Embed Size (px)
Citation preview
TỔNG QUAN
MẠNG MÁY TÍNH
MAI Xuân Phú
Khoa Công Nghệ Thông Tin
Đại Học Công Nghiệp TPHCM
1 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Nội dung
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 2
Khái niệm
Các thành phần mạng
Hiệu năng mạng (Performance)
Mô hình tham khảo OSI
Thiết bị mạng
Khái niệm
Mạng máy tính
o Tập các máy tính được kết nối với nhau
• Nhờ: phương tiện truyền dẫn
• Theo: 1 kiến trúc xác định
Mục đích
o Chia sẻ, trao đổi thông tin
o Sử dụng chung
• Các thiết bị (tài nguyên)
• Các cơ sở dữ liệu
3 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Internet
Internet:
o Mạng của các mạng
o Có khả năng truy cập
toàn cầu
Chuẩn Internet
o RFC: Request For
Comments
o IETF: Internet
Engineering Task
Force
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 4
mobile network
global ISP
regional ISP
home network
institutional network
Tham khảo: Kurose and Ross, Computer Networking: A Top Down Approach, 6th edition, chương 1
Cấu trúc internet
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 5
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
ISP B
ISP A
ISP C
IXP
IXP
regional net
peering link
Internet exchange point
Nội dung
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 6
Khái niệm
Các thành phần mạng
Hiệu năng mạng (Performance)
Mô hình tham khảo OSI
Thiết bị mạng
Các thành phần cơ bản
Đường truyền
Kỹ thuật chuyển
o Cách thức chuyển tín hiệu
Kiến trúc
o Cách thức nối các máy tính (topology)
o Giao thức (protocol)
• Tập các quy tắc, quy ước cần tuân thủ
Hệ điều hành mạng
o Hệ thống chương trình
• Quản lý tài nguyên, người dùng,….
7 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Đường truyền (1)
Truyền tín hiệu giữa các node
Đặc trưng
o Băng thông (bandwidth):
• Tương tự (analog): phạm vi tần số (Hz)
• Số (digital): lượng thông tin tối đa có thể truyền (bps)
o Độ suy hao (attenuation): sự yếu đi của tín hiệu khi di
chuyển trên một phương tiện truyền dẫn
o Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference – EMI)
o Băng tần cơ sở - Băng tần mở rộng
8 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Đường truyền (2)
Phân loại
o Hữu tuyến (Wired)
• Cáp (Cable) đồng
– Đồng trục (Coaxial Cable)
– Xoắn đôi (Twisted-pair Cable)
• Cáp Quang (Fiber Optics),…
o Vô tuyến (Wireless)
• Sóng (Wave)
9 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Cáp đồng trục
Thuộc họ RG-58
Phân loại: o Mỏng (ThinNet): đường kính 6mm, dài tối đa 185m
o Dày (ThickNet): đường kính 13mm, dài tối đa 500m
Chi phí: rẻ
Tốc độ: tối đa 10Mbps
Chịu nhiễu từ & có thể bị nghe lén
Chuẩn kết nối: T connector & BNC
10 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Cáp xoắn đôi
Nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau chống phát
xạ nhiễu điện từ
Phân loại
o Có vỏ bọc chống nhiễu (Shielded Twisted-Pair, STP)
• Tốc độ: lý thuyết 500Mbps, thực tế 155Mbps với 100m cáp
o Không vỏ bọc chống nhiễu (Unshielded Twisted-Pair, UTP)
• Tốc độ: 4, 10, 16 &100Mbps tùy loại
• Nhiễu cao
Độ suy hao: cao chiều dài tối đa 100m
Chuẩn nối: RJ45
11 UTP STP MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Đấu cáp chuẩn RJ45
RJ45 connector
Đấu cáp
o Chuẩn T568A
o Chuẩn T568B
12 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Cáp quang
Cấu tạo:
o Dây dẫn trung tâm
• Thủy tinh
• Plastic
o Lớp lót ngoài sợi quang phản chiếu ánh sáng
Ưu điểm
o Không nhiễu, không nghe trộm được
o Độ suy hao thấp truyền xa vài km
o Băng thông cho phép 2Gbps
13 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Đường truyền vô tuyến
Phân loại
o Radio
o Viba
o Hồng ngoại,…
Lý do sử dụng
o Không thể đi cáp qua những địa hình phức tạp
o Sử dụng các máy tính di động
o Thiết lập đường truyền tạm thời
14 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Kỹ thuật chuyển tín hiệu (1)
Chuyển mạch (Circuit Switching)
