Bài giảng Mạng máy tính - Chương 2: Các khái niệm cơ bản về mạng máy tính - Ngô Hồng Sơn

1Chương 2: Các khái niệm cơ bản về mạng máy tính Khoa CNTT- ðHBK Hà Nội Giảng viên: Ngô Hồng Sơn Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính 2Tuần trước
Giới thiệu môn học
Lược sử Internet
Khái niệm mạng máy tính
Một số vấn ñề cơ bản: chuyển mạch kênh vs. chuyển mạch gói, hướng liên kết vs. không liên kết 3Nội dung
Kiến trúc phân tầng
Mô hình tham chiếu OSI & TCP/IP
ðịa chỉ hóa
Tên miền và chuyển ñổi tên miền 4Kiến trúc phân tầng Ví dụ Tại sao phải phân tầng? 5Phân chia các chức năng trong việc trao ñổi thông tin Bên gửi Bên nhận Thông tin muốn trao ñổi Ngôn ngữ Chuyển từ suy nghĩ sang lời nói Ngôn ngữ Thông tin nhận ñược Các phương tiện truyền thông Japanese? English? Thư? ðiện thoại? E-mail? Việc trao ñổi thông tin sẽ diễn ra suôn sẻ nếu tại mỗi tầng, cùng một phương tiện ñược sử dụng 6Ví dụ phân tầng (1) Bộ dàn âm thanh Cassette Player Speaker Amplifier Tất cả chức năng ñều ñặt cả trong một khối Khi muốn thay ñổi: Nâng cấp toàn bộ Phân tầng Không phân tầng 7ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway (takeoff) airplane routing Sân bay ñi Sân bay ñếnSân 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
Dựa trên các chức năng của chính tầng ñó
Dựa trên các dịch vụ cung cấp bởi tầng dưới 8Vì sao phải phân tầng?
ðối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý ”chia ñể trị”
Cho phép xác ñịnh rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng
Cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống
Thay ñổi bên trong một bộ phận không ảnh hưởng ñến các bộ phận khác
e.g., Nâng cấp từ CD lên DVD player mà không phải thay loa. 9Các mô hình tham chiếu Mô hình OSI Mô hình TCP/IP 10 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 11 Chức năng chung của các tầng
Vật lý: Truyền bits “trên ñường truyền”
Liên kết dữ liệu: Truyền dữ liệu giữa các thành phần nối kết trong một mạng
Mạng: Chọn ñường, chuyển tiếp gói tin từ nguồn ñến ñích
Giao vận: Xử lý việc truyền-nhận dữ liệu cho các ứng dụng
Phiên: ñồng bộ hóa, check-point, khôi phục quá trình trao ñổi
Trình diễn: cho phép các ứng dụng biểu diễn dữ liệu, e.g., mã hóa, nén, chuyển ñổi
Ứng dụng: Hỗ trợ các ứng dụng trên mạng. application presentation session transport network data link physical 12 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 ñược phân ñịnh vào một tầng duy nhất UDPTCP Application HTTP, FTP, SMTP IP Network Interface Physical 13 Mô hình phân tầng của Internet CAT5 Ethernet/10M IP TCP FTP CAT5 10M IP CAT5 100M/Ethernet IP TCP FTP Nguồn ðíchNút trung gian 100M CAT5 Ví dụ về quá trình gửi dữ liệu từ nguồn, qua nút trung gian (bộ ñịnh tuyến) rồi ñến ñích 14 ðóng gói dữ liệu (Encapsulation) ñịa chỉ Trang trí Dán ñịa chỉ Gói quà ñịa chỉ 15 PDU: Protocol Data Unit – ðơn 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. 16 Data Data Ex：HTTP header Họ giao thức TCP/IP và quá trình ñóng gói TCP header IP header Ethernet Frame Signal Network Interface TCP Application Physical IP Sender Receiver
Bên gửi
