Giới thiệu kỹ thuật truyền số liệus1.downloadmienphi.net/file/downloadfile1/293/23092.pdf · Nội dung chương 1- Giới thiệu KTTSL ... có khả năng gửi và

Giới thiệu kỹ thuật truyền số liệu

1

Chương 1: Giới thiệu kỹ thuậttruyền số liệu (KTTSL)

[email protected]

Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2

Nội dung chương 1- Giới thiệu KTTSL

• Ứng dụng và mô hình hệ thống truyền dữ liệu• Truyền số liệu và Mạng truyền số liệu• Nghi thức• Giới thiệu một số nghi thức



• Ứng dụng và mô hình hệ thống truyền dữ liệu

• Truyền số liệu và Mạng truyền số liệu• Nghi thức• Giới thiệu một sô nghi thức


Ứng dụng truyền số liệu

• Ứng dụng dữ liệu• Ứng dụng âm thanh• Ứng dụng hình ảnh• Ứng dụng thời gian thực


Mô hình hệ thống truyền số liệu

Sơ đồ khối tổng quát (mô hình Shannon)

Source Trans-mitter

Trans-missionSystem

Receiver Des-tination

Source System Destination System


Hệ thống truyền dữ liệu là gì?

• Tập hợp các thiết bị được kết nối thông qua môi trường truyền dẫn truyền thông tin từ nguồn phát đến đích

• Thông tin vs. Dữ liệu


Tác vụ của hệ thống truyền số liệu• Sử dụng hệ thống truyền dẫn• Giao tiếp• Tạo tín hiệu• Đồng bộ• Quản lý việc trao đổi dữ liệu• Phát hiện và sửa lỗi• Điều khiển dòng dữ liệu• Định vị địa chỉ và tìm đường• Khôi phục• Định dạng thông báo• An ninh• Quản trị mạng


Truyền số liệu

• Các vấn đề truyền số liệu dạng thô– Truyền dẫn dữ liệu (data transmission)– Mã hóa dữ liệu (data encoding)– Kỹ thuật truyền dữ liệu số (digital data

communication)– Điều khiển liên kết dữ liệu (data link control)– Phân hợp kênh (multiplexing)

Source Trans-mitter

Trans-missionSystem

Receiver Des-tination

Source System Destination System





Mạng truyền số liệu

• Giao tiếp điểm điểm

• Thực tế gặp nhiều vấn đề– Các thiết bị ở xa nhau– Số kết nối bằng O(n2) số phần tử kết nối

• Cần mô hình kết nối khác: Mạng


Mạng truyền số liệu

• Phân loại theo phạm vi– Mạng cục bộ (LAN)– Mạng diện rộng (WAN)

• Phân loại theo kiến trúc vàkỹ thuật trao đổi dữ liệu

– Mạng chuyển mạch: • Chuyển mạch mạch (circuit switching)• Chuyển mạch gói (packet switching)

– Mạng phát tán (broadcast network)• Mạng radio• Mạng vệ tinh (satellite net)• Mạng cục bộ (local net)


LAN và WAN

• LAN– Phạm vi hẹp– Thuộc một tổ chức– Tốc độ thường lớn hơn

nhiều mạng WAN– Thường dùng cơ chế

phát tán thông tin

• WAN– Phạm vi rộng– Thường không thuộc

một tổ chức– Thường dùng cơ chế

chuyển mạch để truyền thông tin





Nghi thức (protocol)

• Vấn đề: hai máy tính khác nhau muốn truyền dữ liệu. Làm thế nào để hai máy tính có thểtruyền dữ liệu?

Các quy định cách thức để hai máy tính có thể truyền dữ liệu cho nhau gọi là nghi thức (giao thức)


Nghi thức (tt)

• Nghi thức là các quy định để giao tiếp giữa các thực thể (entity) trong một hệ thống– Thực thể: có khả năng gửi và nhận thông tin

• Chương trình ứng dụng• Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu• Thiết bị đầu cuối (terminal)…

– Hệ thống: tập các đối tượng chứa một hoặc nhiều thực thể

• Máy tính• Thiết bị đầu cuối• Cảm biến…


Các thành phần của nghi thức

• Ngữ pháp (syntax)– Định dạng dữ liệu, mức tín hiệu

• Ngữ nghĩa (semantics)– Thông tin điều khiển– Xử lý lỗi

• Thời gian (timing)– Đồng bộ– Trình tự


Kiến trúc nghi thức

• Chia một tác vụ lớn thành nhiều tác vụ nhỏ• Cách chia thành các tác vụ nhỏ, vai trò của

chúng, cách kết nối giữa các tác vụ gọi là kiến trúc nghi thức

File transfer application

Communication service moduleNetwork access

module

File transfer application

Communication service moduleNetwork access

moduleNetwork





Mô hình ba lớp

• Tổng quát chia giao tiếp thành ba lớp: Ứng dụng, Máy tính, Mạng

Application

Transport

Network access Network

Application

Transport

Network access

Application protocol

Transport protocol

Network access

protocol

Computer X Computer Y


• Lớp Network Access– Trao đổi dữ liệu giữa máy tính và mạng– Máy tính nguồn phải cung cấp cho mạng địa chỉ máy đích– Tùy thuộc vào lọai mạng đang dùng (LAN, chuyển mạch

gói, …)• Lớp Transport

– Trao đổi dữ liệu tin cậy– Độc lập với mạng đang dùng– Độc lập với ứng dụng

• Lớp Application– Hỗ trợ các ứng dụng người dùng khác nhau (e.g. e-mail,

file transfer)


