Bài giảng Chương 1 môn Mạng máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Chương 1: Giới thiệu NHẬP MÔN MẠNG MÁY TÍNH
B i ê n s o ạ n t ừ g i á o t r ì n h C o m p u t e r N e t w o r k i n g : a To p D o w n A p p r o a c h 8 th e d i t i o n
c ủ a n h ó m t á c g i ả J . F. K u r o s e , K . W. R o s s
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM 1 Nội dung chương 1
1.1 Internet là gì? Giao thức là gì?
1.2 Mạng biên: hosts, mạng truy cập, đường truyền vật lý
1.3 Mạng lõi: chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, cấu trúc của internet
1.4 Hiệu suất: mất mát, chậm trễ, thông lượng
1.5 Các lớp giao thức, các mô hình dịch vụ 2
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Internet: Góc nhìn thực tế
Hàng tỷ thiết bị tính toán được kết nối: mobile network
▪ hosts = các hệ thống đầu cuối national or global ISP
▪ Chạy các ứng dụng mạng ở “rìa” của Internet
Chuyển mạch gói: chuyển
tiếp các gói (các khối dữ liệu) local or
▪ Bộ định tuyến, bộ chuyển Int regional ernet mạch ISP
Liên kết truyền thông home network ▪ content Cáp quang, cáp đồng, vô provider tuyến, vệ tinh network datacenter ▪ Tốc network độ truyền: băng thông Mạng
▪ Tập hợp các thiết bị, bộ định
tuyến, liên kết: được quản lý bởi enterprise network một tổ chức 3
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Internet: Góc nhìn thực tế
• Internet: “Mạng của các mạng”
• Các ISP được kết nối với nhau mobile network4G national or global ISP
o Giao thức được sử dụng nhiều nơi
▪ Quản lý việc truyền, nhận các thông điệp Streaming IP
▪ Ví dụ: HTTP (Web), video trực tuyến, Skype, TCP, IP, Skype video WiFi, 4/5G, Ethernet local or regional ISP
o Các bộ tiêu chuẩn Internet home network content ▪ RFC: Request for Comments provider HTTP network datacenter
▪ IETF: Internet Engineering Task Force network Ethernet TCP enterprise network WiFi 4
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Internet: Góc nhìn dịch vụ
• Cơ sở hạ tầng cung cấp các dịch vụ cho các ứng dụng: mobile network
• Web, video trực tuyến, hội nghị từ xa đa national or global ISP
phương tiện, thư điện tử, trò chơi trực tuyến,
thương mai điện tử, truyền thông xã hội, thiết bị kết nối, … Streaming Skype video local or
o cung cấp giao diện lập trình cho các ứng dụng regional ISP phân tán: home network content
▪ “hooks” cho phép ứng dụng (bên gửi hoặc bên nhận) provider HTTP network
kết nối và sử dụng dịch vụ vận chuyển Internet datacenter network
▪ Cung cấp các tùy chọn dịch vụ, tương tự như dịch vụ bưu chính enterprise network 5
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM Giao thức là gì?
Giao thức của con người: Giao thức mạng: • “mấy giờ rồi?”
o Máy tính (thiết bị) thay vì con
• “Tôi có một câu hỏi” người • Lời giới thiệu
o Tất cả những hoạt động truyền
thông trên Internet đều được Quy tắc cho việc:
quy định bởi những giao thức
… gởi một tin nhắn cụ thể
Giao thức định nghĩa cấu trúc, thứ
… thực hiện một hành động cụ thể tự
khi nhận được một thông
của thông điệp khi gởi và
điệp hoặc một sự kiện
nhận giữa các thành phần trong
mạng, và các hành động được
thực hiện khi truyền hoặc nhận một thông điệp 6
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM Giao thức là gì?
Giao thức giữa con người và giao thức mạng: Chào TCP connection request Chào TCP connection response Mấy giờ rồi? GET 2:00
http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross Thời gian
Câu hỏi: các giao thức khác giữa con người? 7
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM Nội dung chương 1
1.1 Internet là gì? Giao thức là gì?
1.2 Mạng biên: hosts, mạng truy cập, đường truyền vật lý
1.3 Mạng lõi: chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, cấu trúc của internet
1.4 Hiệu suất: mất mát, chậm trễ, thông lượng
1.5 Các lớp giao thức, các mô hình dịch vụ 8
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Cái nhìn cận cảnh về cấu trúc Internet o Mạng biên:
▪ hosts: máy khách và máy chủ
▪ Máy chủ thường được đặt ở các trung tâm dữ liệu mobile network national or global ISP
o Mạng truy cập, đường truyền vật lý:
▪ liên kết truyền thông có dây và không dây local or o Mạng lõi: interconnected routers regional ISP network of networks
▪ Liên kết các bộ định tuyến home network content ▪ Mạng của các mạng provider network datacenter network enterprise network 9
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Cái nhìn cận cảnh về cấu trúc Internet o Mạng biên: ▪ hosts: máy khách v interc à máy chủ onnected routers network of networks mobile network
▪ Máy chủ thường được đặt ở các trung tâm dữ liệu national or global ISP
o Mạng truy cập, đường truyền vật lý:
▪ liên kết truyền thông có dây và không dây local or regional ISP o Mạng lõi:
▪ Liên kết các bộ định tuyến home network interconnected routers content provider ▪ Mạng của các mạn netw g ork of networks network datacenter network enterprise network 10
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Cái nhìn cận cảnh về cấu trúc Internet o Mạng biên:
▪ hosts: máy khách và máy chủ mobile network
▪ Máy chủ thường được đặt ở các trung tâm dữ liệu interconnected routers national or global ISP network of networks
o Mạng truy cập, đường truyền vật lý:
▪ liên kết truyền thông có dây và không dây local or regional ISP o Mạng lõi:
▪ Liên kết các bộ định tuyến interconnected routers home network content ▪ Mạng của cá ne c twor mạn k g of networks provider network datacenter network enterprise network 11
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập và đường truyền vật lý
• Câu hỏi: Làm sao để kết nối hệ thống đầu
cuối vào bộ định tuyến biên?
