Tổng quan về Mạng Máy Tính - Chương 1

Tổng quan về môn học Mạng Máy Tính

• Mã học phần: IT3080
• Tên: Mạng máy tính
• Số tín chỉ: 3 (3 lý thuyết, 0 thực hành, 1 bài tập, 6 tự học)
• Đánh giá:
  • Quá trình (50%):
    • Thực hành (30%)
    • Kiểm tra giữa kỳ (20%)
  • Cuối kỳ (50%): thi viết
• Trang web môn học: https://users.soict.hust.edu.vn/tungbt/it3080
• Giảng viên: Bùi Trọng Tùng, làm việc tại Viện CNTT&TT - BK HN.
• Email: [email protected]
• Địa chỉ văn phòng: Phòng 405, nhà B1, BKHN
• Website: https://users.soict.hust.edu.vn/tungbt
• Facebook: https://www.facebook.com/tungbui.hust
• Nhóm hỗ trợ: https://www.facebook.com/groups/FAQ.TungBT/

Chương 1: Tổng Quan Về Mạng Máy Tính và Truyền Thông

• Mạng máy tính là tập hợp các máy tính kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu theo một kiến trúc nhất định.
• Các thành phần của mạng máy tính bao gồm:
  • Máy tính: máy trạm, máy chủ, bộ định tuyến
  • Phương tiện truyền dẫn để kết nối các máy
  • Kiến trúc mạng: xác định cách các máy kết nối và giao tiếp
• Đường truyền vật lý là phương tiện vật lý dùng để truyền tín hiệu.
• Các loại đường truyền vật lý:
  • Hữu tuyến: cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang
  • Vô tuyến: sóng radio, viba, sóng hồng ngoại
• Các thông số đặc trưng của đường truyền:
  • Băng tần
  • Tỉ lệ lỗi bit (BER – Bit Error Rate/Ratio)
  • Độ suy hao
• Topology vật lý là hình trạng mạng dựa trên cáp kết nối.
• Topology logic là hình trạng mạng dựa trên cách thức truyền tín hiệu (điểm-điểm, điểm-đa điểm).
• Một số ví dụ về mạng máy tính:
  • Internet
  • Mạng nội bộ cơ quan, trường học
  • Mạng gia đình
  • Hệ thống ATM của ngân hàng
  • Mạng điện thoại
• Các loại mạng máy tính:
  • Mạng cá nhân (PAN – Personal Area Network): phạm vi vài chục mét, phục vụ cá nhân.
  • Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network): phạm vi vài ki-lô-mét, phục vụ cá nhân, hộ gia đình, tổ chức.
  • Mạng đô thị (MAN – Metropolitian Area Network): phạm vi hàng trăm ki-lô-mét, phục vụ thành phố, khu vực.
  • Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network): phạm vi vài nghìn ki-lô-mét, phục vụ toàn cầu.
  • GAN (Global Area Network): phạm vi toàn cầu, ví dụ Internet
• Internet có trên 8.4 tỉ thiết bị kết nối với 3.9 tỉ người dùng (51.7%).
• Dịch vụ truyền tải của Internet ~Nx10^9 GB mỗi ngày qua cáp quang, cáp đồng, Wimax, 3G, và các phương tiện không dây.
• Các dịch vụ chính của Internet: Web, email, mạng xã hội, Skype.
• Kiến trúc Internet là mạng của các mạng (Network of networks).
• Mô hình kết nối mạng: mỗi mạng kết nối vào một trạm chuyển tiếp của nhà cung cấp toàn cầu (global ISP).

Lịch sử phát triển của Internet

• Bắt đầu từ dự án ARPA với thí nghiệm kết nối hai nút mạng (IMP tại UCLA và IMP tại SRI) vào tháng 9/1969.
• Tháng 12/1969: Hoàn thành mạng với 4 nút (UCLA, SRI, UCSB, Utah) tốc độ 56kbps.
• Thập niên 70: kết nối liên mạng, kiến trúc mạng mới, các mạng riêng.
• Các mạng riêng xuất hiện từ đầu thập niên 70: ALOHAnet, DECnet, IBM SNA, XNA.
• Năm 1974: Cerf & Kahn đưa ra nguyên lý kết nối các hệ thống mở (Turing Awards).
• Ethernet, Xerox PARC (1976) và ATM (cuối 1970) cũng xuất hiện.
• Thập niên 80: các giao thức mới, kết nối thêm mạng mới.
• Năm 1981: Xây dựng mạng NSFNET phục vụ nghiên cứu khoa học do ARPANET quá tải.
• Năm 1986: Kết nối USENET & NSFNET.
• Chuẩn TCP/IP được chuẩn hóa và phổ biến năm 1980.
• Berkeley tích hợp TCP/IP vào BSD Unix.
• Các dịch vụ FTP, Mail, DNS được phát triển.
• Thập niên 90: Web và thương mại hóa Internet.
• Đầu 90: ARPAnet trở thành một phần của Internet.
• Đầu 90: Web ra đời với HTML, HTTP bởi Berners-Lee.
• Năm 1994: Mosaic, Netscape xuất hiện.
• Cuối 90: Thương mại hóa Internet.
• Cuối 1990's – 2000's: nhiều ứng dụng mới (chat, chia sẻ file), thương mại điện tử.

