Kỹ thuật máy tính và Mạng - Mạng máy tính

Tổng quan về Mạng máy tính 1-1 Mạng máy tính Bộ môn Kỹ thuật máy tính và Mạng Khoa Công nghệ Thông tin Đại học Sư phạm Hà Nội Tổng quan về Mạng máy tính 1-2 Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính Mục đích: ‰ Hình dung về mạng máy tính và một số khái niệm trong mạng máy tính ‰ Các vấn đề sâu và chi tiết hơn trong môn học ‰ Cách tiếp cận: sử dụng Internet làm ví dụ ‰ Khái niệm Internet ‰ Khái niệm giao thức ‰ Network edge ‰ Network core ‰ Access net, physical media ‰ Cấu trúc Internet/ISP ‰ Hiệu năng: độ mất gói, độ trễ ‰ Tầng giao thức, mô hình dịch vụ ‰ Mô hình mạng Tổng quan về Mạng máy tính 1-3 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-4 Hình dung về Internet ‰ Kết nối hàng tỷ thiết bị tính toán: host = hệ thống cuối ‰ Host chạy các ứng dụng mạng ‰ Liên kết truyền thông  Cáp quang, cáp đồng, sóng vô tuyến, vệ tinh  Tốc độ truyền (transmission rate) = bandwidth ‰ Router: chuyển tiếp các gói tin (đoạn dữ liệu) local ISP company network regional ISP router workstation server mobile Tổng quan về Mạng máy tính 1-5 Hình dung về Internet ‰ Giao thức Điều khiển việc truyền, nhận các bản tin  Ví dụ: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP ‰ Internet: Mạng của các mạng  Phân cấp lỏng lẻo  Public Internet và private intranet ‰ Các chuẩn trong Internet  RFC: Request for comments  IETF: Internet Engineering Task Force local ISP company network regional ISP router workstation server mobile Tổng quan về Mạng máy tính 1-6 Sự tiêu chuẩn hóa Internet ‰ International Telecommunications Union (ITU)  Các chuẩn truyền (ví dụ: modem - V.90)  Các dịch vụ điện thoại, fax truyền thống ‰ Internet Engineering Task Force (IETF)  Core: Internet Protocol, transport (TCP)  Ứng dụng: email, HTTP, FTP, SSH, NFS, VoIP ‰ W3C  HTML, XML, schema, SOAP, semantic web, ‰ OASIS  XML schema cho các ứng dụng cụ thể ‰ Nhiều các tổ chức khác Tổng quan về Mạng máy tính 1-7 Góc nhìn dịch vụ ‰ Hạ tầng truyền thông Cho phép các ứng dụng phân tán:  Web, email, games, thương mại điện tử, chia sẻ file ‰ Các dịch vụ truyền thông Cung cấp cho các ứng dụng:  Truyền không tin cậy không hướng kết nối  Truyền tin cậy hướng kết nối Tổng quan về Mạng máy tính 1-8 Khái niệm giao thức Giao thức của con người: ‰ “what’s the time?” ‰ “I have a question” Các bản tin nào đó gửi đi Hành động nào đó khi các bản tin nhận Các giao thức mạng (network protocol): ‰ Tất cả các hoạt động trong Internet dựa trên các giao thức Các giao thức định nghĩa định dạng, thứ tự của các bản tin gửi và nhận giữa các thực thể mạng và các hoạt động truyền nhận bản tin Tổng quan về Mạng máy tính 1-9 Khái niệm giao thức Giao thức của con người và giao thức của mạng máy tính: Các giao thức khác của con người? Hi Hi Got the time? 2:00 TCP connection req TCP connection response Get Thời gian Tổng quan về Mạng máy tính 1-10 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-11 Cấu trúc mạng: Nhìn cụ thể hơn ‰Network edge: các ứng dụng và các host ‰Network core:  Các thiết bị định tuyến Mạng của các mạng ‰Mạng truy cập, phương tiện vật lý: các liên kết truyền thông Tổng quan về Mạng máy tính 1-12 Network