Bài 3: Những khái niệm quan trong trong mạng máy tính

SEQ - Sequence number

Thiết lập kết nối TCP

Cắt nhỏ gói tin
       IP max size = 64KB
       Chia gói tin IP này thành 2 hay nhiều gói IP packet có kích thước nhỏ hơn
Câu hỏi được đặt ra:
1- Tại sao phải giới hạn kích thước file khi gởi -> Sử dụng MTU ??
              - Do xác suất lỗi. Nếu truyền file lớn (trong ví dụ này là 64 KB) thì xác suất truyền gói tin lỗi sẽ cao, phải truyền lại gói tin 64 kB
              - Như chúng ta biết, thì trên một đường truyền chỉ có 1 gói tin được gởi. Nếu gói tin quá lớn, truyền dữ liệu sẽ lâu hơn --> gói tin khác phải chờ lâu. Chia nhỏ như vậy có thể sử dụng luân phiên trên đường truyền.
     --> Chia nhỏ như thế nào là đủ???
IP có thể tránh được fragment, gói tin có thể chia nhỏ khoảng 512 - 536 bytes
     --> Những nơi nào gói tin có thể bị fragment ???
- tại nơi gởi
- tại những vị trí trung gian : vì router này chỉ biết được MTU của mình không biết được MTU của router khác. Nếu gói tin đến router đó lớn nó sẽ fragment gói tin đó.
      --> Trên đường truyền gói tin < MTU của router hiện tại nó có thể reassembles không ?
Thưa không, lí do đơn giản là:
              - Tốn tài nguyên reassembles lại gói tin -> router làm việc nhiều hơn
              - Mỗi router sẽ biết được MTU của chính nó, không biết được MTU của router kế cận nó --> reassembles ở router này rồi lại fragment ở router khác ??? :)
              - Cách ráp lại như thế nào ??. Như ta biết gói tin có thể đi nhiều đường để đến đích, nếu gói đầu và cuối đến router này, nhưng gói giữa lại đến router khác --> router này sẽ reassembles như thế nào ???

2- Ta có gói tin IP fragment
Datagram size = 3980 bytes
MTU = 1500 bytes
SEQ = 245
 --> trong silde 10 nhưng chú ý là cắt ra rồi mới gắn 20 bytes vào đầu

3- Theo trên, nếu fragment > MTU của router, thì router sẽ fragment gói tin nhỏ hơn để truyền đi, nhưng thực thế router không fragment gói tin ra thành nhiều gói tin nhỏ hơn. Thay vào đó, nó gởi cho nơi gởi "Don't fragment" (vì > MTU) và hủy gói tin. Chuyện gì sẽ xảy ra??

4- Như đã biết, IP fragment thì gói tin phải nhận đủ, có 1 trường hợp như thế này:
NFS datagram ~ 8500 bytes
MTU ~ 1500 bytes
nếu link drop 1/6 packet thì dữ liệu có thể reassembles được không
8500 / 1500 ~ 6 như vậy 6 gói đi thì mất 1 gói -> dữ liệu sẽ không bao giờ reassembles lại đủ được ?


Bài 4: Introduction to Wireless Network

    1- Introduction to Wireless Network
  • Tại sao cần sử dụng wireless
    • đơn giản vì nó không cần dùng dây
    • vì môi trường không cho phép sử dụng có dây -> enviroment
    • sử dụng trong môi trường mobie
  • Như vậy wireless là gì?
    • Đơn giản là một phương tiện truyền thông liên kết giữa các node mà không cần dùng dây nối
  • Ok, vậy ta dùng wireless, nhưng trong trường hợp nào?
    • có sử dụng công nghệ hay protocols nào khác không?
    • Nếu không sử dụng tenologies hay protocols nào mới thì nó có tương thích với (compatibles with) hệ thống Internet hiện tại không?
    • Độ Security 
  • Có những loại công nghệ wireless nào??
    • Phụ thuộc vào khoảng cách (vd: xa gần)
    • band (vd: sử dụng băng tần có thu phí hay băng tần không thu phí. Thu phí ít người sử dụng hơn, nếu sử dụng công nghệ tốt sẽ có tốc độ ổn định hơn, trong khi đó không thu phí chắc chắn có nhiều người sử dụng nên tốc độ không ổn định)
    • Năng lượng (wireless thiết kế sao cho sử dụng tiết kiệm năng lượng nhất cho thiết bị. vd: nếu điện thoại sử dụng wireless không tiết kiệm năng lượng -> mau hết pin -> sạc nhiều chai pin --> thiết kế protocols sao cho tối ưu tiết kiệm năng lượng)
    •  
     2- Một số loại wireless
    • Cellular vd: wireless cho điện thoại di động
    • Satellite vd: vệ tinh
    • Bluetooth
    • 802.11 : chuẩn wireless sử dụng cho Internet
    • Sensor: thiết bị gắn lên mấy ông điệp viên, rồi gởi tín hiệu đó về cho trung tâm đầu não
    • Passive/ active RFID (Radio Frequency identify)
      • Active: có pin
      • Passive: không có pin
        • Hoạt động bằng cách nguồn phát năng lượng đủ mạnh để kích hoạt RFID tự động gởi tín hiệu về.
        • vd: sử dụng trong mấy tiệm ban đồ sang trọng --> tránh mất cấp đồ
    • Acoustic
      • Sóng âm thanh --> dùng để sử dụng dưới nước
      3 - Phân chia hệ thống mạng Wireless
  • WAN (Wireless Area Network)
    • Cellular networks, WiMAX (IEEE 802.16e), WiBro
    • Hạ tầng mạng chủ yếu cung cấp cho cellphone, tức là phục vụ cho việc truyền voice, data
    • Tốc độ không chú trọng và chủ yếu là để phục vụm cho cộng đồng lớn

  • WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
    • WiMAX
    • Sử dụng Wireless để thay thế cho cable và DSL
  • WLAN (Wireless Local Area Network)
    • WiFi
    • Hạ tầng mạng này được thiết lập để cung cấp với những khu vực có tầm phủ wireless trung bình: như bệnh viện, trường học, ...
    • Tốc độ truyền dữ liệu cao, nhưng đường đi của các gói tin thì hạn chế
  • WPAN (Wireless Personal Area Network)
    • Bluetooth (IEEE 802.15.1)
    • Khoảng cách kết nối đến wireless ngắn (khoảng 10m)
    • giải quyết bằng cách sử dụng ad-hoc
  • Sensor
    • Sử dụng cho các thiết bị có năng lượng yếu
    • ad hoc
 4 - Một số khác biệt
  • Infrastructure và ad hoc
    • Không phải lúc nào điều kiện cũng cho phép xây dựng cơ sở hạ tầng mạng. vd: nếu đi trong rừng nơi ko bắt sóng wireless tốt, thậm chí là không có sóng wireless để bắt, làm sao để liên lạc được với nhau. --> Sử dụng ad hoc là một phương án thích hợp
  • Tốc độ di chuyển giữa các node
    • Tốc độ di chuyển của node cũng là một vấn đề, Nếu một người xách máy tính đi bộ từ điểm này đến điểm khác, sẽ khác hẳn với một người ngồi trên xe hơi bắt sóng wireless, và kinh khủng hơn nếu ngồi trên máy bay ^^ 
  • Số lượng thành viên tham gia vào mạng
    • Mật độ thành viên kết nối vào mạng tại một thời điểm nhiều hay ít, có ổn định trong một thời gian dài hay không?. Nếu cố định, việc phân phối tài nguyên sử dụng của thiết bị sẽ tối ưu hơn. Nếu mật độ thành viên tham gia kết nối mạng có nhiều biến động thì ...
    • Độ secur 
  • Density (mật độ):
    • Mật độ dày đặc: giữa các máy tính có thể liên lạc trực tiếp qua lại với nhau, nhưng do có quá nhiều member sẽ dẫn đến tình trạng collision
    • Nếu mật độ ít: group này khó khăn trong việc liên lạc với group kia. --> Dễ bị phân mảnh
    5 - Làm sao để đánh giá cũng như xem xét performance của các liên kết mạng
  • Thí nghiệm trên các thiết bị thật:
    • Không thể mô phỏng được chính xác được đời sống. ( chi phí quá cao để mua các thiết bị, nhân công thực hiện thí nghiệm đó) vd: mô phỏng thiết bị di động --> bao nhiêu người cầm đtdd đi vòng vòng ^^
    • Simulator (mô phỏng): chắc chắn đây chỉ là lí thuyết không chút thực tế. Nhưng mô phỏng được nhiều trên phạm vi lớn
   6 - Tại sao nó lại quan trọng
  • Wireless sử dụng sóng diện từ để  truyền tín hiệu ở một khoảng cách đủ xa.
  • Quan điểm của người dùng, là liên kết của wireless không khác gì so với có dây, dễ xài, dễ sử dụng
  • Nhưng sự thật, sóng radio không được tốt như mong đợi so với đường truyền có dây
    • Ethernet
      • Đường truyền có dây luôn ổn định
    •  Wireless
      • Ta thấy bước sóng càng cao thì càng truyền đi xa được, và có khả năng truyền qua được nhiều vật
      • Bước sóng càng ngắn, thì có thể truyền được nhiều dữ liệu
Khi thiết lập wireless ta cần chú ý đến 4 điểm sao:
  1. Absorption (hấp thụ)
    • Tính năng hấp thụ sóng khi đi qua một vật nào đó, sóng này trở nên yếu đi.
      • vd: sóng microwave bị hấp thụ bởi kim loại, nước, cây (gỗ), plastic. Sóng microwave được sử dụng trong wireless điều này giải thích tại sao wireless không truyền sóng dưới nước được.
  1. Reflection (dội ngược sóng)
    •  radio waves
  1. Difraction (bẻ cong sóng)
    •  Sóng có thể bẻ cong khi chui qua lỗ nhỏ
  1. Interference
    • Trong wireless có nhiều tầng số để chọn, chọn tầng số nào có ít người sử dụng nhiều nhất để tránh nhiễu
  Bài 5: Cellular and Satellie Network

Cellular Network
- 1G (First generation) System
  • Tính hiệu là analogue 
  • Bắt đầu từ năm 1980s
  • Không có khả năng Roaming
    • Một số bài liên quan: http://vnexpress.net/gl/kinh-doanh/2010/05/3ba1c4b7/ ...
    • Roaming là gì ??
Dịch vụ roaming ra đời cho phép các thuê bao di động di chuyển ra khỏi lãnh thổ Việt Nam vẫn duy trì được liên lạc nhận cuộc gọi, nhắn tin… tới các thuê bao khác trong nước.

  • Sử dụng trong tầng số cố định
- 2G
  • Năm 1980s, Châu Âu bắt đầu tự do hóa thông tin trong đó bao gồm truyền thông di động
  • GSM (Globel System for Mobile Communication)
    • Network được dựa trên công nghệ số
    • Có khả năng cung cấp các dịch vụ cơ bản như truyền voice và data.
  • GSM và VAS
    • VMS - Voice Mail System  - để lại lời nhắn
    • SMSC - 
  • GSM và GPRS
    • có thể gửi packet data trong môi trường không day
  • GSM và EDGE
    • Những phương thức code phức tạp hơn trên môi trường Internet để gia tăng tốc độ truyền dữ liệu
  • Điện thoại 2G có những tính chất sau:
    • GSM (TDMA) - xuất phát từ châu Âu. CDMA - xuất phát từ một số nước châu Á và châu Mĩ.
    • Làm tốt các chức năng của các dịch vụ kĩ thuật số, như SMS và email.
    • Tăng cường tính riêng tự. - Chống nghe trộm bằng cách dò tầng số.
-3G
  • EDGE
    • Công nghệ web trên thiết bị di động được nâng cấp từ GPRS
    • Truyền dữ liệu trong không khí như là circuit switch call.
    • Tiêu chuẩn phát triển networks là khác nhau ở những nơi khác nhau trên thế giới.
  • Tiêu chuẩn ITM-2000
    • không phải là chuẩn công nghệ
  • WCDMA cho UMTS
 Kiến trúc của Cellular network
  • Các thuật ngữ:
    • MS (mobile station):  đó là những thiết bị có được dùng để liên lạc với cellular network.
    • BST (Base station transceiver): là trạm thu phát sóng
    • MSC: đó là trái tim của network được thiết lập và duy trì cuộc gọi trên hệ thống network.
    • BSC: kiểm soát việc truyền tín hiệu giữa các BST và MSC.
    • PSTN (public switched telephone network): 
 

 Ở đây, được dựa trên mô hình phân cấp.
 Các tổng đài đầu tiên thực chất là những switch, khi thực hiện một cuộc gọi đến một máy, người điện thoại viện phải có nhiệm vụ đi đến cắm day vào port của điện thoại cần gọi đến. Điều đó rất bất tiện. Một bảng switched tự động được phát minh bởi Strowger giải quyết được những bất tiện đó.
FMDA
  • Vấn đề:
    • Một đường truyền có thể sử dụng nhiều tầng số, mà số lượng tầng số lại có giới hạn.
vd: Mỗi cuộc gọi đòi hỏi 25KHz, trong khi dãy tầng số tối đa là 25MHz. Như vậy tại một thời điểm có tối đa 1000 người sử dụng.
  • Hướng giải quyết:
    • Trên cùng một tầng số có thể tái sử dụng trong nhiều khu vực khác nhau cho những đường truyền khác nhau.
    • Nhưng
tái sử dụng tầng số:
  • Trên cùng một tầng số có thể có nhiều cells sử dụng. Ta tính 1/K, trong đó K là số lượng cells mà không 
  • Giá trị thông thường cho tầng số được sử dụng là 1/3, 1/4, 1/7 ...

CDMA
  • Những BS liền kề nhau sử dụng cùng tầng số
  • BS khác nhau và người dùng được chia 
  • Yêu cầu cần tỷ lệ tín hiệu nhiễu 
  • Vấn đề gần-xa:
    • Khi người nhận di chuyển xa nơi nhận -> năng lượng truyền bị cắt giảm -> tín hiệu trở nên gián đoạn và không xài được
 Sự thuận tiện của Cellular Network
  • Vấn đề về power
  • Sử dụng trong khu vực lớn
  • Gia tăng capacity --> phục vụ được nhiều người
  • Cắt giảm được tín hiệu
Thiết lập 1 cuộc gọi
  • Polling scheme
  • Tín hiệu analogue của voice được encode thành tín hiệu số 
    • PCM được dùng trong PSTN với dữ liệu tra 64kbps
    • GSM 34kbps
    • RPE-LC 25kbps
  • GSM trong kết nối không liên tục
    • Tức là không có dữ liệu được truyền nếu người dùng không nói chuyện
  • Handover/Handoff
    • Có một cuộc gọi di chuyển từ nột cell này đến 1 cell khác trong khi vẫn duy trì cuộc gọi -> switch từ 1 cell có tầng số này đến cell có tầng số khác. 
    • Handoff có 2 loại: cứng và mềm
      • Cứng: nhảy từ BST này đến BST khác, nên tín hiệu sẽ không có trong vài s
      • Mềm: mở 2 kết nối đến 2 BST, do đó nó smooth hơn handoff cứng
  • Intra-cell và Inter-cell
    • Intra-cell: trong cùng 1 cell, đổi tần số
    • Inter-cell: khác cell
  •  Register- đăng kí
OK, như vậy sử dụng tầng số cao là tốt không? Tại sao ?

Một vài công nghệ:
  • SMS
  • GPRS
  • EDGE
  • WAP
WAP- Wireless Application Protocols
 Một số tính chất lưu ý:
  • Thuộc tầng application layer trong mô hình mạng, truyền thông trong môi trường wireless
  • Có khả năng kết nối đến mobile web từ điện thoại di động hay PDA(Personal Digital Assistant)
Vậy tại sao cần WAP?
WTLS - Wireless transport Layer Security
  • Dữ liệu được truyền trong pipe --> bao mật
  • Protocol dựa trên TLS
  • End-to-end
    • Tính bảo mật
    • Tính toàn vẹn dữ liệu
    • chứng thực
  •  Bao gồm 2 tầng:
    • WTLS record protocols
      • MAC - sử dụng MAC, mỗi gói tin có 1 MAC 
      • Mã hóa/ chứng thực / ... để bảo vệ dữ liệu
    • WTLS handshake protocols
      • Handshake
      • Alert
      • Change Cipher Spec
  • Tại mỗi điểm kết nối bắt đầu:
    • 2 bên cần bắt tay
      • Thương lượng biến và phương thứ cho kết nối an toàn
    • Một kênh kết nối an toàn được thiết lập, mỗi bên sẽ lưu trữ tất cả các biến với session ID
    • Nhiều kết nối an toàn có thể thuận lợi với 1 session an toàn
 WTLS Handshake Protocols
  • Gởi gói tin Hello để thương lượng về thuật toán
  • Client và Server dùng một secret key
  • Thay đổi certificate và thông tin mã hóa đẻ client và server có thể chứng thực lẫn nhau.
  • tạo master secret key từ pre-master secret key
  • Cung cấp biến mã hóa đến record layer
  Trong WTLS sử dụng WTP - Wireless Transaction Protocols
  • Cung cấp optional user-to-user bằng các trigger để xác nhận việc chuyển nhận gói tin.
  • ACK được sử dụng đẻ cắt giảm số lượng message gởi đi
  • Message hướng kết nối:  gói tin truyền đi là truyền nguyên gói tin không truyền theo từng stream byte.
Vấn đề đặt ra là tại sao không dùng TCP?
Giải thích:
-Cơ chế:
  • TCP/UDP: chia nhỏ gói tin để truyền từ từ và truyền theo từ byte stream
  • WTP: gởi nguyên gói tin
Do môi trường truyền là trong không khí, nên tác động của môi trường là đáng kể (do nhiễu, disaster,...), gói tin đến đúng đích đến cần nhận. nếu chia ra thành nhiều gói tin, gói được gói mất --> connection phải chờ các gói tin đến đủ mới ráp lại được --> lãng phí tài nguyên. Đương nhiên là có bất tiện, nếu gởi lại thì phải gởi lại nguyên một gói tin (bên gởi gởi xong hết nhiệm vụ có thể close --> đỡ tốn tài nguyên).
TCP/UDP hoạt động trong môi trường có dây, chia nhỏ gói tin truyền , nếu gói tin không đến được thì nguyên nhân lớn nhất là congestion.

Kênh truyền không tin cây (Unreliable):
  • Dành cho chương trình sử dụng WTP gởi 1 datagram đến 1 session sử dụng WTP
  • Ứng dụng đòi hỏi dịch vụ datagram nhưu là 1 đường truyền riêng sử dụng WDP
  • Transaction
    • Bên nhận không cần ACK
Reliable
  • Người gởi gởi 1 gói tin
  • Người nhận gởi lại 1 ACK
  • Nếu người sử dụng enable hàm ACK, WTP tại Responder xác nhận mesage trước khi gởi ACK cho người gởi
Session:
  • Cung cấp 2 dichj vụ:
    • Connection-oriented: trên WTP
    • Connectionless trên WDP
WAE:
  • có 2 ngôn ngữ:
    • WML
      • data = deck
      • data trong deck được sắp xếp trong 1 hay nhiều cards, mỗi cards là 1 kết nối đơn đến user
      • Vậy tại sao không gom lại 1 group pages trong deck
Bài 6: 802.11

Có 2 loại kiến trúc:
  • Infrastructure - Access point
    • Liên lạc giữa các node không có dây
    • Liện thông với mạng bằng dây
    • Tất cả đều thông qua Access Point
vd: Access Point,...
  • Ad hoc:
    • Cũng là mạng không day nhưng liện lạc trực tiếp với nhau, không thông qua Access Point
Khi nào Infracstructure không cần thiết?
  • Không có Access Point đáng tin cậy xung quanh.
  • Điều kiện thiên nhiên không cho phép...
 Các loại mode 802.11: a,b,g,n,y
  • FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum
    • nhảy từ tần số này sang tần số khác
    • băng thông rộng
    • vd: bluetooth
  • DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum
    • Chia dãy quang phổ thành những channel
    • vd: wireless, 802.11
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
    • Chia tín hiệu thành những tín hiệu nhỏ hơn
    • Sử dụng cơ chế CDMA (dùng code để phân biệt) -> gửi cùng tần số,  code khác nhau --> tăng bangwidth
  • IR infrared