›
›

Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan mạng máy tính - Nguyễn Hữu Thanh

pdf 38 trang huongle 200
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan mạng máy tính - Nguyễn Hữu Thanh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mang_may_tinh_chuong_1_tong_quan_mang_may_tinh_ng.pdf

Nội dung text: Giáo trình Mạng máy tính - Chương 1: Tổng quan mạng máy tính - Nguyễn Hữu Thanh

  1. Chương 1. Tổng quan Mạng máy tính PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh Bộ môn Kỹ thuật thông tin Viện Điện tử - Viễn thông ĐHBK Hà Nội Email: thanhnh@mail.hut.edu.vn Nội dung Mục đích hình thành Phân loại mạng và kiến trúc vật lý của mạng Mô hình tham chiếu và giao thức trên mạng Một số thí dụ về mạng 1
  2. Nhu cầu Nhu cầu chia sẻ tài nguyên, thông tin và dịch vụ Mục đích hình thành Chia sẻ dữ liệu, thông tin Phân loại Các dịch vụ truyền số liệu (email, chat .v.v.) Mô hình tham chiếu Tài nguyên Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 3 Nhu cầu (tiếp )  Điểm - điểm Kênh Mục đích Nguồn truyền Đích hình thành Phân loại  Nhiều điểm – nhiều điểm điểm Mô hình Nguồn Đích tham chiếu Nguồn ????? Một số khái Đích niệm khác Nguồn Đích CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 4 2
  3. Nhu cầu (tiếp ) Đầu cuối Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Nút mạng Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 5 Nhu cầu (tiếp ) Khi cần kết nối nhiều nguồn với nhiều đích để chia sẻ tài nguyên và Mục đích hình thành thông tin cần kết nối nguồn và Phân loại đích thông qua một mạng truyền thông (communication network) Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 6 3
  4. Định nghĩa Mục đích hình thành Phân loại Mô hình  Là tập hợp các thiết bị (hardware và software) và cơ sở tham chiếu hạ tầng để có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông cơ bản Một số khái Thiết bị: switch, router, multiplexer .v.v. niệm khác Cơ sở hạ tầng: cáp đồng trục, cáp quang, .v.v.  Thí dụ: Mạng điện thoại, mạng di động, mạng máy tính, Internet, CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 7 Mạng truyền thông  Dịch vụ truyền thông (communication services) Mục đích hình thành Cho phép trao đổi thông tin giũa các người sử dụng ở các vị trí địa lý khác nhau Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 8 4
  5. Mạng truyền thông (tiếp )  Dịch vụ truyền thông (tiếp ) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 9 Mạng truyền thông (tiếp )  Ứng dụng (applications): Được xây dựng trên các dịch vụ truyền thông E-mail được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable Mục đích stream) hình thành Web browser được xây dưng trên dich vụ Internet (realiable stream) Phân loại Peer-to-peer: Chia sẻ file của Napster, Gnuitella, Kazza Mô hình Audio – video streaming tham chiếu Internet games Online purchasing Một số khái Voice-over-Internet niệm khác Video on demand IP TV CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 10 5
  6. Nguồn gốc mạng máy tính và Internet  Bắt đầu từ một thí nghiệm của dự án của ARPA Mục đích hình thành  Một liên kết giữa hai nút mạng (IMP tại UCLA và IMP tại SRI). Phân loại ARPA: Advanced Research Project Agency Mô hình UCLA: University tham chiếu California Los Angeles SRI: Stanford Một số khái niệm khác Research Institute IMP: Interface Message Processor CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 11 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  3 tháng sau: một mạng hoàn chỉnh với 4 nút, 56kbps Mục đích hình thành SRI UTAH Phân loại UCSB Mô hình UCLA tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 12 6
