Một số vấn đề cơ bản về máy tính

BÀI GIẢNG
I. Các vấn đề cơ bản về MMT
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
2
Nội dung
Khái niệm và Phân loại mạng máy tính
Phần cứng và phần mềm mạng
Mô hình OSI và chuẩn hóa mạng
TCP/IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
3
Khái niệm
Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được nối kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại... giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
4
Phân loại
Tùy thuộc vào tiêu chí đặt ra
Phạm vi địa lý
Kỹ thuật chuyển mạch
Kiến trúc mạng
Topology
…
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
5
Phân loại
Quy mô và khoảng cách địa lý:
Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network)
Mạng đô thị - MAN (Metropolitan Area Network)
Mạng diện rộng - WAN (Wide Area Network)
Mạng toàn cầu - GAN (Global Area Network)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
6
Phân loại
Kỹ thuật chuyển mạch:
Mạng chuyển mạch kênh (Circuit switched netwok)
Chuyển mạch thông báo (Message switched netwok)
Mạng chuyển mạch gói (Packet switched netwok)
Kiến trúc mạng
Mạng ngang hàng (Peer – to – Peer)
Mạng khách chủ (Client/Server)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
7
Phân loại
Topo mạng:
Điểm – Điểm
Quảng bá
Hỗn hợp
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
8
Phân loại
Star Topology:
Bao gồm một thiết bị trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
9
Star Topology
Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức năng cơ bản là:
Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm thông tin và liên lạc với nhau.
Cho phép theo dõi và xử lý sai trong quá trình trao đổi
Thông báo các trạng thái của mạng…
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
10
Star Topology
Ưu điểm:
Lắp đặt đơn giản
Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường
Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định
Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tùy theo nhu cầu người sử dụng.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
11
Star Topology
Nhược điểm:
Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng của trung tâm
Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động
Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm. Khoảng cách này được hạn chế < 100m
Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tùy theo nhu cầu người sử dụng.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
12
Ring Topology
Cấu trúc:
Được bố trí theo dạng vòng, đường dây cáp được thiết kế thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy theo một chiều quy định
Chỉ có một nút được truyền tại một thời điểm
Dữ liệu phải kèm theo địa chỉ cụ thể của trạm tiếp nhận
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
13
Ring Topology
Hoạt động:
Mạng đáp ứng được tốc độ 4Mbps hoặc 16Mbps
Phương pháp truy cập dùng trong mạng Token Ring gọi là Token Passing.
Đây là phương pháp truy nhập xác định, trong đó các xung đột được ngăn ngừa bằng cách: ở mỗi thời điểm chỉ có một trạm được truyền;
Một mã thông báo – Token (thẻ bài) xoay vòng từ trạm này qua trạm khác.
Một trạm chỉ được phép truyền tín hiệu khi nhận được Token, khi đó nó chiếm quyền ưu tiên trên mạng
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
14
Ring Topology
Ưu điểm:
Giống mạng STAR
Nhược điểm:
Giao thức điều khiển đường truyền phức tạp hơn
Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống phải ngừng.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
15
Bus Topology
Cấu trúc:
Tất cả các trạm (Server, Host) đều được nối với nhau trên một đường dây cáp chính để truyền tín hiệu.
Phía hai đầu dây được bịt kín bởi một thiết bị gọi là terminator;
Mỗi trạm được nối vào mạng thông qua một đầu nối chữ T (T-Connector) hoặc một bộ thu/phát
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
16
Bus Topology
Hoạt động:
Các tín hiệu và gói dữ liệu đều mang địa chỉ đích đến
Tại một thời điểm chỉ có một trạm được phép truyền tín hiệu trên Bus;
Khi một trạm truyền thì tín hiệu được quảng bá (broadcast) trên 2 chiều của Bus, nghĩa là các trạm khác đều nhận được tín hiệu trực tiếp.