o Được sử dụng trong mạng điện thoại
o Ba bước cuộc gọi:
• Tạo 1 kênh (đường đi) đầu-cuối xác định để truyền (“dialing”)
• Truyền thông (Communicate)
• Đóng mạch (“tear down”)
o Độc quyền đường truyền trong suốt thời gian kết nối
15
A B
Nguồn Đích
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Kỹ thuật chuyển tín hiệu (2)
Chuyển gói (Packet Switching)
o Được sử dụng trong mạng Internet, LAN, …
o Cơ chế:
• Dữ liệu được chia thành nhiều gói nhỏ (packet)
• Được nhận và hợp lại ở node đích
• Nhiều gói tin đến 1 node cùng thời điểm phải có bộ đệm
(buffer)
o Nhiều người dùng sử dụng chung đường truyền
o Nhiều gói tin nhiều đường đi khác nhau
16
A
R1
R2
R4
R3
B
Nguồn Đích
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Kiểu truyền
Unicast o Từ 1 node đến 1 node
Broadcast o Từ 1 node đến tất cả các
node trong một vùng mạng
Multicast o Từ 1 node đến 1 nhóm
Anycast o Từ 1 node đến 1 node bất
kỳ trong một nhóm
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 17
A
B
A
A B
C
Kiến trúc mạng (1)
Thể hiện
o Cách kết nối các máy tính (topology)
o Tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông (protocol)
Topology:
18 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Kiến trúc mạng (2)
Giao thức mạng (protocol)
o Tập các quy ước liên lạc trong mạng
• Khuôn dạng của dữ liệu: cú pháp và ngữ nghĩa
• Thủ tục gửi và nhận dữ liệu
• Kiểm soát chất lượng truyền
• Xử lý các lỗi, sự cố
o Các protocol thông dụng:
• TCP/IP
• ATM
• IPX/ SPX
• NetBIOS
• DNS, DHCP, HTTP
19 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Hệ điều hành mạng
Quản lý các tài nguyên o Thông tin, dữ liệu (dùng chung)
o Thiết bị
o Người dùng
Cho phép người dùng khai thác bằng cách o Cung cấp các tiện ích
o Quản lý các chương trình khai thác dữ liệu chung
Thông dụng o Novell
o Windows
o Unix/ Linux
20 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Mô hình mạng
Khách – Phục vụ (Server-based) o Client – Server
o Một số giữ vai trò cung cấp thông tin, dịch vụ
• SERVER
o Các máy còn lại yêu cầu các thông tin, dịch vụ trên server
• CLIENT
o Ví dụ
• Hệ thống WEB
Ngang hàng (Peer-to-Peer) o Mỗi máy đều có thể giữ vai trò Client
hay Server
21 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Phân loại mạng (1)
Theo khoảng cách địa lý
o PAN (Personal Area Network): vài mét
o LAN (Local Area Network): <1km
o MAN (Metropolitan Area Network): thường < 50km
o WAN (Wide Area Network): quốc gia, thế giới
22 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Phân loại mạng (2)
Theo phạm vi hoạt động:
o Intranet
• Nội bộ trong 1 đơn vị
o Extranet
• Intranet
• Cho phép bên ngoài truy cập vào thông qua chứng thực
o Internet
• Cho phép bên ngoài truy cập
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 23
Phân loại mạng (3)
Theo đường truyền
o Có dây
• Cáp đồng
• Cáp quang
o Không dây
• Có hỗ trợ hạ tầng
• Không có hỗ trợ hạ tầng
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 24
Nội dung
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 25
Khái niệm
Các thành phần mạng
Hiệu năng mạng (Performance)
Mô hình tham khảo OSI
Thiết bị mạng
Hiệu năng mạng máy tính
Computer Network Performance
Thông lượng (Throughput) o Tổng bit nhận trong 1 đơn vị thời gian bps
Độ trễ (Latency): o Thời gian gói tin truyền qua mạng s
• Xử lý + Lan truyền + Chuyển tin + Đợi
• Process +Propagation + Transmit + Queue
Biến động (Jitter): o Biến thiên độ trễ
Tỉ suất lỗi (Error Rate) o Tỉ lệ bit/gói tin truyền bị lỗi %
26 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Ví dụ
Biết:
o Khoảng cách từ A đến B: 100km
o tốc độ đường truyền 360.000km/h
o Trung bình mỗi gói tin có kích thước 1000 bytes
o Băng thông của đường truyền: 100Mbps
o Mỗi gói tin cần 0.01s để xử lý
Tính:
o Thời gian để gởi 1 gói tin. Giả sử, tại thời điểm đang xét, hàng
đợi của A là rỗng
o Tại thời điểm t = 0.1s, bit đầu tiên của gói tin đang ở vị trí nào?
