Computer Network-Final Version 20151229

Computer Network-Final Version 20151229 - HC VIN CNG NGH BU...

This preview shows page 1 out of 195 pages.

Unformatted text preview: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 1 BÀI GIẢNG MẠNG MÁY TÍNH (Dành cho sinh viên hệ Đại học chính qui chuyên ngành Công nghệ thông tin) Người biên soạn: ThS. Nguyễn Xuân Anh HÀ NỘI – 12/2015 LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu này dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học của Học viện Công nghệ Bưu chính Viến thông. Tài liệu cung cấp cho học viên các kiến thức cơ bản về kiến trúc, nguyên lý vận hành, các giao thức, các công nghệ sử dụng trong mạng máy tính. Tài liệu được trình bày theo phương pháp từ tổng quát đến chi tiết, bắt đầu bằng việc giới thiệu vai trò của nó trong đời sống xã hội, kiến trúc phân tầng của mạng và sau đó đi vào phân tích chi tiết các giao thức thuộc mỗi tầng. Ngoài những nội dumg mang tính chất lý luận về kiến trúc mạng, tài liệu này còn đề cập tới các vấn đề phát sinh trong quá trình truyền tin trên mạng, các giao thức và các thiết bị mạng. Mặc dù đã cố gắng trình bày các vấn đề một cách đầy đủ và dễ nhiểu nhất, tuy nhiên có thể vẫn còn những điểm thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và các bạn sinh viên. Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .............................................................................. 9 1.1 Mạng máy tính và Internet ...................................................................... 9 1.2 Phân loại mạng máy tính ....................................................................... 10 1.3 Hình trạng mạng .................................................................................... 10 1.3.1 Hình trạng vật lý ............................................................................. 11 1.3.2 Hình trạng logic .............................................................................. 12 1.3.3 Kết nối với mạng Internet............................................................... 13 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ HIỆU NĂNG MẠNG................................. 15 2.1 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói ............................................... 15 2.2 Phân tầng và chức năng của các tầng .................................................... 17 2.2.1 Kiến trúc phân tầng......................................................................... 18 2.2.2 Mô hình OSI ................................................................................... 19 2.2.2.1 Các tiến trình ngang hàng........................................................ 21 2.2.2.2 Giao diện giữa các tầng ........................................................... 22 2.2.2.3 Tổ chức các tầng ...................................................................... 22 2.2.3 Chức năng các tầng trong mô hình OSI ......................................... 22 2.2.3.1 Tầng vật lý ............................................................................... 22 2.2.3.2 Tầng liên kết dữ liệu ................................................................ 23 2.2.3.3 Tầng mạng ............................................................................... 24 2.2.3.4 Tầng vận tải ............................................................................. 24 2.2.3.5 Tầng phiên ............................................................................... 25 2.2.3.6 Tầng trình diễn......................................................................... 25 2.2.3.7 Tầng ứng dụng ......................................................................... 26 2.2.4 Mô hình TCP/IP.............................................................................. 26 2.2.4.1 Tầng truy nhập mạng ............................................................... 28 2.2.4.2 Tầng Internet............................................................................ 28 2.2.4.3 Tầng vận tải ............................................................................. 29 2.2.4.4 Tầng ứng dụng ......................................................................... 29 2.2.5 So sánh mô hình OSI và mô hình TCP/IP...................................... 30 2.3 Tên miền và địa chỉ ............................................................................... 31 2.3.1 Các dịch vụ tên miền ...................................................................... 31 2.3.2 Cơ chế hoạt động của dịch vụ tên miền ......................................... 33 2.3.3 Bản ghi dịch vụ tên miền................................................................ 35 2.4 Nguyên tắc thiết kế Internet .................................................................. 37 2.5 Các yếu tố tạo nên hiệu năng mạng....................................................... 42 2.5.1 Các yếu tố đánh giá hiệu năng mạng.............................................. 42 Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 3 2.5.2 Vai trò của việc đánh giá hiệu năng mạng máy tính ...................... 42 2.5.3 Các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng .................................. 43 CHƯƠNG 3: TẦNG ỨNG DỤNG................................................................ 46 3.1 Các khái niệm và cài đặt các giao thức tầng ứng dụng ......................... 