Bài giảng Nhập môn Mạng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ – KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Nhập môn

Mạng Máy Tính

Nội dung

z Các kiến thức chung

z Các loại mạng chủ yếu

z Thiết kế mạng

z Mô hình mạng OSI

z Cáp mạng - phương tiện vật lý

z Giao thức

z Kiểm soát lỗi

z Đánh giá độ tin cậy trên mạng

z An toàn thông tin trên mạng

z Quản trị mạng

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

Bài 1: Các kiến thức chung

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

HÖ thèng m¹ng kÕt nèi t¹i Tæng c«ng ty DÖt may

M¹ng VPCP

M¸y chñ truyÒn tin

M¸y chñ CSDL

Modem

- M¸y chñ Proxy

- M¸y chñ th−tÝn

- M¸y chñ Web

- NhËn c«ng b¸o

- CSDLkÕ to¸n

- CSDLb¸o c¸o

Router

IBMNetfinity 5000

Computer

ISP Hµ néi

M¸y t¹i c¸c ®¬n vÞ

phô thuéc

Hub/Switch

M¹ng ®iÖn tho¹i

c«ng céng

Modem

M¸y tÝnh t¹i

c¸c ®¬n vÞ

Ban ngµnh kh¸c

Ban TC-KT

Ban KK-TT

BanKT-§T Banxóc tiÕnXK

M¸y t¹i c¸c ®¬n vÞ

kh¸c

M¸y t¹i c¸c ®¬n vÞ

déc lËp

Modem

M¸ytÝnht¹i

c¸c ®¬n vÞ

Modem

M¸y tÝnh t¹i

c¸c ®¬n vÞ

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

I. Mạng truyền thông và công nghệ mạng

1. Giới thiệu chung:

z Mạng máy tính là một hệ thống các máy tính tự trị (Autonomous

Computer) được kết nối với nhau bới các đường truyền vật lý và

theo một kiến trúc nào đó.

z Từ những năm 70 bắt đầu xuất hiện khái niệm mạng truyền thông

(Communication Network) trong đó các thành phần chính của

mạng là các nút mạng, được gọi là bộ chuyển mạch (Switching

Unit) dùng để hướng thông tin tới đích. Các nút mạng được nối

với nhau bằng các đường truyền (Communication Subnet hay

Communication Line). Các máy tính xử lý thông tin của người sử

dụng - (Host) và các trạm cuối (Terminal) được nối trực tiếp vào

các nút mạng khi cần có thể trao đổi thông tin qua mạng. Bản thân

các nút thường cũng là một máy tính nên có thể đồng thời đóng

vai trò máy của người sử dụng.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

1. Giới thiệu chung

Các máy tính được kết nối thành mạng nhằm:

z Làm cho các tài nguyên có giá trị cao, đắt tiền

(thiết bị, chương trình, dữ liệu,...) trở nên khả

dụng đối với mọi người trên mạng, không phụ

thuộc vào khoảng cách địa lý.

z Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng

thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy nào

đó.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Khái niệm về mạng

z Ở mức độ cơ bản nhất, mạng bao gồm hai máy

tính nối với nhau bằng cáp sao cho có thể dùng

chung dữ liệu. Trong mọi mạng máy tính, dù có

phức tạp đến đâu chăng nữa, chúng cũng đều

bắt nguồn từ hệ thống đơn giản đó.

z Mạng máy tính phát sinh từ nhu cầu muốn chia

sẻ và dùng chung tài nguyên. Nếu không có hệ

thống mạng, để gửi thông tin từ một máy tính

này đến một máy tính khác, dữ liệu tin phải được

in ra giấy hoặc ghi ra đĩa mềm hoặc các thiết bị

nhớ ngoài để chuyển đi.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Khái niệm về mạng

z Các máy tính khi đã được nối mạng với nhau,

chúng có thể dùng chung các tài nguyên như:

¾ Dữ liệu

¾ Thông điệp

¾ Hình ảnh

¾ Máy fax

¾ Modem

¾ Các tài nguyên khác…

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Khái niệm về mạng

Mạng liên quan đến nhiều vấn đề bao gồm:

z Giao thức truyền thông (protocol): Mô tả những nguyên

tắc mà các thành phần mạng cần phải tuân thủ để có

thể trao đổi được với nhau.

z Topo (mô hình ghép nối mạng): Mô tả cách thức nối các

thiết bị với nhau.