• Mạng truy cập khu dân cư mobile network
• Mạng truy cập tổ chức (trường học, công national or global ISP ty)
• Mạng truy cập di động (WiFi, 4G/5G) local or regional ISP home network content provider network datacenter network enterprise network 12
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập và đường truyền vật lý cable headend … cable splitter modem 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Channels
Ghép kênh theo tần số (frequency division multiplexing - FDM): các kênh khác nhau
được truyền trong các dải tần số khác nhau 13
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập bằng cáp cable headend … cable splitter cable modem modem CMTS termination system
Dữ liệu, truyền hình được truyền ở
những tần số khác nhau trên
mạng cáp phân phối ISP dùng chung
▪ HFC: hybrid fiber coax – đồng trục sợi lai
• Bất đối xứng: tốc độ tải xuống 40 Mb/s đến 1.2 Gb/s, tốc độ tải lên 30 đến100 Mb/s
▪ Mạng của cáp, sợi quang kết nối mạng gia đình đến bộ định tuyến của ISP
• Mạng gia đình chia sẻ mạng truy cập đến cable headend 14
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập: đường thuê bao kỹ thuật số (DSL) central office telephone network DSL splitter modem DSLAM
thoại, dữ liệu được truyền ISP
ở các tần số khác nhau qua đường dây DSL access
chuyên dụng về văn phòng trung tâm multiplexer
▪ Sử dụng đường điện thoại có sẵn để kết nối đến trung tâm DSLAM
• Dữ liệu qua đường dây điện thoại DSL đi đến Internet
• Tín hiệu thoại qua đường dây điện thoại DSL đi đến mạng điện thoại
▪ Tốc độ tải xuống 24-52 Mb/s
▪ Tốc độ tải lên 3.5-16 Mb/s 15
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập: Mạng gia đình Các thiết bị có dây và không dây to/from headend or central office often combined in single box cable or DSL modem router, firewall, NAT WiFi wireless access point (54, 450 Mbps) wired Ethernet (1 Gbps) 16
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập không dây
Chia sẻ mạng truy cập không dây kết nối hệ thống đầu cuối đến bộ định tuyến
▪ Thông qua trạm gốc (base station) hay còn gọi là điểm truy cập (access point)
Mạng truy cập tế bào diện rộng
Mạng cục bộ không dây (WLANs) (Wide-area cellular access
▪ Thường bên trong hoặc xung networks)
quanh tòa nhà (khoảng 30 m)
▪ Được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng
▪ 802.11b/g/n (WiFi): tốc độ 11, 54,
di động, tế bào (hàng chục km) 450 Mb/s ▪ 10 Mbps ▪ 4G/5G mạng tế bào to Internet to Internet 17
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập: mạng doanh nghiệp Enterprise link to ISP (Internet) institutional router Ethernet institutional mail, switch web servers
▪ Công ty, trường học, …
▪ Kết hợp giữa các công nghệ kết nối có dây và không dây, kết nối phối
hợp giữa các bộ chuyển mạch và các bộ định tuyến
▪ Ethernet: kết nối có dây với tốc độ 100Mb/s, 1Gb/s, 10Gb/s
▪ WiFi: điểm truy cập không dây với tốc độ 11, 54, 450 Mb/s 18
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Mạng truy cập: Mạng trung tâm dữ liệu mobile network
▪ Liên kết băng thông cao (10 - 100 Gb/s) national or global ISP
kết nối hàng trăm đến hàng nghìn máy
chủ với nhau và kết nối với Internet local or regional ISP home network content provider network datacenter network
Courtesy: Massachusetts Green High Performance Computing enterprise Center (mghpcc.org) network 19
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM
Host: gửi các gói dữ liệu Chức năng gởi của host:
▪ Nhận thông điệp của ứng dụng
▪ Chia nhỏ thành nhiều phần nhỏ Hai gói,
hơn, gọi là các gói, có độ dài L bit mỗi gói L bit
▪ Chuyển gói vào mạng truy cập với tốc độ truyền R 2 1
• Tốc độ truyền của liên kết còn host
gọi là dung lượng (capacity),
R: tốc độ truyền ủa liên kết
hay còn gọi là băng thông đường truyền packet time needed to L (bits)
transmission = transmit L-bit = delay packet into link R (bits/sec) 20
Thực hiện bởi Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG-HCM