Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu

80 trang huongle 4770

Download

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

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_mang_may_tinh_chuong_1_gioi_thieu.pdf

Nội dung text: Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu

MẠNG MÁY TÍNH
Nội dung môn học Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Lớp Application Web và HTTP Electronic Mail FTP, DNS Lập trình Socket Xây dựng Web Server Chương 3: Lớp Transport truyền dữ liệu tin cậy điều khiển luồng và điều khiển tắc nghẽn UDP và TCP
Nội dung môn học Chương 4: Lớp Network forwarding và routing IPv6 Chương 5: Lớp Data Link phát hiện và sửa lỗi truyền dữ liệu tin cậy, điều khiển luồng Chương 6: Các mạng không dây và di động Chương 7: Bảo mật mạng mật mã, chứng thực firewall
Chương 1 Giới thiệu Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. All material copyright 1996-2006 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Introduction 1-4
Chương 1 1.1 Internet là gì? 1.2 Phần cạnh của mạng 1.3 Phần lõi của mạng 1.4 Các thiết bị vật lý 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Sự trễ & mất mát trong các mạng chuyển mạch gói 1.7 Các lớp giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử phát triển Internet Introduction 1-5
1.1 Internet là gì? Introduction 1-6
Internet bao gồm hàng triệu thiết bị tính toán kết router nối với nhau: workstation ệ ố ầ server hosts = các h th ng đ u mobile cuối chạy các ứng dụng ị ươ mạng ISP đ a ph ng Dữ liệu được truyền thông qua phương tiện truyền thông ISP vùng Cáp quang, cáp đồng, sóng radio, vệ tinh Tốc độ truyền = băng thông routers: chuyển các gói tin ữ ệ ề (gói d li u hay gói đi u Mạng công ty khiển còn gọi là thông điệp) Introduction 1-7
Giao thức (protocol) điều khiển việc gửi và nhận các thông điệp router workstation Ví dụ:TCP, IP, HTTP, FTP, server PPP mobile Internet: “mạng của các mạng” ISP địa phương Cấu trúc không chặt chẽ Internet có tính công cộng, ngược với intranet có tính ISP vùng riêng tư Các chuẩn Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force Mạng công ty Introduction 1-8
Hạ tầng truyền thông cho phép các ứng dụng phân tán hoạt động trên các host: Web, email, trò chơi, e- commerce, chia sẻ file Các dịch vụ truyền thông: Connectionless không tin cậy connection-oriented tin cậy Introduction 1-9
Giao thức (protocol) Giao thức con người: Giao thức mạng: “what’s the time?” Giữa các máy móc chứ “I have a question” không phải con người introductions Tất cả các hành vi truyền thông trong ề ượ ả xác định các thông Internet đ u đ c qu n ở ứ điệp đã gửi lý b i các giao th c xác định các hành Giao thức định nghĩa dạng động xảy ra khi thông thức để cho các thông điệp điệp đã nhận, hoặc gửi và nhận giữa các thực các sự kiện khác thể trên mạng và hành động xảy ra tương ứng Introduction 1-10
So sánh giữa giao thức con người và giữa hai thực thể mạng Hi TCP connection request Hi TCP connection Got the response time? Get 2:00 time Q: Các giao thức khác của con người? Introduction 1-11
1.2 Phần cạnh của mạng Introduction 1-12
Một cái nhìn cận cảnh về cấu trúc mạng: Phần cạnh của mạng: các ứng dụng và các host Phần lõi: routers Mạng của các mạng Truy cập mạng, thiết bị vật lý: các đường truyền liên kết Introduction 1-13
