Chương 2: Cơ bản về networking

Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Chương 2:  CƠ BẢN VỀ NETWORKING Tổng quan Băng thông (bandwidth) Mô hình OSI và TCP/IP Lịch sử phát triển của networking Các LAN, MAN, WAN, SAN và VPN Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Sinh viên hòan tất chương này có khả năng Giải thích tầm quan trọng của băng thông trong networking Dùng một dạng tương tự từ kinh nghiệm của mình để giải thích băng thông. Hiểu biết bps, Kbps, Mbps và Gbps như là các đơn vị của băng thông Giải thích sự khác nhau giữa băng thông và thông lượng Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Tính tóan tốc độ truyền số liệu Giải thích tại sao mô hình phân lớp được dùng để mô tả thông tin số liệu Giải thích sự phát triển của mô hình OSI Liệt kê các ưu điểm của giải pháp phân lớp Nhận biết mỗi lớp trong bảy lớp của mô hình OSI Mô tả sự giống và khác nhau giữa hai mô hình Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Trình bày văn tắt lịch sử phát triển của networking Nhận biết các thiết bị dùng trong networking Hiểu biết vai trò của giao thức trong networking Định nghĩa LAN, WAN, MAN và SAN Giải thích VPN và các ưu điểm của nó. Mô tả sự khác biệt giữa Intranet và Extranet Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1. Thuật ngữ networking 2.1.1. Các mạng số liệu sneatkernet-mạng bộ hành (giao tiep du lieu dua vao su di chuyen phan cun cua con nguoi) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Mạng LAN (noi cac may tih trog ma lan bang hub) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Mạng WAN Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.2. Lịch sử mạng máy tính Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.3. Các thiết bị networking Phương tiện kết nối trực tiếp vào segment mạng được gọi là thiết bị networking Các thiết bị này được chia làm hai lọai: Thiết bị cuối ở user (End-user devices): bao gồm máy tính, máy in, máy scanner và các thiết bị khác phục vụ trực tiếp cho user. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Các end-user device cung cấp cho user một kết nối đến mạng còn được gọi là host. Các thiết bị này cho phép user chia sẻ, tạo lập và lấy thông tin. Host có thể tồn tại mà không cần đến mạng, nhưng nếu không có mạng thì khả năng của host suy giảm rất nhiều. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Thiết bị host được kết nối một cách vật lý đến môi trường mạng thông qua các NIC. Mỗi NIC có một mã duy nhất được gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control) . Địa chỉ này được dùng để kiểm sóat họat động truyền số liệu của host trên mạng (dia chi mac ko bao gio trung phu thuoc va nha sx card mang) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Thiết bị mạng (network devices): bao gồm tất cả các thiết bị kết nối các thiết bị cuối ở user lại với nhau giúp chúng có thể truyền tin. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Các thiết bị mạng cung cấp phương tiện vận chuyển dữ liệu giữa các end-user device. Các thiết bị mạng mở rộng các kết nối cáp, tập trung các kết nối, chuyển đổi kiểu dữ liệu và quản lý họat động truyền dữ liệu. Ví dụ: repeater, hub, bridge, switch và router Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Repeater(bien do giam dan khi tin hieu tryen xa  khuyech dai tin hieu khi truyen) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Hub (phat lai va dih thoi lai du lieu de truyen di xa tuog tu repeter nhung ko dc sai o thoi diem hien tai de bi bat du lieu) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Hubs concentrate connections. In other words, they take a group of hosts and allow the network to see them as a single unit. This is done passively(:hub bj dog chi mo rog ket noi), without any other effect on the data transmission. Active(:mo ro ket noi tap trung phat lai tin hieu) hubs not only concentrate hosts, but they also regenerate signals. Hub truyen du lieu tat ca ca may trog mag. Cac may kiem tra dug dia chi ko de nhan du lieu Bridge hieu wa thog mih hon bub. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Bridge Chuyển đổi dạng dữ liệu truyền cũng như quản lý họat động truyền dữ liệu cơ bản. Bridge cung cấp cầu nối giữa các LAN. Thực hiện kiểm tra dữ liệu để xác định xem có cho dữ liệu truyền qua cầu hay không và điều này làm cho mỗi phần của mạng họat động hiệu quả hơn. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Switch co chuc nag giog bridge nhung co nhieu cog hon br Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Switch Có thêm nhiều tính năng thông minh để quản lý họat động truyền số liệu, chúng không chỉ có thể xác định có nên duy trì dữ liệu trên một LAN hay không mà còn có khả năng di chuyển dữ liệu đến đúng kết nối thật sự cần dữ liệu này. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Router Có tất cả các khả năng đã đề cập trên. Router có thể tái sinh tín hiệu, tập trung nhiều kết nối, chuyển đổi kiểu dữ liệu truyền và quản lý họat động truyền dữ liệu. Chúng cũng có thể kết nối đến WAN, qua đó cho phép chúng kết nối giữa các LAN tách biệt bởi khỏang cách xa. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.4. Topo mạng (Network Topology) - Topo vật lý: Là thể hiện thực sự của dây nối hay môi trường - Topo luận lý: Là cách thức mà host truy cập môi trường cho việc truyền dữ liệu Topo vật lý phổ biến: Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * A bus topology uses a single backbone(day xuog sog) cable that is terminated at both ends. All the hosts connect directly to this backbone. A ring topology connects one host to the next and the last host to the first. This creates a physical ring of cable. (ring va bus: neu hu 1 may anh huong den ca mag) A star topology connects all cables to a central point of concentration.   An extended star topology links individual stars together by connecting the hubs and/or switches. This topology can extend the scope and coverage of the network. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * A hierarchical topology is similar to an extended star. However, instead of linking the hubs and/or switches together, the system is linked to a computer that controls the traffic on the topology. A mesh topology is implemented to provide as much protection as possible from interruption of service. The use of a mesh topology in the networked control systems of a nuclear power plant would be an excellent example. As seen in the graphic, each host has its own connections to all other hosts. Although the Internet has multiple paths to any one location, it does not adopt the full mesh topology. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Có hai dạng topo luận lý phổ biến Broadcast Token passing Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Broadcast topology simply means that each host sends its data to all other hosts on the network medium. There is no order that the stations must follow to use the network. It is first come, first serve. Ethernet works this way as will be explained later in the course. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Token passing controls network access by passing an electronic token sequentially to each host. When a host receives the token, that host can send data on the network. If the host has no data to send, it passes the token to the next host and the process repeats itself. Two examples of networks that use token passing are Token Ring and Fiber Distributed Data Interface (FDDI)(mag giao tiep ba cap quang). Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.5. Các giao thức mạng Bộ giao thức là tập hợp các giao thức cho phép sự truyền thông mạng từ một host thông qua mạng đến host khác. Giao thức là một mô tả hình thức của một tập luật và tiêu chuẩn khống chế một khía cạnh đặc biệt trong họat động thông tin của các thiết bị mạng. (http, ftp…) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Giao thức xác định dạng thức, định thời, tuần tự và kiểm sóat lỗi trong họat động truyền số liệu. Không có giao thức máy tính không thể tạo ra hay tái tạo luồng bit đến từ máy tính khác sang dạng ban đầu. Các giao thức điều khiển tất cả các khía cạnh của họat động truyền số liệu, bao gồm Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Mạng vật lý được xây dụng như thế nào