Bài giảng Lập trình mạng máy tính - Chương 1: Mạng máy tính và các khái niệm cơ bản

thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín hiệu cho nhau, mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng. Mạng kết hợp Phân loại mạng máy tính Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology) Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (splitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology. Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào. Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology) Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết. Phân loại theo phương pháp chuyển mạch Phân loại mạng máy tính Theo kỹ thuật chuyển mạch (transmission technique) Truyền kênh (Circuit-switched) Truyền gói (Packet-switched) Truyền thông báo (Message-switched) Circuit-switched Phân loại mạng máy tính Khi hai nút muốn trao đổi thông tin  thiết lập kênh (circuit). Kênh được giữ riêng cho hai nút cho tới khi kết thúc phiên trao đổi. VD: Mạng điện thoại. Circuit-switched cont Phân loại mạng máy tính circuit establishment Host 1 Host 2 Node 1 Node 2 Package-switching Phân loại mạng máy tính Dữ liệu được chia thành các gói tin (packet).Mỗi gói đều có phần thông tin điều khiển (header, trailer) cho biết nguồn gửi, đích nhận… Các gói tin có thể đến và đi theo những đường khác nhau  dồn kênh (multiplexing), được lưu trữ rồi chuyển tiếp khi đi qua nút trung gian (store & forward). 101001.1010001101011011110.11001 packet Message-switched Phân loại mạng máy tính Thông tin truyền đi theo một khuôn dạng qui định, trong đó được chỉ thị dích đến. Căn cứ vào thông tin đích đến, các thông báo có thể được truyền qua nhiều con đường khác nhau để đến đích. Các giao thức mạng Giao thức (protocol): Tập hợp các quy tắc giao tiếp giữa các hệ máy tính. Mô hình giao thức mạng hiện nay tuân theo kiến trúc phân tầng (layer architecture). Mỗi tầng đảm nhận những chức năng nhất định. Chỉ có tầng duới cùng là giao tiếp trực tiếp với nhau. Một tầng từ tầng 2 trở lên chỉ giao tiếp với nhiều nhất hai tầng (kề trên, kề dưới). Thông tin truyền từ tầng N của hệ thống 1 sang tầng N của hệ thống 2 phải truyền qua các tầng N-1  N-2 …1 của hệ thống 1 và các tầng 12…N-1 của hệ thống 2. Tại sao phải phân tầng?? Các giao thức mạng Giảm độ phức tạp. Tiêu chuẩn hoá các giao tiếp. Tương thích với kỹ thuật module. Đảm bảo kỹ thuật kết nối. Dễ dạy, dễ học. Mô hình trao đổi giữa các tầng Các giao thức mạng Mô hình trao đổi giữa các tầng (cont) Các giao thức mạng Data Data (N+1) PDU (N+1) PCI (N) PCI User (N+1) Layer (N) Layer PCI – Protocol Control Information PDU – Protocol Data Unit Connectionless và connection-oriented Các giao thức mạng Giao thức truyền thông được chia làm hai loại: Truyền tin có liên kết (connection-oriented): 3 giai đoạn Thiết lập liên kết (handshaking). Truyền dữ liệu (data transferring). Có các cơ chế kiểm soát lỗi Huỷ bỏ liên kết (terminating). Truyền thông không liên kết (connectionless): chỉ có giai đoạn truyền dữ liệu. Thường sử dụng cho các tầng thấp, đường truyền có độ tin cậy cao. Các vấn đề nảy sinh Không thống nhất về kiến trúc giữa các hệ thống mạng cục bộ, mạng diện rộng Mỗi mạng theo một chuẩn riêng SNA, DECNET, OSI, TCP/IP, ... Không thống nhất về giao thức giữa các mạng. Cần có mô hình chuẩn hóa Mô hình OSI (Open System Interconnection) Mô hình TCP/IP (Internet protocol suite) Các mô hình tham chiếu Open System Interconnection Reference Model(OSI Reference Model) Đưa ra bởi ISO (International Organization for Standardization) năm 1984. Mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở nói chung. 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, Application. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP Reference Model) Sử dụng cho mạng Internet. 4 tầng: Host-to-network, Internet, Transport, Application. Mô hình OSI Các mô hình tham chiếu Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Ứng dụng Trình diễn Phiên Giao vận Mạng Liên kết dữ liệu Vật lý 011010100011001111 System #1 Hệ thống #2 7 6 5 4 3 2 1 All People Seem To Need Data Processing Layer 1: The Physical Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Chỉ có tầng vật lý của hai hệ thống được kết nối và truyền thông trực tiếp với nhau (wire/wireless). Các đặc tả vật lý (điện, điện từ…) nhằm đảm bảo sự kết nối và truyền tín hiệu giữa hai hệ thống. Một số yếu tố: Cáp truyền (Cable). Mức điện thế (voltage levels). Thời gian biến thiên hiệu điện thế. Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách… Layer 2: The Data Link Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Biến dữ liệu thô nhận được từ tầng vật lý thành dữ liệu có cấu trúc logic cụ thể hơn. Framing. 