Bài giảng Mạng máy tính - Chương I: Tổng quan

Chương 01 
Tổng quan 
MẠNG MÁY TÍNH 
Tháng 09/2011 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
2 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Mạng máy tính là gì? 
Mạng máy tính (computer network): 
 Nhiều máy tính kết nối với nhau bằng phương tiện 
truyền dẫn 
 Liên lạc và chia sẻ tài nguyên 
3 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Internet? 
Internet: 
 Mạng của mạng 
 Có khả năng truy cập toàn 
cầu 
4 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Lợi ích 
Hạ tầng truyền thông (communication 
infrastructure): ứng dụng phân tán 
 Web 
 VoIP 
 Games 
  
Dịch vụ truyền thông (communication services) 
cho các ứng dụng 
 Truyền dữ liệu đáng tin cậy 
 Truyền dữ liệu không đáng tin cậy 
 5 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Cấu trúc Internet 
Phân cấp 
6 
Tier 1 ISP 
Tier 1 ISP 
Tier 1 ISP 
Tier-2 ISP Tier-2 ISP 
Tier-2 ISP Tier-2 ISP 
Tier-2 ISP 
local 
ISP local 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP Tier 3 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP 
local 
ISP 
-Cấp quốc gia, quốc tế 
-VD: AT&T, Sprint, 
-Nhỏ hơn tier-1 ISP 
-Cấp vùng 
-Nhà cung cấp kết nối cho người dùng cuối 
-VD: Viettel, FPT, 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Sơ đồ kết nối các isp ở việt nam 
7 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Phân loại mạng - 1 
Theo địa hình: 
 Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network) 
– Kích thước nhỏ (toà nhà, phòng máy, công ty, ..) 
– Thuộc 1 đơn vị, 1 tổ chức 
– Tốc độ cao, ít lỗi 
– Rẻ tiền 
 Mạng đô thị (MAN - Metropolean Area Network) 
– Nhiều mạng LAN kết hợp lại 
– Có phạm vi trong 1 quận, huyện, thành phố 
– Thuộc 1 đơn vị, 1 tổ chức 
– Chậm, nhiều lỗi, chi phí cao hơn LAN 
 Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Network) 
– Nhiều LAN, MAN kết hợp với nhau 
– Phạm vi quốc gia, châu lục, quốc tế 
– Thuộc nhiều đơn vị, 1 tổ chức 
– Chậm, nhiều lỗi, chi phí cao hơn LAN, MAN 
 8 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Phân loại mạng - 2 
Theo phạm vi hoạt động: 
 intranet 
• Nội bộ trong 1 đơn vị 
 extranet 
• Intranet 
• Cho phép bên ngoài truy cập vào thông qua chứng thực 
 internet 
• Cho phép bên ngoài truy cập 
9 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Phân loại mạng – 4 
Theo phương tiện truyền dẫn: 
 Có dây 
 Không dây 
• Infrastructure 
• Ad-hoc 
10 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
11 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Lịch sử MMT 
Ý tưởng mầm móng đầu tiên là của J.C.R. Licklider 
(MIT) 
 "a network of such [computers], connected to one 
another by wide-band communication lines" which 
provided "the functions of present-day libraries 
together with anticipated advances in information 
storage and retrieval and [other] symbiotic 
functions.” - J.C.R. Licklider 
12 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Lịch sử MMT (tt) 
Khởi đầu là mạng ARPANET năm 1969 
 Xuất phát từ việc phát minh ra công nghệ chuyển mạch 
mạch gói của Leonard Kleinrock (MIT) 
 J.C.R. Licklider và Lawrence Robert 
 21/11/1969, mạng ARPANET đầu tiên đã kết nối 2 nơi: 
Trường ĐH California, Los Angeles và Viện nghiên cứu 
Stanford 
13 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Lịch sử MMT (tt) 
Từ 1970s đến 1980s: 
 ALOHAnet 
 Telenet 
 CyclaBITNET 
 CSNET 
 NSFNET 
 . 
14 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Lịch sử MMT (tt) 
1990s: năm bùng nổ của Internet 
 1990, ARPANET đóng 
 1995, NSFNET đóng 
 Rất nhiều ứng dụng ra đời 
– Email 
– Web 
– Instant message, ICQ 
– Peer-to-peer file sharing 
2000s: P2P, wireless, sensor, grid computing, VoIP, 
15 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
16 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Kiểu truyền 
 Unicast 
 Từ 1 node đến 1 node 
 Broadcast 
 Từ 1 node đến tất cả các node 
trong một vùng mạng 
 Multicast 
 Từ 1 node đến 1 nhóm 
 Anycast 
 Từ 1 node đến 1 node bất kỳ trong 
một nhóm 
17 
A 
B 
A 
A B 
C 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Giao thức - 1 
Giao thức: 
 Hiểu: như là một “thống nhất” giữa các “đối tượng” khi 
trao đổi thông tin 
 qui định, qui tắc để trao đổi dữ liệu giữa các đối tượng 
trên mạng 
• Định dạng dữ liệu trao đổi (syntax, semantic) 
• Thứ tự thông tin truyền nhận giữa các thực thể trên mạng 
• Các hành động cụ thể sau mỗi sự kiện nhận/gởi hay 1 sự kiện 
nào đó xảy ra 
 VD: HTTP, TCP, IP, PPP,  
Do các tổ chức và hiệp hội xây dựng: IEEE, ANSI, 
TIA, EIA, ITU-T 
18 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Giao thức - VD 
19 
TCP connection 
 req. 
