Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Quốc Khánh

115 trang hoanguyen 3740

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Quốc Khánh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_mang_may_tinh_nguyen_quoc_khanh.ppt

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Quốc Khánh

Computer Networks MụcMục đíchđích mônmôn họchọc § Nắm vững các cơ sở lý thuyết về mạng. Nhất là vai trò, chức năng và các chuẩn của các tầng trong mô hình tham chiếu các hệ thống kết nối mở OSI; § Hiểu được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ghép nối mạng thông dụng và các kỹ thuật được triển khai trong hệ thống mạng cục bộ hiện nay; § Có kỹ năng thực hành mạng tối thiểu làm tiền đề cho công tác thiết kế, vận hành và quản trị mạng trong tương lai. 2 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks YêuYêu cầucầu đốiđối vớivới SinhSinh viênviên § LT/TH/S: 45/15/0 § Lên lớp trên 80% tổng số tiết học § Kiểm tra giữa kỳ và thi học kỳ § Thang điểm (theo Quy chế) 3 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks TàiTài liệuliệu thamtham khảokhảo § GS. Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính và các hệ thống mở, NXBGD 1999 § Slice bài giảng Mạng máy tính § KS. Phạm Đình Phước, Mạng máy tính–Cốt tủy về mạng, NXB Đồng nai, 2001 § Internet Resource: – – 4 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks NộiNội dung dung mônmôn họchọc 1 2 3 Tổng quan về mạng Mạng cục bộ Phương tiện truyền máy tính - Topology dẫn và các thiết bị - Khái niệm - Chuẩn hóa mạng mạng - Phân loại mạng cục bộ - Các phương tiện - Mô hình OSI - TCP/IP truyền - Các thiết bị mạng cơ bản 5 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ChươngChương 1: 1: MạngMạng máymáy tínhtính – – CácCác kháikhái niệmniệm cơcơ bảnbản § LịchLịch sửsử mạngmạng máymáy tínhtính § PhânPhân loạiloại mạngmạng § KiếnKiến trúctrúc mạngmạng máymáy tínhtính § MôMô hìnhhình thamtham chiếuchiếu kếtkết nốinối cáccác hệhệ thốngthống mởmở 6 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ChươngChương 1: 1: MạngMạng máymáy tínhtính – – CácCác kháikhái niệmniệm cơcơ bảnbản § LịchLịch sửsử mạngmạng máymáy tínhtính § PhânPhân loạiloại mạngmạng § KiếnKiến trúctrúc mạngmạng máymáy tínhtính § MôMô hìnhhình thamtham chiếuchiếu kếtkết nốinối cáccác hệhệ thốngthống mởmở 7 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks I. I. LịchLịch sửsử phátphát triểntriển MạngMạng máymáy tínhtính § Từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý, trong đó các trạm cuối thụ động được nối vào máy xử lý trung tâm. Máy xử lý trung tâm làm tất cả mọi việc từ quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý sự đồng bộ các trạm cuối, .đến việc theo dõi ngắt của các trạm cuối. – Dần dần, để giảm nhẹ nhiệm vụ của máy xử lý trung tâm người ta thêm vào các bộ tiền xử lý, đồng thời thêm vào các thiết bị “Tập trung” (concentrator) và bộ “dồn kênh” (multiplexor). Hệ thống này được kết nối thành mạng truyền tin. – Sự khác nhau giữa hai thiết bị trên là ở chỗ: bộ dồn kênh có khả năng chuyển song song các thông tin do các trạm cuối gửi tới, còn bộ tập trung không có khả năng đó nên phảI dùng bộ nhớ đệm để lưu trữ tạm thời các thông tin 8 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks 1970s 1970s – Trong những năm 70, các máy tính được nối với nhau trực tiếp thành mạng, đồng thời tại thời điểm này xuất hiện khái niệm Mạng truyền thông (communication network), trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch. • Các máy tính được kết nối thành mạng máy tính nhằm đạt tới các mục tiêu chính sau đây: • Làm cho các tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chương trình, dữ liệu, ) trở nên khả dụng đối với bất kỳ người sử dụng nào trên mạng (không cần quan tâm đến vị trí địa lý của tài nguyên và người sử dụng). • Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó. – Từ thập kỷ 80 trở đi thì việc kết nối mạng mới được thực hiện rộng rãi nhờ tỷ lệ giữa giá thành máy tính và chi phí truyền tin đã giảm đi rõ rệt. 10 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Mạng máy tính là gì?Mạng máy tính là gì? § Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được nối kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng. 11 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ChươngChương 1: 1: MạngMạng máymáy tínhtính – – CácCác kháikhái niệmniệm cơcơ bảnbản § LịchLịch sửsử mạngmạng máymáy tínhtính § PhânPhân loạiloại mạngmạng § KiếnKiến trúctrúc mạngmạng máymáy tínhtính § MôMô hìnhhình thamtham chiếuchiếu kếtkết nốinối cáccác hệhệ thốngthống mởmở 13 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Phân loại theo quy mô và khoảng cách địa lý (4 loại) a. Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network) – Là mạng thường được lắp đặt trong các công ty, văn phòng nhỏ bán kính tối đa giữa các máy trạm khoảng dưới 1 Km với số lượng máy trạm không nhiều hơn 50 máy – Những kỹ thuật mạng thường dùng: • Ethernet : 10/100/1000 Mbps, • Token Ring : 16 Mbps • FDDI : 100 Mbps – Các thiết bị mạng sử dụng: 14 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính b. Mạng đô thị - MAN (Metropolitan Area Network) – Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính hàng trăm Km, số lượng máy trạm có thể lên đến hàng nghìn, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông. – Thường dùng cáp đồng trục, cáp quang hay sóng ngắn. 15 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính c. Mạng diện rộng - WAN (Wide Area Network) – Là mạng thường được lắp đặt trong phạm vi một quốc gia như Intranet phục vụ cho các công ty lớn, ngành kinh tế có bán kính hoạt động lớn, có thể liên kết nhiều mạng LAN, MAN, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông. – Trục chính thường dùng kênh truyền điểm điểm. – Những kỹ thuật mạng thường dùng • Public Switched Telephone Network (PSTN) • Integrated Services Digital Network (ISDN) • Digital Subscriber Line (xDSL) • Frame relay • Asynchronous Transfer Mode (ATM) 16 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính Wide-Area Network Đồng Nai Tp.HCM Hà Nội 17 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính d. Mạng toàn cầu - GAN (Global Area