Gi¸o tr×nh M¹ng m¸y tÝnh

 2003

--------

Môc lôc

Môc lôc. 1

Ch­¬ng 1. 4

TæNG QUAN VÒ M¹NG M¸Y TÝNH.. 4

I. Sù H×NH THµNH Vµ PH¸T TRIÓN CñA M¹NG M¸Y TÝNH.. 4

II. C¸C YÕU Tè CñA M¹NG M¸Y TÝNH.. 5

III. PH©N LO¹I M¹NG M¸Y TÝNH.. 7

IV. KIÕN TRóC PH©N TÇNG Vµ M« H×NH OSI. 10

V. HÖ §IÒU HµNH M¹NG.. 15

VI. XU H­íNG PH¸T TRIÓN M¹NG M¸Y TÝNH HIÖN NAY.. 15

Ch­¬ng 2. 16

TÇNG VËT Lý. 16

I. VAI TRß CHøC N¨NG CñA TÇNG VËT Lý. 16

II. M«I TR­êNG TRUYÒN TH«NG.. 17

III. TRUYÒN TIN T­¬NG Tù. 18

IV. TRUYÒN TÝN HIÖU Sè (DIGITAL TRANSMISSION). 23

Ch­¬ng 3. 26

TÇNG LIªN KÕT D÷  LIÖU.. 26

I. VAI TRß Vµ CHøC N¨NG TÇNG LIªN KÕT D÷ LIÖU.. 26

II. C¸c ph­¬ng ph¸p kiÓm so¸t lçi27

III. KiÓm so¸t luång. 28

IV. C¸C GIAO THøC §IÒU KHIÓN LIªN KÕT D÷ LIÖU.. 34

Ch­¬ng 4. 49

TÇNG M¹NG.. 49

I. VAI TRß Vµ CHøC N¨NG TÇNG M¹NG.. 49

II.  DÞCH Vô CUNG CÊP CHO TÇNG M¹NG.. 49

III. Tæ CHøC C¸C KªNH TRUYÒN TIN TRONG M¹NG.. 51

IV. C¸C Kü THUËT §ÞNH §­êNG TRONG TÇNG M¹NG:52

V. GIAO THøC X.25 PLP. 66

VI. VÊN §Ò T¾C NGHÏN.. 68

VII. C¸C C«NG NGHÖ CHUYÓN M¹CH NHANH Tõ X.25 §ÕN ATM... 70

Ch­¬ng 5. 82

TÇNG GIAO VËN.. 82

I. VAI TRß Vµ CHøC N¨NG CñA TÇNG GIAO VËN.. 82

II. C¸C DÞCH Vô CUNG CÊP CHO TÇNG 5 (SESSION LAYER). 82

III. CHÊT L­îNG DÞCH Vô. 85

IV. C¸C LíP GIAO THøC CñA TÇNG GIAO VËN.. 86

V. THñ TôC GIAO VËN TRªN X.25. 87

VI. NHËN XÐT Vµ §¸NH GI¸. 89

Ch­¬ng 6. 93

M¹NG CôC Bé. 93

I. GIíI THIÖU.. 93

II. C¸C GIAO THøC §IÒU KHIÓN TRUY NHËP PH­¬NG TIÖN TRUYÒN.. 94

III. KHU«N D¹NG FRAME Vµ TèC §é CñA C¸C LAN.. 98

IV. PH­¬NG THøC HO¹T §éNG GIAO TIÕP GI÷A C¸C LAN.100

V. C¸C GIAO THøC M¹NG LAN.. 101

VI. KH¶O S¸T M¹NG.. 103

Ch­¬ng 7. 114

M¹NG INTERNET.. 114

I. GIíI THIÖU CHUNG.. 114

II. KIÕN TRóC TCP/IP. 116

III. GIAO THøC LIªN M¹NG IP(INTERNET PROTOCOL). 121

IV. GIAO THøC §IÒU KHIÓN TRUYÒN TCP (TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL)  150

V. GIAO THøC D÷ LIÖU NG­êI DïNG UDP (USER DATAGRAM PROTOCOL).160

VI. CÊU TRóC TªN Vµ §ÞA CHØ CñA INTERNET.. 161

VII. ÂËNH TUYÃÚN VAÌ CHOÜN ÂÆÅÌNG TRÃN INTERNET.. 162