TCP connection 
reply. 
<request 
file> 
 Giao thức TCP 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Băng thông 
Băng thông (bandwidth): 
 Lượng thông tin có thể truyền đi trên 1 kết nối mạng 
trong 1 khoảng thời gian 
 Lý tưởng 
 Đơn vị tính: bit/s (bps), Mbps, Gbps,  
Thông lượng (throughput): 
 Băng thông thực tế 
 Nhỏ hơn nhiều so với băng thông lý thuyết 
 Các yếu tố ảnh hưởng: 
– Thiết bị liên mạng 
– Topology mạng 
– Số lượng user trên mạng 
– Máy tính của user, server 
–  
20 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 1 
Là thời gian trễ của 1 gói tin 
Các nguyên nhân gây ra trễ: 
 Trễ do tốc độ truyền (transmission delay) 
 Trễ trên đường truyền (propagation delay) 
 Xử lí tại nút (nodal processing) 
 Hàng đợi (queuing delay) 
21 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 2 
Trễ do tốc độ truyền (transmission delay): 
 Là thời gian cần thiết để chuyển mạch hết gói tin lên 
đường truyền 
 Dtrans = L/R (s) 
– R = băng thông của đường truyền (bps) 
– L = chiều dài gói tin (bit) 
 Ví dụ: gói tin có chiều dài L = 100bytes. Đường truyền 
có băng thông R = 10 Mbps 
 Dtrans = 100 / 10 
22 
*8 ( *10002) s
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 3 
 Trễ trên đường truyền (propagation delay) 
 Thời gian truyền 1 bit từ nơi gởi đến nơi nhận 
 Dprop = d/c 
– d = chiều dài đường truyền 
– c = tốc độ truyền (~ 2x108 m/sec - 3x108 m/sec) 
 Xử lý tại nút (nodal processing): Dproc 
 Là thời gian xử lý header của 1 gói tin và quyết định 
chuyển mạch gói tin theo hướng nào 
– Kiểm lỗi bit 
– Xác định đầu ra (vd dựa trên địa chỉ đến.) 
 Thường rất nhỏ 
23 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 4 
Hàng đợi: Dqueue 
 Là thời gian gói tin chờ trong hàng đợi để được đưa lên 
đường truyền 
 Phụ thuộc: số lượng gói tin đến trước nó 
Tổng độ trễ khi truyền 1 gói tin: 
 D = Dproc + Dqueue + Dtrans + Dprop 
24 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 5 
 Ví dụ 1: 
 Khoảng cách từ A đến B: 100km 
 tốc độ đường truyền 360.000km/h 
 Trung bình mỗi gói tin có kích thước 1000 bytes 
 Băng thông của đường truyền: 100Mbps 
 Mỗi gói tin cần 0.01s để xử lý 
Cho biết: 
 Thời gian để gởi 1 gói tin. Giả sử, tại thời điểm đang xét, hàng đợi 
của A là rỗng 
 Tại thời điểm t = 0.1s, bit đầu tiên của gói tin đang ở vị trí nào? 
 Tính thời gian cần thiết để gởi 5 gói tin, giả sử 5 gói tin đã nằm 
trong hàng đợi 
25 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 6 
Các lệnh dùng để kiểm tra thời gian trễ 
 Ping 
 Tracert 
 Pathping 
26 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 7 
27 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Độ trễ - 8 
28 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Firewall 
Bức tường lửa (Firewall): 
 Bảo vệ hệ thống 
 Kiểm soát luồng dữ liệu 
• từ mạng bên trong đi ra ngoài 
• Từ bên ngoài đi vào mạng bên trong 
 Phần mềm/phần cứng 
29 
Streaming Media 
SMTP 
DNS Intrusion 
Access Policy 
Allow  
HTTP  
All Destinations 
External Network 
Firewall 
Internal Network 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Proxy 
Proxy 
 Là 1 ứng dụng đặc biệt 
 “Thay thế” các kết nối 
30 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
31 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
32 
Thành phần mạng – bên ngoài 
 hosts = end systems 
 chạy ứng dụng mạng 
Home network 
Institutional network 
Mobile network 
Global ISP 
Regional ISP 
router 
PC 
server 
wireless 
laptop 
cellular 
handheld 
wired 
links 
wireless 
 Phương tiện kết nối 
 cáp, sóng vô tuyến 
 Tốc độ truyền = bandwidth 
 Thiết bị liên mạng 
 Routers, switch,.. 
