Mạng máy tính
Thành viên nhóm 3:
Nguyễn Thị Thao(nhóm trưởng)
Nguyễn Thị Nghĩa
Nguyễn Thị Bính
Lê Công Nam
Nguyễn Thị Hiền
Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các minicomputer bắt đầu xuất hiện.
Năm 1977, công ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính cũng gọi là máy tính cá nhân (personal computer - PC).
Năm 1981, IBM đưa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Vào giữa thập niên 1980, người sử dụng dùng các máy tính độc lập bắt đầu chia sẻ các tập tin bằng cách dùng modem kết nối với các máy tính khác..
Lịch sử phát triển của mạng máy tính



Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã phát triển các mạng diện rộng WAN có độ tin cậy cao, nhằm phục vụ các mục đích quân sự và khoa học.. Sau này, WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trở thành Internet.
Lịch sử phát triển của mạng máy tính

Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đơn lẻ được kết nối với nhau bằng các phương tiện

Mạng viễn thông cũng là mạng máy tính. Các node chuyển mạch là hệ thống máy tính được kết nối với nhau bằng các đường truyền dẫn và hoạt động truyền thông tuân theo các chuẩn mô hình tham chiếu OSI.
Định nghĩa mạng máy tính
Mục tiêu kết nối mạng máy tính

Cùng chia sẻ các tài nguyên chung, sử dụng tài nguyên của mạng

Nâng cao độ tin cậy của hệ thống mạng.

Tạo môi trường giao tiếp giữa người với người.
Mục tiêu mạng máy tính

Lợi ích kết nối mạng

Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác.

Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm

Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng
Lợi ích kết nối mạng

Các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy
tính
Cung cấp các dịch vụ truy nhập vào các nguồn thông tin ở xa để khai thác và xử lý thông tin. Cung cấp các dịch vụ mua bán, giao dịch qua mạng...

Phát triển các dịch vụ tương tác giữa người với người trên phạm vi diện rộng.

Xu hướng phát triển các dịch vụ giải trí trực tuyến (Online) hiện đại.
Các dịch vụ mạng
Các dịch vụ phổ biến trên mạng máy tính
Dịch vụ tệp (File services) cho phép chia sẻ tài nguyên thông tin chung, chuyển giao các tệp dữ liệu từ máy này sang máy khác.
Dịch vụ in ấn: Có thể dùng chung các máy in đắt tiền trên mạng. Cung cấp khả năng đa truy nhập đến máy in.
Các dịch vụ ứng dụng hướng đối tượng: Sử dụng các dịch vụ thông điệp (Message) làm trung gian tác động đến các đối tượng truyền thông.
Các dịch vụ mạng
Các dịch vụ phổ biến trên mạng máy tính
Các dịch vụ ứng dụng quản trị luồng công việc trong nhóm làm việc: Định tuyến các tài liệu điện tử giữa những người trong nhóm.

Dịch vụ cơ sở dữ liệu là dịch vụ phổ biến về các dịch vụ ứng dụng, là các ứng dụng theo mô hình Client/Server.
Các dịch vụ mạng
Bao gồm các vấn đề sau:
Kiến trúc mạng (Topology)
Các loại kiến trúc mạng
Giao thức mạng máy tính
Đường truyền vật lý
Các loại đường truyền
Các yếu tố cấu thành mạng máy tính
Kiến trúc mạng (Topology)
Topology là cấu trúc hình học không gian của mạng thực chất là cách bố trí vị trí vật lý các node và cách thức kết nối chúng lại với nhau.
Có hai kiểu cấu trúc mạng: kiểu điểm - điểm (Point to Point) và kiểu quảng bá (Multi Point).
Các yếu tố cấu thành mạng máy tính
Kiểu điểm - điểm (Point to Point)
Đường truyền nối từng cặp node lại với nhau theo một hình học xác định..
Chức năng các node trung gian: tiếp nhận, lưu trữ tạm thời và gửi tiếp thông tin sang node tiếp theo khi đường truyền rỗi.
Ưu điểm là ít khả năng đụng độ thông tin (Collision).
Nhược điểm của nó là hiệu suất sử dụng đường truyền thấp. Chiếm dụng nhiều tài nguyên, độ trễ lớn
Kiến trúc mạng (Topology)
Kiểu đa điểm hay quảng bá
(Point to Multipoint, Broadcasting)

Tất cả các node cùng truy nhập chung trên một đường truyền vật lý. Một thông điệpđược truyền đi từ một node nào đó sẽ được tất cả các node còn lại tiếp nhận và kiểm tra địa chỉ đích.