Network) – Là mạng có thể trải rộng trong nhiều quốc gia, phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho những công ty siêu quốc gia hoặc nhóm các quốc gia, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông, mạng Internet là một mạng GAN – Mạng Internet: Internet DSL Cable 18 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Hiện nay người ta cũng có các cách phân loại sau (tham khảo): - HAN = Home Area Network - GAN = Global Area Network - PAN = Personal Area Network - WLANWLAN = Wireless LAN; WPAN = Wireless-PAN - SAN = Storage Area Network - DANDAN = Departmental Area Network - NAN = Neighborhood Area Network - VPN = Virtual Private Network - VAN = Value-added Network - VLAN = Virtual-LAN - SOHOSOHO = Small Office, Home Office 19 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch (3 loại) a. Mạng chuyển mạch kênh (Circuit switched netwok) – Khi có hai máy cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh cố định và được duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo đường cố định đó. – Phương pháp chuyển mạch kênh có hai nhược điểm chính: • Phải tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai thực thể; • Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không được phép sử dụng đường truyền này. 21 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính b. Chuyển mạch thông báo (Message switched netwok) – Thông báo (TB) là một đơn vị thông tin có chứa thông tin đích cần gửi đến. Căn cứ vào các thông tin này mỗi nút trung gian có thể chuyển TB đến nút kết tiếp để đến đích. Tuỳ theo cấu trúc mạng các TB có thể đi theo nhiều đường khác nhau để đến đích. 23 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính c. Mạng chuyển mạch gói (Packet switched netwok) – Khác với kỹ thuật chuyển mạch TB, mỗi TB được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là gói tin có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin có chứa các thông tin điều khiển, trong đó có chứa địa chỉ của nguồn (người gửi) và đích (người nhận). Các gói tin thuộc về một TB nào đó có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều đường khác nhau. – Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp lại các gói tin để tạo lại TB ban đầu của người sử dụng, đặc biệt trong trường hợp các gói tin được truyền theo nhiều đường khác nhau. Cần phải tạo cơ chế “đánh dấu” gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng. 24 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Xu hướng ngày nay: tích hợp 2 kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói ISDN (Intergrated Services Digital Network) Tiếng nói Số liệu ISDNISDN Âm thanh nổi Hình ảnh Truyền hình 26 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Phân loại theo kiến trúc mạng a. Mạng ngang hàng (Peer – to – Peer) – Không có cấp quyền tập trung. – Số lượng máy tính có giới hạn. – Người dùng tự quản lý máy tính của mình. – Được xây dựng trên nhiều hệ điều hành. – Người dùng có thể chia xẻ tài nguyên như tập tin, máy in. – Rẻ tiền. 27 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Các vấn đề cần được quan tâm – Người dùng cần được đào tạo – Cấu hình yêu cầu của các máy tính 28 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính b. Mạng khách chủ (Client/Server) – Cấp quyền tập trung. – Hệ thống mạng được tổ chức khá ngăn nắp. – Giới hạn mạng chủ yếu do cơ sở hạ tầng mạng. – Đắt tiền. § Các hệ thống máy chủ – File Server – Printer Server – Mail Server – Database Server – 29 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks II. Phân loại mạng máy tínhII. Phân loại mạng máy tính § Các vấn đề quan tâm – Trình độ và kinh nghiệm của người quản trị mạng: an toàn mạng, sao lưu, dự phòng, – Cấu hình và khả năng mở rộng của các hệ thống máy chủ. 30 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks  Phần cứng mạng Phần cứng mạng § Máy chủ (Server) Big Blue, máy chủ mạnh nhất thế giới của IBM 31 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks  Phần cứng mạng Phần cứng mạng § Card mạng (NIC_Network Interface Card) 33 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks  Phần cứng mạngPhần cứng mạng § Router Cisco 7300 Internet Router Cisco Cisco 2811 Integrated Services Modular Router 38 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks  Phần mềm mạng Phần mềm mạng § Cùng với việc ghép nối các máy tính thành mạng, cần thiết phải có một hệ thống phần mềm có chức năng quản lý người dùng, dữ liệu, tính toán và xử lý thống nhất trên mạng. Các hệ thống như vậy được gọi là hệ điều hành mạng NOS (Network Operating Systems). 40 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks  Phần mềm mạng Phần mềm mạng § Các hệ điều hành mạng hiện nay được xây dựng dựa theo một trong hai cách tiếp cận sau : – Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ đã có trên cách máy tính của mạng. Lúc đó hệ điều hành mạng được cài đặt như một tập các chương trình tiện ích chạy trên các máy khác nhau của mạng. Giải pháp này dễ cài đặt và không vô hiệu hoá các phần mềm đã có. – Bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy và cài đặt một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng còn gọi là hệ điều hành phân tán (distributed operating system).Giải pháp này có độ tin cậy cao hơn, nhưng chi phí xây dựng và cài đặt sẽ cao hơn 41 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ChươngChương 1: 1: MạngMạng máymáy tínhtính – – CácCác kháikhái niệmniệm cơcơ bảnbản § LịchLịch sửsử mạngmạng máymáy tínhtính § PhânPhân loạiloại mạngmạng § KiếnKiến trúctrúc mạngmạng máymáy tínhtính § MôMô hìnhhình thamtham chiếuchiếu kếtkết nốinối cáccác hệhệ thốngthống mởmở 42 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks III. Kiến trúc mạngIII. Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng Topology Protocol (Hình trạng mạng) (Giao thức mạng) Thể hiện cách nối các Là tập hợp các qui tắc, máy tính với nhau như qui ước mà các thực thế nào thể phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. 