  7. Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  ARPANET thời kỳ đầu, 1971: tốc độ phát triển 1 nút/tháng Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 13 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  Sự mở rộng của ARPANET, 1974: vượt quá 3.000.000 gói tin/ngày Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 14 7
  8. Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp ) Thập niên 1970: Từ đầu 1970 xuất hiện các mạng Mục đích hình thành riêng: ◊ALOHAnet tại Hawaii Phân loại ◊DECnet, IBM SNA, XNA Mô hình tham chiếu 1974: Cerf & Kahn – nguyên lý Một số khái kết nối các hệ thống mở (Turing niệm khác Awards) 1976: Ethernet, Xerox PARC CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 15 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  1981: Xây dựng mạng NSFNET NSF: National Science Foundation: Phục vụ cho nghiên cứu khoa học, do sự quá tải của ARPANET Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 16 8
  9. Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  1986: Nối kết USENET& NSFNET Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 17 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp ) Thêm nhiều mạng mới nối vào: MFENET, HEPNET (Dept. Energy), Mục đích hình thành SPAN (NASA), BITnet, CSnet, NSFnet, Minitel Phân loại TCP/IP được chuẩn hóa và phổ Mô hình tham chiếu biến vào 1980 Berkeley tích hợp TCP/IP vào BSD Một số khái niệm khác Unix Dịch vụ: FTP, Mail, DNS CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 18 9
  10. Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  Thập niên 90: Web và Cuối 1990’s – 2000’s: thương mại hóa Internet  Nhiều ứng dụng mới:  Đầu 90: ARPAnet chỉ là chat, chia sẻ file P2P Mục đích một phần của Internet hình thành  E-commerce, Yahoo,  Đầu 90: Web Amazon, Google HTML, HTTP: Berners-  > 50 triệu máy trạm, > Phân loại Lee 100 triệu NSD 1994: Mosaic,  Vấn đề an toàn an ninh Mô hình Netscape tham chiếu thông tin!  Cuối 90: Thương mại hóa Internet dành cho tất cả Một số khái Internet mọi người niệm khác Tất cả các dịch vụ phải quan tâm tới vấn đề này CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 19 Nguồn gốc mạng máy tính và Internet (tiếp )  Phát triển Internet ở Việt Nam 25.0 30 Mục đích hình thành số người dùng (triệu người) 25 20.0 % dân số 22.04 20 Phân loại 15.0 17.94 15 13.36 Mô hình 10.0 18.6 % dân% số tham chiếu người) (triệu 10 SốlượngNSD 14.9 7.69 11.1 5.0 5 Một số khái 3.8 niệm khác 6.3 0.0 0 2003 2004 2005 2006 2007 Source: Vnnic, CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 20 10
  11. Phân loại Theo cấu trúc đồ hình mạng (topology) Mục đích hình thành Theo kích cỡ mạng Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 21 Topology mạng  Mạng hình sao (star) Thiết bị trung tâm: switch, router, hub hoặc thiết bị tích hợp Passive hub: Bộ tập trung các máy tính thành mạng Mục đích đơn hay segment hình thành Active hub: Bộ tập trung có khả năng khuếch đại tín hiệu Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 22 11
  12. Topology mạng (tiếp )  Mạng hình bus Sử dụng một đường truyền chung cho tất cả các máy tính Máy tính kết nối vào mạng sử dụng T-Connector Mục đích hình thành Terminator: ngăn chặn khả năng dội tín hiệu Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 23 Topology mạng (tiếp )  Mạng vòng (ring) Các máy tính liên kết với nhau thành vòng tròn theo nguyên tắc điểm-điểm Mục đích hình thành Máy tính trao đổi dữ liệu theo một chiều Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 24 12
