Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Cao Đạt - Chương 1: Giới thiệu (Bài giảng 1)

Mbps khi dùng mạng ĐTDĐ (EVDO, 
HSDPA) 
 Trong tương lai (?): WiMAX (10 Mbps) 
trên diện rộng 
trạm 
vô tuyến 
các máy 
di động 
bộ định tuyến 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
28 
Mạng gia đình 
Các thành phần thông dụng: 
 bộ điều giải DSL hoặc cáp TV 
 bộ định tuyến/tường lửa/NAT 
 Ethernet 
 điểm truy cập không dây 
điểm 
truy cập 
không dây 
mtxt 
không dây 
bộ định tuyến 
/tường lửa 
bộ điều giải 
cáp 
từ/tới 
NCCDV 
Ethernet 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
29 
Môi trường vật lý 
 Bit: lan truyền giữa bộ phát và 
bộ thu 
 Kết nối vật lý: là vật liệu/môi 
trường kết nối giữa bộ phát và 
bộ thu 
 Tín hiệu được dẫn 
 Tín hiệu được truyền trong đường 
dây đặt sẵn: dây đồng, cáp quang, 
cáp đồng trục 
 Tín hiệu không được dẫn 
 tín hiệu truyền tự do, vd: sóng radio 
Cặp cáp xoắn (Twisted Pair - TP) 
 hai dây đồng cách điện 
 loại 3: cáp điện thoại 
truyền thống, 10 Mbps 
Ethernet 
 loại 5: cáp mạng, 
100Mbps Ethernet 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
30 
Môi trường vật lý: cáp đồng trục, cáp quang 
Cáp đồng trục: 
 Hai dây dẫn đồng đồng tâm 
 nguyên thủy dùng cho TH cáp 
 Chia sẻ môi trường truyền 
 Phát tán rộng 
 ít ảnh hưởng bởi nhiễu sóng 
điện từ 
 tốc độ cao (> 1Mbps) 
Cáp sợi quang: 
 Sợi thủy tinh truyền xung ánh 
sáng, mỗi xung là một bit 
 tốc độ cao: 
 truyền tải điểm-tới-điểm với 
tốc độ cao(vd: 10/100 Gbps) 
 Ít lỗi: bộ lặp tín hiệu được đặt 
xa nhau; miễn nhiễm với nhiễu 
sóng điện từ 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
31 
Môi trường vật lý: Vô tuyến 
 Tín hiệu được mang 
trong dải tần số của 
sóng điện từ 
 Không có “dây dẫn” 
 Chịu ảnh hưởng nhiều 
từ tác nhân bên ngoài: 
 phản xạ 
 cản trở bởi vật thể 
 giao thoa/nhiễu 
Phân loại liên kết radio: 
 sóng ngắn (vi ba) 
 lên tới 45 Mbps 
 Wireless LAN (vd: Wifi) 
 11Mbps, 54 Mbps 
 Diện rộng (vd: mạng di động) 
 công nghệ 3G: ~ 1 Mbps 
 Vệ tinh 
 từ vài Kbps tới 45Mbps 
 270 msec độ trễ đầu cuối-đầu cuối 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
32 
Lõi của mạng: thiết bị mạng 
 Mạng lưới những bộ định 
tuyến kết nối với nhau 
 câu hỏi căn bản: dữ liệu 
được truyền qua mạng như 
thế nào ? 
 Chuyển mạch: mỗi mạch 
chuyên dụng cho một cuộc 
gọi: mạng ĐT 
 Chuyển gói: dữ liệu được gửi 
qua mạng trong những liên 
kết riêng biệt 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
33 
Chương 1: Mục lục 
1.1 Internet là gì? 
1.2 Ngoại vi Mạng 
 máy đầu cuối, môi trường truyền, liên kết 
1.3 Trọng tâm mạng 
 Sự chuyển mạch, sự chuyển gói, cấu trúc mạng 
1.4 Độ trễ, sự mất mát và thông lượng trong mạng 
chuyển gói 
1.5 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 
1.6 Mạng trước các nguy cơ tấn công: Bảo mật 
1.7 Lịch sử 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
34 
Lõi của mạng: Chuyển mạch (circuit switching) 
Tài nguyên trên toàn tuyến được 
dự trữ cho mỗi “cuộc gọi” 
 Băng thông, đầu chuyển mạch 
 tài nguyên chuyên dụng: 
không chia sẻ 
 Hiệu năng được đảm bảo 
 Bắt buộc phải có công đoạn 
thiết lập cuộc gọi 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
35 
Lõi của mạng:Chuyển mạch (circuit switching) 
Tài nguyên mạng (vd: băng 
thông) được chia thành 
“những phần nhỏ” 
 Các phần này được phân 
phối cho các cuộc gọi. 
 Phần tài nguyên đó sẽ rỗi 
nếu cuộc gọi không tiến 
hành. 
 phân chia băng thông: 
 phân chia tần số 
 phân chia thời gian 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
36 
Chuyển mạch : FDM và TDM 
FDM 
tần số 
thời gian 
TDM 
tần số 
thời gian 
4 ng.dùng 
ví dụ: 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
37 
Ví dụ cụ thể 
 Cần bao nhiêu thời gian để gửi hết một tập tin có kích 
thước là 640,000 bits từ máy A tới máy B qua một mạng 
chuyển mạch? 
 Tống tất cả các kết nối có tốc độ 1.536 Mbps 
 Phân chia băng thông dùng TDM với 24 ô/giây 
 500 msec cần để thiết lập mạch 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
38 
Lõi của mạng: Chuyển gói 
 Mỗi dòng dữ liệu đầu cuối-đầu 
cuối được chia thành nhiều gói 
 Các người dùng chia sẻ tài 
nguyên mạng 
 Mỗi gói tin được dùng toàn bộ 
băng thông của liên kết 
 Tài nguyên được sử dụng theo 
yêu cầu 
Tranh đua tài nguyên: 
 Nhu cầu sử dụng vượt quá tài 
nguyên cho phép 
 Tắc nghẽn: các gói tin mắc 
kẹt và nằm trong hàng đợi tại 
các nốt mạng. 