43 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks TopologyTopology Điểm – điểm Quảng bá Hỗn hợp Peer-to-peer Broadcast # Kiểu điểm – điểm: Kiểu quảng bá: tất cả Kết hợp các topo thông đường truyền nối từng các nút phân chia chung thường lại với nhau để cặp nút với nhau. Mỗi một đường truyền vật lý. phù hợp với nhu cầu sử điểm có trách nhiệm lưu Dữ liệu được gửi đi từ dụng và các đặc trưng trữ và chuyển tiếp tín một nút nào đó sẽ được khác. hiệu đi tới đích. các nút còn lại tiếp nhận 44 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ProtocolProtocol § Khi nhiều máy tính được nối mạng, các nguyên tắc, thủ tục điều khiển giao tiếp và tương tác giữa chúng được gọi là giao thức. IPX/SPX UUDP Protocol Internet Protocol Apple Share NetBIOS 45 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo BUSTopo BUS § Các máy tính và thiết bị mạng được nối với nhau thông qua một đường trục chính; § Tại mỗi thời điểm chỉ có 1 trạm được phép truyền thông 46 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo BUSTopo BUS § Hoạt động – Thông qua cơ chế thăm dò • Đường truyền rỗi thì được phép truyền • Đường truyền bận thì phải rút vào trạng thái chờ § Ưu điểm: – Chi phí đầu tư thấp – Phù hợp với mạng có số lượng trạm ít và ổn định § Nhược điểm: – Khả năng chịu lỗi kém – Mở rộng khó 47 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo RINGTopo RING § Mọi thiết bị được kết nối vào một vòng § Dữ liệu được truyền đi theo vòng tròn khép kín § Tại mỗi thời điểm chỉ có 1 trạm được phép truyền thông 48 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo RINGTopo RING § Hoạt động – Thông qua cơ chế thăm dò – Cơ chế dùng thẻ bài (token) § Ưu điểm: – Tính ổn định cao – Ít gặp lỗi trong vấn đề truyền dữ liệu § Nhược điểm: – Tốc độ truyền không cao – Mở rộng mạng khó khăn 49 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo STARTopo STAR § Mọi trạm được nối với một thiết bị trung tâm (TBTT) § TBTT có nhiệm vụ thực hiện kết nối các thiết bị mạng với nhau 50 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Topo STARTopo STAR § Hoạt động – Khi một trạm truyền thông, TBTT sẽ căn cứ vào địa chỉ đích của dữ liệu để trền đến cổng (port) tương ứng – Tại một thời điểm có nhiều liên kết xảy ra – Khả năng chịu lỗi tùy thuộc vào thiết bị trung tâm § Ưu điểm: – Dễ sử dụng – Dễ lắp đặt, giá thành không cao – Dể quản lý 51 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks ChươngChương 1: 1: MạngMạng máymáy tínhtính – – CácCác kháikhái niệmniệm cơcơ bảnbản § LịchLịch sửsử mạngmạng máymáy tínhtính § PhânPhân loạiloại mạngmạng § KiếnKiến trúctrúc mạngmạng máymáy tínhtính § MôMô hìnhhình thamtham chiếuchiếu kếtkết nốinối cáccác hệhệ thốngthống mởmở 53 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks IV. Kiến trúc phân tầng và chuẩn hóa mạngIV. Kiến trúc phân tầng và chuẩn hóa mạng § Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI § Tầng vật lý § Tầng liên kết dữ liệu § Tầng mạng § Tầng giao vận § Tầng phiên, tầng trình diễn, tầng ứng dụng 54 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Kiến trúc phân tầngKiến trúc phân tầng § Quá trình giao tiếp truyền Write a letter thông trên mạng rất phức tạp Translate letter to § Phân tầng chia quá trình giao another language tiếp thành các nhóm chức Put letter into an envelope năng tiện quản lý (layer) and address it § Tầng dưới cung cấp dịch vụ Put letter in mailbox (service) cho tầng trên Sorting at Post Office § Mỗi tầng làm việc theo giao Monitoring sorted mail thức (protocol) của tầng đó on conveyor § Ví dụ: Letter goes on truck for delivery 55 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Kiến trúc phân tầngKiến trúc phân tầng § Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng là: – Mỗi hệ thống trong mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng tầng và chức năng của mỗi tầng) là như nhau. – Sau khi đã xác định tầng và chức năng của mỗi tầng thì công việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa mối quan hệ giữa hai tầng liền kề và mối quan hệ giữa hai tầng đồng mức ở hai hệ thống kết nối với nhau. – Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng thấp nhất liên hệ trực tiếp với đường truyền vật lý). – Như vậy việc kết nối giữa hai hệ thống được thực hiện thông qua hai loại liên kết: liên kết vật lý ở tầng thấp nhất và liên kết lôgic (ảo) ở các tầng cao hơn. 56 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Mô hình OSIMô hình OSI § Kiến trúc phân tầng được đề cập như là một trong quan điểm chủ đạo trong việc xây dựng hệ thống giao thức. Trong thực tế việc xây dựng hệ thống giao thức cần cụ thể và chi tiết hơn. § Vì lý do đó tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO (International Organization for Standardization) đã thành lập một tiểu ban xây dựng các khung tiêu chuẩn về kiến trúc mạng vào năm 1974. Kết quả là năm 1984 đã xây dựng xong Mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection). 57 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Mô hình OSIMô hình OSI § Mô hình OSI được xây dựng gồm 7 tầng giao thức, hệ thống này được xây dựng theo các nguyên tắc sau: – Các tầng có tính độc lập tương đối với nhau thực hiện các chức năng riêng biệt – Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh hưởng đến các tầng khác. – Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết. – Cho phép huỷ bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết. – Bảo đảm liên kết cho nhiều hệ thống mạng khác nhau – Thích ứng với nhu cầu phát triển các công nghệ mới trong tương lai 58 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Vai trò và chức năng các tầng trong mô hình OSIVai trò và chức năng các tầng trong mô hình OSI Tầng Chức năng 1. Physical Thực hiện các nhiệm vụ truyền dòng bít phi cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ,điện, 2. Data Link Cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy; gửi các khối dữ liệu, kiểm soát lỗi và luồng dữ liệu khi cần thiết. 3. Network Thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp gói tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, kiểm soát luồng dữ liệu dữ liệu và cắt/hợp dữ liệu nếu cần. 4. Transport Thực hiện truyền dữ liệu giữa 2 đầu mút ,kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu giữa 2 đầu mút, việc ghép kênh cắt/hợp dữ liệu nếu cần. 5. Session Cung cấp các phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng, thiết lập,duy trì,đồng bộ hoá, huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. 