Phần cạnh của mạng: Hệ thống đầu cuối (hosts): Chạy các chương trình ứng dụng, Ví dụ: Web, email tại “biên của mạng” Mô hình client/server client yêu cầu, tiếp nhận các dịch vụ từ server từ xa Ví dụ: Web browser/server; email client/server Mô hình peer-peer: Giảm thiểu (hoặc không) dùng server riêng Ví dụ: Skype, BitTorrent, KaZaA Introduction 1-14
Dịch vụ truyền có liên kết (connection- oriented) Mục tiêu: truyền dữ liệu TCP service [RFC 793] ữ gi a các host Tin cậy, an toàn truyền dữ Quá trình Bắt tay: thiết liệu theo dòng byte lập (chuẩn bị) trước cho Mất mát: thông báo và việc truyền dữ liệu truyền lại Hello, hello back human protocol Điều khiển luồng: thiết lập “trạng thái” bên gửi không lấn át bên trong 2 hosts truyền nhận thông Giải quyết tắc nghẽn: TCP - Transmission bên gửi giảm tốc độ truyền Control Protocol khi mạng bị nghẽn Dịch vụ connection- oriented của Internet Introduction 1-15
Dịch vụ truyền không có liên kết (connectionless service) Mục tiêu: dữ liệu được Các ứng dụng dùng truyền giữa các hệ thống TCP: ầ ố đ u cu i HTTP (Web), FTP (file same as before! transfer), Telnet UDP - User Datagram (remote login), SMTP Protocol [RFC 768]: (email) Không kết nối Các ứng dụng dùng Truyền không tin cậy UDP: ề ể Không đi u khi n streaming media, hội luồng dữ liệu thảo từ xa, DNS, điện Không giải quyết tắc thoại Internet nghẽn Introduction 1-16
1.3 Phần lõi của mạng Introduction 1-17
Các vấn đề chính Lưới các router nối kết với nhau Xuất hiện câu hỏi chính: dữ liệu được truyền thông qua mạng như thế nào? Chuyển mạch: mạch chuyên dụng: mạng điện thoại Chuyển gói: dữ liệu truyền qua mạng với các gói rời rạc - “chunks” Introduction 1-18
Chuyển mạch Các thiết bị đầu cuối dành riêng cho “gọi” liên kết băng thông, khả năng chuyển mạch Tài nguyên độc quyền: không chia sẻ Hiệu suất bảo đảm Yêu cầu thiết lập cuộc gọi Introduction 1-19
Chuyển mạch Tài nguyên mạng (như Phân chia băng thông băng thông) được (bandwidth) thành các phân chia thành các “mảnh” “mảnh” Chia theo tần số Mỗi mảnh được cấp phát FDM (frequency- cho mỗi cuộc gọi division multiplexing) Mảnh được cấp phát sẽ Chia theo thời gian rảnh rỗi nếu không được TDM (time-division sử dụng trong cuộc gọi multiplexing) (không chia sẻ) Introduction 1-20
Chuyển mạch: FDM vàTDM Ví dụ: FDM 4 users Tần số Thời gian TDM Tần số Thời gian Introduction 1-21
Chuyển mạch gói Mỗi dòng dữ liệu được chia Các tranh chấp tài thành các gói nguyên: Các gói A, B chia sẻ các tài tổng số yêu cầu tài nguyên mạng nguyên có thể vượt quá mỗi gói dùng hết băng lượng có sẵn thông liên kết Tắc nghẽn: hàng đợi các Các tài nguyên được dùng gói, chờ được truyền theo nhu cầu Lưu lại và chuyển tiếp (store-and-forward): Băng thông chia thành các các gói tin được truyền “mảnh” qua 1 hop tại một thời Cấp phát độc quyền điểm Dành sẵn tài nguyên Nút nhận toàn bộ gói trước khi chuyển đIntroductioni tiếp 1-22
Chuyển mạch gói: Statistical Multiplexing 100 Mb/s A Ethernet statistical multiplexing C 1.5 Mb/s B Hàng đợi các gói chờ để xuất đi D E Chuỗi các gói A & B không chia sẽ tài nguyên theo khuôn mẫu cố định mà chia sẻ theo yêu cầu Î statistical multiplexing. TDM: mỗi host lấy cùng slot theo chu kỳ TDM frame. Introduction 1-23