edge: ‰Hệ thống cuối (hosts):  Chạy các chương trình ứng dụng  Ví dụ: Web, email  tại “edge of network” ‰Mô hình client/server  Client gửi yêu cầu và nhận dịch vụ từ server  Ví dụ: Web browser/server, email client/server ‰Mô hình peer-peer:  Sử dụng rất ít hoặc không sử dụng các server dành riêng  Ví dụ: Gnutella, KaZaA Tổng quan về Mạng máy tính 1-13 Network edge: Dịch vụ hướng kết nối Mục đích: truyền dữ liệu giữa các hệ thống cuối ‰ Handshaking: thiết lập (chuẩn bị) cho việc truyền dữ liệu  Giao thức của con người: A: Hello, B: hello  Thiết lập trạng thái trong hai host truyền thông ‰ TCP - Transmission Control Protocol  Dịch vụ hướng kết nối của Internet Dịch vụ TCP [RFC 793] ‰ Tin cậy, truyền dữ liệu dòng byte có thứ tự  Mất gói: báo nhận (ACK) và truyền lại ‰ Điều khiển luồng:  Bên gửi không truyền vượt quá khả năng bên nhận ‰ Điều khiển tắc ngẽn:  Bên gửi giảm tốc độ gửi khi mạng tắc ngẽn Tổng quan về Mạng máy tính 1-14 Network edge: Dịch vụ không hướng kết nối Mục đích: Truyền dữ liệu giữa các hệ thống cuối ‰ UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]:  Không hướng kết nối  Truyền dữ liệu không tin cậy  Không điều khiển luồng  Không điều khiển tắc ngẽn Các ứng dụng sử dụng TCP: ‰ HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP (email) Các ứng dụng sử dụng UDP: ‰ Truyền dòng media, hội nghị truyền hình, DNS, điện thoại Internet Tổng quan về Mạng máy tính 1-15 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-16 Network Core ‰ Mạng lưới của các router kết nối với nhau ‰ Câu hỏi: Dữ liệu truyền qua mạng như thế nào?  Chuyển mạch kênh: đường dành riêng cho mỗi cuộc gọi: mạng điện thoại  Chuyển mạch gói: dữ liệu gửi qua mạng dưới các đoạn riêng rẽ Tổng quan về Mạng máy tính 1-17 Network Core: Chuyển mạch kênh Tài nguyên end-end dành riêng cho cuộc gọi ‰ Băng thông đường truyền, khả năng chuyển mạch ‰ Tài nguyên dành riêng: không chia sẻ khi rỗi ‰ Chuyển mạch kênh đảm bảo hiệu năng ‰ Đòi hỏi thiết lập cuộc gọi Tổng quan về Mạng máy tính 1-18 Network Core: Chuyển mạch kênh Các tài nguyên mạng (ví dụ: bandwidth) được chia thành các phần ‰ Các phần này cấp cho các cuộc gọi ‰ Các phần tài nguyên rỗi nếu không được sử dụng bởi cuộc gọi mà tài nguyên đó đã cấp phát cho cuộc gọi này (no sharing) ‰ Chia các bandwidth của đường truyền thành các phần  Chia theo tần số  Chia theo thời gian Tổng quan về Mạng máy tính 1-19 Chuyển mạch kênh: FDM và TDM FDM Tần số Thời gian TDM Tần số Thời gian 4 users Ví dụ: Tổng quan về Mạng máy tính 1-20 Câu hỏi bài tập ‰ Tính thời gian để gửi một file 640.000 bits từ host A tới host B qua mạng chuyển mạch kênh?  Các đường truyền là 1.536 Mbps Mỗi đường truyền sử dụng TDM 24 slot  Thời gian thiết lập kênh giữa hai host là 500 msec Tổng quan về Mạng máy tính 1-21 Network Core: Chuyển mạch gói Mỗi dòng dữ liệu end-end chia thành các gói tin ‰ Gói tin của user A, B dùng chung tài nguyên mạng ‰ Mỗi gói tin sử dụng toàn bộ băng thông đường truyền ‰ Tài nguyên sử dụng theo yêu cầu Sự tranh giành tài nguyên: ‰ Yêu cầu tài nguyên của tất cả user có thể vượt quá khả năng cung cấp ‰ Tắc ngẽn: hàng đợi gói tin, đợi để sử dụng đường truyền ‰ Store-and-forward: Các gói tin chuyển tới hop tại một thời điểm  Nút nhận đầy đủ gói tin trước khi chuyển tiếp đi Sự chia băng thông thành các phần Cấp phát riêng Dành tài riêng tài nguyên Tổng quan về Mạng máy tính 1-22 Chuyển mạch gói: Ghép kênh tĩnh Chuỗi gói tin A và B không có mẫu cố địnhÎ ghép kênh tĩnh. Trong TDM, mỗi host nhận cùng số slot trong quy vòng TDM frame. A B 10 Mb/s Ethernet C 1.5 Mb/s D E Ghép kênh tĩnh Hàng đợi gói tin Đợi đường truyền ra Tổng quan về Mạng máy tính 1-23 So sánh chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh ‰ Đường truyền 1 Mb/s ‰ Mỗi user:  100 kb/s khi “active”  active 10% of time ‰ Chuyển mạch kênh:  10 user ‰ Chuyển mạch gói Chuyển mạch gói cho phép nhiều user sử dụng mạng N user Đường truyền 1 Mbps Tổng quan về Mạng máy tính 1-24 So sánh chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh ‰ Tốt cho dữ liệu truyền thay đổi  Chia sẻ tài nguyên  Đơn giản, không thiết lập cuộc gọi ‰ Tắc nghẽn tăng: độ trễ và độ mất gói tin  Các giao thức cần đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy, điều khiển tẵc ngẽn ‰ Cung cấp hành vi giống circuit swiching như thế nào?  Đảm bảo băng thông cần cho ứng dụng audio/video  Vấn đề chưa được giải quyết (chương 6) Chuyển mạch gói là sự lựa chọn? Tổng quan về Mạng máy tính 1-25 Chuyển mạch gói: store-and-forward ‰ L/R giây để truyền gói tin L bít trên ra đường truyền R bps ‰ Toàn bộ gói tin phải đến router trước nó được truyền trên đường truyền tiếp theo:: store and forward ‰ Độ trễ = 3L/R Ví dụ: ‰ L = 7.5 Mbits ‰ R = 1.5 Mbps ‰ Độ trễ = 15 sec R R R L Tổng quan về Mạng máy tính 1-26 Mạng chuyển mạch gói: forwarding ‰ Mục đích: Chuyển các gói tin qua các router từ nguồn tới đích  Nhiều thuật toán chọn đường (chương 4) ‰ Mạng datagram:  Địa chỉ đích trong gói tin xác định next hop  Route có thể thay đổi trong phiên  Tương tự: lái xe, hỏi đường ‰ Mạng virtual circuit:  Mỗi gói tin mạng giá trị tag (virtual circuit ID), tag xác định next hop  Đường đi cố định xác định tại thời điểm thiết lập cuộc gọi, cố định suốt cuộc gọi  Router duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi Tổng quan về Mạng máy tính 1-27 Phân loại mạng Mạng viễn thông Mạng chuyển mạch kênh FDM TDM Mạng chuyển mạch gói Mạng VC Mạng Datagram • Mạng Datagram không là hướng kết nối hay không hướng kết nối. • Internet cung cấp cả dịch vụ hướng kết nối (TCP) và dịch vụ không hướng kết nối (UDP) cho các ứng dụng. Tổng quan về Mạng máy tính 1-28 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-29 Mạng truy cập và phương tiện vật lý Kết nối hệ thống cuối tới router thế nào? ‰ Mạng truy cập dân cư ‰ Mạng truy cập cơ quan (trường học, công ty) ‰ Mạng truy cập di động Làm quen với: ‰ Băng thông (bits per second) của mạng truy cập? ‰ Dùng chung hay dành riêng? Tổng quan về Mạng máy tính 1-30 Mạng truy cập dân cư: Truy cập điểm tới điểm ‰ Dialup qua modem  56Kbps (thường nhỏ hơn), truy cập trực tiếp tới router  Không thể vừa sử dụng mạng vừa sử dụng điện thoại tại một thời điểm ‰ ADSL: asymmetric digital subscriber line  1 Mbps đường lên (thường < 256 kbps)  8 Mbps đường xuống (thường < 1 Mbps)  FDM: 50 kHz - 1 MHz cho đường xuống 4 kHz - 50 kHz cho