chương 2: các khái niệm cơ bản về mạng máy tính · các khái niệm cơ bản về...

1

Chương 2: Các khái niệm cơ bản về

mạng máy tính

Đọc trước: 1.4 Computer Networks, Tanenbaum

2

Tuần trước

l  Giới thiệu môn học l  Lược sử Internet l  Khái niệm mạng máy tính l  Một số vấn đề cơ bản: chuyển mạch kênh vs.

chuyển mạch gói, hướng liên kết vs. không liên kết…

3

Nội dung

l  Phân loại mạng máy tính l  Kiến trúc phân tầng l  Mô hình tham chiếu OSI & TCP/IP l  Địa chỉ hóa l  Tên miền và chuyển đổi tên miền

Phân loại mạng máy tính

l  Có nhiều cách phân loại mạng máy tính: theo công nghệ, theo thiết bị đầu cuối, theo kích thước v.v…

l  Một cách phân loại: Mạng LAN, MAN, WAN, GAN

4

Mạng LAN

5

l  Mạng LAN (Local Area Networks): l  Phạm vi: thông thường 1 tòa nhà, một chi nhánh,

tổ chức l  Wireless LAN

l  VD: WIFI l  Wired LAN

l  VD: Ethernet

Mạng MAN

l  Metropolitan Area Networks l  Bao phủ một đô thị l  Ví dụ:

l  Mạng truyền hình cáp l  Mạng trục của các

nhà cung cấp dịch vụ Internet.

6

Mạng WAN l  Wide Area Networks l  Bao phủ một phạm vi rộng

như quốc gia, vùng lãnh thổ v.v… l  Ví dụ: mạng dùng để kết nối

giữa các chi nhánh của doanh nghiệp

l  Đặc trưng công nghệ: l  Gồm phần chuyển mạch l  Có sử dụng đường truyền dai để kết nối giữa các phần của mạng l  VD: Dùng mạng điện thoại, đường cáp quang.

7

Mạng GAN

l  Global Area Networks l  Mạng toàn cầu

l  Kết nối của các mạng khác nhau l  Có phạm vi bao phủ rộng nhiều lục địa.

8

9

Kiến trúc phân tầng

Ví dụ Tại sao phải phân tầng?

10

Phân chia các chức năng trong việc trao đổi thông tin

Bên gửi Bên nhận Thông tin muốn

trao đổi

Ngôn ngữ

Chuyển từ suy nghĩ sang lời nói

Ngôn ngữ

Thông tin nhận được

Các phương tiện truyền thông

Japanese? English?

Thư? Điện thoại? E-mail?

Việc trao đổi thông tin sẽ diễn ra suôn sẻ nếu tại mỗi tầng, cùng một phương tiện được sử dụng

11

Ví dụ phân tầng (1)

Bộ dàn âm thanh

Cassette

Player Speaker Amplifier

Tất cả chức năng đều đặt cả trong một khối Khi muốn thay đổi: Nâng cấp toàn bộ

Phân tầng Không phân tầng

12

ticket (purchase)

baggage (check)

gates (load)

runway (takeoff)

airplane routing

Sân bay đi Sân bay đến Sân bay trung chuyển

airplane routing airplane routing

ticket (complain)

baggage (claim)

gates (unload)

runway (land)

airplane routing

ticket

baggage

gate

takeoff/landing

airplane routing

Phân tầng các chức năng hàng không

Tầng: Mỗi tầng có nhiệm vụ cung cấp 1 dịch vụ l  Dựa trên các chức năng của chính tầng đó l  Dựa trên các dịch vụ cung cấp bởi tầng dưới

13

Vì sao phải phân tầng? l  Đối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý ”chia để trị”

l  Cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng

l  Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống l  Thay đổi bên trong một bộ phận không ảnh

hưởng đến các bộ phận khác l  e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà

không phải thay loa.