46 3.1.1 Mô hình dịch vụ của tầng ứng dụng............................................... 47 3.1.2 Mô hình khách chủ ......................................................................... 48 3.1.3 Mô hình ngang hàng ....................................................................... 48 3.2 Các giao thức thường dùng tại tầng ứng dụng ...................................... 49 3.2.1 Giao thức truy nhập trang web HTTP ............................................ 49 3.2.1.1 Tổng quan về giao thức HTTP ................................................ 50 3.2.1.2 Khuôn dạng của bản tin HTTP ................................................ 53 3.2.1.3 Tương tác người dùng-máy chủ .............................................. 56 3.2.1.4 GET có điều kiện ..................................................................... 57 3.2.1.5 Web caches .............................................................................. 58 3.2.2 Giao thức truyền tập tin FTP .......................................................... 60 3.2.3 Giao thức chuyển thư điện tử ......................................................... 62 3.2.3.1 Giao thức SMTP ...................................................................... 63 3.2.3.2 POP3 ........................................................................................ 70 3.2.3.3 IMAP ....................................................................................... 72 3.3 Một số ứng dụng quen thuộc ................................................................. 73 3.3.1 Trình duyệt web.............................................................................. 73 3.3.2 Phần mềm đọc thư điện tử .............................................................. 74 3.3.3 Các phần mềm đa phương tiện ...................................................... 75 3.3.4 Tiện ích telnet, rlogin, ssh .............................................................. 75 CHƯƠNG 4: TẦNG VẬN TẢI..................................................................... 76 4.1 Ghép kênh và phân kênh, các giao thức TCP và UDP.......................... 76 4.1.1 Ghép kênh và phân kênh ................................................................ 76 4.1.2 Giao thức TCP ................................................................................ 80 4.1.3 Giao thức UDP ............................................................................... 81 4.1.3.1 Cấu trúc dữ liệu của giao thức UDP........................................ 82 4.1.3.2 Cách tính kiểm tra tổng trong UDP ......................................... 83 4.2 Các nguyên lý truyền dữ liệu tin cậy..................................................... 83 4.2.1 Xây dựng giao thức truyền dữ liệu tin cậy ..................................... 84 4.2.1.1 Truyền dữ liệu tin cậy trên kênh tin cậy hoàn toàn ................. 84 4.2.1.2 Truyền dữ liệu tin cây trên kênh truyền có lỗi bit ................... 85 4.2.1.3 Truyền dữ liệu tin cây khi có lỗi mất đoạn tin ....................... 89 4.3 Điều khiển lưu lượng............................................................................. 91 4.4 Nâng cao hiệu năng bằng đường ống Pipeline...................................... 92 Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 4 4.4.1 Giao thức quay lui-N ...................................................................... 93 4.4.2 Giao thức lặp có lựa chọn............................................................... 97 CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH SOCKET .......................................................... 101 5.1 Khái niệm về socket ............................................................................ 101 5.1.1 Mô hình khách/chủ ....................................................................... 101 5.1.2 Các kiến trúc khách/chủ ............................................................... 102 5.1.2.1 Khách/chủ hai tầng ................................................................ 102 5.1.2.2 Khách/chủ ba tầng ................................................................. 103 5.1.2.3 Kiến trúc n- tầng ................................................................... 103 5.1.3 Mô hình truyền tin socket............................................................. 103 5.2 Java sockets ......................................................................................... 105 5.2.1 Socket cho phía máy chủ .............................................................. 105 5.2.2 Socket cho tiến trình trên máy khách ........................................... 107 5.3 Máy chủ đa xử lý ................................................................................. 109 5.4 Lập trình socket với ngôn ngữ C ......................................................... 109 CHƯƠNG 6: GIAO THỨC TCP................................................................. 111 6.1 Cấu trúc đơn vị dữ liệu của giao thức TCP ......................................... 111 6.2 Truyền dữ liệu tin cậy.......................................................................... 113 6.3 Điều khiển luồng ................................................................................. 117 6.4 Quản lý kết nối .................................................................................... 