Bài giảng Mạng và truyền thông

1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET ...................... 8 1.1 Khái quát về mạng máy tính .................................................................................. 8 1.1.1. Lịch sử mạng máy tính ................................................................................ 8 1.1.2. Khái niệm mạng máy tính ............................................................................ 9 1.1.3. Các thành phần trong mạng máy tính ........................................................ 10 1.1.4. Mục tiêu của mạng máy tính ..................................................................... 10 1.1.4.1. Mục tiêu kết nối mạng máy tính ................................................................. 10 1.1.4.2. Lợi ích kết nối mạng ................................................................................... 10 1.1.5. Phân loại mạng máy tính ........................................................................... 11 1.1.5.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý ............................................................. 11 1.1.5.2. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch ............................................... 13 1.1.5.4. Phân loại mạng theo kiến trúc mạng (Topology) ....................................... 16 1.2 Các loại mô hình mạng ........................................................................................ 19 1.2.1. Các mô hình xử lý mạng ............................................................................ 19 1.2.1.1. Mô hình xử lý mạng tập trung .................................................................... 19 1.2.1.2. Mô hình xử lý mạng phân phối ................................................................... 20 1.2.1.3. Mô hình xử lý mạng cộng tác ..................................................................... 20 1.2.2. Các mô hình quản lý mạng ........................................................................ 21 1.2.2.1. Mô hình Workgroup ................................................................................... 21 1.2.2.2. Mô hình Domain ......................................................................................... 21 1.2.3. Các mô hình điều hành mạng .................................................................... 21 1.2.3.1. Mạng ngang hàng (Peer to Peer Network) ................................................ 21 1.2.3.2. Mô hình mạng khách chủ (Client- Server Network) .................................. 22 1.3 Mạng cục bộ- LAN (Local Area Network).......................................................... 23 1.3.1. Đặc trưng cơ bản của mạng cục bộ LAN .................................................. 23 1.3.1.1. Đặc trưng về địa lý ..................................................................................... 23 1.3.1.2. Đặc trưng về tốc độ truyền ......................................................................... 24 1.3.1.3. Đặc trưng về độ tin cậy .............................................................................. 24 2 1.3.1.4. Đặc trưng về quản lý .................................................................................. 24 1.3.1.5. Đặc trưng về cấu trúc ................................................................................. 24 1.3.2. Các phương pháp truy nhập đường truyền vật lý ...................................... 24 1.3.2.1. Phương thức đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột CSMA/CD ................................................................................................................ 25 1.3.2.2. Phương pháp Token Bus ( dùng thẻ bài trong mạng tuyến tính) ............... 26 1.3.2.3. Phương pháp Token Ring (dùng thẻ bài trong mạng hình vòng) ............... 27 1.3.2.4. Cơ chế đa truy nhập tránh xung đột CSMA/CA ............................................ 29 1.4 Mạng Internet ....................................................................................................... 29 1.4.1. Lịch sử ra đời ............................................................................................. 29 1.4.2. Cấu trúc của mạng Internet ........................................................................ 30 1.4.3. Các tiêu chuẩn kết nối thiết bị ................................................................... 31 1.4.4. Các tiêu chuẩn nhận dạng thiết bị trên mạng ............................................. 32 1.4.5. Tên miền và địa chỉ IP ............................................................................... 32 1.4.6. Chu trình chuyển giao thông tin trên mạng Internet .................................. 33 1.4.6.1. Kết nối vào mạng Internet .......................................................................... 33 1.4.6.2. Kết nối tới một trang Web .......................................................................... 34 1.5 Mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) ................................................... 35 1.5.1. Khái niệm mạng riêng ảo ........................................................................... 35 1.5.2. Cấu trúc mạng riêng ảo .............................................................................. 36 1.5.3. Phân loại mạng riêng ảo VPN ................................................................... 38 1.5.3.1. Mạng riêng ảo truy cập (Remote Access VPNs) ........................................ 38 1.5.3.2. Mạng riêng ảo VPN nội bộ (Intranet VPNs) .............................................. 41 1.5.3.3. Mạng riêng ảo VPN mở rộng (Extranet VPNs) ......................................... 42 CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI ............................................................. 45 2.1 Khái niệm giao thức mạng máy tính (Protocol) ................................................... 45 2.1.1. Khái niệm ................................................................................................... 45 2.1.2. Chức năng của giao thức............................................................................ 45 2.2 Mô hình kiến trúc đa tầng .................................................................................... 47 3 2.2.1. Các quy tắc phân tầng ................................................................................ 47 2.2.2. Lưu chuyển thông tin trong kiến trúc đa tầng ............................................ 49 2.2.3. Nguyên tắc truyền thông đồng tầng ........................................................... 49 2.2.4. Giao diện tầng, quan hệ các tầng kề nhau và dịch vụ ................................ 