Tìm hiểu về mạng máy tính

Tìm hiểu về mạng máy tính

Chơng I Mạng máy tính

Mạng điểm-điểm (point-to-point network) 4

Mạng quảng bá (broadcast network) 4

Chuyển mạch kênh (Circuit Swiched Network) 5

Chuyển mạch tin báo (Message Swiched Network) 5

Chuyển mạch gói (Packed Swiched Network) 5

Mạng LAN (Local Area Network) 5

Mạng MAN (Metropolian Area Network) 5

Mạng WAN (Wide Area Network) 6

Liên mạng (internet) 6

Tầng vật lý (Physical layer) 11

Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer) 12

Tầng mạng (Network layer) 12

Tầng giao vận (Transport layer) 12

Tầng phiên (Session layer) 13

Tầng trình diễn (Presentation layer) 13

Tầng ứng dụng (Application layer) 13

Địa chỉ lớp A 23

Địa chỉ lớp B 23

Địa chỉ lớp C 24

Chuyển giao trực tiếp 31

Chuyển giao địa chỉ động 31

Gói tin ARP 32

Gói tin ICMP 34

Điều khiển dòng dữ liệu 35

Thông báo lỗi 35

Định hớng lại 35

Kiểm tra trạm làm việc 36

Gói thông tin UDP 40

Phân kênh, hợp kênh và Ports 41

Gói tin TCP 45

Cổng, kết nối và điểm kết nối 46

Socket 58

Địa chỉ Socket 59

Một số lời gọi tạo lập socket 61

Một số lời gọi gửi dữ liệu qua socket 64

Một số lời gọi nhận dữ liệu từ socket 66

Giao thức ứng dụng đợc xây dựng và sử dụng trong chơng trình 70

Cài đặt chơng trình 72

Vấn đề chuyển đổi tệp giữa hai hệ điều hành 74

Vấn đề về một số lệnh tơng tác 76

1

III

2

Chơng I Mạng máy tính

Mạng máy tính

Mạng máy tính là hệ thống các máy tính độc lập (autonomous) đợc kết nối với nhau Khái niệm độc lập ở đây có nghĩa là chúng không có mối quan hệ chủ/tớ (master/slave) rõ ràng Hai máy tính đợc gọi là đợc kết nối với nhau nếu chúng có khả năng trao đổi thông tin Sự kết nối có thể thông qua dây dẫn, tia laser, sóng điện từ hay vệ tinh viễn thông Việc kết nối các máy tính

có những u điểm sau

• Sử dụng chung tài nguyên (resource sharing): Chơng trình, dữ liệu, thiết

bị có thể đợc dùng chung bởi ngời dùng từ các máy tính trên mạng

• Tăng độ tin cậy của hệ thống thông tin (reliability): Nếu một máy tính

hay một đơn vị dữ liệu nào đó bị hỏng thì luôn có thể sử dụng một máy tính khác hay một bản sao khác của dữ liệu, nhờ đó, khả năng mạng bị ngừng sử dụng đợc giảm thiểu

• Tạo ra môi trờng truyền thông mạnh giữa nhiều ngời sử dụng trên phạm

vi địa lý rộng: Mục tiêu này ngày càng trở nên quan trọng nhất là khi

mạng máy tính đã phát triển trên phạm vi toàn cầu nh ngày nay

• Tiết kiệm chi phí: Do tài nguyên đợc dùng chung, hệ thống tin cậy hơn

nên chi phí thiết bị và bảo dỡng của mạng máy tính thấp hơn so với trờng hợp máy tính riêng lẻ

Phân loại mạng máy tính

Phân loại theo kiến trúc (topology) của mạng

Phân loại theo kiến trúc là cách phân loại mạng máy tính theo cách kết nối các máy tính trong mạng

3

Mạng điểm-điểm (point-to-point network)

Các đờng truyền nối các cặp nút với nhau, mỗi nút có trách nhiệm lu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu tới đích Cách làm việc này còn gọi là lu và chuyển tiếp (store-and-forward) Mạng điểm-điểm cần sử dụng lợng cáp nối lớn hoặc nhiều đờng điện thoại thuê riêng (leased telephone lines), mỗi đờng nối một cặp điểm làm việc Nếu 2 điểm làm việc muốn gửi thông tin cho nhau

mà không có đờng truyền trực tiếp, dữ liệu của chúng cần đợc truyền qua một

số nút khác do đó, thuật toán dẫn đờng có vai trò rất quan trọng trong kiến trúc mạng điểm-điểm

Mạng quảng bá (broadcast network)

Tất cả các nút cùng dùng chung một đờng truyền vật lý Dữ liệu đợc tiếp nhận bởi tất cả các máy tính, nếu máy tính nào kiểm tra thấy gói tin đợc gửi cho mình, nó sẽ giữ lại và xử lý Các mạng quảng bá thờng cho phép sử dụng địa chỉ broadcasting để gửi thông báo tới toàn mạng

Phân loại theo phơng thức chuyển mạch (Swiched Method)

Chuyển mạch kênh (Circuit Swiched Network)

Thông tin truyền qua một kênh vật lý cố định, tốc độ và độ tin cậy cao nhng lãng phí đờng truyền do không sử dụng hết

Chuyển mạch tin báo (Message Swiched Network)

Liên lạc đợc thiết lập khi có thông tin cần truyền, thông tin đợc định dạng gồm header và data và có độ dài không cố định: Mối liên lạc đợc thiết lập và chỉ giải phóng khi truyền xong dữ liệu do đó không quản lý đợc thời gian chiếm đờng truyền

Chuyển mạch gói (Packed Swiched Network)

Thông tin đợc cắt ra thành các gói có độ dài quy định Ví dụ Erthenet IEEE 802.3 chia message thành các gói 1500 bytes Mỗi gói đều có header và data Các gói của các message khác nhau có thể truyền xen kẽ trên đờng truyền do

đó thời gian chờ đợi chung của hệ thống giảm

Phân loại theo phạm vi hoạt động

Theo phạm vi hoạt động, ngời ta chia mạng máy tính thành những loại sau

Mạng LAN (Local Area Network)