Các mạng có cấu trúc quảng bá được phân chia thành hai loại: quảng bá tĩnh và quảng bá động


Kiến trúc mạng (Topology)

Kiểu đa điểm hay quảng bá (Point to Multipoint, Broadcasting



Quảng bá tĩnh: Chia thời gian thành nhiều khoảng rời rạc và dùng cơ chế quay vòng(Round Robin) để cấp phát đường truyền..



Quảng bá động phân tán: Không có bộ trung gian, các node tự quyết định truy nhập đường truyền, phụ thuộc vào trạng thái của mạng.





Quảng bá động tập trung: Một thiết bị trung gian có chức năng tiếp nhận yêu cầu liên lạc và cấp phát đường truyền cho các node. truyền, hiệu suất kênh truyền cao, nhưng thiết kế phức tạp và khó khăn.








Khái niệm về giao thức

giao thức mạng (Protocols) là Tập quy tắc hội thoại thực thể của mạng muốn trao đổi thông tin với nhau như bắt tay, đàm phán về một số con. thủ tục, quy tắc...

Các thành phần chính của một giao thức bao gồm:
- Cú pháp: định dạng dữ liệu, phương thức mã hoá và các mức tín hiệu.
- Ngữ nghĩa: thông tin điều khiển, điều khiển lưu lượng và xử lý lỗi..


Giao thức mạng máy tính (Protocols)
Chức năng của giao thức
Đóng gói: các gói dữ liệu được thêm vào một số thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mã phát hiện lỗi, điều khiển giao thức(gọi là quá trình đóng gói (Encapsulation)).
Phân đoạn và hợp lại: Mạng truyền thông chỉ chấp nhận kích thước các gói dữ liệu cố định.
Các giao thức ở các tầng thấp cần phải cắt dữ liệu thành những gói có kích thước quy định (gọi là quá trình phân đoạn).
Giao thức mạng máy tính (Protocols)
Chức năng giao thức mạng


Điều khiển liên kết: Trao đổi thông tin giữa các thưc thể có thể thực hiện theo hai phương thức: hướng liên kết (Connection - Oriented) và không liên kết (Connectionless). Trước khi hai thực thể trao đổi thông tin với nhau, giữa chúng một kết nối được thiết lập và sau khi trao đổi xong, kết nối này sẽ được giải phóng.
Giám sát: Các gói tin PDU có thể lưu chuyển độc lập theo các con đường khác nhau, khi đến đích có thể không theo thứ tự như khi phát. Trong phương thức hướng liên kết, các gói tin phải được yêu cầu giám sát. Mỗi một PDU có một mã tập hợp duy nhất và được đăng ký theo tuần tự. Các thực thể nhận sẽ khôi phục thứ tự các gói tin như thứ tự bên phát.
Điều khiển lưu lượng: liên quan đến khả năng tiếp nhận các gói tin của thực thể bên thu và số lượng hoặc tốc độ của dữ liệu được truyền bởi thực thể bên phát sao cho bên thu không bị tràn ngập, đảm bảo tốc độ cao nhất. Một dạng đơn giản của của điều khiển lưu lượng là thủ tục dừng và đợi (Stop-and Wait), trong đó mỗi PDU đã phát cần phải được xác nhận trước khi truyền gói tin tiếp theo. Có độ tin cậy cao khi truyền một số lượng nhất định dữ liệu mà không cần xác nhận. Kỹ thuật cửa sổ trượt là thí dụ cơ chế này. Điều khiển lưu lượng là một chức năng quan trọng cần phải được thực hiện trong một số giao thức.
Điều khiển lỗi: là kỹ thuật cần thiết nhằm bảo vệ dữ liệu không bị mất hoặc bị hỏng trong quá trình trao đổi thông tin. Phát hiện và sửa lỗi bao gồm việc phát hiện lỗi trên cơ sở kiểm tra khung và truyền lại các PDU khi có lỗi. Nếu một thực thể nhận xác nhận PDU lỗi, thông thường gói tin đó sẽ phải được phát lại.
Đồng bộ hoá: Các thực thể giao thức có các tham số về các biến trạng thái và định nghĩa trạng thái, đó là các tham số về kích thước cửa sổ, tham số liên kết và giá trị thời gian. Hai thực thể truyền thông trong giao thức cần phải đồng thời trong cùng một trạng thái xác định.
Địa chỉ hoá: Hai thực thể có thể truyền thông được với nhau, cần phải nhận dạng được nhau. Trong mạng quảng bá, các thực thể phải nhận dạng định danh của nó trong gói tin. Trong các mạng chuyển mạch, mạng cần nhận biết thực thể đích để định tuyến dữ liệu trước khi thiết lập kết nối.
.1. Đặc trưng cơ bản của đường truyền
-Băng thông (Bandwidth): Băng thông của một đường truyền là miền tần số giới hạn thấp và
tần số giới hạn cao, tức là miền tần số mà đường truyền đó có thể đáp ứng đượcphép, vì có thể xẩy ra lỗi trong quá trình truyền.
Băng thông của cáp phụ thuộc vào chiều dài của cáp. Cáp ngắn băng thông cao và ngược lại. Vì vậy khi thiết kế lắp đặt cáp, chiều dài cáp sao cho không vượt qua giới hạn
-Thông lượng (Throughput):. Thông lượng của đường truyền là số lượng các bit (chuỗi bit) được truyền đi trong một giây. Hay nói cách khác là tốc độ của đường truyền dẫn. Ký hiệu là bit/s hoặc bps.
-Suy hao (Attenuation): Là độ đo sự suy yếu của các tín hiệu trên đường truyền.
Đường truyền vật lý
- Cáp đồng trục (Coaxial cable)
- Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable)
- Cáp có màng chắn (STP)
- Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable)
- Loại cáp không có vỏ bọc UTP (Unshield Twisted Pair)