z Địa chỉ: Mô tả cách định vị một thực thể

z Định tuyến (routing): Mô tả cách dữ liệu được chuyển từ

một thiết bị này sang một thiết bị khác thông qua mạng.

z Tính tin cậy (reliability): Giải quyết vấn đề tính toàn vẹn

dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu nhận được chính xác như

dữ liệu gửi đi.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Khái niệm về mạng

z Khả năng liên tác (interoperability): Chỉ mức độ

các sản phẩm phần mềm và phần cứng của

các hãng sản xuất khác nhau có thể giao tiếp

với nhau trong mạng.

z An ninh (security): Gắn liền với việc đảm bảo

an toàn hoặc bảo vệ tất cả các thành phần của

mạng.

z Chuẩn hoá (standard): Thiết lập các quy tắc và

luật lệ cụ thể cần phải được tuân theo.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

3. Tại sao phải dùng mạng?

z Thiết bị ngoại vi: Máy in và các thiết bị ngoại vi khác:

Trước khi mạng máy tính được đưa vào sử dụng, người ta

thường phải tự trang bị máy in, máy vẽ cho máy tính của

riêng mình, và mọi người phải thay phiên nhau ngồi trước

máy tính được nối với máy máy in đó.

z Dữ liệu: Nếu không có mạng máy tính, việc chia sẻ thông

tin sẽ bị giới hạn ở: phải truyền đạt thông tin trực tiếp (bằng

miệng), gửi thư thông báo, chép thông tin vào đĩa mềm để

chuyển thông tin điện tử sang máy tính khác.

z Ứng dụng: Mạng được dùng để chuẩn hoá các ứng dụng,

chẳng hạn chương trình xử lý văn bản, nhằm đảm bảo rằng

mọi người dùng trên mạng đều sử dụng cùng phiên bản của

cùng ứng dụng.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

4. Thế nào là một mạng máy tính

Mạng bao gồm nhiều thành phần và được nối với nhau

theo một cách thức nào đó và sử dụng chung 1 ngôn

ngữ:

z Các thiết bị đầu cuối (end system) kết nối với nhau tạo

thành mạng có thể là các máy tính hoặc các thiết bị

khác.

z Môi trường truyền (media) mà truyền thông được thực

hiện qua đó. Môi trường truyền có thể là các loại dây

dẫn (cáp), sóng (đối với mạng không dây).

z Giao thức (protocol) là quy tắc quy định cách thức trao

đổi dữ liệu giữa các thực thể.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

4. Thế nào là một mạng máy tính

z Các thành phần mạng: thiết bị, nút, máy tính

– Thiết bị được dùng để nối đến bất cứ một thực thể phần cứng

nào. Những thực thể này có thể là các thiết bị cuối như: máy

tính, máy in, … hoặc một thiết bị phần cứng đặc biệt liên quan

đến mạng, ví dụ như các server truyền thông, repeater (bộ

lặp), bridge (cầu), switch, router (bộ định tuyến), …

– Các thiết bị mạng đều dùng 1 số phương pháp cho phép xác

định duy nhất chúng, thường thì thiết bị được chính hãng sản

xuất gắn 1 số nhận dạng duy nhất. Ví dụ card Ethernet được

gán 1 địa chỉ duy nhất bởi hãng sản xuất – địa chỉ này không

trùng với bất kỳ địa chỉ nào khác.

– Khi mô tả các thành phần mạng cần phân biệt giữa khái niệm

thiết bị và máy tính. Xem xét ở khía cạnh mạng máy tính

thường được gọi là host (hoặc server) hoặc trạm làm việc.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

4. Thế nào là một mạng máy tính

z Phương tiện và giao thức truyền thông trên

mạng

– Để chia sẻ thông tin và sử dụng các dịch vụ trên

mạng, các thành phần của mạng phải có khả năng

truyền thông được với nhau.

– Để đáp ứng được yêu cầu này chúng ta phải xét tới

hai tiêu chí cụ thể của mạng: khả năng liên kết và

ngôn ngữ.

– Khả năng liên kết chỉ đường truyền hoặc kết nối vật

lý giữa các thành phần

– Ngôn ngữ chỉ 1 bảng từ vựng cùng các quy tắc

truyền thông mà các thành phần phải tuân theo.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

4. Thế nào là một mạng máy tính

z Phương tiện truyền thông (media)

– Môi trường vật lý được sử dụng để kết nối các

thành phần của mạng thường được gọi là phương

tiện truyền thông.

– Phương tiện truyền thông mạng được chia thành 2

loại:

z Cáp (cable): ví dụ cáp xoắn đôi, cáp đồng trục và

cáp sợi quang

z Không dây (wireless): Có thể là sóng radio (sóng

cực ngắn hay truyền thông thông qua vệ tinh),

bức xạ hồng ngoại.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

II. Các yếu tố của mạng máy tính

1. Đường truyền vật lý:

Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín

hiệu điện tử giữa các máy tính. Các tín hiệu

điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới

dạng các xung nhị phân (on- off). Chúng hoặc

là các sóng điện từ hoặc là tia hồng ngoại.

Hiện nay có hai loại đường truyền: hữu tuyến

(cable) và vô tuyến (wireless).

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

1. Đường truyền vật lý:

z Đường truyền hữu tuyến gồm có:

– Cáp đồng trục (coaxial)

– Cáp đôi xoắn (twisted -pair cable), có hai

loại bọc kim (shielded) và không bọc kim

(nushielded).

– Cáp sợi quang (fiber-optic cable).

z Đường truyền vô tuyến gồm có:

– Radio

– Sóng cực ngắn (viba) (microware).

– Tia hồng ngoại (infrared)

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Kiến trúc mạng

z Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể

hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các

quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia

truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho

mạng hoạt động tốt. Cách kết nối các máy tính được

gọi là hình trạng hay topo của mạng, còn tập các quy

tắc, quy ước truyền thông gọi là các giao thức

(protocol) của mạng. Tôpô và giao thức mạng là hai

khái niệm rất căn bản của mạng máy tính.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Kiến trúc mạng

a) Tôpô mạng.

Có hai kiểu kết nối mạng chủ yếu là điểm - điểm

(Point to point) và khuếch tán (Broadcast hay Point to

multipoint).

z Kiểu điểm - điểm

Theo kiểu nối này, các đường truyền nối từng cặp nút

với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm

thời sau đó khi đường truyền rỗi, nó sẽ chuyển tiếp dữ

liệu đi cho tới đích. Do vậy mà mạng loại này còn được

gọi là mạng "lưu và chuyển tiếp" (store and forward).

Nói chung các mạng diện rộng sử dụng nguyên tắc

này.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Kiến trúc mạng

z Kiểu khuếch tán

- Theo kiểu nối này, tất cả các nút (các máy tính) dùng

chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu chuyển đi từ một

máy nào đó (một nút) có thể được tất cả các máy khác tiếp

nhận. Chỉ cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút

kiểm tra xem dữ liệu có phải gửi cho mình hay không.

- Trong các tôpô dạng xa lộ (bus) và dạng vòng (ring) cần

có cơ chế "trọng tài" để giải quyết "xung đột" khi nhiều nút

muốn truyền tin cùng một lúc. Việc cấp phát đường truyền

có thể là "tĩnh" hoặc là "động". Cấp phát "tĩnh" thường dùng

cơ chế quay vòng (round robin) để phân chia đường truyền

theo các khoảng thời gian định trước. Còn cấp phát "động"

là cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian "chết" vô ích

của đường truyền.

Lương Việt Nguyên

Nhập môn mạng máy tính

2. Kiến trúc mạng

b) Giao thức mạng

z Việc trao đổi thông tin cho dù đơn giản nhất, đều phải tuân

theo những quy tắc nhất định. Hai người nói chuyện muốn cho

cuộc nói chuyện kết qủa thì ít nhất cả hai người cũng phải

tuân theo nguyên tắc "khi người này nói thì người kia phải

nghe và ngược lại".

z Việc truyền tín hiệu trên mạng cũng vậy, cần phải có những

quy tắc, quy ước về nhiều mặt từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ

nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ tục gửi nhận dữ liệu, kiểm

soát hiệu quả và chất lượng truyền tin và xử lý các lỗi và sự

cố nếu có.

z Tập hợp tất cả các quy tắc, quy ước đó được gọi là giao thức

của mạng. Rõ ràng là các mạng có thể tùy ý dùng các giao

thức khác nhau tùy sự lựa chọn của người thiết kế.

Bài giảng Nhập môn Mạng máy tính - Lương Việt Nguyên