50 2.2.5. Dịch vụ và chất lượng dịch vụ ................................................................... 51 2.3 Mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnection) .................................. 53 2.3.1. Giới thiệu kiến trúc mô hình tham chiếu OSI ............................................ 53 2.3.2. Sự ghép nối giữa các mức .......................................................................... 54 2.3.3. Vai trò và chức năng của các tầng trong mô hình OSI .............................. 55 2.3.3.1. Tầng ứng dụng (Application Layer) ........................................................... 55 2.3.3.2. Tầng trình bày (Presentation Layer) .......................................................... 55 2.3.3.3. Tầng phiên (Session Layer) ........................................................................ 55 2.3.3.4. Tầng vận chuyển (Transport Layer) ........................................................... 56 2.3.3.5. Tầng mạng (Network Layer) ...................................................................... 56 2.3.3.6. Tầng liên kết dữ liệu (Data link Layer) ...................................................... 56 2.3.3.7. Tầng vật lý (Physical layer) ....................................................................... 57 2.4 Quá trình xử lý và vận chuyển một gói dữ liệu trong mô hình OSI .................... 58 2.4.1. Quá trình đóng gói dữ liệu tại máy gửi ...................................................... 58 2.4.2. Quá trình truyền dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận ................................... 59 2.4.3. Quá trình xử lý gói tin tại máy nhận .......................................................... 60 CHƯƠNG 3. MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN VÀ THIẾT BỊ MẠNG ...................... 62 3.1 Môi trường truyền dẫn ......................................................................................... 62 3.1.1. Khái niệm môi trường truyền dẫn .............................................................. 62 3.1.2. Tần số truyền thông ................................................................................... 62 3.1.3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn................................................... 62 3.1.4. Các phương thức truyền dẫn ...................................................................... 63 3.2 Các loại cáp truyền dẫn ........................................................................................ 64 3.2.1. Cáp đồng trục ............................................................................................. 64 3.2.2. Cáp xoắn đôi .............................................................................................. 66 4 3.2.2.1. Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP .................................................. 66 3.2.2.2. Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP ...................................... 67 3.2.3. Cáp quang (Fiber-optic cable) ................................................................... 67 3.2.3.1. Phân loại cáp quang................................................................................... 68 3.2.3.2. Ưu điểm của cáp quang .............................................................................. 70 3.3 Đường truyền vô tuyến ........................................................................................ 70 3.3.1. Sóng vô tuyến (Radio) ............................................................................... 71 3.3.2. Sóng Viba .................................................................................................. 72 3.3.3. Hồng ngoại ................................................................................................. 72 3.4 Các loại thiết bị mạng thông dụng ....................................................................... 73 3.4.1. Card mạng (NIC hay Adapter) .................................................................. 73 3.4.2. Modem (Bộ điều chế và giải điều chế) ...................................................... 74 3.4.3. Repeater (Bộ khuếch đại tín hiệu) ............................................................. 75 3.4.4. Hub ............................................................................................................. 75 3.4.5. Bridge (Cầu nối) ........................................................................................ 76 3.4.6. Switch (bộ chia) ......................................................................................... 77 3.4.7. Wireless Access Point ................................................................................ 78 3.4.8. Router (Bộ định tuyến) .............................................................................. 78 3.4.9. Gateway- Proxy ......................................................................................... 80 CHƯƠNG 4. HỌ GIAO THỨC TCP/IP ...................................................................... 82 4.1 Mô hình TCP/IP ................................................................................................... 82 4.1.1. Mô hình kiến trúc TCP/IP .......................................................................... 83 4.1.2. Vai trò và chức năng các tầng trong mô hình TCP/IP ............................... 83 4.1.2.1. Tầng truy cập mạng (Network Access Layer) ............................................ 83 4.1.2.2. Tầng mạng (Internet Layer) ....................................................................... 84 4.1.2.3. Tầng vận chuyển (Transport Layer) ........................................................... 85 4.1.2.4. Tầng ứng dụng (Applycation Layer) .......................................................... 85 4.1.3. Quá trình đóng gói dữ liệu ......................................................................... 85 4.1.4. Quá trình phân mảnh dữ liệu ..................................................................... 86 5 4.2 Một số giao thức cơ bản của bộ giao thức TCP/IP .............................................. 86 4.2.1. Giao thức điều khiển truyền TCP (Transmission Control Protocol) ......... 86 4.2.1.1. Giới thiệu .................................................................................................... 86 4.2.1.2. Hoạt động của giao thức TCP .................................................................... 87 4.2.1.3. Điều khiển lưu lượng trong TCP ................................................................ 90 4.2.1.4. Cấu trúc gói dữ liệu TCP ........................................................................... 90 4.2.2. Giao thức gói tin người dùng UDP (User Datagram Protocol) ................. 