Các máy tính được kết nối đến mạng như thế nào Số liệu được định dạng như thế nào để truyền Các luật mạng này được tạo ra và duy trì bởi nhiều tổ chức và hiệp hội khác nhau. Bao gồm trong các nhóm này là IEEE, ANSI, TIA, EIA và ITU-T Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.6. Mạng máy tính cục bộ (LAN: Local Area Network) LAN bao gồm các thành phần Máy tính Các card giao tiếp mạng Các thiết bị ngọai vi Đường truyền thiết lập mạng Các thiết bị mạng Vài công nghệ LAN phổ dụng là Ethernet Token Ring FDDI Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Mo rong mag Cho phep da ket noi Kiem soat mag Ket noi full time Cho phép kết nối các thiết bị gần nhau. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.7.Mạng máy tính diện rộng (WAN: Wide Area Network) Các WAN liên nối các LAN, từ các LAN cung cấp truy xuất đến các máy tính hay các file server tại các vị trí khác nhau. WAN kết nối các mạng user qua phạm vi địa lý rộng lớn nên chúng có khả năng cung ứng họat động thông tin cự ly xa cho doanh nghiệp. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Hoat dog tren pham vi dia ly rong Cho phep truy cap noi tiep Ket noi full time hoac part time Ket noi cac thiet bj o xa Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Vài công nghệ WAN phổ biến Modem ISDN (Integrated Services Digital Network) DSL (Digital Subscriber Line ) Frame Relay Đường truyền chuẩn Bắc Mỹ (US -(T)) và châu Âu (Europe- (E)) – T1, E1, T3, E3 Synchronous Optical Network (SONET) Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.8. Mạng đô thị (Metropolitan-area networks –MAN) MAN là một mạng trải rộng qua một vùng nội thị hay vùng ngoại ô. Một MAN thường bao gồm hai hay nhiều LAN trong cùng một vùng địa lý. Nhà cung cấp dịch vụ thường kết nối hai hay nhiều LAN bằng các đường dây dẫn truyền riêng hay dùng các dịch vụ dẫn truyền sợi quang hoặc cầu không dây (wireless bridge) với các tín hiệu vô tuyến. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.9. Mạng lưu trữ (SAN-Storage-area networks) SAN là một mạng chất lượng cao, cấp riêng được dùng để di chuyển dữ liệu qua lại giữa các server và các tài nguyên lưu trữ. Bởi vì nó là một mạng cấp riêng tách biệt nên tránh được bất kỳ sự sung đột nào giữa client và server. Công nghệ SAN cho phép thực hiện kết nối tốc độ cao giữa server với thiết bị lưu trữ, giữa các thiết bị lưu trữ và giữa các server với nhau. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Van Thune Computer Network * 2.1.10. Ming riêng do (Virtual Private Network -VPN) Ming VPN law met mange riêng thuan kiến tạo bên trong một hạ tầng mạng công cộng. Sử dụng VPN, một người làm việc tại nhà qua mạng có thể truy xuất vào mạng của công ty thông qua Internet bằng cách xây dựng một đường hầm bí mật (secure tunnel) giữa máy PC của họ và một VPN router đặt tại công ty. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.1.11. Lợi ích của VPN và các lọai VPN Lợi ích Một VPN là một dịch vụ cung ứng kết nối tin cậy, an tòan qua một hạ tầng mạng công cộng vốn đã có và được chia sẻ như Internet. VPN duy trì chính sách quản lý và bảo mật như một mạng riêng. Chúng là phương thức rẻ tiền nhất để thiết lập một cầu nối điểm-nối- điểm (point-to-point) giữa người dùng ở xa với một mạng khách hàng của doanh nghiệp. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Có 3 lọai VPN Access VPN Intranet VPN Extranet VPN Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Access VPNs – Access VPNs provide remote access to a mobile worker and small office/home office (SOHO) to the headquarters of the Intranet or Extranet over a shared infrastructure. Access VPNs use analog, dialup, ISDN, digital subscriber line (DSL), mobile IP, and cable technologies to securely connect mobile users, telecommuters, and branch offices. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Intranet VPNs – Intranet VPNs link regional and remote offices to the headquarters of the internal network over a shared infrastructure using dedicated connections. Intranet VPNs differ from Extranet VPNs in that they allow access only to the employees of the enterprise. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Extranet VPNs – Extranet VPNs link business partners to the headquarters of the network over a shared infrastructure using dedicated connections. Extranet VPNs differ from Intranet VPNs in that they allow access to users outside the enterprise Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 1.1.12. Intranet và Extranet Một cấu hình phổ biến của LAN là Intranet. User phải được cấp quyền và mật khẩu mới có thể truy xuất được vào mạng LAN nội bộ của một tổ chức. Extranet liên hệ đến các ứng dụng và dịch vụ căn bản dựa vào Intranet và sử dụng mở rộng, cho phép truy xuất có bảo vệ đối với các user bên ngòai. Truy xuất này thường được thiết lập qua các mật khẩu, user ID và bảo vệ theo mức ứng dụng khác. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2. Băng thông (bandwidth) Băng thông được định nghĩa là lượng thông tin có thể chảy qua một kết nối mạng trong một khỏang thời gian cho trước. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.1. Tầm quan trọng của băng thông Băng thông là hữu hạn Băng thông không miễn phí Băng thông là một yếu tố thiết yếu để phân tích phẩm chất mạng, thiết kế mạng mới và hiểu về Internet Nhu cầu băng thông không ngừng gia tăng Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.2. Dạng tương tự băng thông Băng thông giống như bề rộng của một ống cấp nước: Many networking experts say that they need to put in bigger pipes when they wish to add more information-carrying capacity Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Băng thông giống như số làn xe trên đường cao tốc Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.3. Đo lường Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Mặc dù thuật ngữ băng thông và tốc độ thường được dùng lẫn lộn nhưng chúng không chính xác là một thứ. Người ta có thể nối một kết nối T3 với 45Mbps họat động với tốc độ cao hơn một kết nối T1 với 1.544 Mbps. Tuy nhiên, nếu chỉ một lượng nhỏ dung lượng mang thông tin của chúng được dùng thì mỗi lọai kết nối này sẽ truyền dữ liệu gần như cùng tốc độ đến đích. Ví dụ: một lượng nhỏ nước chảy qua một ống nhỏ với tốc độ bằng với chảy qua một ống lớn. Do đó, chính xác hơn là nói kết nối T3 có băng thông lớn hơn kết nối T1. Điều này là do kết nối T3 có khả năng mang nhiều thông tin trong cùng một thời gian hơn, chứ không phải nó có tốc độ cao hơn. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.4. Các giới hạn Băng thông thay đổi tùy vào lọai đường truyền cũng như các công nghệ LAN hay WAN được dùng. Sự khác biệt về vật lý trên các con đường mà tín hiệu đi qua đưa đến các giới hạn cơ bản trên khả năng mang tin của một môi trường truyền Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Băng thông tối đa và giới hạn cự ly Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Băng thông và các dịch vụ WAN Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.5. Thông lượng (Throughput) Băng thông là lượng thông tin có thể di chuyển xuyên qua mạng trong một khỏang thời gian cho trước. Một mạng LAN thông thường có thể được xây dựng để cung ứng 100 Mbps cho mỗi máy trạm, nhưng điều này không có nghĩa là mỗi user có thể di chuyển thực sự 100 Mb số liệu xuyên qua mạng trong một giây. Điều này chỉ đúng với điều kiện vô cùng lý tưởng. Khái niệm thông lượng sẽ giúp giải thích tại sao như vậy Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Thông lượng đề cập đến băng thông được đo lường thực sự vào một thời gian đặc biệt trong ngày, sử dụng các tuyến truyền đặc biệt và giữa lúc có một tập số liệu đặc biệt được truyền qua mạng. Thông lượng thường nhỏ hơn nhiều so với băng thông. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Vài yếu tố xác định thông lượng Các thiết bị liên mạng Dạng dữ liệu đang được truyền Topo mạng Số lượng user trên mạng Máy tính của user Máy tính server Các điều kiện nguồn năng lượng cung cấp Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Băng thông theo lý thuyết là một xem xét quan trọng trong thiết kế mạng, bởi vì băng thông mạng không bao giờ lớn hơn các giới hạn đường truyền đã chọn và công nghệ networking được dùng. Tuy nhiên, điều này chỉ quan trọng đối với người thiết kế mạng và người quản trị để cân nhắc các yếu tố ảnh hưởng đến thông lượng thực tế. Bằng cách đo lường thông lượng một cách thường xuyên, người quản trị mạng sẽ nhận thức được các thay đổi về hiệu suất mạng và các thay đổi về nhu cầu của người dùng mạng. Từ đó có thể điều chỉnh mạng cho phù hợp. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.6. Tính tóan truyền dữ liệu Những người thiết kế và quản trị mạng thường được yêu cầu đưa ra các quyết định liên quan đến băng thông. Câu trả lời cho các yêu cầu này luôn bắt đầu bằng sự tính tóan truyền dữ liệu đơn giản Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Kết quả chỉ là sự ước lượng, bởi vì kích thước file không bao gồm thông tin overhead nào được thêm vào trong họat động đóng gói. Kết quả gần như là thời gian truyền tốt nhất, bởi băng thông khả dụng hầu như không bao giờ đạt đến tối đa theo lý thuyết trong mỗi lọai mạng. Ước lượng sẽ chính xác hơn trong công thức mà thông lượng được thay thế cho băng thông. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.2.7. Digital ngược với (versus) Analog Phát thanh (radio), truyền hình (television) và điện thọai được truyền qua không gian và dây dẫn sử dụng sóng điện từ. Các sóng điện từ được gọi là analog bởi vì chúng có hình dáng giống như sóng ánh sáng và sóng âm thanh được tạo bởi các bộ phận phát. Đơn vị cơ bản của băng thông analog là hertz (Hz). Các đơn vị đo lường phổ dụng khác là KHz, MHz, GHz. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Trong khi các tín hiệu analog có thể vận chuyển một số dạng thông tin chúng lại có một số các bất lợi đáng kể so với họat động truyền dẫn digital. Tín hiệu ananlog đòi hỏi một dải tần rộng để truyền không thể ép vào trong một băng tần nhỏ hơn. Do đó, nếu băng thông analog cần là không khả dụng thì tín hiệu không thể truyền được. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Trong họat động phát tín hiệu digital tất cả các thông tin đều được gửi đi dưới dạng bit, bất chấp lọai thông tin nào đang được truyền. Tất cả các dữ liệu đều trở thành các luồng bit khi chúng được chuẩn bị cho truyền dẫn qua đường truyền digital. Lọai truyền dẫn này tạo cho băng thông digital có ưu thế quan trọng so với băng thông analog. Số lượng không giới hạn của thông tin có thể được truyền qua các kênh digital có băng thông nhỏ nhất và chậm nhất. Bất kể phải mất bao nhiêu lâu thông tin digital đến được đích của nó đều được tái tạo lại dạng nguyên thủy. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.3. Các mô hình networking 2.3.1. Sử dụng các lớp để phân tích các vấn đề trong một luồng vật chất Khái niệm phân lớp được dùng để mô tả họat động truyền tin từ một máy tính này sang một máy tính khác. Phân tích mạng theo lớp tương tự như các vấn đề xảy ra trong bất kỳ luồng vật chất nào. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Luồng được định nghĩa như là sự di chuyển xuyên qua hệ thống các đối tượng vật lý hay luận lý. Các câu hỏi liên quan đến luồng bao gồm: Phan Vĩnh Thuần Computer Network * So sánh các luồng vật chất Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Các mô hình OSI và TCP/IP có các lớp diễn giải phương thức mà dữ liệu được truyền từ một máy tính này sang máy tính khác. Các mô hình khác nhau về số lớp và chức năng của lớp. Tuy nhiên, mỗi mô hình đều có thể được dùng để giải thích và cung cấp các chi tiết về luồng thông tin từ một nguồn đến một đích. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * 2.3.2. Sử dụng các lớp để diễn tả họat động truyền số liệu Để các gói dữ liệu di chuyển từ một nguồn đến một đích trên mạng, điều quan trọng là tất cả các thiết bị trên mạng đều nói với nhau cùng một ngôn ngữ hay giao thức. Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Ví dụ: lớp 4 trên máy tính nguồn thông tin với lớp 4 trên máy tính đích. Các luật định và tiêu chuẩn được dùng cho lớp này được gọi là giao thức của nó. Thông tin giữa hai lớp ngang hàng Phan Vĩnh Thuần Computer Network * Điều quan trọng cần ghi nhớ là các giao thức chuẩn bị dữ liệu theo kiểu tuyến tính. Nghĩa là giao thức tại một lớp thực hiện một số họat động nào đó tr