Chuyển mạch gói: lưu và chuyển tiếp (store-and-forward) L R R R Tốn L/R giây để truyền Ví dụ: (đẩy qua) gói có L bits L = 7.5 Mbits lên đường liên kết R bps R = 1.5 Mbps Toàn bộ gói phải đến delay = 15 giây router trước khi có thể truyền sang liên kết kế tiếp: lưu và chuyển tiếp (store and forward) delay = 3L/R (giả sử độ trễ khi lan truyền trên mạng bằng 0) Introduction 1-24
So sánh giữa chuyển gói và chuyển mạch Chuyển gói cho phép nhiều người dùng chung một mạng Liên kết 1 Mb/giây Mỗi người được: 100 kb/giây khi “kích hoạt” ạ ờ kích ho t 10% th i gianN người dùng Liên kết 1 Mbps chuyển mạch: 10 người dùng chuyển gói: Với 35 người dùng, xác suất kích hoạt > 10 sẽ nhỏ hơn 0.0004 Introduction 1-25
So sánh giữa chuyển gói và chuyển mạch Liệu chuyển gói có phải là “người chiến thắng tất cả?” Tuyệt vời đối với việc bùng nổ dữ liệu Chia sẻ tài nguyên Đơn giản nhất, không cần thiết lập cuộc gọi Trong trường hợp tắc nghẽn quá mức: gói tin bị trễ và mất mát các giao thức cần thiết cho truyền dữ liệu tin cậy và giải quyết tắc nghẽn Phương cách để hỗ trợ cho dạng chuyển mạch? Bảo đảm băng thông cần thiết cho các ứng dụng audio/video Hỏi: so sánh với con người trong việc cấp tài nguyên dành riêng (chuyển mạch) và cấp phát tài nguyên theo yêu cầu (chuyển gói)? Introduction 1-26
1.4 Truy cập mạng và các thiết bị vật lý Introduction 1-27
Làm sao kết nối các thiết bị đầu cuối vào router? Thông qua các mạng khu dân cư Thông qua các mạng truy cập cơ quan (trường, công ty) Thông qua các mạng di động Lưu ý: Băng thông (bandwidth) của các mạng truy cập? Đường truyền chia sẻ hay độc quyền? Introduction 1-28
Mạng khu dân cư: điểm – điểm (point-to- point) Quay số qua modem Truy cập trực tiếp vào router, tốc độ lên đến 56Kbps Hạn chế: không thể vừa truy cập vừa gọi điện tại cùng thời điểm ADSL: Tải lên 1 Mbps (thường < 256 kbps) Tải xuống 8 Mbps (thường < 1 Mbps) FDM: 50 kHz - 1 MHz cho tải xuống 4 kHz - 50 kHz cho tải lên 0 kHz - 4 kHz cho điện thoại thông thường Introduction 1-29
Mạng khu dân cư: Cable modems HFC: hybrid fiber coax Bất đồng bộ: tải xuống với 30Mbps, tải lên với 2 Mbps Mạng của cáp nối từ nhà đến router của ISP chia sẻ tài nguyên với router Phân phối: sẵn sàng thông qua cáp của các công ty truyền hình cáp Introduction 1-30
Mạng khu dân cư: cable modems Diagram: Introduction 1-31
Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Từ 500 đến 5,000 nhà Trung tâm nhà Mạng phân bố cáp (đơn giản) Introduction 1-32
Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan server Trung tâm nhà Mạng phân bố cáp Introduction 1-33
Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Trung tâm nhà Mạng phân bố cáp Introduction 1-34
Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan FDM: C O V V V V V V N I I I I I I D D T D D D D D D A A R E E E E E E T T O O O O O O O A A L 12 34 56789 Các kênh Trung tâm nhà Mạng phân bố cáp Introduction 1-35
Mạng công ty: mạng cục bộ (local area network) Mạng cục bộ - local area network (LAN) của công ty/trường học nối hệ thống đầu cuối với router Ethernet: liên kết chia sẻ hoặc độc quyền nối hệ thống đầu cuối với router 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet LAN Introduction 1-36