đường lên 0 kHz - 4 kHz cho điện thoại Tổng quan về Mạng máy tính 1-31 Mạng truy cập dân cư: cable modem ‰ HFC: hybrid fiber coax  Không đối xứng: 30Mbps đường xuống, 2 Mbps đường lên ‰ Mạng cáp và HFC kết nối gia đình tới ISP router  Các gia định chia sẻ truy cập tới router ‰ Triển khai: qua các công ty truyền hình cáp Tổng quan về Mạng máy tính 1-32 Mạng truy cập dân cư: cable modem Tổng quan về Mạng máy tính 1-33 Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Gia đình cable headend cable distribution network (simplified) Thường 500 tới 5,000 gia đình Tổng quan về Mạng máy tính 1-34 Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Gia đình cable headend cable distribution network (simplified) Tổng quan về Mạng máy tính 1-35 Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Gia đình cable headend cable distribution network server(s) Tổng quan về Mạng máy tính 1-36 Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan Gia đình cable headend cable distribution network Channels V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 FDM: Tổng quan về Mạng máy tính 1-37 Mạng truy cập công ty: Local area network ‰ Mạng LAN của công ty/trường học kết nối các hệ thống cuối tới edge router ‰ Ethernet:  Đường truyền dùng chung hoặc dành riêng kết nối các hệ thống cuối và router  10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet ‰ LAN: Chương 5 Tổng quan về Mạng máy tính 1-38 Mạng truy cập không dây ‰ Mạng truy cập không dây kết nối hệ thống cuối tới router  Qua Base station còn gọi là Access Point ‰ Wireless LAN:  802.11b (WiFi): 11 Mbps ‰ Wider-area wireless access  Được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng điện thoại  3G ~ 384 kbps • Hiện thực??  WAP/GPRS Base Station Mobile Host Router Tổng quan về Mạng máy tính 1-39 Mạng gia đình Các thành phần mạng gia đình phổ biến: ‰ ADSL hoặc Cable Modem ‰ Router/Firewall/NAT ‰ Ethernet ‰ Wireless Access Point Wireless Access Point Router/ Firewall Wireless Laptop Cable Modem Kết nối với Cable Headend Ethernet Tổng quan về Mạng máy tính 1-40 Phương tiện vật lý ‰ Bit: Lan truyền giữa thiết bị truyền và nhận ‰ Đường truyền vật lý: kết nối giữa thiết bị phát và thu ‰ Guided Media:  Tín hiệu lan truyền trong phương tiện vật lý rắn: cáp Twisted Pair, cáp quang, cáp đồng trục ‰ Unguided Media:  Tín hiệu lan truyền tự do, ví dụ như tín hiệu radio Twisted Pair (TP) ‰ Hai dây đồng xoắn thành từng cặp  Category 3: dây điện thoại truyền thống, 10 Mbps Ethernet  Category 5: 100Mbps Ethernet Tổng quan về Mạng máy tính 1-41 Phương tiện vật lý: cáp đồng trục, cáp quang Cáp đồng trục: ‰ Hai dây dẫn bằng đồng, đồng trục ‰ Hai chiều ‰ Baseband:  Một kênh trên cáp  Kế thừa Ethernet ‰ Broadband:  Nhiều kênh trên cáp  HFC Cáp quang: ‰ Mang tín hiệu ánh sáng ‰ Tốc độ cao:  Truyền điểm tới điểm tốc độ cao (ví dụ: 5 Gps) ‰ Tỷ lệ lỗi thấp: không ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ Tổng quan về Mạng máy tính 1-42 Phương tiện vật lý: Sóng Radio ‰ Tín hiệu mang trong phổ điện từ ‰ Không có dây dẫn vật lý ‰ Hai chiều ‰ Ảnh hưởng của môi trường lan truyền:  Phản xạ  Vật cản  Nhiễu Kiểu đường truyền Radio: ‰ Sóng Microwave mặt đất  Đạt tới 45 Mbps ‰ LAN (ví dụ: Wifi)  2Mbps, 11Mbps ‰ Wide-Area (Ví dụ:e.g., cellular)  3G: hàng trăm kbps ‰ Satellite  Đạt tới 50Mbps (hoặc nhiều kênh bandwidth nhỏ hơn)  Độ trễ end-end: 270 msec  Các vùng địa lý xa Tổng quan về Mạng máy tính 1-43 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-44 Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng ‰ Phân cấp tương đối ‰ Mức trung tâm: “Tier-1” ISPs (ví dụ: UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), phạm vi quốc gia/quốc tế  Đối xử với nhau ngang hàng Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-1 cung cấp kết nối nội bộ NAP Tier-1 cũng cung cấp kết nối với public network access point (NAP) Tổng quan về Mạng máy tính 1-45 Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng ‰ “Tier-2” ISP: các ISP nhỏ hơn (thường mức vùng)  Kết nối tới một hoặc nhiều Tier-1 ISP và các Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISPTier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP trả cho Tier-1 ISP chi phí kết nối tới phần còn lại của Internet ‰ Tier-2 ISP là khách hàng của Tier-1 ISP Tier-2 ISP cũng là ngang hàng với các Tier-2 ISP khác, liên kết NAP Tổng quan về Mạng máy tính 1-46 Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng ‰ “Tier-3” ISP và local ISP  Mạng gần nhất đối với các hệ thống cuối Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISPTier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP local ISPlocal ISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Local ISP và Tier- 3 ISP là khách hàng của các Tier ISP mức cao hơn, các tier mức cao hơn kết nối tier là khách hàng của nó với phần còn lại của Internet Tổng quan về Mạng máy tính 1-47 Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng ‰ Một gói tin chuyển qua nhiều mạng Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISPTier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP local ISPlocalISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Tổng quan về Mạng máy tính 1-48 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-49 Mất gói và trễ Các gói tin được xếp hàng trong hàng đợi của thiết bị định tuyến ‰ Tốc độ gói tin đến tới liên kết vượt quá khả năng của output link ‰ Hàng đợi gói tin, gói tin đợi để chuyển đi A B Gói tin đang được truyền (trễ) Các gói tin xếp hàng (trễ) Vùng đệm còn rỗi: các gói tin đến bị loại bỏ (mất gói - loss) nếu vùng đệm đầy Tổng quan về Mạng máy tính 1-50 Bốn nguồn gây độ trễ của gói tin ‰ 1. Xử lý của nút:  Kiểm tra lỗi bít  Xác định output link A B Lan truyền tín hiệu Truyền Xử lý của nút Xếp hàng ‰ 2. Xếp hàng  Thời gian đợi tại output link để truyền đi  Phụ thuộc vào mức độ đụng độ của thiết bị định tuyến Tổng quan về Mạng máy tính 1-51 Bốn nguồn gây độ trễ của gói tin 3. Trễ truyền: ‰ R= băng thông của liên kết (bps) ‰ L= độ dài gói tin (bits) ‰ Thời gian để gửi bít vào liên kết = L/R 4. Trễ lan truyền: ‰ d = chiều dài của liên kết vật lý ‰ s = tốc độ lan truyền trong phương tiện truyền (~2x108 m/sec) ‰ Trễ lan truyền = d/s A B Lan truyền tín hiệu Truyền Xử lý của nút Xếp hàng Chú ý: s và R có giá trị rất khác nhau Tổng quan về Mạng máy tính 1-52 Trễ của nút ‰ dproc = Trễ xử lý  Thường