ tục gửi/nhận thông điệp
Kiểm sốt chất lượng đường truyền/Xử lý lỗi



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

18


1.6. Mơ hình kết nối mạng
Mơ hình kết nối vật lý (Toplogy)
– Bus, Ring, Star, Partial Mesh,....v.v.

Tương tác giữa các máy tính trong mạng
– Mơ hình Client-Server (Khách-Chủ)
– Mơ hình Peer-to-Peer (ngang hàng )
– Mơ hình Hybird (lai giữa 2 mơ hình trên)



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

19

1.6. Mơ hình kết nối mạng (tt)
Mơ hình Client-Server
– Các máy trạm (client) được nối với các máy chủ
(server), nhận quyền truy nhập mạng và tài nguyên
mạng từ các máy chủ.



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

20


1.6. Mơ hình kết nối mạng (tt)
Mơ hình Peer-to-Peer
– Mơ hình này khơng có máy chủ, các máy trên mạng chia sẻ
tài nguyên không phụ thuộc vào các máy khác trên mạng.
Mơ hình này khơng có q trình đăng nhập tập trung, nếu đã
đăng nhập vào mạng bạn có thể sử dụng tất cả tài nguyên
trên mạng
– Mạng ngang hàng thường được tổ chức thành các nhóm làm
việc workgroup.



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

21

1.3. Mơ hình kết nối mạng (tt)

So sánh 3 mơ hình
Client-Server

Peer-to-Peer

Hybird

Độ an tồn/tính
bảo mật thơng tin

Cao – Quản trị
mạng có thể điều
chỉnh quyền truy
cập

Kém – Phụ thuộc
vào mức độ chia
sử của mỗi node
trong mạng

Gần giống mơ
hình Client-Server

Khả năng cài đặt

Khó

Dễ

Khó

u cầu phần
cứng/phần mềm

Cần có máy chủ;
Hệ điều hành
mạng; các phần
cứng bổ sung

Không cần máy
chủ; hệ điều hành
cá nhân;

Giống ClientServer

Quản trị mạng

Có

Khơng cần

Có

Xử lý/lưu trữ tập
trung

Có

Khơng

Có

Chi phía cài đặt

Cao

Thấp

Cao



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

22


1.7. Truyền tin trên mạng
Loại kết nối
– Có dây (wired): Các thiết bị giao tiếp với nhau thông
qua cáp (cable) truyền dẫn dữ liệu
• Cáp đồng
• Cáp quang

– Khơng dây (wireless): Các thiết bị giao tiếp với nhau
thơng qua sóng điện từ.
• Wi-fi
• WiMAX

Mơi trường truyền dẫn

– Cáp đồng
– Cáp quang
– Sóng điện từ


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

23

1.7. Truyền tin trên mạng (tt)
Các hình thức phát tin
– Broadcast (quảng bá):
• Thơng tin được phát từ 1 nút, tất cả các nút còn lại trong
mạng sẽ nhận được thơng tin

– Point to Point (điểm-điểm)
• Thơng tin được phát từ 1 nút và chuyển qua nhiều chặng
(nút trung gian) đến 1 nút xác định

– Multi cast (quảng bá có giới hạn địa chỉ nhận)
• Thơng tin được phát từ 1 nút trong mạng và được
chuyển qua nhiều chặng gửi tới 1 nhóm nút xác định nào
đó


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

24

1.7. Truyền tin trên mạng (tt)
Kỹ thuật truyền tin
– Mạng chuyển mạch ảo (circuit-switching)
– Mạng chuyển gói (packet-switching)



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

25

1.7. Truyền tin trên mạng (tt)
Circuit - switching
– Mỗi kết nối gồm nhiều
“mạch-circuit” (còn được gọi
là “kênh-chanel”)
– Khi hai nút muốn trao đổi
thông tin
thiết lập kênh
– Kênh được giữ riêng cho hai
nút tham gia kết nối cho tới
khi kết thúc phiên trao đổi.

Ba giai đoạn trong mạng
chuyển mạch kênh
– Thiết lập mạch
– Truyền dữ liệu
– Đóng mạch

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

26


Circuit - switching (tt)
Host A

Node 1

Node 2

Độ trễ xử lý tại 1 nút

Host B

Độ trễ lan tỏa
từ A đến Nút 1

Thiết lập mạch
Độ trễ lan tỏa
từ B tới A

Truyền dữ liệu

DỮ LIỆU
Đóng mạch

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

27

Circuit - switching (tt)
Tài nguyên (đường truyền) được chia thanh nhiều
phần
– Mỗi “phần” được cấp phát cho 1 kết nối
– Một “phần” rơi vào trạng thái rỗi nếu kết nối sở hữu nó
khơng sử dụng.
– Đường truyền (băng thơng) được chia thành các phần
theo :
• Tần số (FDM - Frequency Division Multiplexing)
• Thời gian (TDM – Time Division Multiplexing)



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

28


FDM và TDM



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

29

FDM & TDM (tt)
Example:
4 users
FDM

frequency
time

TDM

frequency
time


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

30


Packet-Switching
Luồng dữ liệu truyền giữa 2 nút mạng được chia
thành nhiều gói (packet)
Mỗi gói sử dụng tồn bộ băng thơng của băng truyền
Các gói “xếp hàng” chờ tới lượt sử dụng kênh truyền
Tài nguyên (băng thông) được sử dụng khi có nhu
cầu
Gói tin di chuyển qua từng chặng đến đích

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

31

Packet-Switching (tt)
Host C
Host D

Host A
Node 1

Node 2
Node 3
Node 5

Host B
Node 6

Node 7

Host E

Node 4



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

32

Packet-Switching (tt)
Luồng dữ liệu truyền giữa 2 nút được chia thành các
gói (packet) có khn dạng sau:
101001.1010001101011011110.11001
Header

Trailer

Data

Mỗi nút trung gian sẽ nhận toàn bộ packet, xử lý, lưu
trữ một thời gian rồi chuyển packet tới nút kế tiếp. Cơ
chế này gọi là Store and Forward (Giữ và chuyển)

L bits/packet
3 2 1

Source


R bps

R bps

Destination

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

33

Packet-Switching (tt)
Host A

Thời gian truyền
packet 1 từ
Nút A

Node 1

Node 2

Host B

Độ trễ lan
tỏa từ A
đến nút 1

Thời gian
xử lý và độ
trễ xếp
hàng của
packet1 tại
Nút 2



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

34

1.8. Tốc độ đường truyền
Đơn vị đo thông tin cơ bản là bit (giá trị 0 hoặc 1)
–
–
–
–
–

8 bit = 1 Byte
1024 Byte = 1 Kilo Byte (KB)
1024 KB = 1 Mega Byte (MB)
1024 MB = 1 Giga Byte (GB)
1024 GB = 1 Tera Byte (TB)

Tốc độ đường truyền trên mạng tính bằng số bit
truyền được trong 1 giây (bits per second - bps) trong
đó:
– 1Kbps = 1000 bps
– 1Mbps = 1000 Kbps = 1.000.000 bps
– 1Gbps = 1000 Mbps = 1.000.000.000 bps


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

35

1.8. Tốc độ đường truyền (tt)
Như vậy:

– Tốc độ download (1 file) tính theo KBps (số Byte)
download được mỗi giây
– Tốc độ download không giống tốc độ đường truyền do
nhà cung cấp cam kết → Đừng vội phàn nàn\.

– Ví dụ: tốc độ đường truyền Internet là 512kbps → tốc
độ download sẽ là:



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

36


1.8. Tốc độ đường truyền (tt)
Bandwidth (băng thông):
– Là dải tần số mà mơi trường truyền dẫn có thể đáp ứng
được (đơn vị là Hertz). Băng thông liên quan mật thiết
đến tốc độ tối đa của đường truyền (theo công thức
tính tốn của Nyquist), do vậy có đơi khi người ta hay
dùng tốc độ tối đa (tính bằng bps) để chỉ băng thông
của mạng.

Throughput (Thông lượng)
– Thông lượng (throughput) là lượng thơng tin hữu ích
được truyền đi trên mạng trong một đơn vị thời gian và
là chỉ số để đánh giá mạng nhanh hay chậm.

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

37

1.9. Phân loại mạng máy tính
Theo hình thức truyền tin
– Mạng quảng bá (broadcast)
– Mạng điểm-đểm (point-to-point)

Theo kỹ thuật truyền tin
– Mạng chuyển mạch kênh (ảo)
– Mạng chuyển mạch gói

Theo quy mơ mạng
– Mạng cục bộ (LAN – Local Network Area)
– Mạng đô thi (MAN – Metropolitan Network Area)
– Mạng diện rộng (WAN – Wide Network Area)


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

38


1.9. Phân loại mạng máy tính (tt)
Communication
network

Point -to-Point
networks

Broadcast networks

Mạng chuyển mạch
(switched networks)

Mạng chuyển mạch gói
(packet-switched networks)

Mạng chuyển mạch kênh
(circuit-switched networks)

FDM


TDM
Mạng máy tính & Internet - Chương 1

39

1.9. Phân loại mạng máy tính (tt)
Mạng LAN
– Băng thơng lớn;
– Kích thước mạng bị
giới hạn;
– Chi phí triển khai lắp đặt
rẻ;
– Quản trị đơn giản.

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

40


1.9. Phân loại mạng máy tính (tt)



Mạng máy tính & Internet - Chương 1

41

1.9. Phân loại mạng máy tính (tt)
Mạng MAN
– Gần giống như mạng LAN nhưng giới hạn kích thước
của nó là một thành phố hay một quốc gia. Mạng MAN
kết nối các mạng LAN lại với nhau thông qua môi
trường truyền dẫn và các phương thức truyền thông
khác nhau.
– Băng thơng ở mức trung bình,đủ để phục vụ các ứng
dụng cấp thành phố hay quốc gia như chính phủ điện
tử,thương mại điện tử,các ứng dụng của các ngân
hàng\
– Do MAN kết nối nhiều LAN nên việc quản trị sẽ gặp
khó khăn hơn ,đồng thời độ phức tạp cũng tăng theo.
– Chi phí các thiết bị MAN tương đối đắt tiền

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

42


1.9. Phân loại mạng máy tính (tt)
Mạng WAN
– Băng thơng thấp, dễ mất kết
nối thường chỉ phù hợp với
các ứng dụng online như
email , FTP,web\.
– Phạm vi hoạt động
không giới hạn
– Do kết nối nhiều LAN
và MAN với nhau nên
mạng rất phức tạp và các
tổ chức toàn cầu phải
đứng ra quy định và
quản lý
– Chi phí cho các thiết bị và cơng nghệ WAN rất đắt


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

43

1.10. Lịch sử Internet
Internet là gì?
– Là mạng của các mạng
– Hàng triệu/hàng tỉ thiết bị/hệ thống đầu cuối

• Các trạm làm việc (workstation)
• Các thiết bị PDA, thiết bị sinh hoạt,\

– Hệ thống đường truyền trải khắp toàn cầu
– Rất nhiều thiết bị “định tuyến” phục vụ nhu cầu “vận chuyển”
tin tức giữa các nút.

Ai sở hữu Internet ?
– Không của bất cứ tổ chức hay cá nhân nào
– Internet được xây dựng và hoạt động theo các chuẩn chung
do một số tổ chức quy định và giám sát (IETF, ICANN,
InterNIC, IAB, ITU\)


Mạng máy tính & Internet - Chương 1

44


1.10. Lịch sử Internet (tt)
Kiến trúc Internet ?
access
net

access
net

access
net
access

net

access
net

access
net

access
net

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

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

45

Kiến trúc Internet
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

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

access
net

46


Kiến trúc Internet (tt)
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

Mạng máy tính & Internet - Chương 1



47

Kiến trúc Internet (tt)
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

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

access
net

48


Kiến trúc Internet (tt)
But if one global ISP is viable business, there will be competitors
…. which must be interconnected
Internet exchange point
access
net

access
net

access
net

access
net

access
net

IXP

access
net

access
net

ISP A
IXP

access
net

access
net

ISP B

ISP C

access
net

access
net

peering link

access

net
access
net

access
net

access
net

access
net

Mạng máy tính & Internet - Chương 1



49

Kiến trúc Internet (tt)
… 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
access
net

regional net
access
net



access
net

access
net

Mạng máy tính & Internet - Chương 1

access
net

50