Các mạng truy cập không dây mạng truy cập không dây chia sẻ kết nối hệ thống đầu cuối với router router Thông qua thiết bị cơ sở gọi là “access point” Trạm LAN không dây (wireless): cơ sở 802.11b/g (WiFi): 11 hoặc 54 Mbps Truy cập không dây diện rộng Hỗ trợ bởi các công ty điện thoại Hosts di động 3G ~ 384 kbps GPRS ở châu Âu và Mỹ Introduction 1-37
Mạng trong nhà Các thành phần tiêu biểu gồm: ADSL hoặc cable modem router/firewall/NAT Ethernet access point không dây wireless Đến/từ laptops cable router/ trung modem firewall tâm wireless access Ethernet point Introduction 1-38
Đường truyền vật lý Cặp xoắn (TP) Bit: lan truyền giữa thiết bị 2 dây đồng độc lập truyền và nhận Loại 3: dây điện thoại, 10 Liên kết vật lý: là cái gì Mbps Ethernet nằm giữa thiết bị truyền và Loại 5: nhận 100Mbps Ethernet Phương tiện dẫn đường: Các tín hiệu lan truyền trên các thiết bị: dây đồng, cáp quang, cáp đồng trục Phương tiện không dẫn đường : Tín hiệu lan truyền tự do, ví dụ sóng radio Introduction 1-39
Cáp xoắn cặp (STP và UDP) Đây là loại cáp gồm 4 cặp dây, mỗi cặp có hai đường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau nhằm làm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau. STP: cáp có bọc UDP: Cáp không bọc Ví dụ: Cat5 với 10~100Base-T và gigabit Ethernet Đầu cắm mạng thông dụng: RJ45 Introduction 1-40
Mầu các dây trong Cáp mạng Trắng - Xanh lá cây Xanh lá cây Trắng – Cam Cam Trắng – Xanh sẫm Xanh sẫm Trắng – Nâu Nâu Introduction 1-41
Card mạng và dây mạng Introduction 1-42
568A & 568B cable ends Introduction 1-43
Phương thức bấm Cáp Introduction 1-44
Mô hình bấm đầu cắm RJ45 Introduction 1-45
Đường truyền vật lý: cáp đồng trục, cáp quang Cáp đồng trục: Cáp quang: 2 dây dẫn bằng đồng sợi thủy tinh mang giao cùng tâm động ánh sáng, mỗi giao tín hiệu truyền 2 chiều động là 1 bit Băng tần cơ sở: Hoạt động ở tốc độ cao: Kênh đơn trên cáp Truyền point-to-point tốc Băng tần rộng: độ cao (10-100 Gps) Đa kênh trên cáp Tỷ lệ lỗi thấp: truyền được những khoảng cách rất xa; không bị nhiễu điện từ Introduction 1-46
Đường truyền vật lý: sóng radio tín hiệu mang dưới dạng Các kiểu liên kết radio: sóng điện từ vi sóng mặt đất không có dây dẫn vật lý Các kênh tốc độ đến 45 Mbps truyền hai chiều LAN (như Wifi) các tác động môi trường 11Mbps, 54 Mbps lan truyền: Diện rộng (cellular) bị phản xạ Ví dụ 3G: hàng trăm kbps bị các chướng ngại vật cản Vệ tinh trở Kênh từ Kbps đến 45Mbps bị nhiễu (hoặc chia nhiều kênh nhỏ) Độ trễ 270 msec giữa 2 thiết bị đầu cuối giữ khoảng cách cố định với ặ ấ ộ ấ m t đ t, đ caoIntroduction th p 1-47
1.5 Cấu trúc Internet và ISP Introduction 1-48
Kiến trúc Internet: mạng của các mạng roughly hierarchical không có thứ bậc Trung tâm: “lớp-1” là các ISP (ví dụ: MCI, Sprint, AT&T, Cable and Wireless), bao trùm các quốc gia/toàn thế giới Đối xử như nhau Lớp-1 cũng cung cấp các kết nối Lớp-1 Lớp 1 ISP công cộng cung cấp NAP (network access các kết points-NAP) nối riêng (peer) Lớp 1 ISP Lớp 1 ISP Introduction 1-49
Lớp-1 ISP: ví dụ Sprint Mạng Sprint US backbone DS3 (45 Mbps) OC3 (155 Mbps) OC12 (622 Mbps) OC48 (2.4 Gbps) Seattle Tacoma POP: point-of-presence to/from backbone New York Stockton Cheyennepeering Chicago Pennsauken Relay San Jose Roachdale Wash. DC Kansas. City Anaheim Atlanta to/from customersFort Worth Orlando Introduction 1-50