  13. Topology mạng (tiếp )  Mạng kết hợp Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 25 Kích cỡ mạng WAN 3GPP 3G, LTE IEEE 802.20 Mục đích hình thành ATM MAN ETSI HIPERMAN Phân loại IEEE 802.4,6,16 & HIPER ACCESS IEEE LAN ETSI Mô hình 802.3,5,11 HIPERLAN tham chiếu PAN (<10m) (IEEE802.15, Một số khái ETSI HIPER PAN) niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 26 13
  14. Kích cỡ mạng (tiếp ) PAN (personal area network): mạng cá nhân Mục đích hình thành Dùng để kết nối các thiết bị cá nhân Phân loại (tai nghe, chuột, máy tính, thiết bị nghe nhạc) Mô hình tham chiếu 5m – 10m Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 27 Kích cỡ mạng (tiếp ) LAN (Local Area Network): mạng cục bộ Mục đích hình thành Dùng để kết nối các máy tính, thiết bị Phân loại ngoại vi trong phạm vi một cơ quan, đơn vị Mô hình tham chiếu 100m – vài km Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 28 14
  15. Kích cỡ mạng (tiếp ) MAN (Metropolitan Area Network): mạng nội thị Mục đích hình thành Để kết nối một vùng rộng lớn như một Phân loại thành phố Vài chục km Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 29 Kích cỡ mạng (tiếp ) WAN (Wide Area Network): Mạng diện rộng Mục đích hình thành Để kết nối các mạng LAN, MAN lại với Phân loại nhau Vài trăm đến vài ngàn km Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 30 15
  16. Một số mạng điển hình WAN 3GPP 3G, LTE IEEE 802.20 Mục đích hình thành ATM MAN ETSI HIPERMAN Phân loại IEEE 802.4,6,16 & HIPER ACCESS IEEE LAN ETSI Mô hình 802.3,5,11 HIPERLAN tham chiếu PAN (<10m) (IEEE802.15, Một số khái ETSI HIPER PAN) niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 31 Một số mạng điển hình (tiếp )  IEEE 802 IEEE 802.3: Mục đích Chuẩn mạng hình thành LAN/MAN – Phân loại Ethernet IEEE 802.4: Mô hình tham chiếu Chuẩn mạng LAN – Token Bus, chủ Một số khái niệm khác yếu được sử dụng trong công nghiệp (GM) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 32 16
  17. Một số mạng điển hình (tiếp )  IEEE 802 (tiếp ) IEEE 802.5: chuẩn mạng Mục đích LAN – Token Ring được hình thành phát triển bởi IBM Phân loại IEEE 802.6: chuẩn mạng MAN – DQDB Mô hình tham chiếu (Distributed Queue Dual Bus) với tốc độ Một số khái niệm khác 150Mbit/s trên khoảng cách 160km CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 33 Một số mạng điển hình (tiếp )  IEEE 802 (tiếp ) IEEE 802.11: chuẩn mạng LAN không dây Mục đích IEEE 802.15: chuẩn mạng cá hình thành nhân không dây (Wireless Personal Area Network - WPAN) Phân loại ◊ IEEE 802.15.1: BlueTooth ◊ IEEE 802.15.3: High rate Mô hình WPAN (11 – 55Mbit/s): sử tham chiếu dụng cho các ứng dụng multimedia Một số khái ◊ IEEE 802.15.4: Low rate niệm khác WPAN/ZigBee: cho các ứng dụng tiêu thụ ít năng lượng, tốc độ thấp (Wireless Sensor Network) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 34 17
  18. Một số mạng điển hình (tiếp )  IEEE 802 (tiếp ) IEEE 802.16: Chuẩn Mục đích mạng WMAN – WiMAX hình thành ◊ IEEE 802.16-2004: WiMAX cố định Phân loại ◊ IEEE 802.16e-2005: WiMAX di động Mô hình IEEE 802.20: WWAN tham chiếu – Mobile Broadband Wireless Access Một số khái niệm khác (MBWA), tầm phủ sóng lớn hơn WiMAX (< 15km) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 35 Một số mạng điển hình (tiếp )  3GPP 3G/HSPA (High Mục đích Speed Packet hình thành Access) Phân loại LTE (Long Term Evolution) Mô hình tham chiếu  ATM Forum Một số khái ATM niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 36 18
  19. Kiến trúc phân tầng  Các chức năng trong mạng thông thường được phân loại và nhóm lại thành một số Mục đích hình thành tầng theo chiều dọc được gọi là “lớp” (layer) Phân loại Chức năng Lớp Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 37 Tại sao phải phân tầng?  Phân chia các chức năng trong việc trao đổi thông tin Bên gửi Bên nhận Thông tin muốn Thông tin nhận được trao đổi Mục đích hình thành Chuyển từ suy nghĩ sang lời nói Phân loại Ngôn ngữ Japanese? Ngôn ngữ Mô hình English? tham chiếu Một số khái niệm khác Các phương tiện truyền thông Thư? Việc trao đổi thông tin sẽ diễn ra Điện thoại? suôn sẻ nếu tại mỗi tầng, cùng một E-mail? phương tiện được sử dụng CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 38 19
  20. Tại sao phải phân tầng? (tiếp )  Thí dụ Không phân Phân tầng tầng Mục đích hình thành Phân loại Mô hình tham chiếu Cassette Một số khái Bộ dàn âm thanh niệm khác Tất cả chức năng đều đặt cả trong một khối Player Khi muốn thay đổi: Speaker Nâng cấp toàn bộ Amplifier CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 39 Tại sao phải phân tầng? (tiếp )  Đối với các hệ thống phức tạp: đơn giản hóa hệ thống bằng việc chia chức năng Mục đích  Cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi hình thành bộ phận và quan hệ giữa chúng  Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp Phân loại hệ thống Mô hình Thay đổi bên trong một bộ phận tham chiếu không ảnh hưởng đến các bộ phận Một số khái khác niệm khác e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà không phải thay loa. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 40 20
  21. Các mô hình tham chiếu Các mô hình phân tầng được gọi là “Mô hình tham chiếu” (Reference Mục đích hình thành Model) Phân loại Các loại mô hình tham chiếu: Mô hình Mô hình OSI (7 lớp) do ISO đưa ra tham chiếu Mô hình TCP/IP (mô hình Internet) Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 41 Mô hình 7 lớp OSI Application layer Tầng ứng dụng Mục đích hình thành Presentation layer Tầng trình diễn Session layer Tầng phiên Phân loại Transport layer Tầng giao vận Mô hình Network layer Tầng mạng Tầng mạng tham chiếu Data link layer Tầng liên kết dữ liệu Một số khái niệm khác Physical layer Tầng vật lý Nút mạng Hệ thống cuối Hệ thống cuối trung gian CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 42 21
  22. Chức năng các lớp  PHY (Lớp vật lý) Biến đổi dòng bit logic thành tín hiệu vật lý Mục đích phù hợp với đường truyền vật lý (ở bên phát) hình thành và ngược lại (ở bên thu): điều chế/giải điều Phân loại chế, biến đổi, khôi phục tín hiệu .v.v. Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác PHY PHY CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 43 Chức năng các lớp (tiếp )  Data Link (Liên kết dữ liệu) Phát hiện và sửa lỗi khi truyền dữ liệu giữa Mục đích các thực thể trong mạng (switch, router, hình thành thiết bị đầu cuối) Phân loại Nhận dữ liệu từ lớp Mạng, đóng gói dữ liệu lớp Mạng vào các khung (frame) phù hợp với Mô hình tham chiếu mạng vật lý Tổ chức các bit trong frame theo thứ tự định Một số khái niệm khác nghĩa sẵn Hoạt động theo nguyên tắc từng chặng CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 44 22
  23. Chức năng các lớp (tiếp ) Network (lớp Mạng) Định tuyến trên một mạng gồm nhiều Mục đích hình thành nút trung gian giữa nguồn và đích Phân loại Đánh địa chỉ lớp mạng Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 45 Chức năng các lớp (tiếp ) Transport (Lớp giao vận) Đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy giữa 2 Mục đích hình thành thiết bị đầu cuối (end-to-end) Phân loại Điều khiển luồng (flow control) Chia nhỏ hoặc ghép các khối dữ liệu Mô hình tham chiếu từ lớp Phiên Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 46 23