Ví dụ mô hình ba lớp• 2 mức địa chỉ

– Mỗi máy tính cần 1 địa chỉ mạng duy nhất (Network address)

– Mỗi ứng dụng trong một máy tính cần 1 địa chỉ duy nhất (trong máy) (Service access point)

Computer B

Computer A

Computer C

Network Address

Service Access Point


Protocol data unit (PDU)

• Dữ liệu có thể cắt ra thành các khối nhỏ hơn• Thông tin điều khiển được thêm vào ở mỗi lớp• Dữ liệu và thông tin điều khiển gọi là PDU

Application Data

Transportheader

Networkheader

Transportheader

Networkheader

TransportProtocol Data Units

NetworkProtocol Data Units

(packages)


PDU (tt)

• Thông tin thêm vào ở lớp Transport– Service access point đích– Chỉ số tuần tự– Mã phát hiện sai

• Thông tin thêm vào ở lớp Network access– Địa chỉ mạng của máy đích– Yêu cầu dịch vụ


Nghi thức TCP/IP

Network

Application

TCP

IP

Network access

Physical

Computer X

Application

TCP

IP

Network access

Physical

Computer Y


Nghi thức TCP/IP (tt)

• Lớp vật lý (physical): giao tiếp vật lý giữa các thiết bị truyền, môi trường truyền

• Lớp network: trao đổi thông tin máy tính với mạng

• Lớp IP: giao tiếp giữa các mạng khác nhau• Lớp TCP: đảm bảo dữ liệu truyền tin cậy giữa

hai máy tính• Lớp ứng dụng: các ứng dụng


Dòng dữ liệu trong TCP/IPUser Data

User DataApplicationHeader

Application DataTCP Header

Application DataTCP HeaderIP Header

Application DataTCP HeaderIP HeaderEthernetHeader

EthernetTrailer

Ethernet Frame46 – 1500 bytes

14 20 20 4

IP datagram

TCP segment

EthernetDriver

IP

TCP

Ethernet

Application


Mô hình giao tiếp dùng TCP/IP

Token RingDriver

IP

TCP

FTPServer

EthernetDriver

IP

TCP

FTPClient

Token RingDriver

EthernetDriver

IP

Token RingEthernet

IPProtocol

IPProtocol

Token RingProtocol

EthernetProtocol

FTPProtocol

TCPProtocol

Router


Mô hình mạng ISO/OSI• Hệ thống lý thuyết ra đời quá trễ– TCP/IP đang là tiêu

chuẩn thực tiễn (de facto standard)

• 7 lớp– Ứng dụng (application)– Trình bày

(presentation)– Giao dịch (session)– Vận chuyển (transport)– Mạng (network)– Liên kết dữ liệu (data

link)– Vật lý (physical)

Application Layer

Transport Layer

Presentation Layer

Session Layer

Network Layer

Datalink Layer

Physical Layer

Net

work

envi

ronm

ent

OSI

envi

ronm

ent

Real system environment


Mô hình mạng ISO/OSI

Transport

Network

Data Link

Application

Presentation

Session

Physical

Transport

Network

Data Link

Application

Presentation

Session

Physical

Data LinkData Link Data LinkData Link

PhysicalPhysical PhysicalPhysical

NetworkNetwork

Externalsite

Externalsite

Subnetnode

Subnetnode

Virtual network service

Virtual session

Virtual link for end-to-end messages

Virtual link for end-to-end packages

Virtual link for reliable packages

Physical link

Virtualbit pipe


Lớp hướng tới ứng dụng• Lớp ứng dụng (application)

– Cung cấp cho các ứng dụng các dịch vụ để truy cập mạng• Lớp trình bày (presentation)

– Cung cấp định dạng dữ liệu được dùng để truyền dữ liệu giữa các máy tính nối mạng (chuyển đổi mã ký tự, mật mã dữ liệu, nén dữ liệu, …)

• Lớp giao dịch (session)– Cung cấp cấu trúc điều khiển truyền số liệu giữa các ứng dụng (trợ giúp

tổng đài, quyền truy cập, chức năng tính cước, …)– Cho phép 2 máy tính tạo, sử dụng và xóa kết nối– Có khả năng nhận dạng tên và các chức năng khác (security) cần thiết

cho 2 máy tính nối kết qua mạng• ⇒ Quan tâm đến các lớp dưới (từ lớp vận chuyển trở xuống)