Mỗi tầng thêm vào các thông tin ñiều khiển vào phần ñầu gói tin (header) và truyền xuống tầng dưới
Bên nhận
Mỗi tầng xử lý gói tin dựa trên thông tin trong phần ñầu, sau ñó bỏ phần ñầu, lấy phần dữ liệu chuyển lên tầng trên. Network Interface TCP Application Physical IP 17 SAP: Service Access Point – ðiểm truy nhập dịch vụ TCP/UDP TCP/UDP Internet Client 1 Client 2 Server 3 Server 1 Server 2 Client 3 Network Application Protocol 1 Protocol 1 Protocol 1 TCP/UDP protocol SAP SAP 18 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node CAT5 Ethernet/10M IP TCP FTP Ethernet/100M IP TCP FTP WDM 10M IP 10G CAT5 10G IP CAT5 Dữ liệu - payload Protocol stack và quá trình ñóng gói 19 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node CAT5 Ethernet/10M IP TCP FTP Ethernet/100M IP TCP FTP WDM 10M IP 10G CAT5 10G IP CAT5 TCP header Dữ liệu - payload Protocol stack và quá trình ñóng gói 20 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 Protocol stack và quá trình ñóng gói 21 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 - payloadEthernet header Protocol stack và quá trình ñóng gói 22 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 Protocol stack và quá trình ñóng gói 23 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 - payloadWDM header Protocol stack và quá trình ñóng gói 24 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 Protocol stack và quá trình ñóng gói 25 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 - payloadEthernet header Protocol stack và quá trình ñóng gói 26 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node 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 Protocol stack và quá trình ñóng gói 27 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node CAT5 Ethernet/10M IP TCP FTP Ethernet/100M IP TCP FTP WDM 10M IP 10G CAT5 10G IP CAT5 TCP header Dữ liệu - payload Protocol stack và quá trình ñóng gói 28 CAT5WDM End node End nodeIntermediate node CAT5 Ethernet/10M IP TCP FTP Ethernet/100M IP TCP FTP WDM 10M IP 10G CAT5 10G IP CAT5 Dữ liệu - payload Protocol stack và quá trình ñóng gói 29 Tóm tắt: ưu ñiểm của kiến trúc phân tầng
Chia nhỏ cho phép xác ñịnh dễ dàng chức năng mỗi tầng
Các tầng hoạt ñộng ñộc lập
Tầng trên chỉ quan tâm ñến việc sử dụng tầng dưới mà không quan tâm ñến các tầng xa hơn
Cho phép ñịnh nghĩa giao diện chung giữa các tầng
Khả năng mở rộng
Mềm dẻo, linh hoạt với các công nghệ mới
Trao ñổi giữa các tầng ñồng mức
Có thể cải tiến hệ thống bằng cách thay thế một công nghệ mới của tầng tương ứng : ISDN→ADSL→FTTH、IPv4→IPv6
Nếu không phân tầng
Khi muốn thay ñổi, phải làm toàn bộ 30 Các ñịnh danh trên Internet ðịa chỉ MAC ðịa chỉ IP Số hiệu cổng 31 ðịnh danh
Các ñịnh danh cho phép xác ñịnh một người hay một ñối tượng
Tên
Nguyen Thuc Hai
ðịa chỉ
1 Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi
Số ñiện thoại
8680896
Email
hai--xxx@it.hut.edu.vn 32 ðịnh danh và cây phân cấp
Các ñịnh danh xác ñịnh ñịa chỉ có tính phân cấp
Cho phép quản lý một các logic và hiệu quả một không gian ñịa chỉ khổng lồ
Tính mở rộng
Ví dụ về tính phân cấp
ðịa chỉ