  24. Chức năng các lớp (tiếp ) Session (Lớp Phiên) Quản lý các kết nối (connection) được Mục đích hình thành thiết lập trên cùng một máy tính, từ một hay nhiều ứng dụng khác nhau Phân loại Ghép kênh nhiều kết nối và gửi xuống Mô hình tham chiếu lớp Giao vận Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 47 Chức năng các lớp (tiếp ) Presentation (lớp Trình diễn) Biến đổi định dạng dữ liệu từ các ứng Mục đích hình thành dụng thành một định dạng chung được quy định bởi thiết bị đầu cuối Phân loại Thí dụ: Mô hình tham chiếu ◊Biến đổi các cấu trúc dữ liệu khác nhau thành định dạng XML Một số khái niệm khác ◊Biến đổi các mã ký tự khác nhau thành ASCII .v.v. CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 48 24
  25. Chức năng các lớp (tiếp ) Application (lớp Ứng dụng) Cung cấp các giao diện lập trình cho Mục đích hình thành ứng dụng của người sử dụng Phân loại Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 49 Mô hình phân lớp TCP/IP Thực tế cho thấy không cần thiết phải phân quá nhỏ các chức năng Mục đích hình thành Mô hình TCP/IP hiện đang sử dụng Phân loại trong Internet có 4 lớp Mô hình Các chức năng tương đương với mô tham chiếu hình OSI Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 50 25
  26. Mô hình OSI và TCP/IP – So sánh Mô hình OSI Mô hình Internet Application (http, SIP, ftp, Mục đích hình thành telnet, smtp, Presentation Application DIAMETER, cao p ớ H.323, RTP, POP) l Phân loại Session c á (UDP, TCP, C Transport Host-to-Host Mô hình SCTP) tham chiếu (IP, IPsec, ICMP, nh ì Network Internetwork t routing) Một số khái y á niệm khác Data Link m Network Access (IEEE802, ATM, ng Physical etc.) ạ M CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 51 Mô hình TCP/IP – các lớp dưới Internetwork Mục đích hình thành Logical Link Phân loại LLC (IEEE 802.2) NetworkAccess Control Mô hình tham chiếu Medium 802.11IEEE 802.15IEEE 802.16IEEE 802.20IEEE IEEE 802.3IEEE 802.4IEEE 802.5IEEE 802.6IEEE 3GPP Access 3GPP 3G, Một số khái Control LTE niệm khác HSPA PHY CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 52 26
  27. Chức năng các lớp  PHY (Lớp vật lý) Biến đổi dòng bit logic thành tín hiệu vật lý Mục đích phù hợp với đường truyền vật lý (ở bên phát) hình thành và ngược lại (ở bên thu): điều chế/giải điều Phân loại chế, biến đổi, khôi phục tín hiệu .v.v. Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 53 Chức năng các lớp (tiếp )  MAC (Lớp điều khiển truy nhập): nằm giữa Mục đích LLC và PHY hình thành Quy định việc đánh địa chỉ MAC cho các Phân loại thiết bị mạng Medium Đưa ra cơ chế chia sẻ Mô hình tham chiếu môi trường vật lý kết nối nhiều máy tính Một số khái Phỏng tạo kênh niệm khác truyền song công (duplex channel), đa điểm (multipoint) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 54 27
  28. Chức năng các lớp (tiếp )  LLC (lớp điều khiển kênh logic) Ghép kênh Mục đích Điều khiển luồng hình thành Cho phép các giao thức lớp trên (IP, IPX) được Phân loại truyền trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng vật lý Mô hình Internetwork tham chiếu Một số khái niệm khác LLC CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 55 Trao đổi thông tin giữa các tầng  Khái niệm đóng gói (encapsulation) Bên gửi: Mỗi tầng thêm vào các thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) và truyền xuống tầng dưới Bên nhận: Mỗi tầng xử lý gói tin dựa trên thông tin trong phần đầu, sau đó bỏ phần đầu, lấy phần dữ liệu Mục đích chuyển lên tầng trên. hình thành Data Application Application Phân loại Data Data TCP header TCP TCP Mô hình IP header tham chiếu IP IP LLC/MAC LLC/MAC Một số khái Ethernet Frame niệm khác Physical Physical Signal Sender Receiver CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 56 28