o Tính thời gian cần thiết để gởi 5 gói tin, giả sử 5 gói tin đã nằm
trong hàng đợi
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 27
Nội dung
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 28
Khái niệm
Các thành phần mạng
Hiệu năng mạng (Performance)
Mô hình tham khảo OSI
Thiết bị mạng
Kiến trúc mạng phân tầng
Mục đích: tạo tương thích giữa các mạng
Ưu điểm: giảm độ phức tạp thiết kế & cài đặt
Khó: xác định số lượng và chức năng các tầng
Nguyên tắc o Mỗi hệ thống: cùng 1 cấu trúc tầng
o Không truyền trực tiếp giữa 2 tầng i (trừ vật lý)
o Kết nối vật lý 2 hệ thống: chỉ ở tầng thấp nhất
Trao đổi giữa 2 đối tượng qua 3 thao tác o Phát tin: tầng cao tầng thấp
o Trao đổi vật lý
o Nhận tin: tầng thấp tầng cao
29 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Mô hình tham khảo OSI (1)
30 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Quá trình trao đổi dữ liệu
dùng mô hình OSI
31 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Tầng Ứng Dụng (7)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 32
Tầng Trình Diễn (6)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 33
Tầng Phiên (5)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 34
Tầng Giao Vận (4)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 35
Phân phát thông điệp tin cậy
giữa các tiến trình
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 36
Gửi thông điệp tin cậy
Thế nào là gửi thông điệp tin cậy?
Thỏa mãn các tiêu chí:
o Không mất
o Không lặp
o Không lỗi
o Đúng trật tự
37 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Tầng Mạng (3)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 38
The network layer is responsible for the
delivery of individual packets from the source
host to the destination host.
Source-to-Destination delivery
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 39
Tầng Liên Kết Dữ Liệu (2)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 40
Tầng Vật Lý (1)
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 41
Mô hình tham khảo OSI (2)
Vật lý (Physical) o Kết nối vật lý & Truyền dữ liệu dạng chuỗi bit
Kết nối (Data Link) o Truyền các khung (gói) dữ liệu không lỗi giữa 2 node
Mạng (Network) o Định đường đi cho các gói tin trong mạng
Vận chuyển (Transport) o Kiểm soát sự chuyển tin thực hiện đúng giữa 2 đầu
Phiên (Session) o Thiết lập, Quản Lý, Xóa các phiên làm việc
Trình bày (Presentation) o Đảm bảo đồng bộ giữa các kiểu dữ liệu khác nhau; Mã hóa & Nén
Ứng dụng (Application) o Cung cấp các ứng dụng khai thác dịch vụ mạng
42 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Mô hình TCP/IP
43 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Địa chỉ trong TCP/IP (1)
44 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Nội dung
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan 45
Khái niệm
Các thành phần mạng
Hiệu năng mạng (Performance)
Mô hình tham khảo OSI
Thiết bị mạng
Địa chỉ trong TCP/IP (2)
46 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Thiết bị mạng
Giới thiệu về các thiết bị nối kết mạng
o NIC (Network Interface Card)
o Modem
o Repeater
o Hub
o Bridge
o Router
o Gateway
47 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
NIC
Network Interface Card - NIC o Vỉ mạch (Card) dùng giao tiếp mạng
o Tầng hoạt động: 1 & 2
o Gắn trực tiếp vào PC • Qua các khe cắm PCI hay ISA
o Loại • NIC hữu tuyến (Wired)
– Có đầu nối với cáp truyền
• NIC vô tuyến (Wireless)
– Có bộ phận thu nhận sóng
o Yếu tố • Tốc độ truyền/nhận tin: bps
48 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Modem
Cho phép 2 máy tính truyền thông cho nhau qua
mạng điện thoại (Dial-up)
o Tầng hoạt động: 1
o Điều chế (Modulate): digital analog
o Giải điều chế (Demudolate): analog digital
49 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Repeater (1)
Nối kết 2 nhánh mạng
o Nhận tín hiệu ở một nhánh mạng
o Khuyếch đại tín hiệu
o Truyền đi tiếp vào nhánh mạng còn lại
Tầng hoạt động: 1
50 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Repeater (2)
Ưu điểm:
o Cho phép mở rộng mạng dễ dàng
o Không có chi phí xử lý tín hiệu
o Cho phép nối kết các phần mạng của cùng một mạng
logic sử dụng kiểu cáp khác nhau
Khuyết điểm:
o Không cho phép kết nối các kiểu mạng logic khác
nhau
o Không cho phép giảm tải mạng
o Số lượng repeater bị giới hạn (4)
51 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Hub
Cho phép tập kết dây dẫn mạng
Tầng hoạt động: 1
Phân loại o Passive Hub
• Không khuyếch đại và xử lý tín hiệu
o Active Hub • Như 1 repeater có nhiều cổng
• Khuếch đại tín hiệu
o Intelligent Hub • Bổ sung thêm 1/nhiều chức năng
– Quản lý từ các máy tính qua SNMP và VLAN
– Chuyển mạch: không chuyển gói tin đến cổng không liên quan
52 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Bridge
Nối kết 2 mạng LAN với nhau
Duy trì bảng địa chỉ MAC tương ứng các nhánh
Tầng hoạt động: 2
Ưu điểm o Mở rộng một mạng logic với nhiều kiểu cáp khác nhau
o Tách một mạng thành nhiều phần giảm lưu lượng mạng
Khuyết điểm o Chậm hơn repeater do phải xử lý các gói tin
o Không thể kết nối các mạng logic khác nhau
o Không thể tìm đường đi tối ưu
o Đắt tiền hơn repeater
53 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Switch
Kết nối nhiều mạng LAN với nhau
Tương đương Bridge với nhiều cổng hơn o Hoạt động ở tầng 2
o Loại mới có thể hoạt động ở tầng 3, 4
Ưu điểm o Hoạt động trong chế độ Full Duplex mà không có
xung đột
o Bảo toàn băng thông cho từng kết nối (khác Hub)
o Giảm tải mạng nhờ chia vùng trong mạng
54 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Router
Thiết bị định tuyến trong mạng
o Nối kết nhiều LAN thành WAN
o Tìm đường tối ưu cho các gói tin nhờ bảng định tuyến
o Nối kết các mạng logic khác nhau
o Hoạt động ở tầng 3
55 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Gateway
Hoạt động ở các trên cùng của mô hình OSI
Cho phép các giao thức khác nhau truyền thông
với nhau (chuyển đổi giao thức)
56 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Collision domain
Broadcast domain
57 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Collision domain
Broadcast domain
58 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Các chuẩn mạng Ethernet (1)
Ethernet IEEE 802.3
o Đảm bảo tốc độ truyền thông 10Mbps
o Áp dụng luật 5-4-3 để thiết kế mạng
• Phân đoạn: tối đa 5
• Repeater: tối đa 4
• Phân đoạn chứa các trạm làm việc: tối đa 3
59 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Các chuẩn mạng Ethernet (2)
10BASE-5 o Chuẩn tốc độ 10Mbps, bán kính 500m
o Cáp: đồng trục (ThickNet)
o Giới hạn kết nối • 100 PC
10BASE-2 o Chuẩn tốc độ 10Mbps, bán kính 185m
o Cáp: đồng trục (ThinNet) ethernet và BNC
o Giới hạn kết nối • 30 PC
60 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Các chuẩn mạng Ethernet (3)
10BASE-T
o Khoảng cách 2.5m - 100m (đối với cáp UTP)
o Chuẩn tốc độ:
• 10Mbps (UTP)
• 100Mbps (Cáp quang)
o Cáp: cáp xoắn đôi hoặc cáp quang
10BASE-F
o Nối các LAN xa nhau (2km)
o Chuẩn tốc độ: 10Mbps
o Cáp: Quang
61 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Đóng Gói – TCP/IP
62
source
application
transport
network
link
physical
Ht Hn M
segment Ht
packet
destination
application
transport
network
link
physical
Ht Hn M
Ht M
M
network
link
physical
link
physical
Ht Hn Hl M
Ht Hn M
Ht Hn M
Ht Hn Hl M
router
switch
message M
Ht M
Hn
frame
MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Tài liệu tham khảo
J.F Kurose and K.W. Ross, Computer Networking: A
Top Down Approach, 6th edition, 2013, chapter 1
Forouzan, TCP/IP Protocol Suite, 4th edition 2010,
chapter 2
Andrew S. Tanenbaum, Computer networks, 5th
edition, chapter 1
Nader F. Mir, “Computer and Communication
Networks”: chapter 1, 2 & 3
“Ethernet Technologies”, Cisco, link:
http://docwiki.cisco.com/wiki/Ethernet_Technologies
63 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
Thảo luận
Câu hỏi?
Ý kiến?
Đề xuất?
64 MXPhu – Mạng Căn bản – 1. Tổng quan