Terminator dội lại tín hiệu về phía đầu kia của Bus
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
17
Bus Topology
Ưu điểm:
Dùng cáp ít
Dễ lắp đặt
Nhược điểm:
Dễ xảy ra tình trạng ùn tắc giao thông trên mạng
Khó phát hiện hỏng hóc xảy ra, khi sửa chữa một trạm thì ngừng cả hệ thống
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
18
Nội dung
Khái niệm và Phân loại mạng máy tính
Phần cứng và phần mềm mạng
Mô hình OSI và chuẩn hóa mạng
TCP/IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
19
Phần cứng mạng
Máy chủ (Server)
Big Blue, máy chủ mạnh nhất thế giới của IBM
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
20
Phần cứng mạng
Máy trạm (Workstation)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
21
Phần cứng mạng
Card mạng (NIC_Network Interface Card)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
22
Phần cứng mạng
Hub/Switch
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
23
Phần cứng mạng
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
24
Phần cứng mạng
Repeater/Bridge
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
25
Phần cứng mạng
Modem
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
26
Phần cứng mạng
Router
Cisco 7300 Internet Router Cisco
Cisco 2811 Integrated Services Modular Router 
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
27
Phần cứng mạng
Router
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
28
Phần mềm mạng
Cùng với việc ghép nối các máy tính thành mạng, cần thiết phải có một hệ thống phần mềm có chức năng quản lý người dùng, dữ liệu, tính toán và xử lý thống nhất trên mạng. Các hệ thống như vậy được gọi là hệ điều hành mạng NOS (Network Operating Systems).
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
29
Phần mềm mạng
Các hệ điều hành mạng hiện nay được xây dựng dựa theo một trong hai cách tiếp cận sau :
Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ đã có trên cách máy tính của mạng. Lúc đó hệ điều hành mạng được cài đặt như một tập các chương trình tiện ích chạy trên các máy khác nhau của mạng. Giải pháp này dễ cài đặt và không vô hiệu hoá các phần mềm đã có.
Bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy và cài đặt một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng còn gọi là hệ điều hành phân tán (distributed operating system).Giải pháp này có độ tin cậy cao hơn, nhưng chi phí xây dựng và cài đặt sẽ cao hơn
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
30
Nội dung
Khái niệm và Phân loại mạng máy tính
Phần cứng và phần mềm mạng
Mô hình OSI và chuẩn hóa mạng
TCP/IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
31
Mô hình OSI
Mô hình OSI (Open System Interconnection):
Là mô hình được tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984.
Các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận.
Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
32
Mô hình OSI
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
33
Mô hình OSI
Quá trình giao tiếp truyền thông trên mạng rất phức tạp
Phân tầng chia quá trình giao tiếp thành các nhóm chức năng tiện quản lý (layer)
Tầng dưới cung cấp dịch vụ (service) cho tầng trên
Mỗi tầng làm việc theo giao thức (protocol) của tầng đó
Ví dụ:
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
34
Cơ chế làm việc của mô hình OSI
Đường truyền vật lý
Hệ thống mở A
Hệ thống mở B
A
P
S
T
N
D
Ph
A
P
S
T
N
D
Ph
Data
Hp
Hs
Ht
Hn
Hd
T
10100011110101001010101
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
35
Bộ giao thức TCP/IP
Với sự lớn mạnh của mạng Internet, các máy tính cài đặt các hệ điều hành khác nhau đòi hỏi phải giao tiếp được với nhau, tức phải sử dụng chung một giao thức. Đó chính là bộ giao thức TCP/IP, giao thức của mạng Internet.
Cho phép các hệ thống mạng không đồng bộ kết nối với nhau.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
36
Tổng quan về TCP/IP
So sánh với mô hình OSI
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
37
Mô hình TCP/IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
38
So sánh mô hình OSI và TCP/IP
Các điểm giống nhau:
Cả hai đều có kiến trúc phân lớp.
Đều có lớp Application, mặc dù các dịch vụ ở mỗi lớp khác nhau.
Đều có các lớp Transport và Network.
Sử dụng kĩ thuật chuyển packet (packet-switched).
Các nhà quản trị mạng chuyên nghiệp cần phải biết rõ hai mô hình trên.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
39
So sánh mô hình OSI và TCP/IP
Các điểm khác nhau:
Mô hình TCP/IP kết hợp lớp Presentation và lớp Session vào trong lớp Application.
Mô hình TCP/IP kết hợp lớp Data Link và lớp Physical vào trong một lớp.
Mô hình TCP/IP đơn giản hơn bởi vì có ít lớp hơn.
Nghi thức TCP/IP được chuẩn hóa và được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
40
Tổng quan về TCP/IP
Internet Protocol
Nhiệm vụ chính: Chuyển gói tin từ một điểm bất kỳ tới một đích nào đó trên mạng.
Ví dụ chuyển gói tin từ máy tính của bạn tới máy chủ www.vnn.vn, và ngược lại
Chuyển gói tin giữa các máy trong một mạng WAN
Chuyển gói tin giữa các máy trong một mạng LAN
Định tuyến.
