›
›

Giáo trình Mạng căn bản - Chương 1: Giới thiệu

pdf 42 trang huongle 2040
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Mạng căn bản - Chương 1: Giới thiệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mang_can_ban_chuong_1_gioi_thieu.pdf

Nội dung text: Giáo trình Mạng căn bản - Chương 1: Giới thiệu

  1. Chương 1 Giới thiệu • Truyền dữ liệu (data communications): • Nghiên cứu sự truyền (transmission) tín hiệu một cách tin cậy và hiệu quả. • Các chủ đề được nghiên cứu gồm: • Truyền tín hiệu (signal transmission) • Môi trường truyền (transmission media) • Mã hoá tín hiệu (signal encoding) • Giao diện (interfacing) • Điều khiển đường truyền dữ liệu (data link control), • và việc dồn/tách kênh (multiplexing). • Mạng (networking): • Nghiên cứu công nghệ và kiến trúc của các mạng truyền thông được sử dụng để kết nối các thiết bị truyền thông. Lĩnh vực này thường được chia thành các chủ đề: Mạng cục bộ (LANs) và Mạng diện rộng (WANs). • Nghiên cứu các giao thức truyền thông bao gồm việc nghiên cứu các kiến trúc giao thức cũng như phân tích từng giao thức ở các lớp khác nhau của giao thức. 1/43
  2. Chương 1 Giới thiệu • Sự liên kết các lĩnh vực Khoa học máy tính và Truyền dữ liệu với nhau từ những năm 1970 và 1980 đã làm thay đổi sâu sắc các công nghệ, sản phẩm và các công ty đã tạo nên nền công nghiệp truyền thông máy tính ngày nay. • Cuộc cách mạng truyền thông máy tính đã làm nảy sinh một vài yếu tố nổi bật: • Không có sự khác nhau căn bản giữa xử lý số liệu (bằng máy tính) và truyền số liệu (các thiết bị truyền và chuyển mạch). • Không có sự khác nhau căn bản giữa truyền thông data, voice và video. • Sự khác biệt giữa máy tính có 1 bộ xử lý, máy tính có nhiều bộ xử lý, mạng cục bộ, mạng cỡ đô thị (metropolitan network) và mạng cỡ lớn (long-hall) đã bị xoá nhoà. 2/43
  3. 1.1 Mô hình truyền thông đơn giản  Source: sinh ra số liệu sẽ được truyền  Transmitter: biến đổi số liệu thành các tín hiệu có thể truyền đi được  Transmission System: Vận chuyển số liệu  Receiver: biến đổi tín hiệu nhận được thành số liệu  Destination: nhận dòng số liệu đi đến 3/43
  4. 1.1 Mô hình truyền thông đơn giản Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:  Transmission System Utilization:  Interfacing  Signal Generation  Synchronization  Exchange Management  Error detection and correction  Flow control  Addressing and routing  Recovery  Message formatting  Security  Network Management 4/43
  5. 1.2 Việc truyền số liệu Mô hình truyền số liệu được đơn giản hoá 5/43
  6. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu (Data Communication Networking)  Trong thực thế thường không xảy ra việc hai thiết bị truyền thông với nhau được nối trực tiếp với nhau kiểu point-to-point, vì: – Các thiết bị thường ở xa nhau. – Một số lượng lớn các thiết bị có thể cần số lượng đường truyền lớn đến mức trên thực tế không thể thực hiện được.  Giải pháp: sử dụng mạng truyền thông – phân loại theo truyền thống: WANs và LANs – Sự khác biệt giữa hai loại mạng này, cả về mặt công nghệ lẫn ứng dụng, những năm gần đây đang mờ dần, tuy nhiên việc thảo luận chúng riêng rẽ vẫn là việc cần thiết. 6/43
  7. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu Mô hình mạng được đơn giản hoá 7/43
  8. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu WAN (Wide Area Networks)  Vùng địa lý rộng, gồm có một số nút chuyển mạch kết nối với nhau  Các đường truyền thường đi qua các vùng đất công  Ít nhất cũng phải dựa trên một phần của các đường truyền của các hãng truyền thông công cộng.  WAN thường sử dụng một trong các công nghệ: – Circuit switching – Packet switching – Frame relay – Asynchronous Transfer Mode (ATM) 8/43
  9. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu Circuit Switching  Thiết lập đường truyền thông dành riêng trong thời gian diễn ra cuộc hội thoại.  Thí dụ điển hình: telephone network 9/43
  10. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu Packet Switching  Số liệu được chia thành các gói – packet để gửi đi  Packets đi từ nút này đến nút khác hướng từ nguồn đến đích  Thường được sử dụng cho việc truyền thông: – terminal to computer, and – computer to computer 10/43
  11. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu Frame Relay  Hệ thống packet switching có chi phí lớn để xử lý lỗi.  Các hệ thống hiện đại tin cậy hơn trước nhiều  Lỗi có thể được end system phát hiện và khắc phục  Hầu hết các chi phí cho error control được loạI bỏ 11/43
  12. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu ATM = Cell relay  Là sự tiến hoá từ frame relay  Chi phí thấp cho error control  Chiều dài packet (cell) cố định  ATM được thiết kế có tốc độ10Mbps Gbps  Tốc độ truyền không thay đổI, sử dụng kỹ thuật packet switching 12/43
