Chương 01: giới thiệu, Bài 03: Phần lõi của hệ thống mạng (Network core)

Tóm tắt ngắn:

Bài giảng giới thiệu về phần lõi của hệ thống mạng (Network Core), tập trung vào hai chức năng chính: định tuyến (routing) và chuyển tiếp gói tin (forwarding). Các công nghệ chuyển mạch gói (packet switching) và chuyển mạch kênh (circuit switching) được so sánh, nhấn mạnh sự ưu việt của packet switching trong mạng Internet hiện đại do khả năng chia sẻ tài nguyên linh hoạt và thích ứng tốt với nhu cầu thay đổi. Bài giảng cũng mô tả cấu trúc của Internet như một mạng lưới các mạng (Network of Networks), bao gồm các nhà cung cấp dịch vụ internet (ISP) ở các cấp độ khác nhau và các điểm trao đổi internet (IXP). Cuối cùng, bài giảng đề cập đến vấn đề hiệu suất mạng, bao gồm độ trễ, mất gói tin và các phương pháp để tối ưu hóa hiệu suất.

Tóm tắt chi tiết:

Bài giảng được chia thành các phần chính sau:

Phần 1: Giới thiệu Network Core: Bài giảng bắt đầu bằng việc nhắc lại khái niệm Network Edge từ bài trước và chuyển sang phần lõi mạng (Network Core), trước đây còn được gọi là backbone hay back-bone. Phần lõi được mô tả là một mạng lưới các router kết nối với nhau, hoạt động chủ yếu dựa trên công nghệ chuyển mạch gói (packet switching).

Phần 2: Chức năng của Network Core: Hai chức năng chính của Network Core được trình bày:

Forwarding (chuyển tiếp): Mỗi router có bảng chuyển tiếp cục bộ (local forwarding table) để xác định cổng xuất cho mỗi gói tin dựa trên header của gói tin. Đây là chức năng cục bộ, diễn ra trong từng router.
Routing (định tuyến): Xác định đường đi tối ưu cho gói tin từ nguồn đến đích trên toàn bộ mạng lưới. Đây là chức năng toàn cục, cần thuật toán định tuyến (routing algorithm) và bảng định tuyến (routing table) để thực hiện. Người thuyết trình ví dụ về việc lựa chọn đường đi từ San Jose đến North Hampton như một phép so sánh.

Phần 3: Packet Switching: Cơ chế hoạt động của packet switching được giải thích: thông tin được chia thành các gói nhỏ (packets), chuyển tiếp qua các router đến đích. Quá trình này bao gồm lưu trữ (store) và chuyển tiếp (forward) tại mỗi router. Hiện tượng xếp hàng (queueing) và mất gói tin (packet loss) do quá tải được đề cập. Một ví dụ về tính toán thời gian truyền gói tin được đưa ra.

Phần 4: So sánh Packet Switching và Circuit Switching: Hai công nghệ chuyển mạch được so sánh:

Packet Switching: Chia sẻ tài nguyên, linh hoạt, thích ứng tốt với nhu cầu thay đổi, nhưng có thể dẫn đến xung đột và mất gói tin.
Circuit Switching: Dành riêng tài nguyên cho mỗi kết nối, đảm bảo chất lượng nhưng lãng phí tài nguyên khi không sử dụng hết. Ví dụ về điện thoại cố định được dùng để minh họa. Các kỹ thuật FDM (Frequency Division Multiplexing) và TDM (Time Division Multiplexing) được đề cập như các phương pháp chia sẻ tài nguyên trong circuit switching.

Phần 5: Cấu trúc của Internet: Internet được mô tả là một mạng lưới các mạng (Network of Networks). Cấu trúc bao gồm các access network, ISP ở các cấp độ khác nhau (địa phương, quốc gia, toàn cầu), và các Internet Exchange Point (IXP). Mô hình phân tầng của Internet được trình bày, với các nhà cung cấp dịch vụ lớn (Tier 1), các nhà cung cấp dịch vụ nhỏ hơn, và các content provider network. Người thuyết trình nhấn mạnh sự phức tạp của cấu trúc này và ảnh hưởng của yếu tố kinh tế và chính sách quốc gia.

Phần 6: Kết luận và phần tiếp theo: Bài giảng kết thúc bằng việc nhắc lại các vấn đề về hiệu suất mạng (performance) sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong bài tiếp theo, bao gồm độ trễ, mất gói tin và tốc độ truyền dữ liệu. Câu nói " thực sự là khâm phục những người mà họ làm ra những cái thiết bị như thế này bởi vì nó hoạt động với tốc độ có thể nói là không thể tin được" thể hiện sự ngưỡng mộ của người thuyết trình đối với công nghệ mạng. Ví dụ về việc mua bán xăng được dùng để minh họa sự khác biệt giữa packet switching và circuit switching trong đời sống thực tế.