Lịch sử Internet tại Việt Nam

• 1991: Nỗ lực kết nối Internet không thành công.
• 1996: Giải quyết các cản trở, chuẩn bị hạ tầng Internet. ISP: VNPT, đường truyền 64kbps.
• 1997: Việt Nam chính thức kết nối Internet. 1 IXP: VNPT, 4 ISP -VNPT, Netnam (IOT), FPT, SPT
• 2007: "Mười năm Internet Việt Nam" 20 ISPs, 4 IXPs, 19 triệu NSD (22.04% dân số).
• 2017: 50 triệu người dùng (53%).

Chuyển Mạch Kênh và Chuyển Mạch Gói

• Băng thông (R) là lượng dữ liệu lớn nhất có thể truyền trong một đơn vị thời gian.
• Trễ (Latency) là khoảng thời gian cần thiết để dữ liệu truyền từ điểm A đến điểm B.
• Trễ truyền tải = kích thước dữ liệu / băng thông.
• Trễ truyền dẫn = độ dài liên kết / tốc độ tín hiệu.
• Phương pháp kết nối:
  • Điểm - điểm
  • Nhiều host.

Tổng Quan về Các Mạng Chuyển Mạch

• Mạng chuyển mạch sử dụng các thiết bị chuyển mạch để kết nối các máy tính khác nhau.
• Các thiết bị chuyển mạch kết nối điểm-điểm và chuyển tiếp dữ liệu đến đích.
• Chuyển mạch kênh: cấp phát tài nguyên đường truyền (kênh) riêng cho từng kết nối logic giữa 2 nút mạng.
• Circuit switching network: cấp phát tài nguyên đường truyền cho các kết nối.
• Trong chuyển mạch kênh, cần xác định rõ tuyến đường truyền.
• Ghép kênh giúp gửi dữ liệu từ nhiều kênh khác nhau trên cùng một liên kết vật lý.
• Phân kênh phân tách dữ liệu nhận được trên liên kết vật lý vào các kênh tương ứng và chuyển đến đúng đích.
• Các kỹ thuật ghép kênh:
  • Ghép kênh theo thời gian (TDM): mỗi kết nối sử dụng tài nguyên trong khe thời gian riêng.
  • Ghép kênh theo tần số (FDM): mỗi kết nối sử dụng một băng tần tín hiệu riêng.
• Ưu điểm của chuyển mạch kênh là trễ thấp và đảm bảo chất lượng dịch vụ.
• Nhược điểm của chuyển mạch kênh là tính linh hoạt kém.
• Chuyển mạch gói chia dữ liệu thành các gói tin (packet) nhỏ hơn.
• Mỗi packet bao gồm phần tiêu đề (header) và phần dữ liệu (payload).
• Thiết bị chuyển mạch chuyển tiếp gói tin dựa trên thông tin trong tiêu đề.
• Các hình thức chuyển tiếp gói tin: Unicast, Multicast, Broadcast
• Chuyển mạch gói có tính linh hoạt cao: nếu còn tài nguyên, bất kỳ nút nào cũng có thể sử dụng
• Kiến trúc TCP/IP: có các giao thức (protocols)

Các Định Nghĩa

• Hàng đợi: thiết bị chuyển mạch sẽ chuyển tiếp khi nhận được toàn bộ gói tin (store and forward).
• Độ trễ trong chuyển mạch gói đến từ:
  • dproc: Thời gian xử lý gói tin (kiểm tra lỗi và quyết định tuyến đường).
  • dqueue: Trễ hàng đợi.
• Công thức tính độ trễ: dnodal=d_proc + d_queue + d_trans + d_prop
• Công thức tính d_trans: L / R, R = băng thông, L = kích thước dữ liệu
• Công thức tính d_prop: d / s, d = khoảng cách, s = tốc độ lan truyền tín hiệu.
• Thông lượng là tốc độ truyền dữ liệu qua một điểm nào đó trong mạng (bits/sec).
• Thông lượng tức thời tại một thời điểm và thông lượng trung bình tính trên một khoảng thời gian.
• Tại nút thắt cổ chai, dữ liệu bị giới hạn.

Kiến Trúc Phân Tầng

• Phân tầng là chia nhỏ các tác vụ cần thực hiện
• Các tầng có cùng cấp độ (đồng cấp) phải sử dụng chung ngôn ngữ
• Giao thức là tập hợp các quy tắc, khuôn dạng, ngữ nghĩa, thứ tự các thông điệp trao đổi.
• Có 2 loại giao thức: hướng liên kết và không liên kết

Các lớp trong mô hình OSI

1. Application layer
2. Presentation layer
3. Session layer
4. Transport layer
5. Network layer
6. Data link layer
7. Physical layer

Tổng Quan Về Kiến Trúc Mạng

• Kiến trúc mạng được triển khai ở nút mạng đầu cuối hay nút mạng trung gian.
• Các loại địa chỉ trong kiến trúc mạng Internet:
  • Tên miền (domain name)
  • Số hiệu cổng UDP/TCP (port number)
  • Địa chỉ IP
  • Địa chỉ MAC.

Khả Năng Tương Thích trong TCP/IP

• Có nhiều nhà sản xuất (NSX), phần cứng và phần mềm khác nhau cùng kết nối và làm việc thông qua giao thức chung.
• Kiến trúc có tính trừu tượng cho phép nhiều lựa chọn giao thức, cung cấp API chuẩn để phát triển ứng dụng.
• Trong suốt: Thay đổi công nghệ ở một tầng không ảnh hưởng đến các tầng khác.