14

Các mô hình tham chiếu

Mô hình OSI Mô hình TCP/IP

15

OSI - Open System Interconnection: Bao gồm 7 tầng

Physical layer

Data link layer

Network layer

Transport layer

Session layer

Application layer

Tầng mạng

Presentation layer

Hệ thống cuối Hệ thống cuối Nút mạng trung gian

Tầng ứng dụng

Tầng trình diễn

Tầng phiên

Tầng giao vận

Tầng mạng

Tầng liên kết dữ liệu

Tầng vật lý

16

Chức năng chung của các tầng l  Vật lý: Truyền bits “trên đường truyền” l  Liên kết dữ liệu: Truyền dữ liệu giữa các thành

phần nối kết trực tiếp trong một mạng l  Mạng: Truyền dữ liệu giữa các nút mạng xa

nhau: Chọn đường, chuyển tiếp gói tin từ nguồn đến đích

l  Giao vận: Xử lý việc truyền-nhận dữ liệu giữa các ứng dụng

l  Phiên: đồng bộ hóa, check-point, khôi phục quá trình trao đổi

l  Trình diễn: cho phép các ứng dụng biểu diễn dữ liệu, e.g., mã hóa, nén, chuyển đổi…

l  Ứng dụng: Hỗ trợ các ứng dụng trên mạng.

application

presentation

session

transport

network

data link

physical

17

Session layer

Transport layer

Application layer

Presentation layer

Network layer

Datalink layer

Physical layer

Mô hình OSI và TCP/IP Trong mô hình TCP/IP (Internet), chức năng3 tầng trên được phân định vào một tầng duy nhất

UDP TCP

Application

HTTP, FTP, SMTP…

IP

Network Interface

Physical

18

Mô hình phân tầng của Internet

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

　HTTP

CAT5

10M

IP

CAT5

100M/Ethernet

IP

TCP

　HTTP

　　

Nguồn Đích Nút trung gian

100M

CAT5

Ví dụ về quá trình gửi dữ liệu từ nguồn, qua nút trung gian (bộ định tuyến) rồi đến đích

19

Đóng gói dữ liệu (Encapsulation)

địa chỉ

Trang trí

Dán địa chỉ

Gói quà

địa chỉ

20

PDU: Protocol Data Unit – Đơn vị dữ liệu giao thức

(N+1) PDU

(N) PDU

(N-1) PDU

HN

HN HN-1

Layer (N+1)

Layer (N-1)

Layer (N)

Service interface

Service interface

Protocol N+1

Protocol N

Protocol N-1 addr.

21

Data Data

Ex：HTTP header

Họ giao thức TCP/IP và quá trình đóng gói

TCP header

IP header

Ethernet Frame

Signal

Network Interface

TCP

Application

Physical

IP

Sender Receiver

l  Bên gửi l  Mỗi tầng thêm vào các thông tin điều khiển vào phần đầu gói tin (header) và truyền xuống tầng dưới

l  Bên nhận l  Mỗi tầng xử lý gói tin dựa trên thông tin trong phần đầu,

sau đó bỏ phần đầu, lấy phần dữ liệu chuyển lên tầng trên.

Network Interface

TCP

Application

Physical

IP

22

SAP: Service Access Point – Điểm truy nhập dịch vụ

TCP/UDP TCP/UDP

Internet

Client 1

Client 2 Server 3

Server 1

Server 2 Client 3

transport

Application

Protocol 1

Protocol 1

Protocol 1

TCP/UDP

protocol

SAP SAP

23

CAT5 WDM

End node End node Intermediate node

　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

HTTP

Ethernet/100M

IP

TCP

HTTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

Dữ liệu - payload

Protocol stack và quá trình đóng gói

24

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

TCP header Dữ liệu - payload


25

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

IP header TCP header Dữ liệu - payload


26

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

IP header TCP header Dữ liệu - payload Ethernet header


27

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5



28

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

IP header TCP header Dữ liệu - payload WDM header


29

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5



30

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

IP header TCP header Dữ liệu - payload Ethernet header


31

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5



32

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

TCP header Dữ liệu - payload


33

CAT5 WDM


　