Thiết bị mạng sẽ đọc địa chỉ đến (IP) của gói tin để quyết định gửi gói tin theo đường nào
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
41
Tổng quan về TCP/IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
42
Tổng quan về TCP/IP
Network
128.135.0.0
Router
Network
128.140.0.0
Interface address
128.135.10.2
Interface address
128.140.5.35
128.135.40.1
128.135.10.21
128.140.5.40
128.140.5.36
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
43
Tổng quan về TCP/IP
UDP (User Datagram Protocol)
Đơn vị dữ liệu là Segment
UDP được coi là giao thức không liên kết (connectionless) UDP các Segment được gửi riêng biệt, và được đóng gói vào các gói tin (packet) ở lớp dưới
UDP được coi là các giao thức không tin cậy, vì thiết bị gửi segment không biết segment có đến được đích hay không.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
44
Tổng quan về TCP/IP
TCP (Transmission Control Protocol)
Đơn vị dữ liệu là Segment
TCP được coi là giao thức đáng tin cậy (reliable), tại đầu nhận sẽ gửi lại đầu gửi một bản tin thông báo đã nhận được một hoặc một số segment nào đó
TCP là một giao thức có hướng, vì trước khi trao đổi thông tin, hai bên sẽ thiết lập một kênh truyền ảo qua cơ chế bắt tay 3 bước (three way Handshake)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
45
Tổng quan về TCP/IP
Số hiệu cổng, phân kênh và điểm kết nối
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
46
V. Địa chỉ IP
Tổng quan về địa chỉ IP.
Giới thiệu các lớp địa chỉ
Các ví dụ khi tính toán trên địa chỉ mạng.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
47
Địa chỉ IP
Địa chỉ nhà
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
48
Địa chỉ IP
Địa chỉ mạng
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
49
Định nghĩa
Là địa chỉ duy nhất mà mỗi thiết bị mạng dùng để xác định vị trí và truyền thông với nhau trên 1 mạng máy tính cụ thể
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
50
Đặc điểm địa chỉ IP
Một số IP là duy nhất trong mạng toàn cầu Internet hoặc duy nhất trong phạm vi mạng cụ thể, ví dụ: 1 LAN xí nghiệp, …
Địa chỉ IP được cấp bởi tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers Authority)
IANA sẽ cấp các superblock cho các nhà đăng ký theo vùng (Regional Internet Registries), các tổ chức này sẽ chia nhỏ block ra và cấp lại cho các nhà cung cấp dịch vụ (ISP – Internet Service Provider) và các doanh nghiệp (Enterprise)
Các ISP sẽ chia nhỏ các block và cấp lại người dùng.
Cần phân biệt với địa chỉ MAC (Media Access Control) do nhà sản xuất ấn định trên sản phẩm, ví dụ: Mỗi card mạng có 1 địa chỉ duy nhất do nhà sản xuất ấn định)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
51
Địa chỉ MAC
MAC address, link layer address, physical address
Tầng 2 trong mô hình OSI
Gồm: 6 bytes
3 bytes đầu: do IEEE ấn định
3 bytes sau: do nhà sản xuất ấn định
Có tối đa 248 địa chỉ MAC
Duy nhất (không tồn tại 2 thiết bị nào có cùng địa chỉ MAC)
Không thay đổi khi thiết bị di chuyển sang một mạng khác
Khi gửi một frame dữ liệu cho tất cả các thiết bị khác, dùng địa chỉ MAC Broadcast Address
 FF – FF – FF – FF – FF – FF
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
52
IP tĩnh và IP động
Địa chỉ IP tĩnh (Static IP)
Do Admin cấu hình bằng tay
Địa chỉ IP động (Dynamic IP)
Do server cấp phát cho client khi client khởi động và nối vào server
Server sẽ lấy trong khoảng IP mà Admin đã thiết lập trên máy chủ
Dùng giao thức DHCP hỗ trợ
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
53
Cấp địa chỉ IP cho host
Người quản trị hệ thống thiết lập (TCP/IP properties trong Windows 2000/XP).
RARP (Reverse Address Resolution Protocol):
RARP server cung cấp IP cho client dựa trên bảng cấu hình sẵn có (từ địa chỉ vật lý (MAC)  IP).
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):
Giao thức cấp phát địa chỉ IP động.
DHCP server phụ trách việc cấp phát/thu hồi IP cho/từ các DHCP client. Client có thể nhận IP khác nhau tuỳ thời điểm kết nối.