  29. Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp ) Mục đích hình thành FTP FTP Phân loại TCP TCP IP IP IP Mô hình tham chiếu Ethernet/10M 10M 100M 100M/Ethernet Một số khái CAT5 CAT5 CAT5 CAT5 niệm khác Nguồn Nút trung gian Đích CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 57 Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp )  PDU (Protocol Data Unit) và SDU (Service Data Unit) Protocol N+1 Mục đích hình thành Layer (N+1) (N+1) PDU Service interface Phân loại Protocol N Layer (N) (N) SDU HN Mô hình tham chiếu Service interface (N) PDU Protocol N-1 Một số khái addr. niệm khác Layer (N-1) HN HN-1 (N-1) SDU (N-1) PDU CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 58 29
  30. Trao đổi thông tin giữa các tầng (tiếp )  Service Access Point (điểm truy nhập dịch vụ) Protocol 1 Client 1 Server 1 Mục đích Client 2 Protocol 1 Server 2 hình thành Client 3 Application Server 3 Protocol 1 Phân loại SAP SAP Mô hình tham chiếu TCP/UDP Host-to- TCP/UDP TCP/UDP host protocol Một số khái niệm khác Internet CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 59 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói  Chuyển mạch kênh (circuit-switched network) Một phiên truyền có 3 giai đoạn: ◊ Thiết lập kênh ◊ Trao đổi dữ liệu ◊ Hủy bỏ kênh Mục đích Một “kênh” thực chất có thể là một luồng dữ liệu được hình thành truyền qua nhiều kết nối vật lý Chuyển mạch kênh thường đi kèm với kết nối “Hướng liên kết” (connection-oriented) Phân loại D Đích 2 Mô hình A B tham chiếu Nguồn 1 Đích 1 Một số khái niệm khác C Nguồn 2 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 60 30
  31. Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp )  Chuyển mạch kênh (tiếp ) TD: Mạng điện thoại Đường trung kế 2,5Gpbs có thể tải Mục đích ộ ạ hình thành 39.000 cu c tho i (64 kbps) Phân loại Bên Mô hình Bên tham chiếu gọi bị gọi TĐ Một số khái nội hạt TĐ niệm khác nội hạt TĐ trung kế CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 61 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp )  Chuyển mạch gói (packet-switched network) Các gói tin được định tuyến độc lập bởi router Các router không lưu giữ trạng thái của từng luồng dữ Mục đích hình thành liệu Các gói tin khác nhau về mặt nguyên tắc có thể đi theo nhiều đường khác nhau Phân loại Chuyển mạch gói thường đi với khái niệm “Không liên kết” (connectionless) Mô hình tham chiếu B Một số khái A R2 niệm khác Nguồn R1 R3 Đích R4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 62 31
  32. Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp )  Chuyển mạch gói (tiếp ) Hợp kênh thống kê (statistical multiplexing) 1 luồng 2 luồng Mục đích rate rate Lưu lượng hình thành trung bình Phân loại Mô hình time time tham chiếu Nhiều luồng rate Một số khái Lưu lượng trung niệm khác bình của: 1, 2, 10, 100, 1000 luồng. time CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 63 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (tiếp ) Hợp kênh thống kê: Chuyển mạch gói thường đi kèm với Mục đích hình thành hợp kênh thống kê Phân loại Trong hợp kênh thống kê, càng nhiều luồng thì lưu lượng đi qua một kết nối Mô hình tham chiếu vật lý càng bằng phẳng hiệu suất sử dụng kênh càng cao Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 64 32
