Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu - Nguyễn Cao Đạt
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
Bài giảng
Mạng máy tính
ThS. NGUYỄN CAO ĐẠT
E-mail:[email protected]n
Chương 1: Mục lục
1.1 Internet là gì?
1.2 Ngoại vi Mạng
máy đầu cuối, môi trường truyền, liên kết
1.3 Trọng tâm mạng
Sự chuyển mạch, sự chuyển gói, cấu trúc mạng
1.4 Độ trễ, sự mất mát và thông lượng trong mạng
chuyển gói
1.5 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.6 Mạng trước các nguy cơ tấn công: Bảo mật
1.7 Lịch sử
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
MẠNG MÁY TÍNH
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
2
Mất gói và sự trễ diễn ra như thế nào ?
Các gói tin xếp hàng trong bộ nhớ của bộ định tuyến(router)
Tốc độ đầu vào vượt quá tốc độ đầu ra
Gói tin ở trong hàng đợi, chờ đến lượt.
gói tin chuẩn bị được truyền tải (trễ)
A
B
gói tin xếp hàng (trễ)
bộ nhớ không còn trống: các gói tin tới sẽ bị loại bỏ (mất gói)
nếu như không còn bộ nhớ nào trống để lưu chúng.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
3
Bốn nguyên nhân của sự trễ gói tin
2. Hàng đợi :
1. Xử lý tại node mạng:
Phải chờ khi cổng ra đang
Kiểm tra lỗi
bận
Xác định cổng ra
Phụ thuộc vào mức độ tắc
nghẽn của bộ định tuyến
truyền tải
A
lan truyền
B
xử lý
xếp hàng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
4
Sự trễ trong mạng chuyển-gói
3. Truyền tải:
4. Thời gian lan truyền:
R=băng thông của kết nối
d = độ dài của đường dây
(bps)
s = tốc độ lan truyền tín
hiệu (~2x108 m/sec)
L=độ dài của gói (bits)
thời gian để đẩy hết gói lên t/g lan truyền = d/s
đường dây = L/R
lưu ý: s và R là 2 đại lượng hoàn toàn
khác nhau!
truyền tải
A
lan truyền
B
xử lý
xếp hàng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
5
Ví dụ tương đồng: đoàn xe diễu hành
100 km
100 km
đoàn xe
10 chiếc
trạm
thu phí
trạm
thu phí
Các xe “lan truyền” với vận tốc
Thời gian để phục vụ
hết đoàn xe là =
12*10 = 120 s
Thời gian để xe cuối
cùng đi tới trạm tiếp
theo là:
100km/(100km/hr)= 1
hr
Đ/A: 62 phút
100 km/h
Trạm thu phí tốn 12 s để thu
phí mỗi xe (thời gian truyền
tải)
xe~bit; đoàn diễu hành ~ gói
tin
Hỏi: mất bao nhiêu t/g để
đoàn xe qua hết trạm thu phí
tiếp theo ?
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
6
Ví dụ tương đồng: đoàn xe diễu hành (tt)
100 km
100 km
đoàn xe
10 chiếc
trạm
thu phí
trạm
thu phí
Các xe bây giờ “lan truyền”
với vận tốc 1000 km/h
Trạm thu phí tốn 1 phút
cho mỗi xe
Đúng! Sau 7 ph, xe đầu
tiên tới trạm thứ 2 trong
khi còn 3 xe khác đang ở
trạm thứ 1.
Bit đầu tiên của gói tin có
thể tới bộ định tuyến tiếp
theo trước khi toàn bộ gói
tin được truyền đi tại bộ
định tuyến trước!
Hỏi: Sẽ có những xe tới
trạm thứ 2 trước khi tất cả
các xe qua trạm thứ 1?
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
7
Độ trễ tại node mạng
dnode dxl dxh dtt dlt
dxl = độ trễ xử lý
khoảng vài microsecs hoặc nhỏ hơn
dxh = độ trễ xếp hàng
phụ thuộc vào mức độ tắc nghẽn
dtt = độ trễ truyền tải
= L/R, phụ thuộc vào băng thông của liên kết
dlt = độ trễ lan truyền
vài microsecs tới vài trăm msecs
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
8
Độ trễ do xếp hàng
R=băng thông liên kết
(bps)
L=độ dài gói tin (bits)
a=tốc độ tới trung bình
của gói
Cường độ lưu lượng = La/R
La/R ~ 0: độ trễ xếp hàng trung bình thấp
La/R -> 1: độ trễ tăng dần
La/R > 1: nhiều “công việc” tới hơn là khả năng xử
lý, độ trễ trung bình là vô hạn!
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
MẠNG MÁY TÍNH
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
9
Độ trễ Internet “thực tế” và đường đi của
gói tin
Trên thực tế thì độ trễ Internet và mất gói như thế nào ?
Chương trình Traceroute: cho phép đo độ trễ từ nguồn
tới các bộ định tuyến trên toàn bộ đường đi của gói tin
tới đích. Với mọi i:
Gửi 3 gói tin tới bộ định tuyến i trên đường đi tới đích
Bộ định tuyếni sẽ phản hồi lại cho người gửi 3 lần
Người gửi tính thời gian từ lúc gửi gói tin đi tới lúc nhận được
phản hồi.