Kiến trúc Internet: mạng của các mạng “Lớp-2” các ISP nhỏ hơn (thường là ISP vùng) Nối kết một hoặc nhiều ISPs lớp-1, cũng có thể một số ISP lớp-2 ISP Lớp- ISP Lớp-2 giúp Lớp-2 ISP 2 cũng Lớp-2 ISP ế ố ISP lớp-1 ISP kết k t n i ớ nối với phần còn Lớp-1 ISP riêng v i ố lại của Internet NAP nhau, n i liền với Lớp-2 ISP là khách hàng của NAP ISP lớp-1 Lớp-1 ISP Lớp-1 ISP Lớp-2 ISP Lớp-2 ISP Lớp-2 ISP Introduction 1-51
Kiến trúc Internet: mạng của các mạng ISP “Lớp-3” và ISP địa phương (local ISP) hop cuối cùng “truy xuất”)mạng (gần các hệ thống đầu cuối nhất) local ớ local ISP L p-3 local local ISP ISP ISP ISP ISP địa Lớp-2 ISP Lớp-2 ISP phương và lớp-3 là Lớp 1 ISP khách hàng NAP của các lớp cao hơn, kết nối chúng với ớ Lớp 1 ISP phần còn lại L p 1 ISP Lớp-2 ISP của Internet local Lớp-2 ISP Lớp-2 ISP ISP local local local ISP ISP ISP Introduction 1-52
Kiến trúc Internet: mạng của các mạng Một gói phải đi qua nhiều mạng! local local ISP Tier 3 local local ISP ISP ISP ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local Tier-2 ISP Tier-2 ISP ISP local local local ISP ISP ISP Introduction 1-53
1.6 Sự trễ & mất mát trong các mạng chuyển mạch gói Introduction 1-54
Mất mát và trễ xảy ra như thế nào? Các gói xếp hàng trong bộ đệm của router tỷ lệ các gói đến lớn hơn khả năng xuất đi các gói xếp hàng, chờ đến lượt xuất Gói chuẩn bị truyền (trễ) A B Các gói xếp hàng (trễ) Bộ đệm còn rảnh (sẵn sàng): các gói đến sẽ bị bỏ (mất mát) nếu không còn chỗ rảnh Introduction 1-55
4 nguyên nhân của trễ 1. xử lý tại nút: 2. xếp hàng kiểm tra lỗi thời gian chờ đợi để xác định đường xuất truyền phụ thuộc vào mức độ tắc nghẽn của router Truyền A Lan truyền B Xử lý tại nút Sắp hàng Introduction 1-56
4 nguyên nhân của trễ 3. Truyền trễ: 4. Lan truyền trễ: R=độ liên kết d = độ dài của đường liên bandwidth (bps) kết vật lý L=chiều dài gói (bits) s = tốc độ lan truyền 8 thời gian để gửi các trong thiết bị (~2x10 bit= L/R m/s) Độ trễ lan truyền = d/s Truyền Chú ý: s và A R có đơn Lan truyền vị tính khác nhau! B Xử lý tại nút Sắp hàng Introduction 1-57
So sánh với đoàn xe 100 km 100 km 10 xe đóng lệ phí đóng lệ phí Các xe “lan truyền” với tốc Thời gian để hoàn thành độ 100 km/g đóng lệ phí cho cả đoàn là Thời gian đóng lệ phí mỗi = 12*10 = 120 s xe là 12 s (thời gian Thời gian để xe cuối cùng truyền) lan truyền từ vị trí 1 đến xe ~ bit; đoàn xe ~ gói vị trí 2 là: 100km/(100km/h)= 1 h Mất bao lâu đoàn xe mới đến điểm đóng lệ phí thứ Đáp án: 62 phút 2? Introduction 1-58
So sánh với đoàn xe 100 km 100 km 10 xe đóng lệ phí đóng lệ phí Các xe bây giờ “lan Có! Sau 7 phút, xe thứ nhất truyền” với tốc độ 1000 đến được vị trí thứ 2 và 3 km/g xe vẫn còn tại vị trí 1. Thời gian đóng lệ phí bit thứ 1 của gói có thể đến mỗi xe là 1 phút tại router thứ 2 trước khi Có xe nào sẽ đến được vị gói được truyền xong tại trí thứ 2 trước khi cả souter 1! đoàn xe đóng xong lệ Xem Ethernet applet tại phí? AWL Web site Introduction 1-59
Trễ tại nút dnodal d= proc + dqueue + trans d+ prop d dproc = trễ xử lý khoảng một vài micro giây hoặc ít hơn dqueue = trễ xếp hàng phụ thuộc tắc nghẽn dtrans = trễ truyền = L/R, đáng kể với các liên kết tốc độ thấp dprop = trễ lan truyền một vài micro giây hoặc hàng trăm mili giây Introduction 1-60