Thờng là mạng đợc sử dụng cho một công ty, trờng học hay trong một toà nhà, khoảng cách tơng đối nhỏ (cỡ vài trăm m tới vài Km) tốc độ truyền lớn,

độ trễ nhỏ

(Phụ lục A trình bày một số mạng cục bộ thờng đợc sử dụng)

Mạng MAN (Metropolian Area Network)

Mạng đợc cài đặt trong phạm vi một đô thị hay trung tâm kinh tế - xã hội (có bán kính khoảng 100 Km)

5

Mạng WAN (Wide Area Network)

Mạng diện rộng có thể bao trùm một vùng rộng lớn cỡ quốc gia hay lục địa

Liên mạng (internet)

Phần lớn các mạng cục bộ đều độc lập với nhau về phần cứng cũng nh phần mềm, chúng đợc thiết lập nhằm mục đích phục vụ những nhóm ngời cụ thể nào đó Trong mỗi mạng đó, ngời dùng tự lựa chọn một công nghệ phần cứng phù hợp với công việc của họ Một điều quan trọng nữa là không thể xây dựng một mạng chung dựa trên một công nghệ sử dụng trên một mạng đơn lẻ nào

đó bởi vì không có công nghệ mạng nào có thể thoả mãn nhu cầu cho tất cả mọi ngời Một số ngời có nhu cầu sử dụng đờng nối cao tốc để truyền dữ liệu của mình trong khi các mạng LAN không thể mở rộng phạm vi hoạt động quá

xa Một số mạng tốc độ chậm lại có thể kết nối máy tính tới hàng ngàn dặm Liên mạng máy tính (internetworking hay internet) là một công nghệ đợc đa ra nhằm kết nối các mạng thành một thể thống nhất Công nghệ internet che dấu

đi kiến trúc vật lý của mạng và cho phép máy tính truyền thông một cách độc lập với liên kết vật lý của mạng Một liên mạng đã khá quen thuộc với chúng

ta là mạng Internet

Giới thiệu mạng Internet

Internet là một tổ hợp hàng triệu máy đợc kết nối với nhau thông qua các thiết

bị ghép nối thờng gọi là gateway để có thể chia sẻ thông tin với nhau, trong đó

có đủ loại máy tính, và chúng sử dụng nhiều hệ điều hành khác nhau

Thông tin trên Internet gồm đủ loại từ th điệu tử, các file đồ hoạ đến video và còn nhiều thứ khác đợc cung cấp bởi những ngời sử dụng Internet bằng nhiều phơng thức, với nhiều t tởng khác nhau

Quy mô của Internet

Có bao nhiêu máy đợc kết nối vào Internet? Con số cụ thể luôn luôn thay đổi, những địa chỉ mới luôn luôn đợc cập nhật từng giây chúng ta có thể truy nhập

địa chỉ Web site của tổ chức Network Wizards

http://www.nw.com/zone/WWW/top.html

6

để biết những số liệu mới nhất

Những máy chủ (host) mạnh thờng sử dụng những hệ điều hành đa nhiệm, ví

dụ nh UNIX, để ngời sử dụng kết nối vào, nh thế có nghĩa là số máy của ngời

sử dụng mạng nhiều hơn những con số trên Những máy chủ đợc định vị tại các điểm nh th viện, các trờng đại học, các tổ chức chính phủ, các đại lý, các công ty, các trờng trung học, tiểu học trên toàn thế giới Những máy chủ này

đợc kết nối với nhau qua đờng điện thoại và chỉ mất khoảng 640/1000 giây để bắt đầu nhận thông báo từ Bắc Mỹ tới Nam cực

Các dịch vụ mà Internet cung cấp

Phần lớn ngời sử dụng Internet không cần biết đến của công nghệ sử dụng trên Internet, đối với họ Internet chỉ đơn giản là một bộ chơng trình phần mềm mang lại cho họ những khả năng truyền thông có ích Chính điều này mang lại cho Internet số ngời dùng đông đảo tới nh vậy

Các dịch vụ mức ứng dụng ban đầu trên Internet

• Th điện tử (Electronic mail) Cho phép ngời dùng ngồi trớc máy tính tại nhà

mình gửi mail tới bất cứ ai ở đâu trên thế giới nếu họ có địa chỉ mail Họ có thể tham gia các nhóm thảo luận (discussion group) về những đề tài khác nhau hay bắt đầu một nhóm mới về những chủ đề mà

E-họ a thích

• Truyền file (File Transfer) Nếu cần một chơng trình phần mềm mới nh các

tiện ích nén file, các chơng trình diệt virus, một phần mềm trò chơi, hình ảnh hay âm thanh, ngời dùng có thể tải xuống bất cứ lúc nào với File Transfer

7

• Truy nhập từ xa (Remote login) Có lẽ điều thú vị nhất trong các ứng dụng của Internet là Remote login, nó cho phép ngời dùng kết nối vào một máy tính ở xa nh một trạm cuối để sử dụng máy tính đó.

Dịch vụ mức mạng của Internet

Một lập trình viên viết chơng trình ứng dụng trên Internet cần có một cái nhìn khác với ngời chỉ đơn giản sử dụng dịch vụ Internet ở tầng mạng, Internet cung cấp 2 kiểu dịch vụ mà các ứng dụng của Internet thờng dùng đó là

• Dịch vụ truyền không kết nối (Connectionless Paket Delivery Service) là

một phơng thức truyền dữ liệu mà các mạng chuyển mạch gói cung cấp

Điều này chỉ đơn giản là mạng Internet chuyển các gói tin từ máy này sang máy khác dựa vào thông tin địa chỉ của gói đến đích của nó Việc chia nhỏ gói tin truyền này có một lợi điểm là nếu một đờng đi bị bận hoặc bị đứt, thì các gói có thể đợc truyền theo một đờng khác

• Dịch vụ truyền tin cậy (Reliable Stream Transport Service) Phần lớn các

ứng dụng đòi hỏi nhiều dịch vụ hơn chỉ truyền thông không kết nối bởi vì chúng cần tự động sửa lỗi, kiểm tra tính toàn vẹn của thông tin truyền