3 gói thử
3 gói thử
3 gói thử
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
10
Độ trễ Internet “thực tế” và đường đi của
gói tin
traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr
Ba giá trị độ trễ từ gaia.cs.umass.edu
đến cs-gw.cs.umass.edu
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms
2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms
3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms
4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms
5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms
6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms
7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms
liên kết xuyên
châu lục
(đại đương)
8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms
9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms
10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms
11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms
12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms
13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms
14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms
15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms
16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms
17 * * *
* không có phản hồi(gói thử bị mất, bộ định tuyến không trả lời)
18 * * *
19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
11
Sự mất gói
Hàng đợi (bộ nhớ) của bộ định tuyến có dung lượng giới hạn
Khi hàng đợi đã đầy, các gói tiếp theo sẽ bị bỏ
Gói tin bị mất có thể được truyền lại bởi node kề trước, hoặc
bởi nguồn, hoặc không được truyền lại.
hàng đợi
gói tin đang được truyền tải
(bộ nhớ)
A
B
gói tin tới khi bộ nhớ
đã đầy sẽ bị mất
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
12
Thông lượng (Throughput)
Thông lượng: tốc độ (bits/đvtg) mà các bit được
truyền tải giữa người gửi và người nhận
Tức thời: tốc độ tại một thời điểm cụ thể
Trung bình: tốc độ trong một khoảng t/g dài
băng thông
đường ống có thể
mang chất lỏng với
đường ống có thể
máy chủ gửi các
mang chất lỏng với vận
bit (chất lỏng) vào
vận tốc R bits/sec
tốc Rc bits/sec
s
đường ống
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
13
Thông lượng (tt)
Rs < Rc thông lượng toàn tuyến là bao nhiêu?
R bits/sec
s
R bits/sec
c
Rs > Rc thông lượng toàn tuyến là bao nhiêu?
R bits/sec
s
R bits/sec
c
liên kết thắt cổ chai (bottleneck link)
là liên kết trên đường đi của gói tin mà làm giảm thông lượng của toàn
tuyến
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
14
Thông lượng: trong Internet
Thông lượng mỗi kết nối
đầu cuối-đầu cuối:
R
s
min(Rc,Rs,R/10)
Trong thực tế: Rc hoặc Rs
thường là nút thắt cổ chai
R
R
s
s
R
R
R
c
c
R
c
10 kết nối chia sẻ băng thông của liên kết
xương sống R bits/sec
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
15
Chương 1: Mục lục
1.1 Internet là gì?
1.2 Ngoại vi Mạng
máy đầu cuối, môi trường truyền, liên kết
1.3 Trọng tâm mạng
Sự chuyển mạch, sự chuyển gói, cấu trúc mạng
1.4 Độ trễ, sự mất mát và thông lượng trong mạng
chuyển gói
1.5 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ
1.6 Mạng trước các nguy cơ tấn công: Bảo mật
1.7 Lịch sử
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
16
“Các tầng” giao thức
Mạng máy tính rất phức tạp!
Mhiều thành phần:
máy tính
bộ định tuyến
các liên kết có dây và không
dây
ứng dụng
Câu hỏi:
Có cách nào để tổ chức
một cách có hệ thống
cấu trúc của mạng máy
tính?
giao thức
phần cứng, phần mềm
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
17
Tổ chức của di chuyển hàng không
vé (phản hồi)
vé (mua)
hành lý (nhận)
cổng (ra)
hành lý (kiểm tra)
cổng (vào)
đường băng (hạ cánh)
định tuyến bay
đường băng (cất cánh)
định tuyến bay
thực hiện bay
một chuỗi các bước
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
MẠNG MÁY TÍNH
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
18
Phân tầng chức năng hàng không
vé
hành lý
cổng
cất cánh/hạ cánh
định tuyến bay
sân bay
đi
trung tâm điều khiển
không lưu trung gian
sân bay
tới
Phân tầng: mỗi tầng triển khai một dịch vụ
Thông qua những công việc trong nội bộ tầng
Phụ thuộc vào dịch vụ cung cấp bởi tầng ngay bên dưới nó
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
19
Tại sao phải phân tầng?
Xử lý các hệ thống phức tạp (chia để trị):
Cấu trúc rõ ràng tạo điều kiện phân biệt chức năng,
mối liên hệ của những thành phần của hệ thống
vd: mô hình tham chiếu TCP/IP
Tiện lợi trong việc bảo trì, nâng cấp hệ thống
sự thay đổi trong cách hiện thực ở mỗi tầng không ảnh
hưởng đến các tầng khác
vd: thay đổi qui cách bán vé từ trực tiếp sang trực tuyến
không ả/h đến định tuyến bay
Phân tầng có hại không?
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH
Bài giảng 2 – Chương 1: Giới thiệu
20
Tải về để xem bản đầy đủ
38 trang
14700
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Chương 1: Giới thiệu - Nguyễn Cao Đạt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mang_may_tinh_chuong_1_gioi_thieu_nguyen_cao_dat.pdf