 Lưu và chuyển tiếp: nguyên 
gói tin di chuyển qua từng 
node mạng. 
 Node mạng nhận toàn bộ 
gói tin trước khi chuyển 
tiếp 
phân chia băng thông 
phân phối tài nguyên 
chuyên dụng 
dự trữ tài nguyên 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
39 
Chuyển gói: phân phối tài nguyên theo nhu 
cầu 
 Thứ tự của các gói tin của A và B không có theo một qui ước nào, tài 
nguyên được chia sẻ theo nhu cầu. 
 TDM: mỗi máy nhận được một ô thời gian trong khung thời gian xoay 
vòng của TDM. 
A 
B 
C 
100 Mb/s 
Ethernet 
1.5 Mb/s 
D E 
phân phối theo nhu cầu 
hàng đợi của gói tin 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
40 
Chuyển gói: lưu-và-chuyển tiếp 
 Ta có L/R (s) là t/g để truyền 
(đẩy) gói tin độ dài L bit lên 
một liên kết có tốc độ R bps 
 Lưu và chuyển tiếp: nguyên 
gói tin phải được nhận hết tại 
bộ chuyển mạch trước khi nó 
có thể được truyền trên liên 
kết tiếp theo 
 độ trễ = 3L/R (giả sử thời gian 
lan truyền là 0) 
Ví dụ: 
 L = 7.5 Mbits 
 R = 1.5 Mbps 
 độ trễ truyền tải 
= 15 sec 
R R R 
L 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
41 
So sánh giữa chuyển gói và chuyển mạch 
 Liên kết 1 Mb/s 
 Mỗi người dùng: 
 100 kb/s khi sử dụng 
 Sử dụng 10% thời gian 
 Chuyển mạch: 
 10 người dùng 
 Chuyển gói: 
 với 35 người dùng, xác xuất 
> 10 sử dụng mạng cùng 
lúc < 0.0004 
 Chuyển gói cho phép nhiều người dùng hơn sử dụng mạng! 
N ng/dùng 
kết nối 1 Mbp 
?: Làm thế nào để tính ra 0.0004? 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
42 
So sánh giữa chuyển gói và chuyển mạch 
 Phù hợp với dữ liệu không đều 
 chia sẻ tài nguyên 
 đơn giản, ko yêu cầu khởi tạo cuộc gọi 
 Tắc nghẽn quá mức: gói tin bị trễ và mất 
 cần có các giao thức cho việc truyền tải dữ liệu tin cậy, kiểm 
soát tắc nghẽn. 
 Hỏi: làm thế nào để cung cấp dịch vụ tương tự như 
chuyển mạch? 
 băng thông cần đảm bảo cho các ứng dụng thời gian thực 
 Chuyển gói hoàn toàn vượt trội? 
?: Ví dụ về những hoạt động của con người có cơ chế tương tự như cơ chế dự 
trữ tài nguyên (chuyển mạch) và phân phối theo nhu cầu (chuyển gói)? 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
43 
Cấu trúc Internet: mạng của các mạng 
 Cấu trúc phân cấp 
 Ở trung tâm: các nhà cung cấp dịch vụ(NCCDV) “tầng-1” 
(vd, FPT, Viettel, VNPT, cáp và không dây), pham vi quốc 
gia/quốc tế quan hệ ngang hàng với nhau. 
Tầng-1 ISP 
Tầng-1 ISP 
Tầng-1 ISP 
các NCCDV 
tầng-1 kết 
nối với nhau 
một cách tự 
do 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
44 
Cấu trúc Internet: mạng của các mạng 
 NCCDV “tầng-2”: nhỏ hơn (thường là thuộc khu vực) 
 Kết nối tới một hoặc nhiều NCCDV tầng-1 và có thể tầng-2 
NCCDV t1 
NCCDV t1 
NCCDV t1 
NCCDV t2 NCCDV t2 
NCCDV t2 NCCDV t2 
NCCDV t2 
 NCCDV tầng-2 
là khách hàng 
của NCCDV 
tầng-1 
 NCCDV tầng-2 
trả tiền NCCDV 
tầng-1 cho kết nối 
vào mạng 
Internet 
các NCCDV 
tầng-2 cũng kết 
nối với nhau 
một cách tự do. 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
45 
Cấu trúc Internet: mạng của các mạng 
 NCCDV tầng-3 và NCCDV địa phương 
 Là tầng cuối trong cấu trúc mạng (gần với máy người dùng nhất) 
Nccdv t-1 
Nccdv t-1 
Nccdv t-1 
Nccdv t-2 Nccdv t-2 
Nccdv t-2 Nccdv t-2 
Nccdv t-2 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph Nccdv 
t-3 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
NCCDV tầng-3 
và NCCDV địa 
phương là 
khách hàng của 
các tầng cao 
hơn, sử dụng 
dịch vụ kết nối 
mà các tầng 
trên cung cấp 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH 
Bài giảng 1 – Chương 1: Giới thiệu 
46 
Cấu trúc Internet: mạng của các mạng 
 một gói tin đi qua nhiều mạng khác nhau! 
Nccdv t-1 
Nccdv t-1 
Nccdv t-1 
Nccdv t-2 Nccdv t-2 
Nccdv t-2 Nccdv t-2 
Nccdv t-2 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph Nccdv 
t-3 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph 
Nccdv 
đ/ph