đi trên mạng Reliable Stream Transport Service giải quyết vấn đề này cho ta

8

Chơng II Giao thức truyền thông và Các mô hình tham chiếu

Giao thức truyền thông

Để các máy tính trên mạng có thể trao đổi thông tin với nhau, chúng cần có một bộ những phần mềm cùng làm việc theo một chuẩn nào đó Giao thức truyền thông (protocol) là tập quy tắc quy định phơng thức truyền nhận thông tin giữa các máy tính trên mạng

Các mạng máy tính hiện đại đợc thiết kế bằng cách phân chia cấu trúc ở mức

độ cao nhằm làm giảm sự phức tạp khi thiết kế Các giao thức mạng thờng đợc chia làm các tầng (layer), mỗi tầng đợc xây để dựng dựa trên dịch vụ của tầng dới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng cao hơn

Mô hình tham chiếu OSI

Giới thiệu mô hình OSI

Mô hình mạng máy tính do tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International Standard Organization - ISO) đa ra năm 1983 đợc gọi là mô hình tham chiếu các hệ thống mở (Open Systems Interconect referent model - OSI) Các điều khoản mô tả trong mô hình đợc sử dụng rộng rãi trong lý thuyết truyền thông,

do đó, trong thực tế khó có thể nói về truyền thông mà không sử dụng thuật ngữ của OSI

Mô hình tham chiếu OSI chứa 7 tầng mô tả chức năng của giao thức truyền thông Mỗi tầng của mô hình OSI miêu tả một chức năng đợc thực hiện khi dữ liệu di chuyển giữa các ứng dụng giữa các mạng

• Tầng ứng dụng bao gồm các trình ứng dụng sử dụng mạng

• Tầng trình diễn tiêu chuẩn hoá dữ liệu cung cấp cho tầng ứng dụng.

9

• Tầng phiên quản trị các phiên làm việc giữa các ứng dụng.

• Tầng giao vận cung cấp kết nối trạm-trạm, xử lý lỗi.

• Tầng mạng quản trị việc kết nối qua mạng cho các tầng trên.

• Tầng liên kết dữ liệu cung cấp phân phát dữ liệu tin cậy qua đờng truyền

vật lý

• Tầng vật lý định rõ các đặc thù của thiết bị mạng.

Các lớp giao thức đợc xếp chồng lớp nọ trên lớp kia Chính sự xuất hiện của

nó, cấu trúc thờng đợc gọi là stack hoặc giao thức xếp chồng

Việc phân tầng của OSI tuân theo một số nguyên tắc sau

• Một lớp đợc tạo ra khi cần đến mức trừu tợng hoá tơng ứng

• Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng đợc định nghĩa rõ ràng

• Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa các quy

tắc chuẩn hoá quốc tế

• Ranh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất (tham số

cho chơng trình con là ít)

• Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng

một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp Một mức có thể đợc phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết Các mức con có thể lại bị loại bỏ

Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông) Các chức năng đợc tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng nh nhau Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung

Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể đợc thi hành bởi một số giao thức Do vậy, mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của tầng Ví dụ cả giao thức truyền file (File Transfer Protocol -

10

FTP) và giao thức th điện tử (Simple Mail Transfer Protocol - SMTP) đều cung cấp dịch vụ cho ngời dùng và cả hai đều thuộc tầng ứng dụng Mỗi mức ngang hàng giao thức truyền thông (sự bổ xung của các giao thức cùng mức tơng

đơng trên hệ thống khác) Mỗi mức phải đợc chuẩn hoá để giao tiếp với mức tơng đơng với nó Trên lý thuyết, giao thức chỉ biết đến những gì liên quan tới lớp của nó mà không quan tâm tới mức trên hoặc dới của nó Tuy nhiên phải

có sự thoả thuận để chuyển dữ liệu giữa các tầng trên một máy tính, bởi mỗi tầng lại liên quan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng tới một ứng dụng tơng đơng trên một máy khác Tầng cao hơn dựa vào tầng thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía dới Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ tầng này xuống tầng thấp hơn cho tới khi đợc truyền qua mạng nhờ giao thức của tầng vật lý ở

đầu nhận, dữ liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận Những tầng riêng lẻ không cần biết các tầng trên và dới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển nhận thông tin từ các tầng đó Sự cô lập các hàm truyền thông trên các tầng khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổi tầng vật lý của mạng, phần cứng có thể đợc bổ sung mà không cần viết lại các phần mềm ứng dụng

Các tầng của mô hình OSI

Tầng vật lý (Physical layer)

• Tầng vật lý liên quan tới việc truyền dòng bit giữa các máy bằng kênh

truyền thông vật lý, ở đây, cấu trúc của dữ liệu không đợc quan tâm

đến

• Việc thiết kế tầng vật lý cần quan tâm đến các vấn đề về ghép nối cơ khí,

điện tử, thủ tục và môi trờng truyền tin bên dới nó ví dụ mức điện áp tơng ứng với bit 0 - 1, thời gian tồn tại của xung

11

Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer)

• Liên kết, thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu là nhiệm vụ của tầng

data link

• Ngoài ra tầng data link còn kiểm soát lỗi đờng truyền, thông lợng

Tầng này thực hiện việc đóng gói thông tin gửi thành các frame, gửi các frame một cách tuần tự đi trên mạng, xử lý các thông báo xác nhận (Acknowledgement frame) do bên nhận gửi về Xác định ranh giới giữa các frame bằng cách ghi một số byte đặc biệt vào đầu và cuối frame Giải quyết vấn đề thông lợng truyền giữa bên gửi và bên nhận (Vấn đề này có thể đợc giải quyết bởi một số lớp trên)

Tầng mạng (Network layer)

• Vấn đề chủ chốt của tầng mạng là dẫn đờng, định rõ các gói tin (packet)

đ-ợc truyền theo những con đờng nào từ nguồn đến đích Các con đờng này có thể cố định, ít bị thay đổi, đợc thiết lập khi bắt đầu liên kết hay

động (dynamic) thay đổi tuỳ theo trạng thái tải của mạng

• Nếu có nhiều gói tin truyền trên mạng có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn,

tầng mạng phải giải quyết vấn đề này

• Thực hiện chức năng giao tiếp với các mạng bao gồm việc đánh lại địa chỉ, cắt hợp gói tin cho phù hợp với các mạng