– Các lớp trên được tích hợp trong hệ điều hành và không cần thiết phải chuẩn hóa


Lớp hướng tới ứng dụng• Lớp vận chuyển

– Cung cấp dịch vụ thông báo end-to-end cho các lớp trên– Cung cấp đường ống vận chuyển gói end-to-end cho lớp

vận chuyển– Bảo đảm dữ liệu được truyền không có lỗi, theo thứ tự và

không mất mát, ngắt quãng hoặc dư thừa– Chịu trách nhiệm đóng gói dữ liệu từ một thông báo lớn

thành nhiều thông báo kích thước nhỏ hơn để gởi đi và tập hợp các thông báo nhỏ thành một thông báo ban đầu khi nhận được (có khả năng đa hợp)

• Ngắt thông báo thành các gói nhỏ (có kích thước thích hợp) và tập hợp các gói cho lớp mạng

• Đa hợp các giao dịch với cùng các node nguồn/đích• Tái lập thứ tự các gói tại đích đến• Khôi phục lỗi, hư hỏng• Điều khiển dòng từ nguồn đến đích và ngược lại


Lớp phụ thuộc môi trường truyền

• Lớp mạng– Trung chuyển các gói giữa

lớp vận chuyển và lớp liên kết dữ liệu

– Đánh địa chỉ gói và dịch địa chỉ luận lý thành địa chỉ vật lý

– Tìm đường kết nối với máy tính khác thông qua mạng

– Mỗi node chứa một mođun lớp mạng cộng với một mođun lớp liên kết dữ liệu cho một liên kết

Transportlayer

Networklayer

DLC layerlink 1

DLC layerlink 2

DLC layerlink 3


Lớp phụ thuộc môi trường truyền

• Lớp liên kết dữ liệu– Chịu trách nhiệm truyền dẫn một cách tin cậy

(error-free) các gói dữ liệu của lớp mạng thông qua một liên kết đơn

• Đóng khung: xác định đầu và cuối các gói• Phát hiện lỗi: xác định gói nào có lỗi đường truyền• Sửa lỗi: cơ chế truyền lại (Automatic Repeat Request –

ARQ)


Lớp phụ thuộc môi trường truyền• Lớp vật lý

– Điều khiển việc truyền dữ liệu (chuỗi các bit) thực sự trên cáp/mạng

– Định nghĩa tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, mã hóa thông tin và kiểu kết nối được sử dụng

– Thời gian trễ truyền


So sánh mô hình OSI và TCP/IP

Application

Presentation

Transport

Session

Network

Data link

Physical

Application

Transport(host-to-host)

Internet

Network Access

Physical

Hardware

Firmware

Software

Userspace

Operatingsystem

OSI TCP/IP


So sánh mô hình OSI và TCP/IP

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Datalink

Physical

1

2

3

4

5

6

7

FunctionLayer

Telnet FTP TFTP SMTPDNS

Others

TCP UDP

ICMP

Ethernet TokenRing Other

RARPARPIP

Protocol

OSI Reference Model TCP/IP Protocol Suite


Tiêu chuẩn (standard)

• Cần thiết để giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau, của các nhà sản xuất khác nhau

• Ưu điểm– Bảo đảm thị trường lớn cho các thiết bị và các

phần mềm– Cho phép các sản phẩm của các nhà cung cấp có

thể giao tiếp với nhau• Nhược điểm

– Hạn chế sự phát triển công nghệ– Có thể có nhiều chuẩn cho cùng một công nghệ


Các tổ chức chuẩn hóa• Internet Society (ISOC): cộng đồng các tổ chức và cá nhân

liên quan đến việc đánh địa chỉ của internet (bao gồm cảIETF, IAB)

• Electronics Industries Association EIA: hiệp hội các nhà sản xuất ở Mỹ, đưa ra chuẩn RS232 và các chuẩn tương tự

• Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE tổ chức nhà nghề của các kỹ sư điện-điện tử (IEEE-754: chuẩn cho sốchấm động)

• International Telecommunications Union ITU: điều phối các chuẩn tầm quốc tế, cấp phát tần số viễn thông vệ tinh

• American National Standards Institute ANSI: đại diện cho một số tổ chức chuẩn hóa ở Mỹ (chuẩn cho ký tự ASCII)

• International Organization for Standardization ISO: có nhiều chuẩn liên quan đến máy tính, đại diện ở Mỹ là ANSI (ISO9000 là chuẩn liên quan bảo đảm chất lượng)


Hỏi và Đáp

Documents

Giới thiệu kỹ thuật truyền số liệus1.downloadmienphi.net/file/downloadfile1/293/23092.pdf · Nội dung chương 1- Giới thiệu KTTSL ... có khả năng gửi và