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
54
IPv4
Chiều dài 32 bits
Có 232 địa chỉ IP
Gồm 2 phần
Địa chỉ mạng – NET ID (các bits cao)
Địa chỉ host – Host ID (các bits thấp)
Chia làm 4 phần, mỗi phần gồm 8bits biểu diễn 1 số thập phân gọi là 1 octet, cách nhau dấu chấm “.”
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
55
Phân lớp địa chỉ IP
0
NetID
HostID
Class A
1
NetID
HostID
0
Class B
1
NetID
HostID
1
Class C
0
7
24
14
16
8
21
1
Multicast
1
Class D
1
28
0
1
Reserved for Future use
1
Class E
1
29
0
1
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
56
Địa chỉ IP
Địa chỉ đường mạng (Net Addr)
Các bit thuộc NetID: giữ nguyên
Các bit thuộc Host ID: xoá về 0
Để ám chỉ một mạng, thay địa chỉ host bằng các bit 0, ví dụ:
192.168.10.0
Địa chỉ broadcast
Các bit thuộc NetID: giữ nguyên
Các bit thuộc Host ID: bật lên 1
Các gói tin có ip đích dạng broadcast sẽ được gửi cho mọi host trong mạng.
VD: 192.168.1.2 Net Addr: 192.168.1.0
Địa chỉ broadcast: 192.168.1.255
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
57
Địa chỉ host
Các host thuộc cùng 1 đường mạng thì có cùng địa chỉ đường mạng
VD: 192.168.1.2 và 192.168.1.200 cùng 1 network
192.168.1.2 và 192.168.2.1 khác network
Loopback ip: 127.x.x.x
Các gói tin được coi như được gửi tới từ nút khác.
Thường dùng 127.0.0.0 – 127.255.255.255
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
58
Địa chỉ host (tt)
Số địa chỉ host hợp lệ trong 1 đường mạng
Gọi m là số bit trong phần HostID
Có 2m-2 địa chỉ dành cho host
Một địa chỉ đầu dùng cho địa chỉ mạng
Một địa chỉ cuối cùng dành cho địa chỉ broadcast
VD: 172.29.1.1
m = 16
Số host trong 1 network = 216-2
Địa chỉ mạng: 172.29.0.0
Địa chỉ broadcast: 172.29.255.255
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
59
Bài tập
Cho địa chỉ IP: 192.168.7.10
Lớp:
Net Addr :
Số host trong cùng network:
Các địa chỉ của host:
Địa chỉ broadcast:
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
60
Phân loại địa chỉ IPV4
Địa chỉ public:
Dùng để trao đổi trên Internet
Địa chỉ thật
Địa chỉ private
Dùng để đánh địa chỉ cho các mạng LAN bên trong 1 tổ chức
Địa chỉ ảo
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
61
Subnet
Chia nhỏ một mạng thành các mạng nhỏ hơn (subnet)
Nguyên tắc:
Phần nhận dạng mạng (Network ID) của địa chỉ mạng ban đầu được giữ nguyên.
Phần nhận dạng máy tính của địa chỉ mạng ban đầu được chia thành 2 phần : Phần nhận dạng mạng con (Subnet ID) và phần nhận dạng máy tính trong mạng con (Host ID).
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
62
Lý do chia subnet
Giảm số lượng node trong 1 mạng
Tăng thông lượng mạng
Tăng tính bảo mật
Dễ quản trị
Dễ bảo trì
Tránh lãng phí địa chỉ IP
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
63
Subnet Mask
Một interface trong mạng cần có
Địa chỉ IP
Subnet mask
Subnet giúp nhận biết Net ID và Host ID
Subnet mask có
Các bit 1 là Net ID
Các bit 0 là Host ID
Netmask mặc định:
Lớp A: 255.0.0.0
Lớp B: 255.255.0.0
Lớp C: 255.255.255.0
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
64
Subnet Mask
NetAddr = SubnetMask AND HostIP
VD: 172.29.5.128/255.255.192.0
(hoặc 172.29.5.128/18)
©2009 – Khoa Công nghệ Thông tin
65
Kiểm tra cùng Subnet?
Kiểm tra xem hai IP có cùng một subnet không?
(IP1 XOR IP2) AND SM = 0?
Ví dụ
A = 165.230.82.52
B = 165.230.24.93
SM = 255.255.255.0
Thank You!
[email protected]