Trễ xếp hàng R=liên kết bandwidth (bps) L=độ dài gói (bits) A=tỷ lệ gói đến trung bình Cường độ lưu thông= La/R La/R ~ 0: trễ trung bình nhỏ La/R -> 1: trễ lớn La/R > 1: nhiều việc đến quá khả năng phục vụ, trễ trung bình Æ vô hạn! Introduction 1-61
Trễ và dẫn đường trên Internet “thực tế” Trễ và mất mát trên Internet “thực tế”giống như thế nào? chương trình Traceroute: giúp đo đạc độ trễ từ nguồn đến đích. Với tất cả I: gửi 3 gói sẽ đến router I trên đường tới đích router I sẽ trả về các gói cho người gửi 3 gói thăm dò 3 gói thăm dò 3 gói thăm dò Introduction 1-62
Trễ và dẫn đường trên Internet “thực tế” traceroute: gaia.cs.umass.edu đến www.eurecom.fr Ba giá trị trễ từ gaia.cs.umass.edu đến cs-gw.cs.umass.edu 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms trans-oceanic 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms link 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * * không có phản hồi (thăm dò bị mất, router không trả lời) 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms Introduction 1-63
Mất mát gói hàng đợi (bộ đệm) xử lý liên kết có khả năng hữu hạn khi gói đến hàng đợi đầy, gói bị bỏ rơi (nghĩa là mất) mất gói có thể được truyền lại từ nút trước đó, tại hệ thống đầu cuối ban đầu hoặc không truyền lại gì cả Introduction 1-64
1.7 Các lớp giao thức, các mô hình dịch vụ Introduction 1-65
Giao thức “các lớp” Các mạng rất phức tạp! nhiều “mảnh”: hosts Có hy vọng nào để tổ chức Routers cấu trúc của mạng các liên kết hoặc không? các phương tiện khác các ứng dụng các giao thức phần cứng, phần mềm Introduction 1-66
Tổ chức theo kiểu hàng không Vé (mua) Vé (than phiền) Hành lý (kiểm tra) Hành lý (đòi hỏi) Cổng (tải) Cổng (không tải) Đường băng cất cánh Đường băng hạ cánh Chuyển chuyến Chuyển chuyến Chuyển chuyến một chuỗi các bước Introduction 1-67
Các lớp chức năng của vận tải hàng không ticket (purchase) ticket (complain) ticket baggage (check) baggage (claim baggage gates (load) gates (unload) gate runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing Ga đi Các trung tâm điều hành trung chuyển Ga đến Các lớp: mỗi lớp thực hiện một nhiệm vụ thông qua các hoạt động của lớp bên trong của nó phụ thuộc vào các dịch vụ cung cấp bởi lớp bên dưới Introduction 1-68
Tại sao phải phân lớp? Nhằm xử lý với các hệ thống phức tạp: cấu trúc rõ ràng nhằm xác định quan hệ giữa các mảnh của hệ thống đó Thảo luận phân lớp mô hình tham chiếu mô-đun hóa làm dễ dàng việc bảo trì, cập nhật hệ thống thay đổi việc hiện thực các dịch vụ của lớp là trong suốt với phần còn lại của hệ thống ví dụ: thay đổi thủ tục kiểm tra ở cổng không ảnh hưởng đến các phần còn lại của hệ thống khảo sát những điều có hại của việc phân lớp? Introduction 1-69
Mô hình OSI (Open Systems Interconnection ) The International Standards Organization (ISO) 7 Application Tầng ứng dụng Presentation Tầng trình bày Session Tầng phiên Transport Tầng vận chuyển Network Tầng mạng Data link Tầng liên kết 1 Physical Tầng vật lý
Mô hình OSI Tầng ứng dụng (Application layer): cung cấp các phương tiện cho người sử dụng sử dụng các dịch vụ của mạng. Tầng trình bày (Presentation layer): quy định biểu diễn dữ liệu Tầng phiên (Session layer): quản lý các phiên của ứng dụng Tầng vận chuyển (Transport layer): quy định kết nối end-to- end Tầng mạng (Network layer): quy định địa chỉ mạng, truyền dữ liệu. Tầng liên kết (Data link layer): điều khiển liên kết, truy xuất đường truyền Tầng vật lý (Phisical layer): đường truyền vật lý, các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối
Mô hình OSI và TCP/IP OSI TCP/IP Application Presentation Application Session Transport Transport Network Internet Data link Link Physical Physical
Mô hình TCP/IP application: cung cấp các dịch vụ cho ứ ụ ạ các ng d ng m ng application FTP, SMTP, HTTP transport: xử lý dữ liệu truyền transport TCP, UDP network: dẫn đường cho các gói tin network từ nguồn đến đích IP, các giao thức dẫn đường link link: dữ liệu truyền giữa các lớp lân cận physical PPP, Ethernet physical: các bit “trên đường dây” Introduction 1-73
nguồn Đóng gói message M application segment Ht M transport datagram Hn Ht M network frame Hl Hn Ht M link physical link physical switch đích Hn Ht M network H H H M M application l n t link Hn Ht M physical Ht M transport Hn Ht M network router Hl Hn Ht M link physical Introduction 1-74
1.8 Lịch sử phát triển Internet Introduction 1-75
Lịch sử phát triển Internet 1961-1972: Thời kỳ có các nguyên lý chuyển gói 1961: Kleinrock – chứng 1972: minh hiệu quả của chuyển ARPAnet phổ biến rộng rãi gói NCP (Network Control Protocol) 1964: Baran – chuyển gói giao thức host-host đầu tiên trong các mạng quân đội chương trình e-mail đầu tiên 1967: ARPAnet hình thành ARPAnet có 15 nút từ Advanced Research Projects Agency 1969: nút ARPAnet đầu tiên hoạt động Introduction 1-76
Lịch sử phát triển Internet 1972-1980: Internetworking, các mạng riêng và mới 1970: ALOHAnet mạng vệ tinh Nguyên lý mạng toàn cầu của Cerf ở Hawaii và Kahn: 1974: Cerf và Kahn – kiến trúc yêu cầu tối thiểu, tự quản- sư của mạng toàn cầu không thay đổi bên trong 1976: Ethernet tại Xerox nào được đòi hỏi PARC mô hình dịch vụ tốt nhất những năm 70: kiến trúc: định tuyến phi trạng thái DECnet, SNA, XNA điều khiển tập trung Cuối những năm 70: chuyển các định nghĩa kiến trúc của Internet gói độ dài cố định (tiền thân ngày nay của ATM) 1979: ARPAnet có 200 nút Introduction 1-77
Lịch sử phát triển Internet 1980-1990: các giao thức mới, sự gia tăng phát triển 1983: xuất bản TCP/IP Các mạng quốc gia mới: 1982: định nghĩa giao Csnet, BITnet, thức email SMTP NSFnet, Minitel 1983: DNS định nghĩa 100,000 hosts được cách chuyển đổi tên- kết nối vào liên minh địa chỉ IP các mạng 1985: giao thức FTP được định nghĩa 1988: điều khiển tắc nghẽn TCP Introduction 1-78
Lịch sử phát triển Internet 1990, những năm 2000: thương mại hóa, Web, các ứng dụng mới những năm đầu 1990: ARPAnet cuối những năm 1990 – ngừng hoạt động những năm 2000: 1991: NSF chấm dứt những hạn Nhiều ứng dụng ra đời: tin chế của NSFnet (ngừng hoạt nhắn nhanh, chia sẻ file P2P động, 1995) bảo mật mạng những năm đầu 1990: Web Ước lượng khoảng 50 triệu hypertext [Bush 1945, Nelson host, hơn 100 triệu người 1960’s] dùng HTML, HTTP: Berners-Lee liên kết backbone chạy với 1994: Mosaic, Netscape tốc độ Gbps những năm cuối 1990: thương mại hóa Web Introduction 1-79
Tổng kết Nắm vững các vấn đề! Tổng quan về Internet Giao thức là gì? Vấn đề liên quan, lõi và truy cập mạng Chuyển gói và chuyển mạch Cấu trúc Internet/ISP Hiệu suất: mất mát, trễ Phân lớp và mô hình dịch vụ Lịch sử Internet Introduction 1-80