VII. NHËN XÐT NH÷NG §¬N VÞ Dù LIÖU GIAO THøC.. 170

VIII. C¸C øNG DôNG TRªN INTERNET.. 172

IX. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch nhanh trong LAN vµ WAN :187

X. TCP/IP qua m¹ng ATM:191

CH­¬NG 8. 197

M¹NG DÞCH Vô TÝCH HîP Sè. 197

I. Kh¸i niÖm kªnh trong ISDN:197

II. C¸c giao diÖn vµo ISDN:198

III. C¸c dÞch vô ISDN:199

IV. C¸c giao thøc cña líp vËt lý ISDN:201

V. Giao thøc líp 3 cña kªnh D:203

VI. HÖ thèng b¸o hiÖu sè 7:204

VII. C¸c m¹ng th«ng minh vµ SS7:205

CH­¬NG 9:207

AN TOµN Vµ B¶O MËT TH«NG TIN TRªN M¹NG M¸Y TÝNH.. 207

I. C¸c nguy c¬ ®e do¹ hÖ thèng vµ m¹ng m¸y tÝnh. 207

II. ThiÕt kÕ chÝnh s¸ch an ninh cho m¹ng. 210

Trong qu¸ tr×nh hoµn thµnh gi¸o tr×nh kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng sai sãt, rÊt mong ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c ®äc gi¶ ®Ó gi¸o tr×nh ngµy cµng hoµn thiÖn h¬n.  Xin c¸m ¬n.

Ch­¬ng 1

TæNG QUAN VÒ M¹NG M¸Y TÝNH

Ngµy nay, nhu cÇu sö dông m¸y tÝnh kh«ng ngõng ®­îc t¨ng lªn vÒ c¶ sè l­îng vµ øng dông, ®Æc biÖt lµ sù ph¸t triÓn hÖ thèng m¹ng m¸y tÝnh, kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh l¹i víi nhau th«ng qua m«i tr­êng truyÒn tin ®Ó cïng nhau chia sÎ tµi nguyªn trªn m¹ng gãp phÇn lµm t¨ng hiÖu qu¶ cña c¸c øng dông trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc khoa häc kü thuËt, kinh tÕ, qu©n sù, v¨n ho¸.... Sù kÕt hîp cña m¸y tÝnh víi hÖ thèng truyÒn th«ng (communication) ®Æc biÖt lµ viÔn th«ng (telecommunication) ®· t¹o ra mét sù chuyÓn biÕn cã tÝnh c¸ch m¹ng trong vÊn ®Ò tæ chøc khai th¸c vµ sö dông c¸c hÖ thèng m¸y tÝnh. Tõ ®ã ®· h×nh thµnh c¸c m«i tr­êng trao ®æi th«ng tin tËp trung, ph©n t¸n, cho phÐp ®ång thêi nhiÒu ng­êi cïng trao ®æi th«ng tin víi nhau mét c¸ch nhanh chãng vµ hiÖu qu¶ tõ nh÷ng vÞ trÝ ®Þa lý kh¸c nhau. C¸c hÖ thèng nh­ thÕ ®­îc gäi lµ m¹ng m¸y tÝnh (computer networks).

M¹ng m¸y tÝnh  trë thµnh lÜnh vùc nghiªn cøu, ph¸t triÓn rÊt quan träng b¶o ®¶m truyÒn tin ®¸ng tin cËy, chÝnh x¸c, phï hîp tèc ®é vµ ®¶m b¶o an toµn th«ng tin trªn m¹ng.

I. Sù H×NH THµNH Vµ PH¸T TRIÓN CñA M¹NG M¸Y TÝNH

Tr­íc nh÷ng n¨m 1970 ®· b¾t ®Çìu h×nh thµnh c¸c m¸y tÝnh nèi víi nhau thµnh m¹ng vµ c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi d÷ liÖu ®· kÕt nèi trùc tiÕp vµo m¸y tÝnh trung t©m ®Ó tËn dông tµi nguyªn chung, khai th¸c d÷ liÖu, gi¶m gi¸ thµnh truyÒn sè liÖu, sö dông tiÖn lîi vµ nhanh chãng h¬n. Cïng víi thêi gian xuÊt hiÖn c¸c m¸y tÝnh Mini Computer vµ m¸y tÝnh c¸ nh©n (Personal Computer) ®· t¨ng yªu cÇu truyÒn sè liÖu gi÷a m¸y tÝnh - tr¹m ®Çu cuèi (Terminal) vµ ng­îc l¹i h×nh thµnh nhiÒu m¹ng côc bé, m¹ng diÖn réng trong ph¹m vi lín. Do ®ã m¹ng m¸y tÝnh ngµy cµng ®­îc ph¸t triÓn ®Ó ®¸p øng víi nhu cÇu cña ng­êi sö dông. Sù h×nh thµnh cña m¹ng m¸y tÝnh ®­îc m« t¶ nh­ sau:

Ban ®Çu lµ sù kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi trùc tiÕp ®Õn m¸y tÝnh lín, tiÕp theo do sù ph¸t triÓn ngµy cµng nhiÒu c¸c tr¹m nªn chóng ®­îc kÕt nèi thµnh tõng nhãm qua bé tËp trung råi nèi ®Õn m¸y chñ trung t©m. Trong giai ®äan nµy m¸y tÝnh trung t©m cã chøc n¨ng qu¶n lý truyÒn tin qua c¸c tÊm ghÐp nèi ®iÒu khiÓn cøng ®ã ®Ó t¨ng søc m¹nh qu¶n lý toµn hÕ thèng tr­íc khi d÷ liÖu ®­îc ®­a ®Õn m¸y tÝnh trung t©m ng­êi ta thay thÕ c¸c tÊm ghÐp nèi, qu¶n lý ®­êng truyÒn b»ng m¸y tÝnh MINI. Bé tiÒn xö lý g¾n chÆt víi trung t©m, c¸c xö lý ngäai vi ®­a vµo m¸y chñ trong nh÷ng tr¹m ®Çu cuèi th«ng minh.

Trong giai ®äan cuèi ®­a vµo m¹ng truyÒn tin cho phÐp x©y dùng m¹ng m¸y tÝnh réng lín .

H×nh 1: M« h×nh m¹ng tæng qu¸t

  M¹ng truyÒn tin bao gåm c¸c nót truyÒn tin vµ c¸c ®­êng d©y truyÒn tin nèi gi÷a c¸c nót ®Ó ®¶m b¶o vËn chuyÓn tin. C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi, thiÕt bÞ tËp trung, bé tiÒn xö lý vµ c¸c m¸y tÝnh ®­îc ghÐp nèi vµo c¸c nót m¹ng.

Trong giai ®äan nµy xuÊt hiÖn c¸c tr¹m ®Çu cuèi th«ng minh mµ nã ngµy cµng liªn kÕt víi c¸c m¸y Mini.

Chøc n¨ng cña m¸y tÝnh trung t©m:

  - Xö lý c¸c ch­¬ng tr×nh øng dông, ph©n chia tµi nguyªn vµ øng dông.

  - Qu¶n lý hµng ®îi vµ c¸c tr¹m ®Çu cuèi.

Chøc n¨ng cña bé tiÒn xö lý :

  - §iÒu khiÓn m¹ng truyÒn tin ( §­êng d©y, cÊt giö tËp tin, tr¹m ®Çu cuèi)

- §iÒu khiÓn chuyÓn ký tù lªn ®­êng d©y, bæ sung hay bá ®i nh÷ng ký tù ®ång bé.

Chøc n¨ng cña bé tËp trung: Qu¶n lý truyÒn tin, c¸c ®Çu cuèi. TiÒn xö lý, l­u tr÷ sè liÖu, ®iÒu khiÓn giao dÞch.

Chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ®Çu cuèi:

  - Qu¶n lý truyÒn tin, thñ tôc truyÒn tin, ghÐp nèi víi ng­êi sö dông.

  - §iÒu khiÓn truy nhËp sè liÖu vµ l­u tr÷ sè liÖu.

Do sè l­îng c¸c tr¹m ®Çu cuèi ngµy cµng t¨ng, nÕu nèi trùc tiÕp víi m¸y tÝnh trung t©m, tèn vËt liÖu nèi ghÐp, qu¶n lý nÆng nÒ, kh«ng t­¬ng xøng víi nhiÖm vô cña m¸y tÝnh, hiÖu suÊt thÊp nªn ®­a ra bé tËp trung ®Ó kh¾c phôc nh÷ng nh­îc ®iÓm trªn.

Tãm l¹i, viÖc kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh thµnh m¹ng nh»m vµo c¸c môc ®Ých chÝnh sau:

- TËn dông tµi nguyªn chung, chinh phôc kháang c¸ch.

- T¨ng chÊt l­îng hiÖu qu¶ khai th¸c, xö lý th«ng tin vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng.

II. C¸C YÕU Tè CñA M¹NG M¸Y TÝNH

1. §­êng truyÒn vËt lý

§­êng truyÒn vËt lý dïng ®Ó chuyÓn c¸c tÝn hiÖu ®iÖn tö gi÷a c¸c m¸y tÝnh. TÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu ®ã biÓu thÞ c¸c d÷ liÖu d­íi d¹ng xung nhÞ ph©n.

Cã hai lo¹i ®­êng truyÒn: H÷u tuyÕn (cable), v« tuyÕn (wireless) ®­îc sö dông trong viÖc kÕt nèi m¹ng. §­êng truyÒn h÷u tuyÕn gåm cã c¸p ®ång trôc, c¸p xo¾n ®«i, c¸p sîi quang, ®­êng truyÒn v« tuyÕn gåm cã: sãng Radio, sãng cùc ng¾n (viba), tia hång ngo¹i (infrared).

TÊt c¶ c¸c tÝn hiÖu truyÒn gi÷a c¸c m¸y tÝnh cã d¹ng sãng ®iÖn tõ vµ cã tÇn sè tr·i tõ tÇn sè cùc ng¾n ®Õn tia hång ngo¹i. Tïy theo tÇn sè cña sãng ®iÖn tõ mµ cã thÓ dïng c¸c ®­êng truyÒn vËt lý kh¸c nhau ®Ó truyÒn. §­êng truyÒn vËt lý cã nh÷ng ®Æc tr­ng c¬ b¶n sau: Gi¶i th«ng, ®é suy hao, ®é nhiÔu tõ.

+ Gi¶i th«ng (bandwidth) cña ®­êng truyÒn lµ ®é ®o ph¹m vi tÇn sè mµ nã cã thÓ ®¸p øng ®­îc.

+ Th«ng l­îng cña mét ®­êng truyÒn chÝnh lµ tèc ®é truyÒn d÷ liÖu trªn ®­êng truyÒn ®ã, tÝnh b»ng sè bit/gi©y.

+ §é suy hao lµ ®é ®o ®é suy yÕu cña tÝn hiÖu trªn ®­êng truyÒn. C¸p cµng dµi th× ®é suy hao cµng lín.

+ §é nhiÔu ®iÖn tõlµm nhiÔu tÝn hiÖu trªn ®­êng truyÒn.

2. KiÕn tróc m¹ng

KiÕn tróc m¹ng m¸y tÝnh lµ thÓ hiÖn c¸ch nèi ghÐp c¸c m¸y tÝnh víi nhau nh­ thÕ nµo vµ tËp hîp c¸c quy t¾c, quy ­íc mµ tÊt c¶ c¸c thùc thÓ tham gia truyÒn th«ng trªn m¹ng ph¶i tu©n theo ®Ó ®¶m b¶o m¹ng ho¹t ®éng tèt. C¸ch nèi c¸c m¸y tÝnh ®­îc gäi lµ h×nh tr¹ng (topolopy) cña m¹ng.

* Topo m¹ng:

 Cã hai kiÓu nèi m¹ng chñ yÕu lµ ®iÓm - ®iÓm (point - to - point) vµ qu¶ng b¸ (broadcast hay point - to - multipoint).

Theo kiÓu ®iÓm - ®iÓm, c¸c ®­êng truyÒn nèi tõng cÆp nót víi nhau vµ mçi nót ®Òu cã tr¸ch nhiÖm l­u tr÷ t¹m thêi sau ®ã chuyÓn tiÕp d÷ liÖu ®i cho tíi ®Ých. Do c¸ch thøc lµm viÖc nh­ thÕ nªn m¹ng kiÓu nµy cßn ®­îc gäi lµ m¹ng “L­u vµ chuyÓn tiÕp” (store and forward). H×nh 1-4 cho mét sè d¹ng Topo m¹ng §iÓm - §iÓm :

H×nh Sao                           Chu tr×nh                                       C©y

H×nh 1-2 : Mét sè topo m¹ng kiÓu §iÓm - §iÓm

Theo kiÓu qu¶ng b¸, tÊt c¶ c¸c nót ph©n chia chung mét ®­êng truyÒn vËt lý. D÷ liÖu ®­îc g÷i ®i tõ mét nót nµo ®ã sÏ cã thÓ ®­îc tiÕp nhËn bëi tÊt c¶ c¸c nót cßn l¹i, bëi vËy cÇn chØ ra ®Þa chØ ®Ých cña d÷ liÖu ®Ó mçi nót c¨n cø vµo ®ã kiÓm tra xem d÷ liÖu cã ph¶i dµnh cho m×nh hay kh«ng.

D¹ng vßng                          D¹ng Bus               Satellite (vÖ tinh) hay Radio

H×nh 1- 3: Topo cña m¹ng kiÓu qu¶ng b¸.

3. Giao thøc m¹ng (Network protocol)

ViÖc trao ®æi th«ng tin, cho dï lµ ®¬n gi¶n nhÊt, còng ®Òu ph¶i tu©n theo nh÷ng quy t¾c nhÊt ®Þnh. ViÖc truyÒn tÝn hiÖu trªn m¹ng cÇn ph¶i cã nh÷ng quy t¾c, quy ­íc vÒ nhiÒu mÆt, tõ khu«n d¹ng (có ph¸p, ng÷ nghÜa) cña d÷ liÖu cho tíi c¸c thñ tôc göi, nhËn d÷ liÖu, kiÓm so¸t hiÖu qu¶, chÊt l­îng truyÒn tin vµ xö lý c¸c lçi. Yªu cÇu vÒ xö lý vµ trao ®æi th«ng tin cña ng­êi sö dông cµng cao th× c¸c quy t¾c cµng nhiÒu vµ phøc t¹p h¬n. TËp hîp tÊt c¶ nh÷ng quy t¾c, quy ­íc ®ã ®­îc gäi lµ giao thøc (Protocol) cña m¹ng. Râ rµng lµ c¸c m¹ng cã thÓ sö dông c¸c giao thøc kh¸c nhau tïy sù lùa chän cña ng­êi thiÕt kÕ, tuy nhiªn c¸c tæ chøc chuÈn quèc tÕ ®· ®­a ra mét sè giao thøc chuÈn ®­îc dïng trong nhiÒu m¹ng kh¸c nhau ®Ó thuËn lîi