6.2 Các loại cáp:
6.3. Các phương tiện vô tuyến
-Radio: Quang phổ của điện từ nằm trong khoảng 10 KHz đến 1GHz.
-Tia hồng ngoại (Infrared system): Có 2 phương thức kết nối mạng Point - to - Point và Multi Point
-Viba: Truyền thông viba có hai dạng: Viba mặt đất và vệ tinh.
VII.1. Theo khoảng cách
a. Mạng cục bộ LAN (Local Area Networks):
Kết nối các máy tính đơn lẻ thành mạng nội bộ, tạo khả năng trao đổi
thông tin và chia sẻ tài nguyên trong cơ quan, xí nhiệp... Có hai loại mạng LAN khác nhau: LANnối dây (sử dụng các loại cáp) và LAN không dây (sử dụng sóng cao tần hay tia hồng ngoại). Đặctrưng cơ bản của mạng cục bộ:
Quy mô của mạng nhỏ, phạm vi hoạt động vào khoảng vài km. Các máy trong một tòa nhà, một cơ quan hay xí nghiệp.. nối lại với nhau. Quản trị và bảo dưỡng mạng đơn giản.
Công nghệ truyền dẫn sử dụng trong mạng LAN thường là quảng bá (Broadcast), bao gồm một cáp đơn nối tất cả các máy. Tốc độ truyền dữ liệu cao, từ 10÷100 Mbps đến hàng trăm Gbps,
thời gian trễ nhỏ (cỡ 10μs), độ tin cậy cao, tỷ số lỗi bit từ 10-8đến 10-11.
Cấu trúc tôpô của mạng đa dạng. Ví dụ Mạng hình BUS, hình vòng (Ring), hình sao (Star) và các loại mạng kết hợp, lai ghép.....
Phân loại mạng
b. Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Networks)

Mạng đô thị MAN hoạt động theo kiểu quảng bá, LAN to LAN. Mạng cung cấp các dịch vụ thoại và phi thoại và truyền hình cáp. Trong một mạng MAN, có thể sử dụng một hoặc hai đường truyền vật lý và không chứa thực thể chuyển mạch. Dựa trên tiêu chuẩn DQDB (Distributed Queue Dual Bus - IEEE 802.6) quy định 2 cáp đơn kết nối tất cả các máy tính lại với nhau, các máy bên trái liên lạc với các máy bên phải thông tin vận chuyển trên đường BUS trên. Các máy
bên trái liên lạc với các máy bên phải, thông tin đi theo đường BUS dưới.
c. Mạng diện rộng WAN (Wide Area Networks)

Đặc trưng cơ bản của một mạng WAN:
- Hoạt động trên phạm vi một quốc gia hoặc trên toàn cầu.
- Tốc độ truyền dữ liệu thấp so với mạng cục bộ.
- Lỗi truyền cao.
(Next Generation Network)
Một số mạng diện rộng điển hình
- Mạng tích số hợp đa dịch vụ ISDN (Integrated Services Digital Network)
- Mạng X25 và chuyển mạch khung Frame Relay
- Phương thức truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode)
- Mạng hội tụ- mạng thế hệ sau NGN
d. Kết nối liên mạng (Internet Connectivity)