1 Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi
Số ñiện thoại
+84-(4) 868-08-96 Hanoi Dai Co Viet Hai Ba Trung So 1 33 ðịnh 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 34 ðịa chỉ dùng trong tầng liên kết dữ liệu
ðịa chỉ vật lý / ñịa chỉ MAC
Sử dụng trong tầng liên kết dữ liệu
Cố ñịnh trên card mạng NIC ( Network Interface Card)
Sử dụng ñể ñịa 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 35 ðịa chỉ dùng trên Internet
ðịa chỉ IP
Dùng trong giao thức IP - Internet Protocol (tầng mạng)
Giá trị phụ thuộc từng mạng, mỗi card mạng ñược gán một ñịa chỉ IP
Sử dụng ñể ñinh danh một máy tính trong một mạng IP, ví dụ:
133.113.215.10 (ipv4)
2001:200:0:8803::53 (ipv6) 36 ðịa chỉ sử dụng trong tầng giao vận
Số hiệu cổng
Một chỉ số phụ, dùng kèm theo ñịa chỉ IP
Các ứng dụng ñược dịnh danh bởi một ñịa chỉ IP và một số hiệu cổng
Tương tự như số phòng trong một tòa nhà
ðịa chỉ nhà : Nhà C1, 1 Dai Co Viet, Ha Noi => ðịa chỉ IP
Phòng số 325 => Số hiệu cổng
E.g. HTTP cổng 80, FTP cổng 20, 21 37 Ánh xạ ñịa chỉ Tên miền Chuyển ñổi tên miền nslookup arp 38 Tên miền
Domain Name (FQDN: Fully Qualified Domain Name)
Tên miền là tên của một máy tính hay của một mạng máy tính, sử dụng tên (chữ cái, chữ số)
www.keio.ac.jp
www.hedspi.hut.edu.vn
.hut.edu.vn 39 Không gian tên miền pc24.cs.keio.ac.jp .keio.ac.jp 40 Tên và ñịa chỉ
Trước khi truyền tin, máy trạm phải ñược xác ñịnh
Bởi một ñịa chỉ IP, hoặc
Bởi một tên miền (thuận tiện cho NSD)
Tên
ðộ dài thay ñổi
Dễ nhớ cho con người
Không liên quan tới vị trí vật lý của máy
ðịa chỉ
ðộ dài cố ñịnh
Dễ cho máy tính ñể xử lý
Liên quan tới vấn ñề chọn ñường 203.162.7.194 www.hut.edu.vn www.hedspi.hut.edu.vn 202.47.142.40 41 Chuyển ñổi ñịa chỉ và ví dụ User Tôi muốn vào ñịa chỉ www.hedspi.hut.edu.vn Máy chủ tên miền Mời truy cập vào 202.47.142.40 Máy chủ web 202.47.142.40 Cần có chuyển ñổi ñịa chỉ • Máy tính thích dùng số • Người thích dùng tên Bạn cũng có thể nhập ñịa chỉ trực tiếp 42 Chuyển ñổi ñịa chỉ
Khái niệm
Cơ chế cho phép tìm một ñịa chỉ IP từ một tên miền và ngược lại
Máy chủ tên miền
Một phương thức ñược sử dụng ñể chuyển ñổi ñịa chỉ
ðược sử dụng rộng rãi trên Internet 43 Ví dụ Máy chủ web Trình duyệt web NSD (1) www.hedspi.hut.edu.vn(2) www.hedspi.hut.edu.vn (3) 202.47.142.40 (4) 202.47.142.40 Cung cấp ánh xạ tên-ñịa chỉ Máy chủ tên miền 44 Công cụ nslookup
Nhập tham số www.hedspi.hut.edu.vn
Chuyển ñôi “Tên ⇔ ðịa chỉ” ñược thực hiện
lệnh nslookup
nslookup www.hedspi.hut.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> 45 ARP chuyển ñổi ñịa chỉ vật lý – ñịa chỉ IP
Address Resolution Protocol
Một giao thức ñể tìm ñịa chỉ vật lý từ ñịa chỉ IP 32bit IP address 48bit MAC address ARP RARP 46 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 47 Tóm tắt
Kiến trúc phân tầng
Tại sao phải phân tầng
Mô hình TCP/IP vs. mô hình OSI
Encapsulation, PDU. SAP
ðịa chỉ trên Internet
ðịa chỉ IP, ñịa chỉ MAC, tên miền, số hiệu cổng
Chuyển ñổi ñịa chỉ 48 Tuần tới
Nguyên lý chung của tầng mạng
Giao thức IP
Chi tiết hơn về ñịa chỉ IP
Xử lý gói tin IP tại tầng mạng
Giao thức ICMP