6. Presentation Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi trường OSI. 7. Application Cung cấp các phương tiện để người sử dụng có thể truy cập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán. 60 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Mô hình OSIMô hình OSI § Một điểm đặc biệt cần chú ý là, trong kiến trúc phân tầng tồn tại hai dạng liên kết: liên kết giữa hai tầng đồng mức - liên kết ngang và liên kết giữa hai tầng liền kề - liên kết dọc. Các liên kết hai chiều hoặc là xảy ra đồng thời hoặc độc lập nhau. § Việc liên kết giữa các tầng liền kề trong mô hình OSI được xây dựng theo nguyên tắc đáp ứng các dịch vụ thông qua các hàm nguyên thuỷ, có bốn kiểu hàm nguyên thuỷ 61 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Mô hình OSIMô hình OSI § Các hàm nguyên thủy: – Request (yêu cầu): là hàm mà người sử dụng dùng để gọi một chức năng – Indication (chỉ báo): là hàm để người cung cấp dịch vụ dùng để: • Gọi một chức năng hoặc; • Chỉ báo một chức năng đã được gọi ở một điểm truy cập dịch vụ (SAP Service Access Point) – Response (trả lời): là hàm mà người sử dụng dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Indication tại SAP đó. – Confirm (xác nhận): là hàm mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Request tại SAP đó. 62 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Quy trình thực hiện một giao tác giữa HT A & HT BQuy trình thực hiện một giao tác giữa HT A & HT B Tầng N+1 Giao thức tầng N+1 Tầng N+1 Request Confirm Response Indication SAP Giao thức tầng N SAP Tầng N Tầng N HT A HT B - Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề dưới nó một hàm Request. - Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi yêu cầu sang tầng (N) của B theo giao thức tầng N đã xác định - Nhận được yêu cầu, tầng (N) của B chỉ báo lên tầng (N+1) của B hàm Indication. - Tầng (N+1) của B trả lời bằng hàm Response gửi tầng (N) kề nó - Tầng (N) của B cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi trả lời sang tầng (N) của A theo giao thức tầng N đã xác định - Nhận được trả lời, tầng (N) của A xác nhận với tầng (N+1) của A hàm Confirm 63 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Chú ýChú ý § Một thực thể ở tầng (N) không thể truyền dữ liệu trực tiếp với một thực thể tầng (N) ở một hệ thống khác mà phải truyền xuống tầng dưới để truyền qua tầng thấp nhất (tầng Vật lý). § Khi xuống đến tầng (N-1) dữ liệu được chuyển từ tầng (N) được xem như một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ SDU (Service Data Unit) của tầng (N-1). Phần thông tin điều khiển của tầng (N-1) gọi là (N-1)PCI (Protocol Control Identifier) được thêm vào đầu (N-1)SDU để tạo thành (N-1)PDU (Protocol Data Unit). § Trong trường hợp (N-1)SDU quá dài thì sẽ được cắt nhỏ thành nhiều đoạn và được bổ sung phần (N-1)PCI ở đầu tạo thành nhiều (N-1) PDU. Trình tự như thế sẽ được tiếp diễn cho tới tầng Vật lý, ở đó dữ liệu được truyền qua đường truyền vật lý. § Bên hệ thống nhận, trình tự sẽ diễn ra ngược lại. Qua mỗi tầng PCI tương ứng sẽ được phân tích và sau đó cắt bỏ khỏi các PDU trước khi gửi lên các tầng trên 64 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Cơ chế làm việc của mô hình OSICơ chế làm việc của mô hình OSI Hệ thống mở A Hệ thống mở B 7 A Data A 7 6 P Hp P 6 5 S Hs S 5 4 T Ht T 4 3 N Hn N 3 2 D T Hd D 2 1 Ph 10100011110101001010101 Ph T Data Hp Hs Ht Hn Hd 1 Đường truyền vật lý 65 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Phương thức hoạt động của các tầng trong OSIPhương thức hoạt động của các tầng trong OSI § Phương thức hoạt động có liên kết: là phương thức mà các thực thể đồng mức được thiết lập một liên kết logic trước khi truyền dữ liệu. – Có 3 giai đoạn trong quá trình truyền thông: • Thiết lập liên kết logic: các thực thể đồng mức thỏa hiệp với nhau các tham số dùng chung trong giai đoạn truyền Connect • Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền kèm theo quá trình kiểm soát lỗi nhằm tăng cường độ tin cậy và chất lượng truyền tin Data • Hủy bỏ liên kết: giải phóng các tài nguyên đã được cấp phát và dành cho các liên kết khác Disconnect – Sử dụng 4 hàm nguyên thủy đã có kết hợp với 3 hàm trên ta có 12 thủ tục để xây dựng các dịch vụ và giao thức chuẩn OSI 66 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Phương thức hoạt động của các tầng trong OSIPhương thức hoạt động của các tầng trong OSI § Phương thức hoạt động không liên kết: là phương thức trong đó chỉ có duy nhất 1 giai đoạn truyền dữ liệu. – Cho phép các PDU đi đến đích bằng nhiều con đường khác nhau; – Thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng – Khó khăn để tập hợp lại các PDU lưu chuyển tới người dùng § Tùy thuộc vào yêu cầu về chất lượng, hiệu quả và độ tin cậy của việc truyền tin mà ta lựa chọn phương thức truyền thích hợp. § Hai tầng kề nhau có thể sử dụng hai phương thức khác nhau hoặc cùng nhau. 67 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Dịch vụ hướng kết nối Dịch vụ hướng kết nối (Connection - Oriented Service) § Người gửi - Sender – Yêu cầu“kết nối” đến người nhận – Chờ đợi Mạng thiết lập kết nối – Duy trì kết nối trong khi gửi dữ liệu – Ngắt kết nối khi hết nhu cầu § Mạng - Network – Nhận yêu cầu kết nối – Thiết lập kết nối và thông báo cho người gửi – Truyền dữ liệu qua mỗi kết nối – Giải phóng kết nối khi người gửi yêu cầu 68 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Dịch vụ phi kết nối (Connectionless Service)Dịch vụ phi kết nối (Connectionless Service) § Người gửi - Sender – Tạo các packet để gửi – Đánh địa chỉ người nhận trong mỗi gói – Truyền gói tin cho mạng để chuyển đi § Mạng - Network – Sử dụng địa chỉ đích để chuyển tiếp gói tin – Giao gói tin đến nơi nhận 69 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Kết nối các mạng máy tínhKết nối các mạng máy tính § Tiếp cận: – Xã hội càng phát triển thì nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng – Việc kết nối các mạng máy tính nhỏ thành mạng lớn được quan tâm hàng đầu § Mục tiêu: làm cho các mạng khác nhau từ nhiều vị trí khác nhau có thể trao đổi thông tin một cách hiệu quả. § Giải pháp: – Xem mỗi nút của mạng con là một hệ thống mở – Xem mỗi mạng con là một hệ thống mở 70 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng vật lý (Physical Layer)Tầng vật lý (Physical Layer) § Vai trò và chức năng: – Như trên đã trình bày, nhiệm vụ của tầng Vật lý là thực hiện việc truyền dòng bits phi cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ ,điện, quang, – Khác với các tầng khác, tầng Vật lý là tầng thấp nhất, giao diện với đường truyền. Các dòng dữ liệu ở tầng này không có cấu trúc, không có phần Header chứa các thông tin điều khiển. Giao thức của tầng Vật lý quy định phương thức chuyển đổi dòng dữ liệu sang các dạng tín hiệu cho phù hợp với đường truyền vật lý. 72 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng vật lý (Physical Layer)Tầng vật lý (Physical Layer) § Môi trường thực: A B C D 10100111101 Hệ thống A Hệ thống B § Trong mô hình trên hệ thống A và B được nối nhau một đoạn cáp đồng trục và một đoạn cáp quang. Modem A chuyển từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự, Modem B lại chuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu số và qua Transduce C lại chuyển từ dạng xung điện sang xung ánh sáng để truyền qua cáp quang. Cuối cùng, Transduce D lại chuyển xung ánh sánh sang dạng tín hiệu số ở hệ thống B. 73 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng vật lý Tầng vật lý § Các chuẩn cho giao diện vật lý – Các thiết bị tham gia tầng Vật lý được chia làm hai loại: Thiết bị đầu cuối dữ liệu DTE (Data Terminal Equipment) và Thiết bị cuối kênh dữ liệu DCE (Data Circiut Terminating Equipment). • DTE có thể được hiểu là các máy tính tham gia mạng, các máy trạm, các thiết bị thu thập và xử lý dữ liệu của người dùng, • DCE là các thiết bị nối DTE với các đường truyền thông mạng, DCE có thể là Modem, Transduce, Multiplexor, hoặc một thiết bị nào đó (máy tính chẳng hạn, trong trường hợp nó đóng vai trò là một nút mạng trung gian). 74 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng vật lý Tầng vật lý § V24/RS-232C – Từ 1987 đổi tên thành EIA 232-C – Phương diện cơ: đầu nối 25 chân dùng cáp 25 sợi để nối – Phương diện điện: • 0: +3V • Tốc độ: < 20Kb/s • Khoảng cách: 15m 75 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng vật lý Tầng vật lý § V24/RS-232C – Đặc tả chức năng các mạch (circuit) là quan trọng nhất. Phương thức hoạt động 2 chiều đồng thời (Full Duplex) • Data signal: tín hiệu dữ liệu • Control signal: tín hiệu điều khiển • Timing signal: tín hiệu thời gian • Ground: dây đất – Các tín hiệu điều khiển (Control signal) được dùng để định nghĩa các đặc tả thủ tục của chuẩn § X21: 76 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) § Vai trò và chức năng: – Tầng Liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy; gửi các khối dữ liệu, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu khi cần thiết, – Để thực hiện các chức năng trên người ta xây dựng rất nhiều giao thức cho tầng Liên kết dữ liệu, được gọi chung là DLP (Data Link Protocol). Các DLP được chia làm 2 loại dị bộ (Asynchronuos DLP) và đồng bộ (Synchronuos DLP). 77 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng liên kết dữ liệu Tầng liên kết dữ liệu Data link Protocol DLPs Asynchronous Synchronous Character-Oriented Bit-Oriented 78 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks DLP dị bộDLP dị bộ § Các DLP dị bộ thường sử dụng phương thức truyền dị bộ, trong đó các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng bit cần truyền đi. § Phương thức này được gọi là “dị bộ” vì không cần sự đồng bộ liên tục giữa người gửi và người nhận tin. Nó cho phép một ký tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó. Stop 1101 0010 1011 1110 0001 1010 Start 79 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks DLP đồng bộDLP đồng bộ § Khác với DLP dị bộ các giao thức đồng bộ xây dựng việc trao đổi dữ liệu, đồng bộ ở hai mức: – Ở mức vật lý: để giữ đồng bộ giữa các đồng hồ của người gửi và người nhận, người ta ghi các tín hiệu đồng hồ kèm trong dãy dữ liệu cần trao đổi. – Ở mức liên kết dữ liệu: để phân biệt dữ liệu của người sử dụng với các “cờ” (flag) và các vùng thông tin điều khiển khác. § Các DLP hướng ký tự được xây dựng dựa trên các bộ mã ký tự chuẩn nào đó (như ASCII), còn các DLP hướng bit dựa vào cấu trúc nhị phân để xây dựng các phần tử của giao thức và khi nhận, dữ liệu sẽ tiếp nhận lần lượt từng bít một. 80 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức hướng ký tựGiao thức hướng ký tự § Các giao thức loại này xuất hiện từ những năm 60 và giờ đây vẫn còn được sử dụng. Trong số đó loại BSC (Binary Synchronous Control) được ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên gọi Basic Mode. Các ký tự dùng cho các chuẩn này được lấy theo bộ mã chuẩn EBCDIC (đối với BSC) hoặc của bộ mã chuẩn ASCII (đối với Basic Mode của ISO). Tập hợp các ký tự đặc biệt gồm có: – SOH (Start of Header): Để chỉ bắt đầu của phần header của một đơn vị thông tin chuẩn. – STX (Start of Text): Để chỉ sự kết thúc của header và bắt đầu của phần dữ liệu. – ETX (End of Text): Để chỉ sự kết thúc của phần dữ liệu. 81 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức hướng ký tựGiao thức hướng ký tự – EOT (End of Transmission): Để chỉ sự kết thúc của việc truyền của một hoặc nhiều đơn vị dữ liệu và để giải phóng liên kết. – ETB (End of Transmission Block): Để chỉ sự kết thúc của một khối dữ liệu, trong trường hợp dữ liệu được chia làm nhiều khối. – ENQ (Enquiry): Để yêu cầu phúc đáp từ một trạm xa. – DLE (Data Link Escape): Dùng để thay đổi ý nghĩa của các ký tự điều khiển truyền tin khác. – ACK (Acknowledge): Để báo cho người gửi biết đã nhận tốt thông tin. – NAK (Negative Acknowledge): Để báo cho người gửi biết tiếp nhận thông tin không tốt. – SYN (Synchronous Idle): Ký tự đồng bộ, dùng để duy trì sự đồng bộ giữa người gửi và người nhận. 82 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức hướng ký tựGiao thức hướng ký tự § Một đơn vị dữ liệu (Frame) dùng trong giao thức này có khuôn dạng tổng quát như sau: SOH Header STX Text ETX BCC § Trong trường hợp dữ liệu ( vùng Text ) quá dài có thể tách thành nhiều khối (block). § Ngoài các Frame dữ liệu có chứa thông tin của tầng trên còn có các frame trao đổi các thông tin điều khiển giữa các trạm 83 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức hướng bit: HDLCGiao thức hướng bit: HDLC § High – Level Data Link Control § HDLC Là giao thức chuẩn cho tầng liên kết dữ liệu có vị trí quan trọng nhất được phát triển bởi ISO (ISO 3309, ISO 4335) để sử dụng trong cả hai trường hợp: điểm-điểm và nhiều điểm. Nó cho phép khai thác hai chiều đồng thời (full -duplex). HDLC là giao thức hướng bit , các phần tử của nó được xây dựng theo cấu trúc nhị phân và khi nhận dữ liệu sẽ được tiếp nhận từng bit một, ở đây các đơn vị dữ liệu được gọi là Frame – khung truyền. § Một Frame của HDLC có khuôn dạng tổng quát sau: Flag Address Control Information FSC Flag 8 8/16 8/16 . . . . 16/32 8 01111110 10110110 10010111 101000110111010 1001101 . . . 01111110 84 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC § FLAG: là vùng mã đóng khung cho Frame, đánh dấu sự bắt đầu và kết thúc của Framel. Để tránh sự xuất hiện của Flag trong nội dung của frame người ta gài cơ chế (cứng) có chức năng như sau: – Khi truyền đi, cứ phát hiện một đoạn có 5 bit 1 đi liền nhau thì tự động chèn thêm một bit 0. – Khi nhận, nếu phát hiện có bit 0 sau 5 bit 1 liên tiếp thì tự động loại bỏ bit 0 đó. § ADDRESS: là vùng ghi địa chỉ trạm đích của Frame § CONTROL: là vùng để định danh các loại Frame khác nhau. § INFORMATION: là vùng để ghi thông cần truyền đi. § FCS (Frame Check Sequence) Là vùng ghi mã kiểm soát lỗi cho nội dung nằm giữa hai Flag. § Lưu ý: HDLC có 2 dạng, một dạng chuẩn và dạng mở rộng nhưng có kích thước lớn hơn. 85 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC § Ví dụ: Chèn các bit 0 Giả sử các bit dữ liệu cần gửi đi: . . .111111111111011111101111110. . . Chèn các bit 0 vào giữa và gửi đi: . . .1111101111101101111101011111010 . . . Các bit dữ liệu nhận được: . . .1111101111101101111101011111010 . . . Loại bỏ các bit 0 đã chèn: . . .111111111111011111101111110. . . 86 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC § HDLC có 3 loại Fremes chính: – Loại U (Unnumbered frame) dùng để thiết lập liên kết theo các phương thức hoạt động khác nhau và để giải phóng liên kết khi cần thiết. Đây là loại Frame điều khiển. – Loại I (Information frame) dùng để chứa thông tin cần truyền đi của người sử dụng và được đánh số thứ tự để kiểm soát. – Loại S (Supervisory) đây cũng là frame điều khiển được sử dụng để kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu trong quá trình truyền tin. § Các frames thuộc loại khác nhau được định danh trong vùng “Control” chiếm 8/16 bits. 87 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC Loại Các bit của vùng Control Frames 1 2 3 4 5 6 7 8 Loại U 1 1 M M P/F M M M Loại I 0 N(S) P/F N(R) Loại S 1 0 S S P/F N(R) § Loại U: Có 5 bits định danh nên có 32 loại khác nhau § Loại I : Chỉ có một kiểu Frame § Loại S: Có 2 bit định danh nên có 4 loại khác nhau 88 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC § N(S) là số thứ tự của Frame Information được gửi đi. § N(R) là số thứ tự của Frame Information mà trạm gửi đang chờ để nhận, đồng thời ám chỉ rằng đã nhận tốt tất cả Frames Information cho tới số thứ tự N(R)-1. § Bit P/F (Poll/Final) có nghĩa P nếu đó là frame yêu cầu và F nếu đó là Frame trả lời 89 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Một số loại frame U phổ dụng nhấtMột số loại frame U phổ dụng nhất Các bit M Tên Ý nghĩa 3 4 6 7 8 0 0 0 0 1 SNRM Set Normal Response Mode thiết lập phương thức trả lời chuẩn 1 1 0 0 0 SARM Set Asynchronous Response Mode thiết lập phương thức trả lời dị bộ 1 1 1 0 0 SABM Set Asynchronous Balanced Mode thiết lập phương thức cân bằng dị bộ 0 0 0 1 0 DISC Disconnect giải phóng liên kết 0 0 1 1 0 UA Unnumbered Acknowledgement dùng để trả lời cho các frame U khác 90 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks HDLCHDLC § Phương thức trả lời chuẩn SNRM được sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng, nghĩa là có chỉ định một trạm điều khiển chung (gọi là “trạm chủ”), các trạm bị điều khiển còn lại gọi là trạm “Tớ”. Các trạm tớ chỉ được truyền tin khi trạm chủ cho phép. § Phương thức trả lời dị bộ SARM cũng sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng như trên, nhưng nới rộng quyền của trạm “Tớ” hơn. Các trạm tớ được phép tiến hành truyền tin mà không cần đợi sự cho phép của trạm “Chủ”. § Phương thức dị bộ cân bằng SABM được sử dụng trong trường hợp điểm-điểm, hai chiều, trong đó các trạm đều đóng vai trò tương đương, không có “Chủ/Tớ”. § Frame DISC được sử dụng để giải phóng liên kết khi cần thiết. § Frame UA được dùng để trả lời các loại Frame U khác. 91 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Các loại Frame dạng SCác loại Frame dạng S Các bit S Tên Frame Ý nghĩa 00 RR Dùng để thông báo cho trạm gửi biết sẵn sàng nhận, đồng thời báo cho đến N(R)-1 Receiver Ready nhận tốt 10 RR Thông báo cho trạm gửi đi tạm thời chưa sẵn sàng nhận, đồng thời báo cho đến Receiver Not Ready N(R)-1 nhận tốt 01 REJ Yêu cầu truyền hoặc truyền lại các Frame dạng I có số hiệu bắt đầu từ N(R) trở đi, Reject đồng thời báo cho đến N(R)-1 nhận tốt 11 SREJ Yêu cầu truyền hoặc truyền lại F có số hiệu N(R) , đồng thời báo cho đến N(R)-1 Selective Reject nhận tốt 92 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Bài tập 1Bài tập 1 § Cho một Frame của HDLC dạng thông thường như sau (mô tả 8 bits một để dễ phân biệt) : 01111110 00111001 01100101 00111110 10011111 01000111 01001011 11011111 10 – Hãy cho biết và giải thích : – Ý nghĩa của các phần trong Frame đó – Đây là loại Frame gì ? – Dữ liệu (data) trong Frame đó là dãy nhị phân nào ? – Tính giá trị N(S), N(R) và giải thích ý nghĩa của nó 93 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng mạng (Network Layer)Tầng mạng (Network Layer) § Vai trò và chức năng: – Hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (Routing) và chuyển tiếp (replaying). – Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở này đến một hệ thống mở khác trên mạng phải được chọn đường qua một chuỗi các nút . Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu. – Ngoài hai chức năng quan trọng trên tầng mạng cũng thực hiện một số chức năng khác thường thấy ở các tầng khác như: thiết lập, duy trì, giải phóng liên kết lôgic cho tầng mạng, kiểm soát lỗi. Kiểm soát luồng dữ liệu dồn kênh, phân kênh, cắt hợp dữ liệu, . 94 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Các kỹ thuật chọn đường trong tầng mạngCác kỹ thuật chọn đường trong tầng mạng § Chọn đường là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn ) từ trạm nguồn đến trạm đích của nó. Một kỹ thuật như vậy phải thực hiện hai chức năng chính sau : – (i) Quyết định chọn đường theo một tiêu chuẩn tối ưu nào đó. – (ii) Cập nhật thông tin chọn đường, tức là các thông tin để phục vụ cho chức năng (i) § Có nhiều kỹ thuật chọn đường khác nhau được xây dựng dựa vào các yếu tố sau : a) Sự phân tán của các chức năng chọn đường tại các nút trên mạng b) Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng § Dựa trên yếu tố (a) ta có kỹ thuật chọn đường tập trung hoặc phân tán. Dựa vào yếu tố (b) ta có chế độ chọn đường tĩnh hoặc thích nghi. 95 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Các kỹ thuật chọn đường trong tầng mạngCác kỹ thuật chọn đường trong tầng mạng § Ngoài ra việc chọn đường còn phải dựa vào các yếu tố sau: – Đo độ trễ trung bình của việc truyền gói tin – Số lượng nút trung gian mà gói tin cần chuyển qua để đến đích – Cước phí truyền tin – v v . 96 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Kỹ thuật chọn đường tập trung & phân tánKỹ thuật chọn đường tập trung & phân tán § Kỹ thuật chọn đường tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc chọn đường sau đó gửi bảng chọn đường (routing table) tới tất cả các nút dọc theo con đường đã chọn đó. – Trong trường hợp này, thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ được cất giữ tại trung tâm điều khiển mạng. – Các nút có thể không gửi hoặc định kỳ gửi các thông tin khi xẩy ra một sự kiện nào đó, trung tâm sẽ cập nhật lại để tính lại bảng chọn đường. § Kỹ thuật chọn đường phân tán không tồn tại các trung tâm điều khiển, quyết định chọn đường được thực hiện tại mỗi nút. Điều này đòi hỏi việc trao đổi thông tin giữa các nút, tuỳ thuộc vào mức độ thích nghi của thuật giải được xây dựng. 97 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Kỹ thuật chọn đường thích nghi & không thích nghiKỹ thuật chọn đường thích nghi & không thích nghi § Kỹ thuật chọn đường không thích nghi – Có thể tập trung hoặc phân tán nhưng nó không đáp ứng với mọi sự thay đổi trên mạng. – Trong trường hợp này, việc chọn đường được thực hiện mà không có sự trao đổi thông tin, không có sự cập nhật thông tin thường xuyên. – Tiêu chuẩn tối ưu để chọn đường và con đường được chọn một lần cho toàn cục. Kỹ thuật này chỉ thích nghi cho các mạng có tính ổn định cao. § Kỹ thuật chọn đường thích nghi mức độ thích nghi của một kỹ thuật chọn đường được đặc trưng bởi sự trao đổi thông tin chọn đường trên mạng, các thông tin về trạng thái của mạng có thể được cung cấp từ các nút láng giềng hoặc từ tất cả các nút khác. 98 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Yêu cầu của thuật toán tìm đườngYêu cầu của thuật toán tìm đường § Chính xác, ổn định, đơn giản và tối ưu § Thuật toán tìm đường phải có khả năng cập nhật lại cấu hình và đường vận chuyển để không phải khởi động lại mạng khi có sự cố tại một nút 99 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức X25 PLPGiao thức X25 PLP § Năm 1984 các tổ chức CCITT và ISO phối hợp ban hành chuẩn X25PLP (X25 Packet Level Protocol) cho tầng 3 đặc tả giao diện DTE/DTE, DTE/DCE. (Chuẩn ISO 8208) § X25 định nghĩa 2 kiểu liên kết: – VC Virtual Circuit là liên kết ảo có tính tạm thời được thiết lập và xoá bỏ bởi các thủ tục của X25 PLP. – PVC Permanent Virtual Circuit là liên ảo được thiết lập vĩnh viễn trên mạng không cần các thủ tục của X25 PLP. § Các thủ tục chính của X25 PLP - Call Setup Thiết lập liên kết - Clearing Xoá bỏ liên kết - Data Truyền dữ liệu thường - lnterrupt Truyền dữ liệu khẩn - Reset Khởi động lại liên kết - Restart Khởi động lại giao diện 101 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Khuôn dạng các gọi tin X25PLPKhuôn dạng các gọi tin X25PLP Gói dữ liệu thường (Data) Q D 0 1 Logical Q D 0 1 Logical Channel Identifier Channel Identifier P(R) M P(S) O P(S) O P(R) M USER DATA USER DATA a) Dạng chuẩn b) Dạng mở rộng 102 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Khuôn dạng các gọi tin X25PLPKhuôn dạng các gọi tin X25PLP 0 0 0/1 0/1 Logical 0 0 0/1 0/1 Logical Channel Identifier Channel Identifier 0 0 1 0 0 0 1 1 Packet Type Identifier Interrupt User Data (Max: 32 bytes) Additional Information Gói dữ liệu khẩn Gói điều khiển 103 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức X25PLPGiao thức X25PLP § Các tham số: – Logical Channel Identifier: Số hiệu của liên kết logic VC, PVC – P(S): Số hiệu gói tin được gửi đi – P(R): Số hiệu gói tin đang chờ nhận. – Packet Type Identifier (PTI): Mã phân biệt các kiểu gói tin. – Bit Q (Qualifier bit): Dùng để phân biệt gói tin dữ liệu hay điều khiển – Bit D (Delivery Confirmation Bit): Chỉ thị về cơ chế báo nhận – Bit M (More Data Bit): Nếu M=0 vẫn còn gói tin tiếp theo, M=1 là gói tin cuối cùng. – Vùng ”Additional Information”: Thông tin bổ sung trong các gói tin điều khiển. 104 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng giao vận (Transport Layer)Tầng giao vận (Transport Layer) § Vai trò và chức năng – Thực hiện truyền dữ liệu dữ 2 đầu mút, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu giữa 2 đầu mút, việc ghép kênh, cắt/hợp dữ lệu nếu cần. – Trong mô hình OSI 4 tầng cao trên tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sử dụng. Tầng Giao vận là tầng cao nhất của nhóm các tầng thấp, mục đích của nó cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể của phương tiện truyền thông được sử dụng ở bên dưới trở nên “trong suốt” đối các tầng trên. – Để đáp ứng được nhiệm vụ trên phải được tính đến khả năng thích ứng của từng loại mạng như mạng “có liên kết” hoặc “không liên kết”, phải quan tâm và bảo đảm yêu cầu về chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS). 105 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng giao vận (Transport Layer)Tầng giao vận (Transport Layer) § Liên quan đến chất lượng dịch vụ CCITT và ISO định nghĩa 3 loại mạng sau: – Mạng loại A: Có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp nhận được. Các gói tin được đảm bảo là không bị mất. Tầng Giao vận không cần cung cấp dịch vụ phục hồi (recovery) hoặc sắp xếp thứ tự lại (resequencing). – Mạng loại B: Có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố có báo hiệu lại không chấp nhận được. Tầng Giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra sự cố hoặc lỗi. – Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi không chấp nhận được (không tin cậy). Tầng Giao vận phải có khả năng phục hồi khi xẩy ra lỗi và sắp xếp thứ tự lại các gói tin. 106 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức chuẩn cho tầng giao vậnGiao thức chuẩn cho tầng giao vận § CCITT X.224 / ISO 8073 § Giao thức tầng giao vận phụ thuộc vào chất lượng dịch vụ của các loại mạng. Chia thành 5 lớp: – Class 0: Simple Class (Lớp đơn giản): cung cấp khả năng, phương tiện thiết lập liên kết, truyền dữ liệu và huỷ bỏ liên kết trên nền mạng “có liên kết” loại A, có khả năng phát hiện và báo hiệu các lỗi nhưng không có khả năng phục hồi. Khi mạng báo hiệu một lỗi cho tầng Giao vận thì tầng này sẽ huỷ bỏ liên kết, giao dịch sẽ được thực hiện lại ngay khi có điều kiện. 107 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức chuẩn cho tầng giao vậnGiao thức chuẩn cho tầng giao vận – Class 1: Basic Error Recovery Class (Lớp phục hồi lỗi cơ bản): lớp này dùng đối với các mạng loại B như mạng chuyển mạch gói X25. Khác với lớp 0, ở đây các đơn vị dữ liệu (TPDU) được đánh số. Ngoài ra giao thức còn có khả năng báo nhận và truyền dữ liệu khẩn. Các giao thức ở lớp này còn có khả năng phục hồi lỗi. – Class 2: Multiplexing Class (Lớp dồn kênh): Lớp này là bước cải tiến và phát triển của lớp 0, cho phép dồn kênh vào một liên kết mạng duy nhất, đồng thời có thể kiểm soát luồng dữ liệu tránh tắc nghẽn. Giao thức lớp 2 không có khả năng phát hiện và phục hồi lỗi cho nên chỉ phục vụ cho các mạng loại A. 108 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Giao thức chuẩn cho tầng giao vậnGiao thức chuẩn cho tầng giao vận – Class 3: Error Recovery and Mutiplexing Class (Lớp phục hồi lỗi và dồn kênh): lớp này là mở rộng các giao thức của lớp 2 với khả năng phát hiện và phục hồi lỗi. Lớp này thường được sử dụng cho mạng loại B. – Class 4: Error Detection and Recovery Class (Lớp phát hiện và phục hồi lỗi): Lớp này có hầu hết các chức năng của các lớp trước và còn bổ sung thêm một số khả năng để kiểm soát việc truyền dữ liệu. Vì thế giao thức của lớp này được thiết kế để làm việc với các mạng loại C. 109 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Các loại TPDUCác loại TPDU Tên TPDU Viết tắt Ý nghĩa ü Connection Request CR Dùng trong giai đoạn thiết lập liên kết ü Connection Confirm Cc Xác nhận thiết lập liên kết ü Disconnect Request DR Hủy bỏ liên kết ü Disconnect Confirm DC Xác nhận hủy bỏ liên kết ü Data Dt Truyền dữ liệu người dùng ü Expedited Data ED Truyền dữ liệu khẩn ü Acknowledgment AK Báo nhận tốt DT ü Expedited Acknowledgment EA Báo nhận tốt DE ü Reject Rj Yêu cầu truyền lại (TPDU lỗi) ü TPDU Error ER Báo lỗi 110 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Các loại TPDUCác loại TPDU – Khuôn dạng của mỗi loại TPDU đều có 3 phần: Phần đầu cố định (fixed header); phần đầu thay đổi (variable header) và phần dữ liệu (data field). Byte 1 LI 2 Fixed part n Variable Part m Data 111 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng phiên (Session Layer)Tầng phiên (Session Layer) § Mục tiêu của tầng phiên là cung cấp ứng dụng cho người sử dụng đầu cuối các chức năng cần thiết để quản lý các phiên của họ, cụ thể là: – Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giải phóng các (một cách logic) phiên (hay còn gọi là hội thoại – dialogues) – Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu. – Áp đặt các qui tắc cho tương tác giữa các ứng dụng của người sử dụng. – Cung cấp cơ chế “lấy lượt” trong quá trình trao đổi dữ liệu. 112 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng phiên (Session Layer)Tầng phiên (Session Layer) § Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo một trong 3 phương thức: – Hai chiều đồng thời – Hai chiều luân phiên – Một chiều. Với hai chiều đồng thời cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu đi. Một khi phương thức này được thoả thuận thì không đòi hỏi phải có nhiệm vụ quản trị tương tác đặc biệt nào. Trong trường hợp hai chiều luân phiên thì nẩy sinh vấn đề: hai người sử dụng phải “lấy lượt “ để truyền dữ liệu. Thực thể tầng phiên (session entity) duy trì tương tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi người sử dụng khi đến lượt họ được truyền dữ liệu. 113 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng trình diễn (Presentation Layer)Tầng trình diễn (Presentation Layer) § Vai trò và chức năng: – Mục đích của tầng trình diễn là đảm bảo cho các hệ thống cuối có thể truyền thông có kết quả ngay cả khi chúng sử dụng các biểu diễn dữ liệu khác nhau. Để đạt được điều đó nó cung cấp một biểu diễn chung trên toàn mạng. – Tồn tại 3 dạng cú pháp (Syntax) truyền thông là: Cú pháp nguồn; Cú pháp truyền (Transfer Syntax) và Cú pháp đích. Có thể cả 3 hoặc một cặp nào đó trong các cú pháp trên là giống nhau. Tầng Trình diễn đảm nhiệm việc chuyển biểu diễn thông tin giữa cú pháp truyền sang cú pháp khác khi có yêu cầu. 114 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH
Computer Networks Tầng trình diễn (Presentation Layer)Tầng trình diễn (Presentation Layer) § Giao thức chuẩn tầng Trình diễn (ISO 8823/CCITT X.226) § Đặc tả các nội dung chính sau: – Cấu trúc và mã hoá các đơn vị dữ liệu của giao thức trình diễn (PPDU) dùng để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển. – Các thủ tục để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển giữa các thực thể trình diễn của hai hệ thống mở. – Liên kết giữa giao thức trình diễn với dịch vụ trình diễn và dịch vụ phiên. 115 © 2008 Khoa CNTT – ĐHSPKT VINH