Liên mạng (internet) là mạng của các mạng con, là một tập các mạng LAN, WAN, MAN độc lập được kết nối lại với nhau. Kết nối liên mạng có một số lợi ích sau:
-Giảm lưu thông trên mạng
-Tối ưu hoá hiệu năng
-Đơn giản hoá việc quản trị mạng
-Hiệu quả hơn so với mạng WAN có phạm vi hoạt động lớn, chi phí giảm, hiệu năng liên mạng tăng và độ phức tạp của việc quản lý nhỏ hơn.
Một trong những chức năng chủ yếu của các thiết bị kết nối liên mạng là chức năng định tuyến (Routing). Có 3 phương thức kết nối liên mạng cơ bản:

- Kết nối các mạng LAN thuần nhất tại tầng vật lý tạo ra liên mạng có phạm vi hoạt động rộng và tăng số lượng các node trên mạng, giảm bớt lưu lượng trên mỗi mạng con, hạn chế tắc
nghẽn và đụng độ thông tin. Các mạng con hoạt động hiệu quả hơn.
- Kết nối các mạng LAN không thuần nhất tại tầng 2 (Data Link) tạo ra một liên mạng bao gồm một số mạng LAN cục bộ kết nối với nhau bằng các bộ chuyển mạch đến các máy chủ cô lập với tốc độ cao.
- Kết nối các mạng LAN các kiểu khác nhau tại tầng 3 (Network Layer) tạo ra một mạng WAN đơn. Các node chuyển mạch kết nối với nhau theo một cấu trúc lưới. Mỗi một node chuyển mạch cung cấp dịch vụ cho tập hợp các thiết bị đầu cuối (DTE) của nó.
7.2. Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Networks)

- Trước khi trao đổi thông tin, hệ thống sẽ thiết lập kết nối giữa 2 thực thể bằng một đường truyền vật lý. Thực thể đích nếu bận, kết nối này sẽ bị huỷ bỏ.
- Duy trì kết nối trong suốt quá trình 2 thực thể trao đổi thông tin.
-Giải phóng kết nối: Sau khi truyền xong dữ liệu, kết nối sẽ được huỷ bỏ, giải phóng các tài nguyên đã bị chiếm dụng để sẵn sàng phục vụ cho các yêu cầu kết nối khác.
Nhược điểm là cần nhiều thời gian để thiết lập kênh truyền, vì vậy thời gian thiết lập kênh chậm và xác suất kết nối không thành công cao. Khi cả hai không còn thông tin để truyền, kênh bị bỏ không trong khi các thực thể khác có nhu cầu.
Nguyên lý chuyển mạch gói: Thông điệp (Message) của người sử dụng được chia thành nhiều gói nhỏ (Packet) có độ dài quy định.
Tại mỗi node, các gói tin được tiếp nhận, lưu trữ, xử lý tại bộ nhớ, không cần phải lưu trữ tạm thời trên bộ nhớ ngoài (như đĩa cứng) và được chuyển tiếp đến node kế tiếp. Định tuyến các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Các công nghệ chuyển mạch gói: kỹ thuật datagram
trong mạng không liên kết (Connectionless) và kỹ thuật kênh ảo cho mạng hướng liên kết(Connection-Oriented).
7.3. Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Networks)

8. Các mô hình xử lý dữ liệu

8.1. Mô hình Client-Server
Mô hình Client/Server mô tả các dịch vụ mạng và các ứng dụng được sử dụng để truy nhập các dịch vụ. Là mô hình phân chia các thao tác thành hai phần: phía Client cung cấp cho người sử dụng một giao diện để yêu cầu dịch vụ từ mạng và phía Server tiếp nhận các yêu cầu từ phía Client và cung cấp các dịch vụ một cách thông suốt cho người sử dụng.

8.1. Mô hình Client-Server

Trong mô hình Client/Server nhiều lớp, quá trình xử lý được phân tán trên 3 lớp khác nhau với các chức năng riêng biệt :
Lớp khách (Clients) cung cấp dịch vụ trình bày (Presentation Services), giao tiếp người sử dụng với lớp giao dịch thông qua trình duyệt Browser hay trình ứng dụng để thao tác và xử lý dữ liệu. Giao diện người sử dụng là trình duyệt Internet Explorer hay Netscape.
Lớp giao dịch (Business) cung cấp các dịch vụ quản trị, tổ chức và khai thác cơ sở dữ liệu.
Lớp nguồn dữ liệu (Data Source) cung cấp các dịch vụ tổ chức và lưu trữ các hệ cơ sở dữ liệu quan hệ. Sẵn sàng cung cấp dữ liệu cho lớp giao dịch. Đặc trưng của lớp này là ngôn ngữ tìm kiếm, truy vấn dữ liệu SQL.
8.2. Mô hình ngang hàng (Peer-to-Peer)

Trong mô hình ngang hàng tất cả các máy đều là máy chủ đồng thời cũng là máy khách.
Các máy trên mạng chia sẻ tài nguyên không phụ thuộc vào nhau. Mạng ngang hàng thường được tổ chức thành các nhóm làm việc Workgroup
Mô hình lai (Hybrid): Sự kết hợp giữa Client-Server và Peer-to-Peer. Phần lớn các mạng máy tính trên thực tế thuộc mô hình này.