118 6.5 Điều khiển tắc nghẽn ........................................................................... 122 CHƯƠNG 7: TẦNG MẠNG VÀ GIAO THỨC IP .................................... 125 7.1 Mô hình dịch vụ tầng mạng................................................................. 125 7.1.1 Nguyên lý chuyển mạch tầng mạng ............................................. 126 7.1.2 Lịch sử chuyển mạch gói và chuyển mạch ảo.............................. 129 7.2 Nguyên tắc định tuyến......................................................................... 130 7.2.1 Thuật toán định tuyến theo trạng thái đường truyền .................... 131 7.2.2 Thuật toán vector khoảng cách..................................................... 135 7.3 Định tuyến phân cấp............................................................................ 139 7.4 Giao thức IP......................................................................................... 140 7.4.1 Địa chỉ IPv4 .................................................................................. 141 7.4.1.1 Vấn đề địa chỉ và định tuyến................................................. 145 7.4.1.2 Khuôn dạng gói dữ liệu IP..................................................... 146 7.4.1.3 Phân mảnh và hợp nhất gói tin IP.......................................... 148 7.4.2 Địa chỉ IP phiên bản 6 .................................................................. 151 7.4.2.1 Định dạng gói tin IP V6......................................................... 151 7.4.2.2 ICMP cho IPV6 ..................................................................... 153 7.4.3 Chuyển từ IPv4 sang IPv6 ............................................................ 153 Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 5 7.5 Định tuyến trên Internet ...................................................................... 153 7.5.1 Giao thức RIP ............................................................................... 154 7.5.2 Giao thức OSPF............................................................................ 155 7.5.3 Giao thức BGP.............................................................................. 156 7.6 Các giao thức khác .............................................................................. 156 7.6.1 Giao thức ICMP............................................................................ 156 7.6.2 Cấp phát địa chỉ IP........................................................................ 157 7.6.2.1 Giao thức RARP .................................................................... 157 7.6.2.2 Giao thức BOOTP ................................................................. 158 7.6.2.3 Giao thức DHCP.................................................................... 158 7.7 Chuyển đổi địa chỉ............................................................................... 159 7.7.1.1 Giao thức ARP....................................................................... 159 7.7.1.2 Chuyển địa chỉ mạng ............................................................. 160 7.8 Chia mạng............................................................................................ 160 CHƯƠNG 8: TẦNG LIÊN KẾT ................................................................. 162 8.1 Mô hình dịch vụ tầng liên kết dữ liệu ................................................. 162 8.2 Giao thức đa truy nhập ........................................................................ 163 8.2.1 Giao thức phân chia kênh truyền.................................................. 166 8.2.2 Giao thức đa truy cập ngẫu nhiên................................................. 167 8.2.2.1 Slotted ALOHA ..................................................................... 167 8.2.2.2 ALOHA thuần túy ................................................................. 168 8.2.2.3 Đa truy cập cảm nhận sóng mang.......................................... 169 8.3 Các công nghệ kết nối ......................................................................... 170 8.3.1 Công nghệ Ethernet ...................................................................... 170 8.3.1.1 Cấu trúc khung dữ liệu Ethernet........................................... 171 8.3.1.2 Dịch vụ truyền số liệu không liên kết.................................... 172 8.3.1.3 Dải tần cơ sở và mã hoá Manchester..................................... 173 8.3.1.4 CSMA/CD ............................................................................. 173 8.3.1.5 Hiệu suất Ethernet.................................................................. 175 8.3.1.6 Các công nghệ Ethernet ......................................................... 176 8.3.2 Kết nối mạng diện rộng ................................................................ 178 8.3.2.1 Giao thức PPP........................................................................ 178 8.3.2.2 Giao thức điều khiển đường truyền PPP .............................. 181 8.4 Các thiết bị mạng nội bộ...................................................................... 183 8.4.1 Bộ tập trung .................................................................................. 183 8.4.2 Cầu nối.......................................................................................... 184 8.4.2.1 Nguyên lý lọc và chuyển tiếp ................................................ 