  33. Nguyên tắc chuyển mạch gói  Một số khái niệm: Độ dài gói L (bit) (packet length) Chiều dài của đường truyền vật lý giữa 2 nút mạng l (m) Mục đích Trễ lan truyền (propagation delay): thời gian để tín hình thành hiệu lan truyền trên kênh vật lý: ◊ tp=l/vc; vc là vận tốc lan truyền của tín hiệu Phân loại Dung lượng kênh truyền C (bit/s) (link capacity) Thời gian phục vụ gói (transmission time): thời gian gửi hết một gói tin từ bit đầu tiên đến bit cuối cùng Mô hình lên kênh truyền tham chiếu ◊ ts=L/C; Một số khái Trễ hàng đợi tq: thời gian một gói phải lưu lại trong niệm khác hàng đợi ở nút mạng trung gian Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end delay) de2e: trễ từ khi gửi một gói tin ở đầu phát cho đến khi nó được nhận ở đầu thu CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 65 Nguyên tắc chuyển mạch gói (tiếp )  “Store-and-Forward”: lưu giữ tại các nút trung gian và gửi tiếp A B Mục đích R2 hình thành Nguồn R1 R3 Đích R4 Phân loại t A s1 “Store-and-Forward” at each Router Mô hình ts2 tham chiếu R1 tp1 ts3 n R2 min(d ) (t t ) Một số khái e2e i 1 pi si tp2 niệm khác ts4 R3 tp3 B tp4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 66 33
  34. Nguyên tắc chuyển mạch gói (tiếp )  Tại sao phải chia nhỏ một bản tin lớp trên thành nhiều gói tin trước khi truyền đi? M/C M/C Mục đích hình thành A A C1 C1 Phân loại C2 C2 C3 C3 Mô hình B B tham chiếu d (t M ) d M C t e2e i pi e2e min pi Ci i Một số khái niệm khác Giảm trễ end-to-end Tăng độ tin cậy CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 67 Trễ hàng đợi  Trong điều kiện tải cao, các gói đi vào nút mạng phải đợi trong hàng đợi trước Mục đích khi được gửi ra đầu ra hình thành ts1 A n tq1 d (t t t ) e2e i 1 pi si qi Phân loại ts2 R1 t t p1 tq2 s3 Trễ hàng đợi phụ R2 Mô hình thuộc tham chiếu tp2 ts4 vào điều kiện gì? R3 t Một số khái p3 niệm khác B tp4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 68 34
  35. Trễ hàng đợi (tiếp )  Hệ thống mạng có thể được mô hình hóa thành các hàng đợi được kết nối với nhau  Đối với một kết nối xác định từ nguồn tới đích, Mục đích hình thành trễ đầu cuối chỉ phụ thuộc vào trễ hàng đợi  Nếu xác định được trễ hàng đợi đánh giá Phân loại được hiệu năng hoạt động của mạng Mô hình tham chiếu Một số khái niệm khác CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 69 Trễ hàng đợi (tiếp ) Mục đích hình thành Phân loại Mô hình Lưu lượng nền tham chiếu (background traffic) là nguyên nhân gây Một số khái nên tắc nghẽn và niệm khác trễ hàng đợi CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 70 35
  36. Hàng đợi Hệ thống hàng đợi FIFO A(t),  D(t) Mục đích  hình thành Q(t) Phân loại  A(t): tiến trình tới; số gói đến nút mạng trong khoảng Mô hình thời gian [0,t] tham chiếu  D(t): tiến trình ra; số gói ra khỏi nút mạng trong khoảng thời gian [0,t] Một số khái  Q(t): số gói nằm trong hàng đợi tại t niệm khác  Tính chất của A(t) và D(t): A(t) và D(t) là hàm đơn điệu tăng A(t) D(t) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 71 Hàng đợi (tiếp ) bit A(t) Mục đích A(t) hình thành Q(t) D(t) Phân loại Tiến Mô hình trình  tham chiếu phục vụ  Một số khái D(t) niệm khác t CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 72 36
  37. Hàng đợi (tiếp ) bit d(t) A(t) Q(t) Mục đích hình thành D(t) Phân loại t Mô hình tham chiếu  Số gói nằm trong hàng đợi tại t: Một số khái niệm khác Q(t) A(t) D(t) CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh 73 Tài liệu tham khảo  TCP/IP Illustrated Vol I-The Protocols, Richard Stevens, Addison-Wesley  Internetworking with TCP/IP, Vol 1, Douglas Comer, Prentice Hall Computer  Networking: a top-down approach featuring the Internet, James F. Kurose, Keith W. Ross, Addison Wesley, 4thed, 2006  Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, Prentice Hall, 4th Edition 37
  38. Lời cám ơn Bài giảng có sử dụng một số tư liệu của: Bài giảng Mạng máy tính – TS. Ngô Hồng Sơn, Viện CNTT-TT, ĐHBK HN Computer Networks, Nick McKeown, Stanford University 38