001101010  Khung (frame) có cấu trúc. Physical Addressing. Dữ liệu đến từ đâu? Máy tính nào gửi đến? Dữ liệu cần phải gửi tiếp đi đâu? Đảm bảo sự tin cậy của tín hiệu truyền giữa hai tầng vật lý. Kiểm soát lỗi (error control). Kiểm soát luồng (flow control). Bao gồm hai tầng con (LLC và MAC). Layer 3: The Network Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Chọn đường đi giữa các nút mạng (path-selection). Điều khiển luồng mạng con (subnet flow control). Cắt hợp dữ liệu (fragmentation & reassembly). Kết nối các mạng có kiến trúc khác nhau. Layer 4: The Transport Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Tầng trên cùng của quá trình truyền dữ liệu. Đảm bảo dữ liệu được truyền thông suốt và tin cậy giữa hai hệ thống (2 end-systems). Cắt/hợp dữ liệu (fragmentation/reassembly). Kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng (error detection and recovery, information flow control). Thiết lập, quản lý các kênh liên lạc (virtual circuits). Dồn kênh (multiplexing). Layer 5: The Session Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Tầng dưới cùng trong số các tầng thao tác trên dữ liệu nhận về (application). Thiết lập và quản lý các phiên truyền thông giữa hai hệ thống. Chứng thực (security authentication). Thiết lập liên kết (connection establishment). Huỷ bỏ liên kết (connection release). Phản hồi (acknowledgement). Truyền lại (data retransmission). Layer 6: The Presentation Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Đảm bảo thông tin truyền từ ứng dụng của hệ thống truyền có thể đọc được bởi ứng dụng của hệ thống nhận. Cú pháp và ngữ nghĩa của dữ liệu (syntax & semantic). Định dạng dữ liệu (data formatting). Chuyển đổi dịnh dạng (format exchange). Nén dữ liệu (data compression). Layer 7: The Application Layer Các mô hình tham chiếu -OSI Cung cấp các phương tiện để người dùng có thể truy cập vào mô hình OSI. Các giao thức truyền thông điệp giữa các chương trình ứng dụng (web, mail…). Các dịch vụ cho các ứng dụng nằm ngoài mô hình OSI (Word, Access, SQL Server…) OSI Summary Các mô hình tham chiếu -OSI Physical: binary transmission signals, media, connectors, voltages… Data Link: access to media bits error control, flow control. physical addressing, net topology. Network: address and best path path selection, routing, addressing, internetwork. Transport: end-to-end transmission data transportation, virtual circuit error detection and recovery, information flow control Session: interhost communication session management Presentation: data representation data format, data syntax Application: network services to applications Mô hình TCP/IP Các mô hình tham chiếu Mô hình OSI chỉ mang tính chất lý thuyết, phục vụ nghiên cứu và học tập. TCP/IP là mô hình áp dụng cho mạng Internet. TCP = Transmission Control Protocol. IP = Internet Protocol. TCP, IP là hai giao thức phổ biến trong họ giao thức TCP/IP. TCP/IP Layers & Protocols Các mô hình tham chiếu – TCP/IP Layers Protocols Network Access = Host-to-network = Data link + Physical Network = Internet Layer 1: The Network Access Layer Các mô hình tham chiếu – TCP/IP Kết hợp chức năng hai lớp vật lý và liên kết dữ liệu mô hình OSI. Các mô tả về chức năng, thủ tục, cơ học, điện học Tốc độ truyền vật lý Khoảng cách, các bộ kết nối vật lý. Khung Địa chỉ vật lý Cấu hình liên kết mạng Sự đồng bộ Điều khiển lỗi, điều khiển lưu lượng. Layer 2: The Internet Layer Các mô hình tham chiếu – TCP/IP Gởi dữ liệu đến đích qua các mạng con (tương tự lớp mạng mô hình OSI). Gói Mạch ảo Tìm đường, bảng tìm đường, giao thức tìm đường Địa chỉ luận lý Sự phân đoạn Giao thức Internet (IP). Layer 3: The Trasnport Layer Các mô hình tham chiếu – TCP/IP Lớp vận chuyển liên quan đến chất lượng dịch vụ như độ tin cậy, điều khiển lưu lượng và sửa lỗi (tương tự lớp vận chuyển mô hình OSI). Phân đoạn, dòng dữ liệu Định hướng kết nối và không kết nối Điều khiển luồng Phát hiện và sửa lỗi Transmission control protocol (TCP). User datagram protocol (UDP). Layer 4: The Application Layer Các mô hình tham chiếu – TCP/IP Kết hợp chức năng của ba lớp phiên, trình bày, ứng dụng trong mô hình OSI. FTP, HTTP, SMNP, DNS ... Định dạng dữ liệu, cấu trúc dữ liệu, mã hoá … Điều khiển đối thoại … So sánh OSI & TCP/IP So sánh So sánh OSI & TCP/IP Giống nhau: Đều phân lớp. Đều có lớp ứng dụng. Đều có lớp mạng và lớp vận chuyển Kỹ thuật chuyển mạch gói. Các chuyên gia mạng phải nắm rõ cả hai. Khác nhau: TCP/IP kết hợp lớp trình bày và phiên vào lớp ứng dụng. TCP/IP kết hợp lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý vào một lớp truy cập mạng. TCP/IP đơn giản hơn vì ít lớp hơn Bộ giao thức TCP/IP là chuẩn trên Internet. Hệ điều hành mạng Không hỗ trợ mạng DOS Trạm làm việc Windows 9x/NT Workstation/2000/XP MacOS Linux… Máy chủ quản lý mạng, cung cấp dịch vụ mạng. Windows NT/2000/2003 Server Novel NetWare Unix, Linux, Sun Solaris… Q & A