　

CAT5

Ethernet/10M

IP

TCP

FTP

Ethernet/100M

IP

TCP

FTP

WDM

10M

IP

10G

CAT5

10G

IP

CAT5

Dữ liệu - payload


34

Tóm tắt: ưu điểm của kiến trúc phân tầng l  Chia nhỏ cho phép xác định dễ dàng chức năng

mỗi tầng l  Các tầng hoạt động độc lập

l  Tầng trên chỉ quan tâm đến việc sử dụng tầng dưới mà không quan tâm đến các tầng xa hơn

l  Cho phép định nghĩa giao diện chung giữa các tầng l  Khả năng mở rộng l  Mềm dẻo, linh hoạt với các công nghệ mới

l  Trao đổi giữa các tầng đồng mức l  Có thể cải tiến hệ thống bằng cách thay thế một công nghệ

mới của tầng tương ứng : ISDN→ADSL→FTTH、IPv4→IPv6 l  Nếu không phân tầng

l  Khi muốn thay đổi, phải làm toàn bộ…

35

Các định danh trên Internet

Địa chỉ MAC Địa chỉ IP

Số hiệu cổng

36

Định danh

l  Các định danh cho phép xác định một người hay một đối tượng l  Tên

l  Nguyen Thuc Hai

l  Địa chỉ l  1 Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi

l  Số điện thoại l  8680896

l  Email l  [email protected]

37

Định danh và cây phân cấp

l  Các định danh xác định địa chỉ có tính phân cấp l  Cho phép quản lý một các logic và hiệu quả một không

gian địa chỉ khổng lồ l  Tính mở rộng

l  Ví dụ về tính phân cấp l  Địa chỉ

l  1 Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi l  Số điện thoại

l  +84-(4) 868-08-96

Hanoi

Dai Co Viet

Hai Ba Trung

So 1

38

Định danh trên Internet và quan hệ với các tầng

application

TCP/UDP IP

data link

physical

Physical address / MAC address e.g. 00:11:24:79:8e:82

IP address, e.g. 203.12.15.165

Port Number, e.g. Port 80

39

Địa chỉ dùng trong tầng liên kết dữ liệu

l  Địa chỉ vật lý / địa chỉ MAC l  Sử dụng trong tầng liên kết dữ liệu l  Cố định trên card mạng NIC ( Network Interface Card) l  Sử dụng để địa chỉ hóa máy tính trong các mạng quảng

bá

00:11:24:79:8e:82 00000000 00010001 00100100 01111001 10001110 10000010

HEX

OUI Gán bới nhà sản xuất

OUI (Organizationally Unique Identifier): Mã nhà sản xuất Mỗi nhà sản xuất có các giá trị OUI riêng Mỗi nhà sản xuất có thể có nhiều OUI

BIN

40

Địa chỉ dùng trên Internet

l  Địa chỉ IP l  Dùng trong giao thức IP - Internet Protocol (tầng

mạng) l  Giá trị phụ thuộc từng mạng, mỗi card mạng được

gán một địa chỉ IP l  Sử dụng để đinh danh một máy tính trong một

mạng IP, ví dụ: l  133.113.215.10 (ipv4) l  2001:200:0:8803::53 (ipv6)

41

Địa chỉ sử dụng trong tầng giao vận

l  Số hiệu cổng l  Một chỉ số phụ, dùng kèm theo địa chỉ IP l  Các ứng dụng được dịnh danh bởi một địa chỉ

IP và một số hiệu cổng l  Tương tự như số phòng trong một tòa nhà

l  Địa chỉ nhà : Nhà C1, 1 Dai Co Viet, Ha Noi => Địa chỉ IP

l  Phòng số 325 => Số hiệu cổng

l  E.g. HTTP cổng 80, FTP cổng 20, 21 …

42

Ánh xạ địa chỉ

Tên miền Chuyển đổi tên miền

nslookup arp

43

Tên miền

l  Domain Name (FQDN: Fully Qualified Domain Name) l  Tên miền là tên của một máy tính hay của một

mạng máy tính, sử dụng tên (chữ cái, chữ số) l  www.keio.ac.jp l  www.soict.hust.edu.vn l  ctt-daotao.hust.edu.vn

44

Không gian tên miền

pc24.cs.keio.ac.jp .keio.ac.jp

45

Tên và địa chỉ l  Trước khi truyền tin, máy trạm phải được xác định

l  Bởi một địa chỉ IP, hoặc l  Bởi một tên miền (thuận tiện cho NSD)

l  Tên l  Độ dài thay đổi l  Dễ nhớ cho con người l  Không liên quan tới vị trí vật lý của máy

l  Địa chỉ l  Độ dài cố định l  Dễ cho máy tính để xử lý l  Liên quan tới vấn đề chọn đường

203.162.7.194

www.soict.hust.edu.vn

www.hedspi.hut.edu.vn

202.47.142.40

46

Chuyển đổi địa chỉ và ví dụ

User

Tôi muốn vào địa chỉ www.soict.hust.edu.vn

Máy chủ tên miền

Mời truy cập vào 202.47.142.40

Máy chủ web 202.47.142.40

Cần có chuyển đổi địa chỉ

•  Máy tính thích dùng số •  Người thích dùng tên

Bạn cũng có thể nhập địa chỉ trực tiếp

47

Chuyển đổi địa chỉ l  Khái niệm

l  Cơ chế cho phép tìm một địa chỉ IP từ một tên miền và ngược lại

l  Máy chủ tên miền l  Một phương thức được sử dụng để chuyển đổi địa chỉ l  Được sử dụng rộng rãi trên Internet

48

Ví dụ

Máy chủ web

Trình duyệt

web

NSD (1)

www.soict.hust.edu.vn (2)

www.soict.hust.edu.vn

(3)

202.47.142.40 (4) 202.47.142.40

Cung cấp ánh xạ tên-địa chỉ

Máy chủ

tên miền

49

Công cụ nslookup l  Nhập tham số www.soict.hust.edu.vn l  Chuyển đôi “Tên ⇔ Địa chỉ” được thực hiện

l  lệnh nslookup l  nslookup　 www.soict.hust.edu.vn

C:\Documents and Settings\hongson>nslookup www.hedspi.hut.edu.vn Server: Address: 192.168.1.1 Non-authoritative answer: Name: www.hedspi.hut.edu.vn Address: 202.47.142.140 C:\Documents and Settings\hongson>

50

ARP chuyển đổi địa chỉ vật lý – địa chỉ IP l  Address Resolution Protocol l  Một giao thức để tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP

32bit IP address

48bit MAC address

ARP RARP

51

Ví dụ: ARP table (Trên Windows)

C:\Documents and Settings\hongson>arp -a Interface: 192.168.1.34 --- 0x2 Internet Address Physical Address Type 192.168.1.1 00-02-cf-75-a1-68 dynamic 192.168.1.33 08-00-1F-B2-A1-A3 dynamic C:\Documents and Settings\hongson>

IP address

MAC address

52

Tóm tắt

l  Kiến trúc phân tầng l  Tại sao phải phân tầng l  Mô hình TCP/IP vs. mô hình OSI l  Encapsulation, PDU. SAP

l  Địa chỉ trên Internet l  Địa chỉ IP, địa chỉ MAC, tên miền, số hiệu cổng l  Chuyển đổi địa chỉ

53

Tuần tới…

l  Nguyên lý chung của tầng mạng l  Giao thức IP

l  Chi tiết hơn về địa chỉ IP l  Xử lý gói tin IP tại tầng mạng

l  Giao thức ICMP