 Chuyển tiếp dữ liệu 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Thành phần mạng – bên trong 
Dịch vụ mạng 
 Web, Mail, FTP, 
Giao thức 
 HTTP, FTP, TCP, IP, PPP, 
Phương thức truyền dữ liệu: 
• chuyển mạch mạch (circuit-switching): 
– mỗi cuộc gọi chiếm dụng hết vùng băng thông được cấp. 
– VD: mạng điện thoại PSTN 
• chuyển mạch gói (packet-switching) 
– dữ liệu chuyển mạch trên mạng rời rạc theo từng khúc, gọi là gói (packet) 
– VD: mạng máy tính 
33 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Chuyển mạch mạch - 1 
 Mỗi “cuộc gọi” chiếm 1 tài nguyên 
nhất định 
 Yêu cầu thiết lập đường dẫn trước 
 Chiếm giữ tài nguyên suốt “cuộc 
gọi” 
 Đảm bảo không bị nghẽn mạch 
 Sử dụng băng thông không hiệu 
quả nếu dữ liệu rời rạc (hoặc dày 
đặc nhưng bit rate không đều) 
 Khắc phục: 
 Nhập nhiều “cuộc gọi” trên cùng 1 
đường truyền 
 kỹ thuật: FDMA, TDMA 
34 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Chuyển mạch mạch - 2 
35 
 FDMA 
• 4 cuộc gọi 
 TDMA 
Tần số 
Thời gian 
Tần số 
Thời gian 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Chuyển mạch gói 
 Mỗi luồng dữ liệu được chia nhỏ 
thành các gói 
 Các gói tin chia sẻ chung tài nguyên 
mạng 
 Mỗi gói sử dụng toàn bộ băng thông 
 cho phép nhiều người dùng đồng thời hơn 
 Bị tắt nghẽn 
 Yêu cầu tài nguyên sử dụng vừa đủ 
 Mỗi gói có thêm phần “header” làm 
tăng kích thước dữ liệu truyền 
Phù hợp cho dữ liệu tức thời 
 36 
Băng thông bị chia nhỏ 
Cấp phát tài nguyên 
Đăng kí trước tài nguyên 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
37 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Đồ hình mạng - 1 
 Đồ hình mạng (network topology): 
 cách thức bố trí đường truyền để nối kết các nút mạng 
 Phân loại: 
 Đồ hình vật lí : Mô tả cách bố trí đường truyền thật sự 
 Đồ hình logic: Mô tả con đường mà dữ liệu thật sự di chuyển. 
 Các kiểu đồ hình mạng: 
 Bus: các thiết bị nối trực tiếp vào một đường mạng chung 
 Star: các thiết bị nối trực tiếp vào một thiết bị chung 
 Ring: các thiết bị nối với nhau tạo thành vòng tròn 
 Mesh: 2 thiết bị bất kì được nối trực tiếp với nhau 
38 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Đồ hình mạng - 2 
Dạng bus: 
 các node chia sẻ chung 1 đường truyền 
39 
Terminator Terminator 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Đồ hình mạng - 3 
Dạng sao (star) 
 Các node liên kết với nhau qua 1 node trung tâm 
40 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Đồ hình mạng - 4 
Dạng vòng (ring) 
 Các node nối với nhau thành 1 vòng khép kín 
41 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Đồ hình mạng - 5 
Dạng lưới (mesh) 
 Một node nối với nhiều node 
 Gia tăng độ tin cậy của hệ thống 
 Có 2 loại: 
• mesh 1 phần (bán phần) 
• mesh toàn phần 
42 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Bus Use of cable is economical. Media 
is inexpensive & easy to work 
with. 
System is simple and reliable. 
Bus is easy to extend. 
Network can slow down in heavy 
traffic. 
Problems are difficult to isolate. 
Cable break can affect many users 
Ring System provides equal access for 
all computers. Performance is 
even despite many users. 
Failure of one computer can impact 
the rest of the network. Problems 
are hard to isolate. Network 
 reconfiguration disrupts 
operation. 
Star Modifying system and adding new 
computers is easy. Centralized 
monitoring and management are 
possible. Failure of one computer 
does not affect the rest of the 
network. 
If the centralized point fails, the 
network fails. 
Mesh System provides increased 
redundancy and reliability as well 
as ease of troubleshooting. 
System is expensive to install 
because it uses a lot of cabling. 
43 
Nội dung 
1. Mạng máy tính là gì? 
2. Lịch sử MMT 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các thành phần trong mạng máy tính 
5. Đồ hình mạng 
6. Các ứng dụng mạng 
44 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Ứng dụng mạng 
Ứng dụng trong gia đình 
 Chat 
 Mail 
 Instant message 
Ứng dụng trong thương mại 
 Trang web mua bán online 
Ứng dụng trong xã hội 
 Social network 
 Báo online 
Ứng dụng hỗ trợ cho người dùng di động 
 Wireless network 
45 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh 
Vấn đề phát sinh 
Virus, trojan, spyware 
Bảo mật 
 Tấn công 
 Nghe lén thông tin 
  
Tội phạm 
46 
Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh