Bài giảng Mạng máy tính và internet - Chương 2: Mô hình phân lớp

 MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET
 Chương 2: Mô hình phân lớp
bangtqh@utc2.edu.vn
 Nội dung
 1. Kiến trúc phân tầng
 2. Mô hình tham chiếu OSI
 3. Mô hình TCP/IP
 4. Các thiết bị mạng thông dụng
 5. Vấn đề an ninh mạng
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 2
 2.1. Kiến trúc phân tầng
 
Mạng cực kỳ phức 
 tạp – nhiều thành 
 phần:
 Vấn đề:
 – Các host Phải xây dựng mạng một 
 – Thiết bị định tuyến cách có tổ chức ?
 (router)
 – Môi trường truyền dẫn Xã hội loài người
 – Giao thức (protocol) Cần dựng có tổ chức ?
 – Ứng dụng (chương 
 trình)
 – Phần cứng/phần mềm
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 3
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Ví dụ: Trong ngành hàng không → các bước tuần tự
 Mua/bán vé(purchase) Kiểm tra vé/trả vé(complain)
 Kiểm tra hành lý(check) Lấy hành lý (claim)
 Lên máy bay (loading) Xuống máy bay (unload)
 Cất cánh (runway takeoff) Hạ cánh (runway landing)
 Bay theo lộ trình bay (routing) Bay theo lộ trình bay (routing)
 airplane routing
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 4
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Ví dụ - cách nhìn khác (phân tầng)
 ticket (purchase) ticket (complain) ticket
 baggage (check) baggage (claim baggage
 gates (load) gates (unload) gate
 runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing
 airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing
 departure intermediate air-traffic arrival
 airport control centers airport
 
 Các tầng: Mỗi tầng cài đặt một dịch vụ
 – Thông qua hoạt động nội tại của các tầng
 – Dựa trên các dịch vụ do tầng dưới cung cấp
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 5
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Hàng không – phân tầng dịch vụ
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 6
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Chức năng các tầng được cài đặt phân tán
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 7
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Ví dụ 2: Gửi thư
 “Yêu qoái có biết lão Tôn ta 
 không ?”
 Chữ xấu 
 quá
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 8
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Ví dụ 2: Gửi thư
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 9
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Định nghĩa phân tầng:
 – Tổ chức Hệ thống mạng thành các thực thể độc lập về
 mặt logic nhưng nối tiếp nhau thành một chuỗi sao cho:
 dịch vụ do thực thể này cung cấp hoàn toàn dựa trên
 dịch vụ của thực thể đứng trước nó trong chuỗi (tầng
 thấp hơn) cung cấp.
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 10
 2.1. Kiến trúc phân tầng (tt)
 
 Tại sao phải phân tầng?
 – Với các hệ thống phức tạp, cấu trúc tường minh cho
 phép xác định quan hệ giữa các thành phần trong hệ
 thống một cách rõ ràng
 – Việc phân tầng (chia nhỏ) cho phép bảo trì, nâng cấp
 một cách dễ dàng
 • Chuẩn hóa các giao diện
 • Khi thay đổi họt động nội tại của 1 tầng thì không ảnh 
 hưởng tới toàn hệ thống → Đảm bảo tính cục bộ tương 
 đối ở mỗi tầng.
 – Dễ dàng triển tiếp cận (giảng dạy, nghiên cứu)
 
 Vậy nhược điểm của phân tầng ?
 – Thảo luận
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 11
 2.2. Mô hình tham chiếu OSI
 
 OSI – Open System Interconnection Reference Model
 – Do tổ chức chuẩn hóa quốc tế (ISO) ban hành năm
 1984 với mã ISO-7498
 – Gồm 7 tầng: Physical, Data Link, Network, Transport, 
 Session, Presentation, Application .
 – Là mô hình tham chiếu lý thuyết cho các hệ thống mở 
 nói chung.
 
 Mô hình ISO:
 – Dịch vụ = ở mỗi tầng sẽ làm gì ? (chức năng)
 – Giao diện = Làm thế nào để sử dụng dịch vụ
 – Giao thức = cài đặt các tầng như thế nào ?
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 12
 2.2. Mô hình tham chiếu OSI (tt)
 System #1 Hệ thống #2
All Application Ứng dụng 7
People Presentation Trình diễn 6
Seem Session Phiên 5
To Transport Giao vận 4
Need Network Mạng 3
Data Data Link Liên kết dữ liệu 2
Processing Physical Vật lý 1
 011010100011001111
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 13
 2.2. Mô hình tham chiếu OSI (tt)
 Application Application
 Presentation Presentation
 Session Session
 Transport Transport
 Network Network Network
 Datalink Datalink Datalink
 Physical Physical Physical
 Physical medium
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 14
 Layer 1: The Physical Layer
 
 Chỉ có tầng vật lý của hai hệ thống được kết nối và 
 truyền thông trực tiếp với nhau (wire/wireless).
 
 Các đặc tả vật lý (điện, điện từ) nhằm đảm bảo sự 
 kết nối và truyền tín hiệu giữa hai hệ thống.
 
 Một số yếu tố:
 – Cáp truyền (Cable).
 – Mức điện thế (voltage levels).
 – Thời gian biến thiên hiệu điện thế.
 – Chu kỳ tín hiệu, khoảng cách
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 15
 Layer 2: The Data Link Layer
 
Biến dữ liệu thô nhận được từ tầng vật lý thành 
 dữ liệu có cấu trúc logic cụ thể hơn.
 – Framing.
 • 001101010  Khung (frame) có cấu trúc.
 – Physical Addressing.
 • Dữ liệu đến từ đâu? Máy tính nào gửi đến?
 • Dữ liệu cần phải gửi tiếp đi đâu?
 
Đảm bảo sự tin cậy của tín hiệu truyền giữa hai 
 tầng vật lý.
 – Kiểm soát lỗi (error control).
 – Kiểm soát luồng (flow control).
 
Bao gồm hai tầng con (LLC và MAC).
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 16
 Layer 3: The Network Layer
 
 Chọn đường đi giữa các nút mạng ( path-selection ).
 
 Điều khiển luồng mạng con ( subnet flow control ).
 
 Cắt hợp dữ liệu ( fragmentation & reassembly ).
 
 Kết nối các mạng có kiến trúc khác nhau.
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 17
 Layer 4: The Transport Layer
 
 Tầng trên cùng của quá trình truyền dữ liệu.
 
 Đảm bảo dữ liệu được truyền thông suốt và tin cậy 
 giữa hai hệ thống ( 2 end-systems ).
 – Cắt/hợp dữ liệu (fragmentation/reassembly).
 – Kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng ( error detection and 
 recovery, information flow control ).
 – Thiết lập, quản lý các kênh liên lạc (virtual circuits).
 – Dồn kênh (multiplexing).
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 18
 Layer 5: The Session Layer
 
 Tầng dưới cùng trong số các tầng thao tác trên dữ 
 liệu nhận về ( application ).
 
 Thiết lập và quản lý các phiên truyền thông giữa hai 
 hệ thống.
 – Chứng thực (security authentication).
 – Thiết lập liên kết (connection establishment).
 – Huỷ bỏ liên kết (connection release).
 – Phản hồi (acknowledgement).
 – Truyền lại (data retransmission).
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 19
 Layer 6: The Presentation Layer
 
 Đảm bảo thông tin truyền từ ứng dụng của hệ thống 
 truyền có thể đọc được bởi ứng dụng của hệ thống 
 nhận.
 – Cú pháp và ngữ nghĩa của dữ liệu (syntax & semantic).
 – Định dạng dữ liệu (data formatting).
 – Chuyển đổi dịnh dạng (format exchange).
 – Nén dữ liệu (data compression).
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 20
 Layer 7: The Application Layer
 
 Cung cấp các phương tiện để người dùng có thể truy 
 cập vào mô hình OSI.
 – Các giao thức truyền thông điệp giữa các chương trình 
 ứng dụng (web, mail).
 – Các dịch vụ cho các ứng dụng nằm ngoài mô hình OSI 
 (Word, Access, SQL Server)
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 21
 2.2. (tt) – OSI Summary
 
 Physical: binary transmission
 – signals, media, connectors, voltages
 
 Data Link: access to media
 – bits error control, flow control.
 – physical addressing, net topology.
 
 Network: address and best path
 – path selection, routing, addressing, internetwork.
 
 Transport: end -to -end transmission
 – data transportation, virtual circuit
 – error detection and recovery, information flow control
 
 Session: interhost communication
 – session management
 
 Presentation: data representation
 – data format, data syntax
 
 Application: network services to applications
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 22
 2.3. Mô hình TCP/IP
 
 OSI là mô hình mang tính lý thuyết
 
 TCP/IP là mô hình thực tế áp dụng cho mạng 
 Internet; TCP, IP là hai giao thức phổ biến
 – TCP = Transmission Control Protocol.
 – IP = Internet Protocol.
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 23
 2.3. Mô hình TCP/IP (tt)
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 24
 Mô hình giao thức Internet
 
 Application : Hỗ trợ các ứng dụng mạng
 – FTP, SMTP, HTTP, DNS, Telnet
 Application
 
 Transport : Truyền dữ liện end-end
 – TCP, UDP, SCTP Transport
 
 Network : Định tuyến các gói tin Network
 – IP, BGP, OSPF, RIP, ICMP Datalink
 
 Datalink : truyền dữ liệu giữa 2 thực Physical
 thể chung môi trường truyền
 – Ethernet, PPP
 
 Physical : Tín hiệu trên môi trường truyền
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 25
 Mô hình kiến trúc internet
 www, Telnet, Email
 TCP UDP
 IP
 Ethernet, Wireless
 FDDI
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 26
 Tầng liên kết dữ liệu – dịch vụ của Ethernet
 
 Phân kênh/Dồn kênh
 – Gửi Frame cho tầng mạng www, Telnet, Email
 
 Đa truy nhập
 TCP UDP
 – Gửi Frame cho các nút ngang
 hàng qua kênh dùng chung
 IP
 
 Phát hiện lỗi
 Ethernet, Wireless
 FDDI
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 27
 Tầng mạng–dịch vụ của network
 
 Phân kênh/dồn kênh
 – Chuyển packet cho tầng giao vận www, Telnet, Email
 
 Định tuyến
 TCP UDP
 – Cố gắng tối đa chuyển gói tin
 từ nơi gửi đến nơi nhận
 IP
 
 Phân mảnh/hợp nhất
 – Chia gói tin lớn thành nhiều gói nhỏ
 – Bị loại bỏ trong IPv6
 
 Phát hiện lỗi Ethernet, Wireless
 FDDI
 
 Không cung cấp:
 – Truyền tin cậy, đặt chỗ trên đường truyền
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 28
 Tầng giao vận – dịch vụ TCP
 
 Phân kênh/dồn kênh
 
 Truyền tin cậy www, Telnet, Email
 – Giữa tiến trình gửi và nhận
 TCP UDP
 – Hai bên phải thiết lập kết nối
 (dịch vụ hướng kết nối – connection
 IP
 oriented)
 
 Điều khiển lưu lượng (flow)
 – Bên gửi không gửi quá nhiều
 
 Kiểm soát tắc nghẽn (congestion) Ethernet, Wireless
 – Giảm tốc độ truyền khi mạng FDDI
 quá tải
 bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 29
 source
 message M application
 segment Ht M transport
 datagram Hn Ht M network
 frame Hl Hn Ht M link
 physical
 link
 physical
 switch
 destination Hn Ht M network
 H H H M link
 M application l n t Hn Ht M
 physical
 Ht M transport
 Hn Ht M network
 router
 Hl Hn Ht M link
 physical
bangtqh@utc2.edu.vn
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng
 1. Card giao tiếp mạng
 2. Cáp truyền dẫn
 3. Thiết bị chuyển mạch
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 31
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 1. Card giao tiếp mạng
 – Gắn trực tiếp trên máy tính. Là thiết bị kết nối giữa máy 
 và cáp mạng, cung cấp khả năng truyền thông cho máy 
 tính
 – Chuyển dữ liệu từ máy tính thành tín hiệu điện để có 
 thể truyền trên cáp. 
 – Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp 
 mạng
 Antenar thu/phát
 Cổng BNC Cổng RJ45
 sóng wifi
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 32
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 2. Cáp truyền dẫn
 – Cáp đồng trục (Coxial)
 – Cáp xoắn (twisted-pair)
 – Cáp quang (Fiber)
 Đầu nối vào NIC
 Có cổng BNC
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 33
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 
 Cáp xoắn 
 – Thông dụng nhất hiện nay
 – Có nhiều loại (Category) ký hiệu
 Cat1, Cat2,,Cat5, Cat5E,
 Cat6, Cat6A
 – Cáp sử dụng nhiều nhất hiện
 hiện nay là loại Cat5e với tốc độ 
 truyền tín hiệu đạt 1000 Mbps
 – Cat6 có thể đạt tới tốc độ 10Gbps
 ở độ dài tối đa 37m (Cat6A là 100m)
 Đầu nối RJ45
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 34
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 
 Cáp quang (fiber cable)
 – Cấu trúc cơ bản của cáp quang bao gồm lớp lõi , lớp 
 phản xạ, lớp vỏ bảo vệ
 – Loại Single Mode (SM): thường được các công ty viễn 
 thông sử dụng – truyền dữ liệu với khoảng cách rất xa
 – Loại Muliple Mode (MM): thương được các đơn vị, 
 doanh nghiệp sử dụng – khoảng cách truyền dữ liệu ≤ 
 5km
 – Khi sử dụng cáp quang cần có bộ chuyển đổi quang-
 điện (converter) và các dây nhảy (path cord)
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 35
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Là thiết bị hoạt động ở lớp 1
 (Physical Layer) trong mô hình OSI.
 – Hub
 + Có vai trò khuếch đại tín hiệu để
 – Bridge
 có thể đến được những chặng
 – Switch đường tiếp theo trong mạng.
 – Router + Điện tín, điện thoại, truyền thông
 tin qua sợi quang và các nhu cầu
 truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng
 Repeater.
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 36
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Được coi là một Repeater có
 nhiều cổng. (thường có từ 4 đến 24
 – Hub
 cổng)
 – Bridge
 + Với hub, thông tin đi vào ở một
 – Switch cổng sẽ được phát ra tất cả các cổng
 còn lại.
 – Router
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 37
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô
 hình OSI (Data Link Layer). Được dùng để ghép
 – Hub nối 2 mạng tạo thành một mạng lớn hơn duy nhất
 + Ưu điểm của Bridge là hoạt động trong suốt,
 – Bridge các máy tính khác mạng nhau có thể gửi các
 – Switch thông tin với nhau
 – Router
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 38
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Switch có thể được xem như là một Bridge
 có nhiều cổng. Một Bridge chỉ có 2 cổng để liên
 – Hub kết được 2 segment mạng với nhau còn Switch
 lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại
 – Bridge với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port)
 – Switch
 – Router
 Switch Cisco 2906 (24 ports)
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 39
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Switch có thể được xem như là một Bridge
 có nhiều cổng. Một Bridge chỉ có 2 cổng để liên
 – Hub kết được 2 segment mạng với nhau còn Switch
 lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại
 – Bridge với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port)
 – Switch
 – Router
 Switch Cisco 2906 (24 ports)
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 40
 2.4. Thiết bị mạng thông dụng (tt)
 3. Thiết bị mở rộng mạng (chuyển mạch)
 – Repeater + Router là thiết bị mạng có thể vận hành ở lớp
 3 của mô hình OSI (Network Layer).
 – Hub + Chức năng chính là định tuyến các gói tin
 giữa hai hay nhiều mạng có địa chỉ khác nhau.
 – Bridge
 + Router có tốc độ chuyển mạch chậm hơn
 – Switch Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm
 ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt là khi
 – Router các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 41
 2.5. An ninh mạng
 
 Các vấn đề
 – Kẻ xấu có thể tấn công mạng ntn?
 – Làm sao phòng chống?
 – Thiết kế/xây dựng mạng ntn để giảm thiểu khả năng bị 
 tấn công?
 
 Nguyên thủy, mạng không được thiết kế để đương 
 đầu với sự xâm nhập/tấn công
 – Internet nguyên thủy: “Một nhóm người dùng tin cậy lẫn 
 nhau, kết nối vào một mạng trong suốt”
 – Các nhà thiết kế giao thức mạng Internet đã chơi trò 
 “đuổi bắt”
 – Vấn đề an ninh mạng tồn tại ở tất cả các tầng
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 42
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Kẻ xấu có thể cài “phần mềm độc hại” vào máy tính 
 của người sử dụng thông qua mạng internet
 – PMĐT “chui” vào máy thông qua virus , sâu , hoặc ngựa
 trojan
 – Phần mềm gián điệp có thể bí mật ghi lại các phím 
 người sử dụng đã gõ vào các trang web và gửi thông 
 tin đó cho kẻ tấn công
 – Các máy tính bị nhiễm PMĐH có thể tự tập hợp lại 
 thành 1 mạng máy tính ma – botnet để phát tán thư rác 
 hoặc tấn công từ chối dịch vụ DoS
 – PMĐH có khả năng tự nhân bản và tự tìm đường lây 
 nhiễm sang máy tính khác thông qua kết nối mạng
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 43
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Ngựa Trojan
 – Là phần ẩn sau 1 phần mềm (có thể hữu dụng) khác.
 – Ngày nay thường tích hợp trên 1 trang web (plugin, Active-
 X)
 
 Sâu (Worm)
 – Lây nhiễm qua việc nhận thụ động đối tượng có khả năng tự 
 kích hoạt bản thân
 – Thường “nằm vùng” và âm thầm chỉnh sửa nội dung một số 
 tài liệu trên máy
 – Tự nhân bản, lây qua máy tính khác
 
 Virus
 – Chủ động kích hoạt. Có khả năng tự nhân bản
 – Lây nhiễm qua người dùng/máy tính khác qua kết nối mạng
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 44
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Tấn công từ chối 
 dịch vụ DoS – Deny 
 of Services
 – Làm quá tải đối 
 tượng bị tấn công
 – Rất khó phòng 
 chống
 – Rất khó xác định 
 “sở chỉ huy”
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 45
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Nghe lén
 – Lợi dụng môi trường quảng bá (wireless, Ethernet 
 LAN)
 – Một giao tiếp bất kỳ có thể đọc/ghi lại các gói tin đi 
 ngang qua nó
 Public network
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 46
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Giả mạo địa chỉ
 Vợ đây Ck gửi gấp 
 em thẻ cào 500K nhé
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 47
 2.5. An ninh mạng (tt)
 
 Thu gói tin và phát lại
 – Nghe lén, ghi nhớ lại thông tin rồi sử dụng khi cần
 A
 A “I’m Alice”
 IP addr password
 A OK
 IP addr
 A
 A “I’m Alice”
 IP addr password
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 48
bangtqh@utc2.edu.vn Mạng máy tính & Internet - Chương 2 49