II: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ MÔ HÌNH KẾT NỐI
CÁC HỆ THỐNG MỞ OSI
1.Các tổ chức tiêu chuẩn

ISO (International Standards Organization):
CCITT (International Telegraphand Telephone Consultative Commintte)
Khuyến nghị loại V
Khuyến nghị loại X
Khuyến nghị loại I
IEEE (Institute of Electronical And Electronic Engineers)
2. Các quy tắc phân tầng

Không định nghĩa quá nhiều tầng, số lượng tầng, vai trò và chức năng của các tầng trong
mỗi hệ thống của mạng là như nhau, không quá phức tạp khi xác định và ghép nối các tầng. Chức năng các tầng độc lập với nhau và có tính mở.
Trong mỗi hệ thống, cần xác định rõ mối quan hệ giữa các tầng kề nhau, mối quan hệ này gọi là giao diện tầng (Interface)..
Xác định mối quan hệ giữa các đồng tầng để thống nhất về các phương thức hoạt động trong quá trình truyền thông.
Dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống phát sang tầng thứ i của hệhống nhận (trừ tầng thấp nhất- tầng vật lý) mà được chuyển từ tầng cao xuống tầng thấp nhất bên hệ thống phát và qua đường truyền vật lý, dữ liệu là chuỗi bit không cấu trúc được truyền sang tầng thấp nhất của hệ thống nhận và từ đó dữ liệu được chuyển ngược lên các tầng trên. Giữa các ồng tầng xác định liên kết logic, giữa các tầng vật lý có liên kết vật lý.
3. Dịch vụ và chất lượng dịch vụ

a. Dịch vụ hướng liên kết (Connection Oriented):
Giải phóng liên kết: Sau khi kết thúc quá trình truyền dữ liệu thống khác nhau
Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền giữa hai tầng đồng tầng theo cơ chế kiểm soát và quản
lý quá trình truyền dữ liệu, thực hiện việc ghép kênh, cắt hợp dữ liệu... bảo đảm được thứ tự truyền, phát hiện lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, phát hiện tắc nghẽn thông tin...nhằm tăng cường độ tin cậy cao và hiệu suất truyền.
Thiết lập liên kết: Một kênh logic được thiết lập giữa các thực thể đồng tầng của hai hệ
b. Dịch vụ không liên kết (Connectionless):
Dịch vụ không liên kết không cần tiêu tốn
thời gian để thiết lập liên kết và giải phóng liên kết giữa các thực thể đồng tầng. Không yêu cầu
kiểm soát luồng dữ liệu, dữ liệu được truyền với tốc độ cao độ nhưng độ tin cậy thấp. Không
truyền lại trong trường hợp xẩy ra lỗi đường truyền. Các dịch vụ không liên kết phù hợp với các yêu cầu truyền dung lượng không lớn, các cuộc trao đổi thông tin rải rác và độc lập.
3. Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI (Open System Interconnection)

Mô hình OSI tổ chức các giao thức truyền thôngthành 7 tầng, mỗi một tầng giải quyết một phần hẹp của tiến trình truyền thông, chia tiến trình truyền thông thành nhiều tầng và trong mỗi tầng có thể có nhiều giao thức khác nhau thực hiện các nhu cầu truyền thông cụ thể.
Mô hình OSI tuân theo các nguyên tắc phân tầng như sau:
Mô hình gồm N =7 tầng. OSI là hệ thống mở, phải có khả năng kết nối với các hệ thốngkhác nhau, tương thích với các chuẩn OSI.
Quá trình xử lý các ứng dụng được thực hiện trong các hệ thống mở, trong khi vẫn duy trì được các hoạt động kết nối giữa các hệ thống.
Thiết lập kênh logic nhằm thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các thực thể.
4. Các giao thức trong mô hình OSI

Giao thức hướng liên kết: Trước khi truyền dữ liệu, các thực thể đồng tầng trong hai hệ thống cần phải thiết lập một liên kết logic.
Giao thức không liên kết: Dữ liệu được truyền độc lập trên các tuyến khác nhau. Với các giao thức không liên kết chỉ có giai đoạn duy nhất truyền dữ liệu.
Bảng tóm tắt chức năng của từng tầng: