1
CuuDuongThanCong.com

/>

1.1. Khái niệm và các thành phần cơ bản
của mạng số liệu - Mạng máy tính
Cấu hình chung mạng số liệu

Mạng con
Thiết bị kết
nối mạng

Nút mạng

Kết nối
vật lý
2
CuuDuongThanCong.com

/>

1.1. Khái niệm và các thành phần cơ bản
của mạng số liệu - Mạng máy tính
Mạng – Network: là một tập hợp các liên kết truyền thông giữa
các thiết bị (các nút). Mạng kết hợp giữa hai yếu tố là phần cứng
mạng và phần mềm mạng để truyền dữ liệu giữa các nút trong
mạng.
Nút mạng: Có thể là các thiết bị đầu cuối số liệu như PC, máy
trạm, PDA, cảm biến hoặc bất cứ thiết bị nào có khả năng truyền
và nhận dữ liệu.

Mối liên kết truyền thông: là con đường liên kết thông tin trực
tiếp giữa hai thiết bị trong mạng. Thuộc tính cơ bản của mối liên
kết là môi trường vật lý (mỗi trường truyền dẫn) và tốc độ dữ liệu.

3
CuuDuongThanCong.com

/>

Liên kết truyền thông trong mạng
Các mối liên kết này được thiết lập tuỳ theo môi trường vật lý hay mỗi
trường truyền dẫn của liên kết. Mỗi trường truyền dẫn được chia thành
hai loại chính:
Môi trường không định hưóng (không dây – wireless): tín hiệu được truyền “quảng bá”
qua môi trường không khí từ thiết bị phát và được thu nhận bằng anten ở thiết bị thu.
Thiết lập liên kết dữ liệu theo môi trường này đơn giản nhưng tính bảo mật thấp và yêu
cầu về giao diện, thiết bị phức tạp.
Môi trường định hướng: tín hiệu được truyền trên các dây dẫn – kênh truyền, kết nối
trực tiếp giữa thiết bị phát và thu dữ liệu. Tính chất và chất lượng truyền tín hiệu trên môi
trường này phụ thuộc vào giới hạn về mặt vật lý của kênh truyền. Môi trường này cho
phép truyển tải dữ liệu với tốc độ cao hơn liên kết trên môi trường không định hướng.
Môi trường
truyền dẫn
Không
định hướng

Định hướng

Cáp soắn
Từ < 100kbps

có thể lên đến
600 Mbps

Cáp
đồng trục

Sợi quang

≥ 1 Mbps

Từ 45 Mbps lên
đến 1600 Gbps

CuuDuongThanCong.com

Không khí

WLAN: 11 Mbps
Cellular: 2 Mbps
Vệ tinh: 50 Mbps

4
/>

Cấu hình mạng
Các phương pháp
kết nối trong mạng

Điểm nối điểm (point to point): mối liên kết 2 chiều chỉ giữa
hai thiết bị.


Đa điểm: kênh truyền được chia sẻ cho nhiều thiết bị

Cấu hình mạng
-Topology-

Đồ thị thể hiện tất cả các mối liên kết giữa các thiết bị
(nhiều hơn 2 thiết bị) trong mạng.

Topology
Mắt lưới
Mesh
CuuDuongThanCong.com

Hình sao
Star

Bus

Dạng vòng
Ring
/>
5


Cấu hình mạng
Cấu hình dạng lưới
-Mesh-

Biểu diễn mô hình liên kết điểm nối điểm giữa nhiều

thiết bị .
Số lượng kết nối trong mạng với số lượng nút n là n(n-1)/2

Ưu điểm:

Kết nối trực tiếp giữa các thiết bị Î không cần chia sẻ “tải
trọng” của liên kết số liệu trong mạng.
Tính bảo mật và riêng biệt dữ liệu tốt.

Nhược điểm:

Khi số lượng nút mạng tăng sẽ dẫn đến có nhiều mối kết nối.
Î Thiết lập mạng phức tạp.
Thiết bị phần cứng tại các nút mạng đắt, mỗi thiết bị phải có
nhiều cổng vào/ra dữ liệu.

Cấu hình mạng này thường được áp dụng ở các mạng lõi - backbone
CuuDuongThanCong.com

/>
6


Cấu hình mạng
Cấu hình dạng sao

Mỗi thiết bị liên kết điểm nối điểm với 1 bộ điều khiển
trung tâm, gọi là hub.

Ưu điểm:


Cấu hình mạng đơn giản và ít tốn kém hơn so với cấu hình
dạng lưới. Mỗi thiết bị chỉ càn có một cổng vào/ra dữ liệu

Nhược điểm:

Sử dụng nhiều cáp nối hơn mô hình mạng RING và mô hình
mạng dạng BUS.
Liên kết trong mạng sẽ bị phá vỡ khi một cổng (một phần) của
hub bị lỗi.
7

CuuDuongThanCong.com

/>

Cấu hình mạng
Cấu hình BUS

Trong cấu hình mạng dạng này, một cáp dài chạy dọc- gọi là
cáp đường trục liên kết các nút mạng.
⇒ Đây là cấu hình liên kết đa điểm. (Áp dụng cho mạng LAN)

Ưu điểm:

Thiết lập mạng đơn giản
Ít cáp nối hơn so với các cấu hình mạng khác

Nhược điểm:


Liên kết mạng bị phá vỡ khi cáp đường trục bị lỗi.
Xung đột dữ liệu xảy ra trên cáp đường trục khi có 2 liên kết dữ liệu
thực hiện đồng thời ⇒ Giới hạn về khả năng truyền tải dữ liệu trong
mạng
⇒ Áp dụng các kỹ thuật chống xung đột để tăng hiệu quả truyền dẫn
trong mạng - MAC , phân chia truy nhập theo thời gian.
CuuDuongThanCong.com

/>
8


Cấu hình mạng
Cấu hình dạng vòng
- RING -

Ưu điểm:

Mối nút mạng (thiết bị) thực hiện liên kết điểm nối
điểm với hai nút kế cận trong mạng. dữ liệu trong
mạng sẽ chạy dọc theo vòng liên kết cho tới khi tới
đích.

Sử dụng phương thức dùng thẻ bài (token) cấp cho các nút
mạng khi chúng cần truyền tải dữ liệu trong mạng ⇒ Cách thức
truy nhập mạng đơn giản
Thiết lập cấu hình mạng đơn giản.

Nhược điểm:


Sử dụng nhiều cáp nối hơn mô hình mạng RING và mô hình
mạng dạng BUS.
Liên kết trong mạng sẽ bị phá vỡ khi một cổng (một phần) của
hub bị lỗi.

Thường áp dụng cho mạng LAN
CuuDuongThanCong.com

9
/>

Phân loại mạng theo phạm vi áp dụng
(1) Mạng LAN – Local Area Network.
(2) Mạng MAN – Metropolitan Area Network.
(3) Mạng WAN – Wide Area Network.
(4) Mạng Internet.

LAN

Mạng máy tính được thiết lập trên mô
phạm vi nhỏ bán kính ≤ 1km như các toà nhà,
văn phòng, trung cư,…
Về cơ bản mạng LAN sử dụng môi trường
truyền dẫn là dây hoặc không dây (wireless).
Tốc độ số liệu trong mạng có thể lớn hơn ở
mạng WAN lên tới 1/10 Gbps, thông thường
là 100 Mbps
Cấu hình mạng có thể theo dạng: BUS,
RING hoặc dạng sao (start).
10

CuuDuongThanCong.com

/>

Phân loại mạng theo phạm vi áp dụng
MAN

Là mô hình kết nối nhiều mạng LAN thành một mạng lớn
hơn để chia sẻ các tài nguyên trong mạng.
Mạng MAN được áp dụng cho pham vi lớn hơn so với LAN
từ 5 đến 50km, như mạng trong một thành phố.

Mạng cáp
truyền hình

11
CuuDuongThanCong.com

/>

Phân loại mạng theo phạm vi áp dụng
WAN

Là mạng máy tính thiết lập trên một diện tích rộng lớn (>100
km) như các thành phố lớn, mạng cho một quốc gia hoặc một
lục địa.
Có thể hiểu mạng WAN là một mạng bao gồm nhiều mạng
LAN được kết nối với nhau thông qua một mạng lõi – core
network còn gọi là mạng con.


12
CuuDuongThanCong.com

/>

Phân loại mạng theo phạm vi áp dụng
Thành phần quan trong của mạng lõi trong WAN là các trạm chuyển
mạch – switching station.
Các trạm này thực hiện chức năng chuyển mạch hoặc định tuyến
(route) dữ liệu để nó đến được đích.

Theo chức năng chuyển mạch thì mạng được chia thành:
Mạng viễn thông
- WAN -

Mạng chuyển
mạch kênh

FDM

TDM
CuuDuongThanCong.com

Mạng chuyển
mạch gói

Datagram
Network
(..mạng internet)


■■■

Virtual circuit
(..mạng ATM)

13
/>

Chuyển mạch kênh (circuit switching)
- mạng điện thoại Thiết lập chuỗi các liên kết (kênh thông tin – kênh truyền) giữa hai nút
cần truyền thông với nhau.
Dữ liệu được gửi đi dưới dạng chuỗi bít thông qua mạng.

Ưu điểm:
Nhược điểm:

Chất lượng dịch vụ được đảm bảo. Dữ liệu được truyền dẫn ở một tốc
độ nhất định và không có trễ tại các điểm nút trung gian.
Có trễ để thiết lập kết nối: quá trình trễ thiết lập
Hiệu suất sử dụng kênh truyền không cao: kênh truyền bị chiếm dụng
trong suốt quá trình kết nối, mặc dù có thể không có dữ liệu được
truyền tải tại một số thời điểm trong quá trình đó.
Mang phức tạp và khả năng điều khiển, quản lý khó khăn.
14
CuuDuongThanCong.com

/>

Mạng Chuyển mạch gói
- Mạng Internet Dữ liệu được gửi qua mạng

dưới dạng các khối nhỏ - gói
dữ liệu.
Kết nối mạng là mô hình
động với các gói dữ liệu, mỗi
gói dữ liệu sẽ sử dụng tối đa
băng thông của tuyến liên kết.

Ưu điểm:

Hiệu suất sử dụng kênh truyền cao do kênh truyền được dùng chung
để chuyển tải các gói dữ liệu trong mạng
Không hạn chế về lưu lượng dữ liệu trong mạng tuy vậy khi lưu lượng
tăng thì khoảng thời gian trễ truyền dẫn sẽ tăng.

Nhược điểm:

Khoảng thời gian trễ truyền dẫn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng dữ
liệu truyền tải trên mạng và tốc độ xử lý dữ liệu tại các nút.
Cần phải thêm vào các gói các trường dữ liệu chứa các thông tin về
địa chỉ và điều khiển phục vụ cho quá trình chuyển mạch. Î Dung
lượng dữ liệu thực cần chuyển tải không cao.
15
CuuDuongThanCong.com

/>

10 Mbs
Ethernet

A


Ghép kênh tĩnh

C

1.5 Mbs

B

Hàng đợi gói dữ liệu
chờ để xuất ra đường truyền

Đặc điểm của chuyển mạch gói

D

45 Mbs

E

Quá trình liên kết dữ liệu giữa các điểm đầu cuối trong mạng không cần phải
thiết lập
Các gói dữ liệu được lưu đệm tại các bộ chuyển mạch và được chờ để truyền
đi (chuyển tiếp).
Các gói dữ liệu được ghép kênh khi chúng truyền tải giữa các nút chuyển
mạch, và quá trình truyền dữ liệu giữa các nút chuyển mạch có thực hiện các
phương pháp điều khiển lỗi (?)
Mạng lõi cũng thực hiện việc điều khiển tắc nghẽn dữ liệu trong mạng
Quá trình truyền dữ liệu giữa các điểm đầu cuối áp dụng kỹ thuật điều khiển
luồng (?)

CuuDuongThanCong.com

/>
16


Phân loại mạng theo phạm vi áp dụng
Mạng Internet

Mô hình mạng ARPANET

Nhiều mạng lỗi được liên kết với nhau thiết lập mô hình mạng lớn
áp dụng trong phạm vi rộng , cả toàn cầu.
17
CuuDuongThanCong.com

/>

1.2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

Chức năng và ứng dụng của mô hình phân lớp
Cấu trúc của mô hình phân lớp
Mô hình tham chiếu OSI
…
Chức năng của các tầng trong mô hình OSI
…

Mô hình mạng Internet

18

CuuDuongThanCong.com

/>

Không phân tầng

Mỗi ứng dụng mới, yêu cầu mới được đưa vào sử
dụng với nhiều công nghệ mạng ⇒ quá trình thực
hiện phức tạp và kồng kềnh, khó triển khai.

Ứng dụng

Môi trường
Truyền dẫn

Phân tầng

FTP

Telnet

Ứng dụng

Cáp
Đồng trục

Telnet

FTP


NFS

HTTP

Sợi
Quang

Vô
tuyến

NFS

HTTP

Lớp trung gian
Môi trường
truyền dẫn

Cáp
Đồng trục

Sợi
Quang

Vô
tuyến

Tầng trung gian cung cấp giao diện đơn nhất cho các tất cả
các công nghệ mạng áp dụng.
CuuDuongThanCong.com


/>
19


Mô hình phân lớp
Cấu trúc phân lớp

Tập hợp (nhóm) các hàm giao tiếp có tính
tương quan, cùng chức năng với nhau thành
tập hợp gọi là lớp (layer) - tầng.
Mỗi layer có các thuộc tính sau:

Các dịch vụ
cho lớp N+1
Giao thức
với lớp
ngang hàng

Cung cấp các hàm tương quan cần thiết cho việc truyền
thông với các hệ thống khác cũng được mô tả bởi mô hình
phần lớp.
Liên kết với các tầng thấp hơn thông qua các hàm sơ cấp
Cung cấp các dịch vụ - service cho các tầng cao hơn.
Cho phép thực hiện các giao thức cho việc truyền thông
giữa các hàm ngang cấp – peer layer trong các hệ thống
khác.

Các dịch vụ
từ lớp N+1


Truyền thông theo chiều dọc: truyền thông giữa các
lớp kế cận nhau. Các lớp trên phải hiểu các dịch vụ
hoặc các thông tin mà lớp dưới cung cấp.

Truyền thông
theo mô hình
phân lớp

Truyền thông theo chiều ngang: truyền thông giữa
các thành phần phần mềm hoặc phần cứng ở các
phân lớp ngang cấp của các hệ thống, tại những máy
khác nhau. (truyền thông giữa các xử lý ngang hàng là ảo và
không được thiết lập trực tiếp)

CuuDuongThanCong.com

20
/>

Mô hình phân lớp
Giao thức

Tập hợp các quy tắc chỉ định cách thức, cơ chế truyền thông giữa
hai thành phần ngang hàng. Các thành phần là bất cứ thiết bị nào có
khả năng truyền và nhận thông tin thông qua mạng.
Việc truyền thông giữa các lớp n ngang hàng thông qua các đơn
vị dữ liệu giao thức – PDU (Protocol Data Unit).

Dịch vụ

Có thể được được truy nhập thông qua các
điểm truy nhập dịch vụ - SAP (Service Access
Point).
PDU lớp n+1 = SDU lớp n. SDU: đơn vị dữ
liệu dịch vụ
Lớp n xử lý thông tin bằng cách thêm các
thông tin điều khiển – gọi là tiêu đề (header)
vào SDU để tạo ra PDU của lớp. Quá trình này
gọi là đóng gói - encapsulution.
Lớp n không ngắt hoặc thay đổi các thông
tin chứa trong SDU của nó.
CuuDuongThanCong.com

21
/>

Liên kết dữ liệu theo mô hình phân lớp
Host 1
Layer 5

Host 2
Layer 5
Protocol

Layer 5

Layer 4
Protocol

Layer 4


Layer 3
Protocol

Layer 3

Host 1

Host 2

M

M

Interface

Layer 4

H4

Interface

Layer 3
Interface

Layer 2

Layer 2
Protocol


H3 H4 M1

Layer 1
Protocol

H4

H3 M2

H3 H4 M1

M

H3 M2

Layer 2

Interface

Layer 1

M

H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2

H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2

Layer 1

Physical Medium


22
CuuDuongThanCong.com

/>

Liên kết dữ liệu theo mô hình phân lớp
Quá trình thiết lập liên kết giữa các tầng ngang hàng thông qua
các SAP n được thực hiện thông qua các hàm nguyên thuỷ.
OSI đưa ra 4 kiểu hàm nguyên thuỷ:
Yêu cầu - Request
Chỉ thị - Indication
Trả lời – Response
Xác nhận - Confirm
Lớp trên yêu cầu lớp dưới phục vụ bằng hàm “yêu cầu”, yêu cầu này
được lớp dưới chuyển qua mạng được biến thành chỉ thị cho lớp ngang
mức với nó trên máy ở xa. Trả lời của máy ở xa được chuyển qua mạng
để xác nhận yêu cầu của máy địa phương có đáp ứng hay không.

CuuDuongThanCong.com

/>

Ứng dụng của mô hình phân tầng
Nguyên tắc chung của thiêt kế hệ thống là thiết kế phân loại chức
năng các hệ thống theo kiểu phân tầng sao cho quá trình quản lý
hệ thống là đơn giản nhất

Nguyên tắc thiết kế:
Mỗi một hệ thống trong 1 mạng đều có cấu trúc giống nhau, chức

năng của mỗi tầng tương ứng như nhau.
mỗi quan hệ giữa 2 tầng kế cận được thực hiện thông qua giao thức
Æ các tầng liên lạc với nhau thông qua các “giao diện”.
Các tầng đồng mức trong kiến trúc phân tầng là các tấng có cùng số
thứ tự trong các hệ thống của mạng
Quan hệ giữa các tầng đồng mức thực hiện thông qua các giao
thức.

24
CuuDuongThanCong.com

/>

Thiết kế mạng theo mô hình phân lớp
Nguyên tắc thiết kế (tiếp):
Mô hình có thể có n lớp nhưng chức năng của các lớp phải rõ ràng
không được chồng chéo, không lặp lại và tuân theo chuẩn quốc tế.
Tối thiểu hóa lượng thông tin đi giữa hai lớp để làm tăng tính độc lập
trong việc thiết kế hệ thống nhưng không làm giảm hiệu năng sử dụng
mạng.
Số lượng các lớp không quá nhiều để hệ thống không trở lên phức
tạp và chức năng của cá lớp trở thành vụn vặt và cũng không gộp lại
quá ít để chức năng của mỗi lớp trở lên cồng kềnh.
`

Cho phép thay đổi chức năng hay giao thức tại một tầng mà không
ảnh hưởng đến các tầng khác.

25
CuuDuongThanCong.com


/>