Nội dung

CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI ......................3 1. Khái niệm về mạng máy tính.................................................................................3 1.1 Một số loại mạng máy tính ................................................................................4 1.2 Các loại hình trạng mạng....................................................................................6 1.2.1 Bus........................................................................................................................6 1.2.2 Ring......................................................................................................................6 1.2.3 Star........................................................................................................................7 1.2.4 Mesh.....................................................................................................................8 2. Mô hình tham chiếu mở OSI.................................................................................8 2.1 Lịch sử của OSI...................................................................................................8 2.2 Ý nghĩa của mô hình tham chiếu mở OSI...........................................................9 2.3 Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từng tầng..................................................10 2.3.1 Tầng vật lý (Physical).........................................................................................10 2.3.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link)........................................................................11 2.3.3 Tầng mạng (NetWork)........................................................................................12 2.3.4 Tầng vận chuyển (Transport)..............................................................................14 2.3.5 Tầng phiên (Session)...........................................................................................15 2.3.6 Tầng trình diễn (Presentation).............................................................................15 2.3.7 Tầng ứng dụng (Application)..............................................................................16 2.4 Quá trình đóng gói dữ liệu trong mô hình OSI ................................................16 CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ ETHERNET ....................................................18 1. Giới thiệu về Ethernet..........................................................................................18 2. Ethernet và mô hình OSI.....................................................................................19 3. Tầng MAC và thuật toán CSMA/CD:................................................................19 3.1 Tầng cập nhật môi trường truyền MAC:...........................................................19 3.2 Các quy tắc của MAC và thuật toán CSMA/CD...............................................20 4. Hoạt động của Repeater vàHub .........................................................................22 4.1 Hoạt động của Repeater ...................................................................................23 4.2 Hoạt động của Hub ...........................................................................................24 5. Hoạt động của Bridge và Switch ........................................................................26 5.1 Khái niệm Collision Domain và Broadcast Domain ........................................26 5.2 Hoạt động của Bridge........................................................................................28 5.3 Hoạt động của Switch ......................................................................................31 CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH TCP/IP.....................................................................33 1. Lịch sử phát triển của mô hình TCP/IP ............................................................33 2. Các tầng của mô hình TCP/IP.............................................................................33 2.1 Tầng ứng dụng ( Applucation layer) ................................................................33 2.2 Tầng vận chuyển (Transport Layer)..................................................................34 2.2.1 Giao thức TCP....................................................................................................35 2.2.2 Giao thức điều khiển UDP..................................................................................37 2.2.3 Bắt tay ba bước...................................................................................................37 2.2.4 Cửa sổ trượt........................................................................................................38 1 2.3 Chỉ số cổng (port) của TCP và UDP.................................................................39 2.4 Tầng Internet (Internet Layer)...........................................................................40 2.5 Tầng truy nhập mạng (Network Access Layer)................................................42 3. Kiến trúc Internet.................................................................................................42 4. So sánh giữa mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP:............................43 5. Các ứng dụng tại tầng ứng dụng của TCP/IP....................................................44 2 CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI 1. Khái niệm về mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đường truyền được kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến ... Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính. Hình1.1. Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng Những ưu điểm khi kết nối các máy tính thành một mạng máy tính: + Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích. + Trao đổi thông tin trong một mạng máy tính dễ dàng 3 + Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn. + Có thể dùng chung thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ,...). + Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín (E-Mail), tin tức dễ dàng. + Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp mà chức nǎng lại mạnh). + Mạng máy tính cung cấp môi trường làm việc từ xa (chính phủ điện tử, hội nghị từ xa, elearning..). 1.1 Một số loại mạng máy tính + GAN (Global Area Network): Kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. + WAN (Wide Area Network): Mạng diện rộng, WAN liên kết các LAN và từ các LAN này có thể truy xuất đến các máy tính hay các file server tại các vị trí khác nhau. WAN có phạm vi địa lý rộng nên có khả năng cung cấp thông tin cự lý xa cho doanh nghiệp.Các WAN có thể được kết nối với nhau tạo thành GAN, hay bản thân nó đã là GAN. WAN dùng để kết nối các máy tính trong phạm vi một quốc gia hay một châu lục. + MAN (Metropolitan Area Network): Kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố. Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50100 Mbit/s). Một MAN thường bao gồm hai hay nhiều LAN cùng trong một vùng địa lý. 4 + LAN (Local Area Networks): Mạng cục bộ (LAN) là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà.... Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc. Một mạng LAN bao gồm các thành phần sau: o Máy tính. o Card giao tiếp mạng. o Các thiết bị ngoại vi, đường truyền thiết lập mạng. o Các thiết bị mạng. Chú ý: Trong các khái niệm cơ bản nói nêu trên thì chỉ có LAN và WAN là hai khái niệm hay được sử dụng nhất. Ngoài ra còn có một số mạng sau : + SAN (Storage Area Network): Là một mạng riêng dùng để lưu trữ dữ liệu, nó thích hợp với các hệ thống cần lưu trữ dữ liệu dự phòng, di chuyển file, tái tạo dữ liệu giữa các hệ thống. 5 + VPN (Virtual Private Network): Mạng dùng riêng ảo, là giải pháp sử dụng thiết bị phần cứng hoặc phần mềm để liên kết các mạng LAN tại các cơ sở khác nhau của một cơ quan thành một mạng LAN riêng bằng cách sử dụng Internet làm backbone. 1.2 Các loại hình trạng mạng 1.2.1 Bus Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ (host) cũng như tất cả các máy tính khác (workstation) hoặc các nút (node) đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến. Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống. 1.2.2 Ring 6 Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng. 1.2.3 Star Kết nối tất cả các cáp tới một điểm trung tâm. Nếu sử dụng star mở rộng kết nối các star lại với nhau thông qua HUB hoặc SWITCH. Dạng này có thể mở rộng phạm vi và mức độ bao phủ của mạng. Star mở rộng 7 1.2.4 Mesh Mỗi host trong mạng có đường nối riêng tới tất cả các host còn lại. Tăng khả năng tránh bị gián đoạn dịch vụ khi một máy bị hỏng. Chú ý: Nguyên nhân mà mô hình mạng LAN trở nên phổ biến : Vì nó cho phép những người sử dụng (users) dùng chung những tài nguyên quan trọng như: máy in mầu, ổ đĩa CD rom, các phần mềm ứng dụng và các thông tin cần thiết khác. Trước khi phát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi kết nối mạng thì rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội. LAN là cấu trúc cơ bản để hình thành và xây dựng các mô hình mạng khác như WAN, GAN,MAN. 2. Mô hình tham chiếu mở OSI 2.1 Lịch sử của OSI Sự phát triển của các mạng thời kỳ đầu không được tổ chức và diễn ra theo nhiều cách. Những năm đầu thập niên 1980 đã chứng kiến sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng và kích thước của các mạng. Khi các công ty bắt đầu nhận thức được ưu điểm của việc sử dụng công nghệ mạng, các mạng được thêm vào và được mở rộng nhanh chóng khi các công nghệ mạng mới được giới thiệu. Vào giữa thạp niên 1980, các công ty bắt đầu vấp phải các khó khăn bởi sự mở rộng nhanh chóng. Cũng giống như con người bất đồng ngôn ngữ đã gặp phải khi giao tiếp xúc với người khác, điều khó khăn cho các mạng sử dụng các đặc tả và hiện thực khác nhau muốn trao đổi thông tin với nhau. Vấn đề khó khăn tương tự xảy ra với các công ty đã phát triển riêng hay các công nghệ có tính sở hữu riêng . Sở hữu riêng có nghĩa là một hay một nhóm các công ty kiểm soát tất cả việc sử dụng công nghệ này.Các công nghệ tuân thủ nghiêm ngặt các quy định riêng có thể không thông tin được với các công nghệ tuân thủ theo quy định khác. Để giải quyết vấn đề bất tương thích mạng, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO) đã nghiên cứu các mô hình thiết lập mạng như Digital Equipment Corporation Network 8 (DECnet), System Network Architecture(SNA) và TCP/IP để tìm ra một số quy luật có thể áp dụng một cách tổng quát cho tất cả các mạng. Sử dụng nghiên cứu này, ISO đã tạo ra được một mô hình mạng, qua đó giúp các nhà cung cấp trang thiết bị tạo ra các mạng có thể tương thịch tốt với các mạng khác. Mô hình tham chiếu liên kết các hệ thống mở OSI (The OSI reference model) đã được công bố vào năm 1984, đây là một mô hình mạng có tính chất mô tả được tạo bởi ISO. 2.2 Ý nghĩa của mô hình tham chiếu mở OSI ISO đã đưa ra mô hình 7 mức (layers, còn gọi là lớp hay tầng) cho mạng, gọi là kiểu hệ thống kết nối mở hoặc mô hình OSI (Open System Interconnection). Việc ra đời mô hình OSI đã hỗ trợ việc kết nối và chia sẽ thông tin trên mạng một cách hiệu quả: + Cung cấp một chuẩn chung để các hãng, nhà phát triển phát triển các ứng dụng của mình trên hệ thống mạng máy tính. + Cho phép nhiều kiểu mạng, phần cứng, phần mềm khác nhau có thể giao tiếp được với nhau. + Ngăn chặn các thay đổi tại một lớp ảnh hưởng đến các lớp khác. + Chia quá trình truyền thông trên mạng máy tính thành những phần nhỏ hơn giúp dễ hiểu và dễ tiếp cận. 9 2.3 Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từng tầng 2.3.1 Tầng vật lý (Physical) Khái niệm: Tầng vật lý liên quan đến việc truyền các dòng bit giữa các máy bằng kênh truyền thông vật lý, không quan tâm đến ý nghĩa và cấu trúc của chúng. Ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết. Tầng vật lý (Physical layer) là tầng dưới cùng của mô hình OSI cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn. Tầng vật lý không qui định một ý nghĩa nào cho các tín hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân 0 và 1. Ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghĩa của các bit được truyền ở tầng vật lý sẽ được xác định. Khác với các tầng khác, tầng vật lý là không có gói tin riêng và do vậy không có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit. Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền. Các giao thức được xây dựng cho tầng vật lý được phân chia thành phân chia thành hai loại giao thức sử dụng phương thức truyền thông dị bộ (asynchronous) và phương thức truyền thông đồng bộ (synchronous). + Phương thức truyền dị bộ: không có một tín hiệu quy định cho sự đồng bộ giữa các bit giữa máy gửi và máy nhận, trong quá trình gửi tín hiệu máy gửi sử dụng các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi. Nó cho phép một ký tự được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó. 10