Chương 04: Tầng mạng: mặt phẳng dữ liệu, Bài 01: Mô hình dịch vụ của tầng mạng

Tóm tắt ngắn:

Bài giảng giới thiệu về tầng mạng (Network Layer) trong mô hình OSI, tập trung vào Data Plane (Mặt phẳng dữ liệu) trong Chương 4. Nội dung chính xoay quanh các mô hình dịch vụ của tầng mạng, đặc biệt là sự khác biệt giữa forwarding (chuyển tiếp gói tin) và routing (định tuyến).
Các khái niệm quan trọng bao gồm: forwarding table, thuật toán định tuyến (routing algorithm), địa chỉ mạng (addressing), Network Address Translation (NAT), IPv4, IPv6, Software Defined Networking (SDN), và mid-box. Ví dụ về mô hình dịch vụ được thảo luận là best effort (cố gắng tối đa) của Internet và các mô hình khác như trong mạng ATM.
Ứng dụng của các khái niệm này nằm trong việc truyền dữ liệu trên Internet và các mạng máy tính nói chung, bao gồm cả việc giải quyết vấn đề thiếu địa chỉ IPv4 bằng NAT và cải thiện hiệu suất mạng bằng SDN.
Các quá trình được mô tả chi tiết gồm: quá trình chuyển tiếp gói tin trong router, hoạt động của thuật toán định tuyến, và cách thức hoạt động của NAT.

Tóm tắt chi tiết:

Bài giảng được chia thành các phần chính sau:

Phần 1: Giới thiệu tổng quan về tầng mạng: Bài giảng giới thiệu tầng mạng, nhấn mạnh sự phân chia thành Data Plane (xử lý dữ liệu) và Control Plane (điều khiển). Mục tiêu là hiểu nguyên tắc cơ bản của các dịch vụ mạng. Giảng viên giải thích sự khác biệt giữa forwarding (chuyển tiếp gói tin tại từng router) và routing (xác định đường đi của gói tin từ nguồn đến đích qua nhiều router). Forwarding table được xây dựng dựa trên các thuật toán định tuyến.

Phần 2: Hoạt động của Router: Phần này mô tả cấu tạo và chức năng cơ bản của router, bao gồm các cổng vào/ra, bộ nhớ đệm (buffer), và quá trình chuyển tiếp gói tin.

Phần 3: Địa chỉ mạng và các giao thức: Phần này đề cập đến việc đánh địa chỉ (addressing), giao thức IP (và cấu trúc gói tin datagram), NAT (để giải quyết vấn đề thiếu địa chỉ IPv4), và IPv6.

Phần 4: Chuyển tiếp gói tin tổng quát (generalized forwarding): Giảng viên giải thích generalized forwarding, trong đó việc chuyển tiếp gói tin dựa trên nhiều thông tin trong header của gói tin (khớp điều kiện – match và thực hiện hành động – action).

Phần 5: Software Defined Networking (SDN): Phần này giới thiệu SDN, một kiến trúc mạng cho phép tách biệt mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu. Các máy tính điều khiển (controller) sẽ tính toán đường đi và cài đặt forwarding table cho các router, giúp đơn giản hóa quá trình định tuyến.

Phần 6: Mô hình dịch vụ của tầng mạng: Phần này tập trung vào các mô hình dịch vụ, đặc biệt là mô hình best effort của Internet, so sánh với các mô hình khác trong mạng ATM (constant bitrate, available bitrate). Giảng viên nhấn mạnh sự đơn giản, khả năng mở rộng và hiệu quả của mô hình best effort, cũng như cách các ứng dụng linh hoạt (như email) và các kỹ thuật kiểm soát tắc nghẽn (congestion control) giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng. Câu nói "Internet là best effort service model" được nhấn mạnh.

Phần 7: Kết luận: Bài giảng kết thúc bằng tóm tắt các nội dung đã trình bày và giới thiệu nội dung của bài học tiếp theo về chi tiết hoạt động bên trong router.

Tóm lại, bài giảng cung cấp một cái nhìn tổng quan về tầng mạng, tập trung vào Data Plane, các mô hình dịch vụ, và các công nghệ liên quan như NAT và SDN. Giảng viên sử dụng nhiều ví dụ thực tế và phép so sánh để làm rõ các khái niệm phức tạp.