  13. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu ISDN - Integrated Services Digital Network  Được thiết kế nhằm thay thế cho các hệ thống viễn thông công cộng (public telecom system)  Có nhiều loại dịch vụ khác nhau  Hoàn toàn dùng kỹ thuật số 13/43
  14. 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu Local Area Networks  Phạm vi địa lý nhỏ  Thường có 1 chủ sở hữu  Tốc độ truyền số liệu cao hơn nhiều  Thường là các hệ thống truyền kiểu broadcast  Ngày nay, một số LAN là các hệ thống chuyển mạch và ATM 14/43
  15. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Protocols  Được sử dụng cho việc truyền thông giữa các thực thể ở các hệ thống khác nhau.  Các thực thể truyền thông với nhau phải “speak the same language”  Các thực thể (Entities): User applications, e-mail facilities, terminals  Systems Computer, Terminal, Remote sensor 15/43
  16. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Các thành phần chủ yếu của giao thức:  Cú pháp - Syntax – Data formats – Signal levels  Ngữ nghĩa - Semantics – Control information – Error handling  Định thời - Timing – Speed matching – Sequencing 16/43
  17. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Protocol Architecture  Nhiệm vụ truyền thông được chia nhỏ thành các module  Thí dụ, việc truyền file có thể sử dụng 3 module: – File transfer application – Communication service module – Network access module 17/43
  18. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Simplified File Transfer Architecture 18/43
  19. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Mô hình 3 lớp (Three Layer Model)  Network Access Layer  Transport Layer  Application Layer Protocol Architectures and Networks 19/43
  20. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Network Access Layer  Trao đổi số liệu giữa computer và network  Máy gửi phải cung cấp địa chỉ của máy nhận  Máy gửi có thể phải sử dụng các dịch vụ của mạng  Phần mềm cụ thể được sử dụng ở lớp này phụ thuộc vào loại mạng được sử dụng (LAN, packet switched etc.) 20/43
  21. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Transport Layer  Trao đổi số liệu tin cậy (thí dụ: không lỗi, đúng thứ tự)  Độc lập với mạng được sử dụng  Độc lập với ứng dụng 21/43
  22. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Application Layer  Hỗ trợ các ứng dụng khác nhau của NSD  Thí dụ: e-mail, file transfer 22/43
  23. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Addressing Requirements: Mỗi thực thể trong toàn bộ hệ thống phải có một địa chỉ duy nhất. Thực tế cần đến 2 mức đánh địa chỉ:  Mỗi máy tính cần một địa địa chỉ mạng duy nhất  Mỗi chương trình ứng dụng trên một multi-tasking computer cần 1 địa chỉ duy nhất trong máy tính đó: – SAP - the Service Access Point 23/43
  24. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Protocols in Simplified Architecture 24/43
  25. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Protocol Data Units (PDU)  Tại mỗi lớp đều sử dụng các giao thức để truyền thông  Tại mỗi lớp đều cần bổ sung thông tin điều khiển vào số liệu của NSD  Lớp Transport có thể phân mảnh số liệu của NSD  Mỗi mảnh được bổ sung một header – Địa chỉ SAP tại đích (Destination SAP) – Số thứ tự gói tin (Sequence number) – Mã phát hiện lỗi (Error detection code)  Data + header TPDU (Transport PDU) 25/43
  26. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Network PDU  Network Access Protocol bổ sung network header vào TPDU, có thể gồm: – network address của máy đích – các yêu cầu ưu tiên (Facilities requests) Protocol Data Unit 26/43
  27. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Operation of a Protocol Architecture 27/43
  28. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP  Được DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) phát triển cho mạng chuyển mạch góiARPANET  Được sử dụng trong Internet  Không có mô hình chính thức, nhưng là bộ giao thức đang được sử dụng rộng rãi. Gồm các lớp: – Application layer – Host to host or transport layer – Internet layer – Network access layer – Physical layer 28/43
  29. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Physical Layer  Giao diện vật lý giữa thiết bị truyền số liệu (e.g. computer) và môi trường truyền hoặc mạng  Giải quyết các vấn đề liên quan đến – Đặc tính của môi trường truyền – Bản chất của tín hiệu – Mức tín hiệu – Tốc độ truyền tín hiệu – v.v. 29/43
  30. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Network Access Layer  Giải quyết các vấn đề liên quan đến việc trao đổi số liệu giữa end system và network  Máy gửi cần cung cấp cho mạng địa chỉ của máy đích  Máy gửi cần sử dụng các dịch vụ của mạng, thí dụ quyền ưu tiên 30/43
  31. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Internet Layer (IP)  Hai end systems cần truyền thông cho nhau có thể được nối với 2 mạng khác nhau cần các chức năng Routing để gửi các gói tin qua nhiều mạng, từ nguồn đến đích  Giao thức IP được thực hiện trên các hệ thống cuối (end systems) và cả trên các routers 31/43
  32. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Transport Layer (TCP)  Đảm bảo việc trao đổi số liệu tin cậy  Đúng thứ tự  + một số chức năng khác nữa 32/43
  33. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Application Layer  Hỗ trợ cho các ứng dụng khác nhau của NSD  Mỗi ứng dụng cụ thể, thí dụ: http, SMPT , v.v. được một module của tầng này hỗ trợ. 33/43
  34. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức TCP/IP Protocol Architecture Model 34/43
  35. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức OSI (ISO OSI) Model  OSI = Open Systems Interconnection  Được phát triển bởi: ISO = International Organization for Standardization  OSI là mô hình lý thuyết, ra đời quá muộn !  TCP/IP ra đời sau, là một “de facto standard” 35/43
  36. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức Mô hình OSI Tầng Các chức năng chính Tạo ra giao diện thuận tiện giữa NSD và môi trường truyền tin; cung cấp các dịch vụ hỗ trợ Application cho các ứng dụng (kiểu phân tán) không thuộc mô hình OSI: email, ftp, www Giải quyết các vấn đề liên quan đến cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin được truyền các Presentation máy tính sử dụng các biểu diễn dữ liệu khác nhau có thể truyền thông với nhau. Tầng này cũng thực hiện các dịch vụ như nén hoặc mã hoá dữ liệu. Tổ chức và đồng bộ việc trao đổi dữ liệu giữa các tiến trình ứng dụng, cho phép NSD trên các Session máy khác nhau thiết lập, duy trì, huỷ bỏ, đồng bộ phiên truyền thông giữa họ, đăng nhập từ xa vào những hệ thống chia sẻ thời gian. Cung cấp dịch vụ vận chuyển số liệu tin cậy giữa các end-point; kiểm soát lỗi và điều khiển Transport lưu lượng kiểu end-to-end; thực hiện ghép kênh và phân kênh. Routing, giao tiếp giữa các mạng, congestion control. Trong đó routing là vấn đề quan trọng Network nhất. Cung cấp dịch vụ truyền số liệu độc lập với các công nghệ mạng. Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm soát lỗi truyền, điều khiển lưu lượng, điều Data Link khiển truy cập môi trường truyền thông. Giải quyết các vấn đề ghép nối cơ khí, điện và giao thức để có thể khởi tạo, duy trì và kết thúc các liên kết vật lý giữa các thiết bị truyền thông. Physical Tầng này liên quan đến việc truyền dòng bit giữa các máy bằng kênh truyền thông vật lý, không xét đến ý nghĩa và cấu trúc của dòng bit. 36/43
  37. 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức OSI vs TCP/IP 37/43
  38. 1.5 Các chuẩn (Standards)  Nền công nghiệp truyền thông đòi hỏi phải có các chuẩn để cho các thiết bị có thể truyền thông với nhau  Ưu điểm của việc đặt ra các chuẩn – Đảm bảo cho các thiết bị và phần mềm có một thị trường lớn – Đảm bảo cho các sản phẩm của các nhà cung cấp khác nhau có thể truyền thông với nhau  Nhược điểm – Làm đông cứng công nghệ (Freeze technology) – Có thể có nhiều chuẩn cho cùng một loại sản phẩm. – Ngày nay, các tổ chức đặt ra các chuẩn đang cộng tác với nhau ngày càng chặt chẽ. 38/43
  39. 1.5 Các chuẩn (Standards) Standards Organizations  Internet Society  ISO  ITU-T (formally CCITT)  ATM forum  39/43
  40. 1.5 Các chuẩn (Standards) Internet Society (= ISOC)  Tổ chức tự nguyện, các thành viên chuyên nghiệp, giám sát một số ban (board) và nhóm đặc nhiệm (Task force) liên quan đến việc phát triển và chuẩn hoá Internet (các giao thức thuộc bộ giao thức TCP/IP).  Ba cơ quan thuộc Internet Sciety – IAB (Internet Architecture Board): có nhiệm vụ định nghĩa kiến trúc tổng thể của Internet; đưa ra các hướng dẫn và định hướng cho đội đặc nhiệm IETF. – IETF (Internet Engineering Task Force) / Working Group: là đội đặc nhiệm về công nghệ giao thức và phát triển giao thức. – IESG (Internet Engineering Steering Group): quản lý về mặt kỹ thuật các hoạt động của IETF và quá trình làm các chuẩn Internet. 40/43
  41. 1.5 Các chuẩn (Standards) Internet Society (= ISOC)  IETF – Có các nhóm (working group) phát triển các chuẩn và các giao thức mới – Trong quá trình làm việc, các nhóm có thể đưa ra “Internet Draft” vào online directory. Sau 6 tháng nếu được IESG chấp thuận, “Internet Draft” được công bố RFC. Ngược lại, phải rút khỏi directory.  IESG quyết định RFC nào được trở thành chuẩn Internet, theo các tiêu chí: – Be stable and well understood – Be technically competent (khá về mặt kỹ thuật) – Have multiple, independent, and interoperable implementations with substantial operational experience – Enjoy significant public support – Be recognizably useful in some or all parts of the Internet 41/43
  42. Hết chương 1 42/43