một vài microsecs hoặc nhỏ hơn ‰ dqueue = Trễ xếp hàng  Phụ thuộc vào sự tắc ngẽn ‰ dtrans = Trễ truyền  = L/R, có giá trị đáng kể với các liên kết tốc độ thấp ‰ dprop = Trễ lan truyền  Một vài microsecs tới hàng trăm msecs proptransqueueprocnodal ddddd +++= Tổng quan về Mạng máy tính 1-53 Độ trễ hàng đợi ‰ R= băng thông đường truyền (bps) ‰ L= độ dài gói tin (bit) ‰ a= tốc độ đến của gói tin Độ đo mức độ lưu lượng = La/R ‰ La/R ~ 0: Độ trễ hàng đợi trung bình nhỏ ‰ La/R -> 1: Độ trễ lớn hơn ‰ La/R > 1: Yêu cầu phục vụ vượt quá khả năng, độ trễ tiến tới vô cùng Tổng quan về Mạng máy tính 1-54 Đo độ trễ thực tế trong Internet ‰ Chương trình Traceroute: cung cấp chức năng đo độ trễ từ nguồn tới router theo đường tới đích. Đối với mỗi router i:  Gửi 3 gói tin sẽ tới router i trên đường tới đích  Router i sẽ trả về các gói tin cho bên gửi  Bên gửi sẽ tính thời gian giữa truyền và nhận. Tổng quan về Mạng máy tính 1-55 Ví dụ về độ trễ trong Internet 1 <1 ms <1 ms <1 ms 10.0.0.2 2 9 ms 9 ms 8 ms 125.235.79.254 3 8 ms 7 ms 7 ms 203.113.131.252 4 7 ms 7 ms 7 ms 203.113.159.28 5 27 ms 27 ms 28 ms pos9-3.br01.hkg04.pccwbtn.net [63.218.115.25] 6 48 ms 48 ms 48 ms 72.14.196.57 7 79 ms 81 ms 80 ms 64.233.174.43 8 81 ms 79 ms 79 ms 216.239.47.233 9 82 ms 86 ms 92 ms 216.239.47.54 10 80 ms 81 ms 80 ms jp-in-f104.google.com [66.249.89.104] Ba giá trị đo độ trễ traceroute tới www.google.com.vn United States VN Google Inc, US Tổng quan về Mạng máy tính 1-56 Độ mất gói ‰Hàng đợi (hay bộ đệm) có khả năng giới hạn ‰ Khi gói tin đến hàng đợi đầy, gói tin bị loại bỏ (mất gói) ‰Mất gói tin có thể được truyền lại bởi nút kề trước, bởi hệ thống cuối nguồn hoặc không truyền lại Tổng quan về Mạng máy tính 1-57 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-58 Các tầng giao thức Mạng là phức tạp! ‰ Nhiều thành phần:  Host  Router  Liên kết của các phương tiện truyền khác nhau Ứng dụng Giao thức  Phần cứng, phần mềm Tổng quan về Mạng máy tính 1-59 Tổ chức của chuyến bay ‰Một chuỗi các bước ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway takeoff airplane routing ticket (complain) baggage (claim) gates (unload) runway landing airplane routing airplane routing Tổng quan về Mạng máy tính 1-60 ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway (takeoff) airplane routing departure airport arrival airport intermediate air-traffic control centers airplane routing airplane routing ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) airplane routing ticket baggage gate takeoff/landing airplane routing Phân tầng chức năng của chuyến bay Layers: Mỗi lớp thực hiện một dịch vụ  Hoạt động xử lý qua chính lớp nội bộ của nó  Phụ thuộc vào các dịch vụ mà lớp dưới cung cấp Tổng quan về Mạng máy tính 1-61 Tại sao lại phân tầng? Giải quyết với các hệ thống phức tạp: ‰ Cấu trúc rõ ràng cho phép định danh, quan hệ của các phần hệ thống phức tạp ‰ Mô đun hóa để dễ bảo trì, nâng cấp hệ thống  Sự thay đổi trong việc thực hiện dịch vụ của mỗi tầng là trong suốt với phần còn lại của hệ thống  Ví dụ: Sự thay đổi trong thủ tục “in gate” không ảnh hưởng tới phần còn lại của hệ thống ‰ Có hạn chế của sự phân tầng ? Tổng quan về Mạng máy tính 1-62 Ngăn xếp giao thức Internet ‰ Application: hỗ trợ các ứng dụng mạng  FTP, SMTP, ‰ Transport: truyền dữ liệu host-host  TCP, UDP ‰ Network: dẫn đường các datagram từ nguồn tới đích  IP, các giao thức dẫn đường ‰ Link: truyền dữ liệu giữa các thành phần mạng láng giềng  PPP, Ethernet ‰ Physical application transport network link physical Tổng quan về Mạng máy tính 1-63 message segment datagram frame source application transport network link physical HtHnHl M HtHn M Ht M M destination application transport network link physical HtHnHl M HtHn M Ht M M network link physical link physical HtHnHl M HtHn M HtHnHl M HtHn M HtHnHl M HtHnHl M router switch Đóng gói Tổng quan về Mạng máy tính 1-64 Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính 1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access và physical media 1.5 Cấu trúc Internet và ISP 1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển mạch gói 1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ 1.8 Lịch sử Tổng quan về Mạng máy tính 1-65 Lịch sử Internet ‰ 1961: Kleinrock – Lý thuyết hàng đợi chứng minh hiệu quả của chuyển mạch gói ‰ 1964: Baran – chuyển mạch gói trong mạng dùng trong quân sự ‰ 1967: ARPAnet xây dựng bởi Advanced Research Projects Agency ‰ 1969: Nút ARPAnet đầu tiên hoạt động ‰ 1972:  ARPAnet công bố rộng rãi  NCP (Network Control Protocol) là giao thức host- host đầu tiên  Chương trình e-mail đầu tiên  ARPAnet có 15 nút 1961-1972: Nguồn gốc của mạng chuyển mạch gói Tổng quan về Mạng máy tính 1-66 Lịch sử Internet ‰ 1970: Mạng vệ tinh ALOHAnet satellite tại Hawaii ‰ 1973: Luận văn tiến sỹ của Metcalfe đề xuất mạng Ethernet ‰ 1974: Cerf và Kahn – kiến trúc cho kết nối các mạng ‰ Cuối những năm 70: kiến trúc mới: DECnet, SNA, XNA ‰ Cuối những năm 70: chuyển mạch các gói tin chiều dài cố định (tiền thân của ATM) ‰ 1979: ARPAnet có 200 nút Quy tắc làm việc liên mạng của Cerf và Kahn:  Tối thiểu, tự trị – không đòi hỏi có sự thay đổi bên trong để kết nối các mạng  Mô hình dịch vụ best effort  Stateless router  Điều khiển không tập chung Định nghĩa kiến trúc của Internet ngày nay 1972-1980: Làm việc liên mạng, các mạng mới Tổng quan về Mạng máy tính 1-67 Lịch sử Internet ‰ Đầu những năm 90: ARPAnet dừng làm việc ‰ 1991: NSF hạn chế sử dụng thương mại NSFnet (dừng làm việc 1995) ‰ Đầu những năm 1990: Web  Siêu văn bản [Bush 1945, Nelson 1960]  HTML, HTTP: Berners-Lee  1994: Mosaic sau đó là Netscape  Cuối những năm 90: thương mại hóa Web Cuối 90 cho đến những năm 2000: ‰ Instant messaging, chia sẻ file P2P ‰ An toàn bảo mật mạng đặt lên hàng đầu ‰ Khoảng 50 triệu host, hơn 100 triệu người sử dụng ‰ Đường truyền backbone đạt tốc độ Gbps 1990, 2000’s: thương mại hóa, Web, các ứng dụng mới Tổng quan về Mạng máy tính 1-68 Tổng kết chương 1 Các vấn đề đã học: ‰ Tổng quan Internet ‰ Khái niệm giao thức ‰ Network edge, core, access network  packet-switching và circuit-switching ‰ Cấu trúc Internet/ISP ‰ Hiệu năng: độ mất gói, độ trễ ‰ Mô hình phân lớp, dịch vụ ‰ Lịch sử Internet Vị trí các vấn đề đã học: ‰ Hiểu tổng quan và có một hình dung về mạng máy tính ‰ Các vấn đề sâu, chi tiết giới thiệu các phần sau