185 8.4.2.2 Xây dựng bảng chuyển mạch ................................................ 187 Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 6 8.4.2.3 Spanning Tree........................................................................ 187 8.4.2.4 So sánh cầu nối và thiết bị định tuyến .................................. 188 8.4.2.5 Kết nối các đoạn mạng qua đường trục ................................. 190 8.4.3 Switch ........................................................................................... 190 8.5 Kết nối không dây ............................................................................... 192 8.5.1 Các mô hình kết nối mạng không dây.......................................... 192 8.5.2 Ưu và nhược điểm của kết nối không dây.................................... 194 Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 7 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchoronous Trangfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện dữ liệu phân tán bằng cáp quang FDMA Frequency Division Multi Access Đa truy nhập chia theo tần số ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức thông điệp điều khiển Internet IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban công nghệ Internet ISDN Integrated Service Digital Networ Mạng dịch vụ tích hợp số ISP Internet Service Providers Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng cục bộ MAN Metropolitan Area Network Mạng khu vực OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết các hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu của giao thức PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng RARP Reverse Address Resolution Protocol RIP Routing information protocol| SAN Storage Area Network Mạng lưu trữ SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet protocol Giao thức điều khiển truyền/Giao thức liên mạng TDMA Time Division Multi Access Đa truy nhập chia theo thời gian VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng Bài giảng Mạng máy tính – Ths. Nguyễn Xuân Anh 8 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Chúng ta đang sống trong thời đại mà việc sử dụng công nghệ đã và đang dần thay đổi cuộc sống, việc toàn cầu hóa của mạng Internet đã đạt được những thành tựu ngoài sức tưởng tượng của bất kỳ ai. Những thói quen xã hội, thương mại, chính trị và giao tiếp cá nhân cũng nhanh chóng thay đổi để theo kịp sự phát triển của mạng toàn cầu. Nhiều dự án khởi nghiệp đã và đang bắt đầu bằng cách sử dụng mạng Internet, những sản phẩm và dịch vụ mới đã tận dụng ưu thế tiểm năng mạng, mạng Internet đã chứng tỏ vai trò ngày càng quan trọng trong đời sống xã hội. Chương này sẽ giới thiệu về ảnh hưởng của mạng tới đời sống xã hội, những khái niệm chung về mạng máy tính và một số đặc trưng về kiến trúc mạng. 1.1 Mạng máy tính và Internet Giao tiếp với người khác là một trong những nhu cầu thiết yếu của mỗi con người, nó chỉ đứng sau các nhu cầu về không khí, nước, thực phẩm và vật dụng che thân. Các phương pháp chia sẻ thông tin đã đều đặn thay đổi và phát triển, ban đầu là những cuộc nói chuyện mặt đối mặt, tiếp đến là những tín hiệu, ấn phẩm, điện thoại, vô tuyến… và ngày nay là các mạng xã hội, mỗi sự phát triển đã cải thiện và nâng cao chất lượng truyền thông. Với mỗi bước tiến bộ của công nghệ truyền thông, sự sáng tạo và tương tác của các mạng dữ liệu bùng nổ đã có những ảnh hưởng sâu rộng tới đời sống xã hội. Ban đầu, các mạng dữ liệu chỉ giới hạn trong việc trao đổi thông tin dựa trên các ký tự giữa các hệ thống máy tính, các mạng ngày nay đã phát triển để có thể mang các thông tin đa phương tiện giữa các loại thiết bị khác nhau. Sự hội tụ về mạng đã cho phép người dùng có thể tương tác trực tiếp với nhau gần như theo thời gian thực. Với tính chất đó, truyền thông trên mạng Internet đã khuyến khích hình thành các cộng đồng toàn cầu, trao đổi thông tin giữa các thành viên trong cộng đồng không còn bị hạn chế bởi không gian và thời gian. Mạng máy tính là một hệ thống bao gồm các máy tính được nối kết với nhau để trao đổi thông tin. Việc kết nối các máy tính với nhau n...
View Full Document

  • Spring '17

{[ snackBarMessage ]}

What students are saying

  • Left Quote Icon

    As a current student on this bumpy collegiate pathway, I stumbled upon Course Hero, where I can find study resources for nearly all my courses, get online help from tutors 24/7, and even share my old projects, papers, and lecture notes with other students.

    Student Picture

    Kiran Temple University Fox School of Business ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    I cannot even describe how much Course Hero helped me this summer. It’s truly become something I can always rely on and help me. In the end, I was not only able to survive summer classes, but I was able to thrive thanks to Course Hero.

    Student Picture

    Dana University of Pennsylvania ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    The ability to access any university’s resources through Course Hero proved invaluable in my case. I was behind on Tulane coursework and actually used UCLA’s materials to help me move forward and get everything together on time.

    Student Picture

    Jill Tulane University ‘16, Course Hero Intern