92 4.2.2.1. Giới thiệu về giao thức UDP ...................................................................... 92 4.2.2.2. Cấu trúc gói tin UDP ................................................................................. 92 4.2.3. Giao thức liên mạng IP .............................................................................. 93 4.2.3.1. Chức năng của giao thức IP ....................................................................... 93 4.2.3.2. Cấu trúc gói dữ liệu IP ............................................................................... 93 4.2.3.3. Phân mảnh và hợp nhất các gói tin IP ....................................................... 94 4.2.4. Các giao thức phân giải địa chỉ .................................................................. 95 4.2.4.1. Giao thức phân giải địa chỉ ARP ............................................................... 95 4.2.4.2. Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP .................................................. 97 4.2.5. Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP ............................................ 97 4.3 Địa chỉ IPv4 ......................................................................................................... 98 4.3.1. Tổng quan về địa chỉ IPv4 ......................................................................... 98 4.3.2. Các lớp địa chỉ IPv4 ................................................................................. 100 4.3.3. Các loại địa chỉ trong IPv4 ...................................................................... 101 4.3.3.1. Địa chỉ IP Public ...................................................................................... 101 4.3.3.2. Địa chỉ IP Private ..................................................................................... 102 4.3.3.3. Subnet Mask ............................................................................................. 103 4.3.4. Phân chia mạng con ................................................................................. 104 4.3.4.1. Giới thiệu về tạo mạng con ...................................................................... 104 4.3.4.2. Phương pháp chia mạng con .................................................................... 106 4.3.4.3. Các dạng bài tập chia mạng con .............................................................. 107 4.3.4.4. Chia Subnet theo phương pháp VLSM ..................................................... 109 6 CHƯƠNG 5. CƠ SỞ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN .................................................. 116 5.1 Các khái niệm cơ bản trong định tuyến ............................................................. 116 5.1.1. Khái niệm định tuyến, bảng định tuyến ................................................... 116 5.1.1.1. Định tuyến: ............................................................................................... 116 5.1.1.2. Bảng định tuyến (routing table) ............................................................... 116 5.1.1.3. Metric ....................................................................................................... 117 5.1.2. Giao thức định tuyến và giao thức được định tuyến ................................ 117 5.1.2.1. Giao thức định tuyến: ............................................................................... 117 5.1.2.2. Giao thức được định tuyến: ...................................................................... 118 5.1.3. Khoảng cách địa lý (Administrative Distance (AD)) .............................. 118 5.2 Các thuật toán định tuyến .................................................................................. 119 5.2.1. Thuật toán tìm đường đi ngắn nhất .......................................................... 119 5.2.1.1. Thuật toán Bellman- Ford ........................................................................ 119 5.2.1.2. Thuật toán Dijkstra .................................................................................. 121 5.2.2. Thuật toán định tuyến Vector khoảng cách ............................................. 122 5.2.2.1. Giới thiệu về thuật toán vector khoảng cách ........................................... 122 5.2.2.2. Hoạt động của giao thức sử dụng thuật toán vector khoảng cách .......... 124 5.2.3. Thuật toán trạng thái đường liên kết ........................................................ 125 5.2.3.1. Giới thiệu về thuật toán ............................................................................ 125 5.2.3.2. Hoạt động của giao thức sử dụng thuật toán trạng thái đường liên kết .. 125 5.2.4. So sánh hai thuật toán định tuyến ............................................................ 127 5.2.4.1. Thuật toán Vector khoảng cách ............................................................... 127 5.2.4.2. Thuật toán trạng thái đường liên kết ........................................................ 127 5.3 Một số giao thức định tuyến thông dụng ........................................................... 128 5.3.1. Giao thức RIP (Routing Information Protocol) ....................................... 128 5.3.1.1. Giới thiệu .................................................................................................. 128 5.3.1.2. Các giá trị về thời gian ............................................................................. 128 5.3.1.3. Hoạt động của giao thức RIP ................................................................... 128 5.3.1.4. Cấu trúc gói tin RIP ................................................................................. 129 7 5.3.2. Giao thức IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) ............................ 130 5.3.2.1. Giới thiệu .................................................................................................. 130 5.3.2.2. Các giá trị thời gian ................................................................................. 130 5.3.2.3. Hoạt động của giao thức IGRP ................................................................ 130 5.3.2.4. Cấu trúc gói tin IGRP .............................................................................. 131 5.3.3. Giao thức OSPF (Open Short Path First) ................................................ 132 5.3.3.1. Giới thiệu .................................................................................................. 132 5.3.3.2. Hoạt động của OSPF ............................................................................... 132 5.3.3.3. Phân vùng trong OSPF ............................................................................ 134 5.3.3.4. Định dạn