Ngoài ra tầng mạng còn thực hiện một số chức năng kế toán, ví dụ, một số Firewall (packet filtering) đợc cài đặt trên tầng này để thống kê số lợng các gói tin truyền qua mạng hay ngăn cấm hoặc cho phép các gói tin của giao thức nào đó

Tầng giao vận (Transport layer)

• Kiểm soát việc truyền tin từ nút tới nut (end-to-end): Bắt đầu từ tầng này,

các thực thể đã có thể nói chuyện một cách logic với nhau

12

• Thực hiên việc ghép kênh và phân kênh: Mỗi ứng dụng có thể gửi dữ liệu

đi theo nhiều con đờng, một đờng truyền lại có thể đợc nhiều ứng dụng

sử dụng, phân kênh/hợp kênh giải quyết vấn đề phân chia dữ liệu cho các ứng dụng

• Khắc phục sai sót trong quá trình truyền tin: Việc khắc phục sai sót đợc thực hiện trên nhiều tầng khác nhau, nhng hiệu quả nhất là ở các tầng cao, việc khắc phục sai sót làm ở tầng giao vận là hợp lý nhất

Tầng phiên (Session layer)

• Tầng này cho phép ngời sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì,

huỷ bỏ, đồng bộ phiên truyền thông giữa họ Cung cấp một số dịch vụ hữu ích cho ngời sử dụng nh cho phép ngời dùng logon vào hệ thống chia sẻ thời gian, truyền tệp giữa các máy tính

• Quản lý token: cơ chế thẻ bài đợc tầng phiên cung cấp để tránh hiện tợng

tranh chấp đờng truyền trên mạng

• Thực hiện đồng bộ (Synchronization): thực hiện đối với những dữ liệu lớn bằng cách thêm vào các thông tin kiểm tra, sửa lỗi

Tầng trình diễn (Presentation layer)

• Giải quyết vấn đề liên quan tới cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin nh

chuyển đổi thông tin theo một chuẩn nào đó đợc cả hai bên sử dụng (mã ASCII - EDBCDIC)

• Nén/giãn dữ liệu để giảm số lợng bit truyền trên mạng

• Mã hoá dữ liệu để thực hiện quyền truy cập

Tầng ứng dụng (Application layer)

• Tầng ứng dụng cung cấp giao diện sử dụng cho ngời dùng và môi trờng

truyền tin

• Thực hiện chức năng chuyển file trong đó có giải quyết vấn đề không tơng

thích nh cách đặt tên file hay các mã điều khiển trong một tệp văn bản

13

• Cung cấp các dịch vụ Electronic mail, Remote login, Directory lookup

Mô hình OSI ra đời sau khi các giao thức TCP/IP (TCP/IP sẽ đợc trình bày ở phần sau) đã đợc sử dụng rộng rãi, nhiều công ty đã đa ra các sản phẩm TCP/IP, vì vậy, mô hình OSI chỉ đợc sử dụng trong thực tế nh một chuẩn về lý thuyết

Trong mô hình OSI, một số chức năng nh điều khiển thông lợng, kiểm tra lỗi xuất hiện lặp lại trong một số tầng Điều này có nguyên nhân do mô hình OSI

đợc chia làm các tầng khác nhau, mỗi tầng tơng ứng với một đối tợng độc lập (có dữ liệu và các phơng thức riêng của nó, độc lập với các đối tợng khác).Mô hình OSI không có các dịch vụ và giao thức không hớng kết nối mặc dù hầu hết các mạng đều có sử dụng Mô hình quá phức tạp cho việc cài đặt làm cho OSI khó có thể ứng dụng rộng rãi trên thực tế

Kiến trúc giao thức IPX/SPX

Một hệ thống mạng máy PC đợc sử dụng phổ biến nhất trên thế giới trong thời gian vừa qua là mạng Novell Netware Nó đợc thiết kế cho các công ty, để chuyển từ việc sử dụng máy tính lớn (Mainframe) sang sử dụng PC Mỗi PC làm chức năng khách hàng (client), một số máy mạnh hoạt động nh máy phục

vụ (Server), chúng cung cấp các dịch vụ file, các dịch vụ CSDL và các dịch vụ khác cho một nhóm khách hàng Nói cách khác, Novell Netware hoạt động theo mô hình file-server

14

Kiến trúc giao thức IPX/SPX

Novell Netware sử dụng chồng giao thức IPX/SPX dựa trên một hệ thống mạng cũ của hãng Xerox-XNSTM nhng có một số thay đổi Novell Netware ra

đời trớc OSI và không dựa trên mô hình này

• Tầng vật lý và tầng Data link có thể đợc chọn trong số nhiều chuẩn công

nghiệp khác nhau bao gồm Ethernet, IBM token ring và ARCnet

• Tầng mạng không định hớng nối kết, không bảo đảm (unreliable

connectionless) có tên là IPX (Internet Packet eXchange) Nó chuyển các packet từ nguồn tới đích một cách trong suốt với ngời dùng ngay cả khi nguồn và đích nằm ở các mạng khác nhau IPX sử dụng địa chỉ 12 byte

• Tầng giao vận:

• Giao thức NCP (Network Core Protocol) cung cấp nhiều dịch vụ

khác ngoài việc vận chuyển dữ liệu của ngời sử dụng, nó chính là trái tim của Novell Netware

• Giao thức thứ hai của tầng này là SPX (Sequenced Packet eXchange) Nó chỉ thực hiện việc vận chuyển

Các ứng dụng có thể lựa chọn sử dụng một trong các giao thức của tầng này

ví dụ hệ thống file sử dụng NCP, Lotus Note sử dụng SPX

• Tầng Application nằm trên cùng, có nhiều giao thức khác nhau cung cấp

cho ngời sử dụng các dịch vụ nh đã trình bày ở trên

15

Gói tin IPX

Điểm mấu chốt của kiến trúc IPX/SPX là gói tin IPX có cấu trúc nh sau

• Checksum: ít khi sử dụng vì tầng Data link bên dới đã cung cấp checksum

• Packet length: chứa chiều dài của packet tính cả header và data

• Packet type: đánh dấu các packet điều khiển khác nhau

• Destination Address: địa chỉ đích của gói tin

• Source Address: địa chỉ nguồn của gói tin

• Data: Chiếm phần cuối của gói, có độ dài phụ thuộc vào trờng paket length trên

Cơ chế hoạt động của Novell Netware

Cứ khoảng mỗi phút một lần, mỗi server lại phát đi (broadcast) một packet, cho biết địa chỉ của chính nó và các dịch vụ mà nó cung cấp Việc này sử dụng giao thức SAP (Service Advertising Protocol) Các packet này đợc tiến trình dịch vụ (special agent process) chạy trên các máy router nhận và thu thập Các agent sử dụng thông tin chứa trong đó để xây dựng CSDL về các server

Khi một máy client khởi động, nó phát một request để hỏi xem server gần nhất ở đâu Agent trên máy router địa phơng tiếp nhận yêu cầu này, kiểm tra CSDL về server, lựa chọn server phù hợp gửi lại thông tin cho client Từ thời

điểm đó, Client có thể thiết lập kết nối NCP với server và sử dụng các dịch vụ của server Trong quá trình kết nối, client và server thoả thuận với nhau về

16

chiều dài cực đại của dữ liệu, trong quá trình sử dụng, client có thể tra cứu CSDL của server để biết thông tin của các server khác.

17

Chơng III Giao thức TCP/IP

Giao thức TCP/IP

Vào cuối những năm 1960 và đầu 1970, Trung tâm nghiên cứu cấp cao (Advanced Research Projects Agency - ARPA) thuộc bộ quốc phòng Mĩ (Department of Defense - DoD) đợc giao trách nhiệm phát triển mạng ARPANET Mạng ARPANET bao gồm mạng của những tổ chức quân đội, các trờng đại học và các tổ chức nghiên cứu và đợc dùng để hỗ trợ cho những

dự án nghiên cứu khoa học và quân đội (Ngày nay, ARPA đợc gọi là DARPA) Năm 1984, DoD chia ARPANET ra thành 2 phần: ARPANET sử dụng cho nghiên cứu khoa học và MILNET sử dụng cho quân đội Đầu những năm 1980, một bộ giao thức mới đợc đa ra làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạng của DoD mang tên DARPA Internet protocol suit, th-ờng đợc gọi là bộ giao thức TCP/IP hay còn gọi tắt là TCP/IP

Năm 1987 tổ chức nghiên cứu quốc gia Hoa Kỳ (National Science Foundation

- NSF) tài trợ cho việc kết nối 6 trung tâm siêu tính trên toàn liên bang lại với nhau thành một mạng với tên gọi NSFNET Về mặt vật lý, mạng này kết nối

13 điểm làm việc bằng đờng điện thoại cao tốc đợc gọi là NSFNET backbone Khoảng 8 đờng backbone đã đợc xây dựng NSFNET đợc mở rộng với hàng chục mạng địa phơng kết nối vào nó và kết nối vào mạng Internet của DARPA Cả NSFNET và các mạng con của nó đều sử dụng bộ giao thức TCP/IP

TCP/IP có một số u điểm nh sau:

• Giao thức chuẩn mở sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều

hành TCP/IP là giao thức lý tởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên Internet Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token

18

User Datagram Protocol

ring, mạng quay số (Dial-up line), mạng X.25, mạng ảo và mọi loại môi trờng vật lý truyền thông.

• Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất

một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet

• Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ ngời dùng Đợc tích hợp vào hệ điều hành UNIX, Hỗ trợ mô hình client-server, mô hình mạng bình đẳng, Hỗ trợ kỹ thuật dẫn đờng động

DARPA hỗ trợ việc nghiên cứu kết nối nhiều loại mạng khác nhau lại thành một mạng toàn cầu Internet Ngoài việc sử dụng cho tất cả các máy trên Internet, TCP/IP còn đợc sử dụng trong mạng nội bộ của một số tổ chức chính phủ hoặc thơng mại, những mạng này gọi là Intranet TCP/IP vừa có thể kết nối một số lợng lớn các máy tính (150.000 máy trên nớc Mĩ, Châu Âu, Châu

á) lại có thể chỉ kết nối hai máy tính trong phòng làm việc

Dới đây, chúng ta xem xét một số nội dung về bộ giao thức truyền thông TCP/IP

Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP

Kiến trúc phân tầng của TCP/IP

Application Layer

Session Layer

Data link Layer

Các lớp tơng ứng giữa OSI và TCP/IP

Có nhiều giao thức trong bộ giao thức truyền thông TCP/IP, nhng hai giao thức quan trọng nhất đợc lấy tên đặt cho bộ giao thức này là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol)

19

User Datagram Protocol

Bộ giao thức TCP/IP đợc phân làm 4 tầng

• Tầng mạng (Network Layer)

• Tầng Internet (Internet Layer)

• Tầng giao vận (Transport Layer)

• Tầng ứng dụng (Application Layer)

• FTP (File transfer Protocol): Giao thức truyền tệp cho phép ngời dùng lấy

hoặc gửi tệp tới một máy khác

• Telnet: Chơng trình mô phỏng thiết bị đầu cuối cho phép ngời dùng login

vào một máy chủ từ một máy tính nào đó trên mạng

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Một giao thức th tín điện tử.

• DNS (Domain Name server): Dịch vụ tên miền cho phép nhận ra máy tính

từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ Internet khó nhớ

• SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản trị mạng

cung cấp những công cụ quản trị mạng

• RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đờng động.

ICMPInternet Protocol

User Datagram Protocol

• ICMP (Internet Control Message Protocol): Nghi thức thông báo lỗi

• UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền không kết nối cung cấp

dịch vụ truyền không tin cậy nhng tiết kiệm chi phí truyền

• TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức hớng kết nối cung cấp

dịch vụ truyền thông tin tởng

• IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua các

máy tính đến đích

• ARP (Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa chỉ TCP/IP thành

địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng

Cũng giống nh trong mô hình tham chiếu OSI, dữ liệu gửi từ tầng Application

đi xuống ngăn xếp, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dữ liệu mà nó sử dụng Tại nơi gửi, mỗi tầng coi gói tin của tầng trên gửi xuống là dữ liệu của

nó và thêm vào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp

21

Physical Net

Identical Message

Identical Packet

Identical Frame

Identical Datagram

xuống tầng dới Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngợc lại, mỗi tầng lại tách thông tin điều khiển của mình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên.

Data

Network Ethernet

Header

IP Header

TCP Header

• Nếu các máy tính đợc kết nối trực tiếp với mạng Internet thì trung tâm

thông tin Internet (Network Information Centre-NIC) sẽ cấp cho các máy tính đó một địa chỉ IP (IP Address)

• Nếu các máy tính không kết nối trực tiếp với mạng Internet mà thông qua một mạng cục bộ thì ngời quản trị mạng sẽ cấp cho các máy tính đó một

địa chỉ IP (tuy nhiên cũng dới sự cho phép của NIC)

Hệ thống địa chỉ này đợc thiết kế mềm dẻo qua một sự phân lớp, có 5 lớp địa chỉ IP là : A, B, C, D, E Sự khác nhau cơ bản giữa các lớp địa chỉ này là ở khả năng tổ chức các cấu trúc con của nó

22

Class D 1 1 1 0 Multicast address

Class E 1 1 1 1 0 Reverved for future use

Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu về 3 lớp địa chỉ chính của TCP/IP đó là các lớp A,B,C là các lớp đợc sử dụng rộng rãi trên mạng Internet

Địa chỉ lớp A

Lớp A sử dụng byte đầu tiên của 4 byte để đánh địa chỉ mạng Nh hình trên,

nó đợc nhận ra bởi bit đầu tiên trong byte đầu tiên của địa chỉ có giá trị 0 3 bytes còn lại đợc sử dụng để đánh địa chỉ máy trong mạng

Có 126 địa chỉ lớp A (đợc đánh địa chỉ trong byte thứ nhất) với số máy tính trong mạng là 2563 - 2 = 16.777.214 máy cho mỗi một địa chỉ lớp A (do sử dụng 3 bytes để đánh địa chỉ máy) Địa chỉ lớp A thờng đợc cấp cho những tổ chức có số lợng máy tính lớn

Nguyên nhân chỉ có 126 networks trong khi dùng 8 bit vì bit đầu tiên mang giá trị 0 dùng để định nghĩa lớp A vậy con lại 7 bit đánh số từ 0-127 tuy nhiên ngời ta không sử dụng một địa chỉ chứa toàn các con số 1 hoặc 0 do vậy, chỉ còn lại 126 mạng lớp A đợc sử dụng Do vậy giá trị byte đầu tiên của địa chỉ lớp A sẽ luôn luôn nằm trong khoảng từ 1 tới 126, mỗi một byte trong 3 bytes còn lại sẽ có giá trị trong khoảng 1 đến 254

Đối với việc chỉ có 16.777.214 máy trong khi sử dụng 24 bit đánh địa chỉ máy trong mạng cũng đợc giải thích tơng tự

Địa chỉ lớp A có dạng: <Network.Host.Host.Host>

với con số thập phân đầu tiên nhỏ hơn 128

Ví dụ: 9 6 7 8 : Nút đợc gán Host ID là 6 7 8, nằm trong mạng lớp A có địa chỉ là 9 0 0 0

Địa chỉ lớp B

Một địa chỉ lớp B đợc nhận ra bởi 2 bit đầu tiên của byte thứ nhất mang giá trị

10 Lớp B sử dụng 2 byte đầu tiên của 4 byte để đánh địa chỉ mạng và 2 byte cuối đánh địa chỉ máy trong mạng

23

Có 64*256 - 2 = 16.128 địa chỉ mạng lớp B với 65.534 máy cho mỗi một địa chỉ lớp B

Địa chỉ lớp B có dạng: <Network.Network.Host.Host>

Byte đầu tiên của một địa chỉ lớp B nằm trong khoảng 128 tới 191

Ví dụ: 190 2 2 1 : Nút đợc gán Host ID là 2 1, nằm trong mạng lớp B có

Địa chỉ lớp C đợc nhận ra với byte đầu tiên trong khoảng 192 tới 223

Ví dụ: 200 6 5 4 : Nút đợc gán Host ID là 4, nằm trong mạng lớp C có địa chỉ là 200 6 5 0

Mạng con và Subnet mask

Mạng Internet sử dụng địa chỉ IP 32 bit và phân chia ra các lớp rất mềm dẻo, tuy nhiên, với một hệ thống địa chỉ nh vậy việc quản lý vẫn rất khó khăn Nếu

nh một mạng đợc cấp một địa chỉ lớp A thì có nghĩa nó chứa tới 16*1.048.576 máy tính, do vậy ngời ta dùng mặt nạ bit để phân chia mạng ra thành những mạng con gọi là Subnet Subnet mask là một con số 32 bit bao gồm n bit 1 (th-ờng là các bit cao nhất) dùng để đánh địa chỉ mạng con và m bit 0 dùng để

đánh địa chỉ máy trong mạng con với n+m=32

Network Number Subnet Number Host Number

24

Mặt nạ subnet phải đợc cấu hình cho mỗi máy tính trong mạng và phải đợc

định nghĩa cho mỗi router Nh vậy, ta phải dùng cùng một Subnet mask cho toàn bộ mạng vật lý cùng chung một địa chỉ Internet

Ví dụ:

Ta có một địa chỉ lớp B 128.001.000.000 và cần chia nó thành 254 mạng con với 254 máy trong mỗi mạng, ta giải quyết vấn đề này bằng Subnet mask nh sau

Network num 10000000 00000001 00000000 00000000 = 128.001.000.000 Subnet mask 11111111 11111111 11111111 00000000 = 255.255.255.000

Mặt nạ trên định nghĩa 254 mạng con với địa chỉ nh sau:

Subnet #1 10000000 00000001 00000001 00000000 = 128.001.001.000 Subnet #2 10000000 00000001 00000010 00000000 = 128.001.002.000 Subnet #3 10000000 00000001 00000011 00000000 = 128.001.003.000

25

Chú ý rằng một địa chỉ chứa toàn số 1 dùng cho boardcasting, chứa toàn số 0 dành cho Subnet mask do vậy, địa chỉ máy của Internet không bao giờ chứa toàn các con số 1 hoặc 0.

Tầng mạng (Network Layer)

Tầng mạng là tầng thấp nhất của kiến trúc giao thức TCP/IP Các giao thức trong tầng này cung cấp biện pháp cho hệ thống chuyển giao dữ liệu giữa các thiết bị đợc kết nối trực tiếp Nó mô tả cách sử dụng mạng để truyền một gói thông tin IP Không giống những giao thức của tầng cao hơn là sử dụng dịch

vụ của tầng dới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng trên, giao thức của tầng mạng cần phải biết chi tiết của mạng vật lý phía dới (cấu trúc của gói, địa chỉ, vv ) để định dạng đúng thông tin sẽ đợc truyền tuân theo những ràng buộc của mạng Tầng mạng của TCP/IP chứa các chức năng tơng ứng của 3 tầng thấp nhất của mô hình tham chiếu OSI (tầng mạng, tầng liên kết dữ liệu, tầng vật lý) Tầng mạng thờng không đợc ngời dùng để ý tới vì thiết kế của TCP/IP che dấu những chức năng của tầng thấp nhất này và những điều cần biết cho ngời sử dụng cũng nh ngời lập trình chỉ là những giao thức của các tầng cao hơn (IP, TCP, UDP, vv ) Mỗi khi có công nghệ phần cứng xuất hiện, những giao thức tầng mạng phải đợc phát triển để TCP/IP có thể sử dụng phần cứng mới (thông thờng đó chính là các trình điều khiển của chính nhà cung cấp phần cứng đó) Các chức năng trình diễn trong tầng này bao gồm đóng gói gói thông tin IP thành các "Frame" đợc truyền dẫn trên mạng và chuyển địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý sử dụng bởi mạng máy tính Một trong số các điểm mạnh của TCP/IP là địa chỉ của nó đợc phối hợp sao cho trên mạng Internet không có một thiết bị mạng nào cùng tên Địa chỉ này phải đợc chuyển đổi thích hợp với địa chỉ mạng vật lý nơi mà dữ liệu đợc truyền đi

Hai ví dụ RFCs mô tả giao thức sử dụng cho tầng mạng là:

• RFC 826: Giao thức chuyển đổi địa chỉ chuyển đổi địa chỉ IP thành địa

chỉ Ethernet

26

• RFC 894: Một chuẩn cho việc truyền gói tin IP qua mạng Ethernet mô tả cách thức đóng gói để truyền thông tin qua mạng Ethernet.

Khi cài đặt trong UNIX, giao thức của tầng này đợc xem nh sự phối hợp của chơng trình điều khiển thiết bị và các chơng trình liên quan Những đơn vị tơng ứng với những thiết bị mạng làm nhiệm vụ đóng gói dữ liệu và chuyển giao cho mạng

Tầng Internet (Internet Layer)

Tầng Internet cung cấp một hệ thống chuyển giao không kết nối và đôi khi

ng-ời ta còn gọi là không tin cậy Không kết nối bởi mỗi gói tin đợc truyền đi trên mạng một cách độc lập, sự kết hợp dữ liệu của các gói tin đợc cung cấp bởi các dịch vụ lớp trên Mỗi gói tin IP chứa địa chỉ nơi gửi và địa chỉ nơi nhận và dựa vào đó nó có thể đợc truyền trên mạng tới đích Nhng chính việc dữ liệu

có thể đi tới đích trên nhiều đờng khác nhau tạo nên sự mềm dẻo cho Internet khi một đờng bị đứt hay một nút nào đó bị quá tải, các gói tin có thể đợc truyền đi theo những con đờng khác, nếu một gói tin nào có lỗi thì chỉ phải truyền lại gói tin đó thay vào việc phải truyền lại toàn bộ thông báo Không tin cậy bởi vì IP không có cơ chế kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu đợc truyền nhận, dịch vụ tin tởng phải đợc cung cấp bởi các giao thức lớp trên

Vấn đề chủ chốt trên tầng Internet là việc chọn lựa con đờng tối u để truyền các gói tin từ trạm nguồn tới trạm đích Chúng ta sẽ xem xét các kỹ thuật chọn

đờng và thuật toán dẫn đờng sử dụng đối với tầng này sau đây

27

Gói tin IP

Vers Hlen Service type Total length

Identification Flag Fragment offsetTime to live Protocol Header cheksum

Source IP addressDestination IP address

Typefield

Gói thông tin IP trong một frame Ethernet

• Vers : Dài 4 bits, mô tả chính xác version của IP

• Hlen : Dài 4 bits, mô tả độ dài của IP header (tính bằng từ

32 bit)

• Service type: dài 8 bits mô tả thứ tự u tiên của data.

• Total length: Dài 16 bits (2 bytes), đây là độ dài của datagram (in bytes-có

nghĩa là độ dài vùng data của IP datagram có thể lên tới 65535 bytes)

• Identification, flags, fragment offset: Không phải bất kỳ size nào của

datagram cũng đợc truyền trên mạng (ví dụ Ethernet LAN chỉ hỗ trợ cho size lớn nhất của datagram là 1518 bytes) Do vậy khi size của datagram vợt quá kích thớc cho phép, nó sẽ bị chia nhỏ ra và các trờng này sẽ đảm bảo rằng các datagram đã bị phân chia này là từ một datagram ban đầu

28

Network Interface Network

Interface

• Time to live: Dùng để xác định xem datagram này có bị truyền lặp lại hay

không (thông thờng nó đợc gán là 1, nếu bị lặp lại nó sẽ bị gán là 0)

• Protocol: Trờng này cho biết lớp giao thức cao hơn nào sẽ đợc sử dụng

(UDP hay là TCP)

• CRC: Trờng này đợc dùng để kiểm tra sự toàn vẹn của header.

• IP option: Chứa các thông tin nh: "dò" đờng, bảo mật, xác nhận thời gian.

• Padding: Trờng điền thêm các số 0 để đảm bảo header kết thúc tại một địa

chỉ bội của 32

• Source IP address, destination IP address: chứa địa chỉ của station gửi và

địa chỉ của station đích

Gói tin IP chứa một trờng checksum để kiểm tra tính toàn vẹn của IP header, nếu IP header lỗi, gói tin IP bị loại bỏ và giao thức lớp trên sẽ truyền một gói tin khác

Tầng IP làm công việc dẫn đờng các gói tin qua mạng Internet từ máy tính này tới máy tính khác, qua các mạng khác nhau cho tới khi nó đến đợc trạm đích hoặc bị lỗi Việc truyền gói tin qua các mạng đợc thực hiện thông qua một thiết bị kết nối giữa hai mạng gọi là gateway Khi một thông tin truyền qua các mạng khác nhau, nó có thể bị chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn Thông tin truyền có thể quá lớn để có thể truyền trên một gói tin trên một mạng khác Vấn đề này chỉ gặp phải khi gateway đợc nối giữa các mạng vật lý khác nhau Mỗi kiểu mạng có một độ dài tối đa gói tin có thể truyền (Maximum Transmission Unit-MTU) nếu thông tin nhận đợc từ mạng này dài hơn MTU của mạng kia, nó cần phải đợc chia nhỏ ra thành nhiều mảnh để truyền

29

Network Interface Network

Interface

Việc xử lý nh vậy đợc gọi là sự phân mảnh Để trực quan, ta so sánh với việc chuyên chở hàng bằng tàu hoả, mỗi toa tàu có thể chở nhiều hàng hơn một chiếc xe tải sẽ trở hàng trên đờng, hàng hoá sẽ đợc chia vào nhiều xe tải Ta

có thể so sánh việc đờng ray khác về vật lý với đờng ôtô, Ethernet khác X.25

về vật lý, IP phải cắt gói tin Ethernet thành những gói thông tin nhỏ hơn

để truyền qua mạng X.25 Định dạng của mỗi gói tin chia cắt giống nh với từng bản tin Từ thứ hai của header chứa thông tin sử dụng cho quá trình tập hợp lại bản tin bao gồm: gói tin thuộc bản tin nào, vị trí của nó trong toàn bộ dòng dữ liệu truyền, gói tin đã đợc kết nối cha

Khi những gói tin truyền đến một gateway quá nhanh, chúng có thể bị loại bỏ

và IP trả lại một thông báo lỗi (ICMP)

Giao thức chuyển địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) và cơ giao thức chuyển ngợc địa chỉ RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

30

Gateway G

Identical Frame

Identical Datagra m

Physical Net

Internet Transport Application

Host B Host A

Physical Net

Identica

l Messag e

Identica

l Packet

Identical Frame

Identical Datagram

Network Interface

Network Interface

Mọi máy tính cùng nằm trên một mạng có cùng một net id và các máy tính cùng trên một mạng vật lý có thể gửi frame vật lý trực tiếp cho nhau nên việc truyền thông tin giữa hai máy tính trong cùng một mạng vật lý không cần sử dụng gateway Việc dẫn đờng trực tiếp chỉ sử dụng phần địa chỉ máy host id trong địa chỉ IP Trạm gửi chỉ việc kết khối dữ liệu vào frame, chuyển địa chỉ

IP của trạm đích thành địa chỉ vật lý và gửi trực tiếp frame tới máy nhận

Một cơ chế sử dụng để chuyển địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý là ARP (Address Resolusion Protocol) Khi hai máy tính cùng nối vào một mạng vật lý, chúng biết đợc địa chỉ IP của nhau nhng để truyền thông giữa hai máy, chúng phải biết đợc địa chỉ vật lý của nhau ARP giải quyết vấn đề chuyển từ địa chỉ IP

32 bit sang địa chỉ Ethernet 48 bit Ngời ta sử dụng hai cơ chế chuyển địa chỉ là:

• Chuyển giao trực tiếp

• Chuyển giao gián tiếp

Chuyển giao trực tiếp

Địa chỉ vật lý là một hàm của địa chỉ IP ví dụ sử dụng trên mạng token ring proNET-10 là mạng cho phép đặt địa chỉ IP và địa chỉ vật lý thoải mái Ngời

ta có thể đặt địa chỉ IP là 192.5.48.3 và địa chỉ vật lý là 3, khi đó ta có

PA=f(IA) Với PA là địa chỉ vật lý, IA là địa chỉ Internet và f là hàm chuyển đổi

Chuyển giao địa chỉ động

Chuyển giao địa chỉ động đợc thực hiện bằng cách máy tính gửi thông tin gửi một thông báo tới toàn bộ các máy tính trên mạng, trong thông báo đó có chứa

địa chỉ IP của máy tính nó cần liên lạc, mọi máy sẽ nhận đợc thông báo và máy nào thấy địa chỉ IP của mình thì trả lại một thông báo chứa địa chỉ vật lý, khi đó, hai máy tính có thể “nói chuyện” với nhau

Ngoài ra, ngời ta còn sử dụng bảng chỉ đờng để lu trữ tạm thời các địa chỉ sử dụng mới nhất (Address Reslution Cache) để tăng tốc độ của việc chuyển giao

địa chỉ

Gói tin ARP

Một gói thông tin ARP là một Ethernet Frame đợc truyền trực tiếp từ máy này tới máy khác Vì không phải sử dụng IP, gói tin này không có địa chỉ IP cũng

nh không cần đợc dẫn đờng, nó phải đợc gửi broadcasts tới tất cả các máy trên mạng Ethernet (với địa chỉ FF-FF-FF-FF-FF-FF)

Gói thông tin ARP đợc mô tả nh sau:

32

0 31

Hardware Address SpaceProtocol Address SpaceHardware Address Length Protocol Address Length

Operation CodeSource Hardware Address(Ethernet Address)(Internet Address)

Source Protocol Address

Target Hardware Address(Ethernet Address)

Destination

Address

SourceAddress

Type orLength

Không giống phần lớn các giao thức khác, dữ liệu trong ARP không có một

định dạng chuẩn cho header Để ARP có thể làm việc với nhiều công nghệ khác nhau, ngời ta dùng một trờng để chứa độ dài của những trờng đi sau nó

Trong trờng hợp máy trạm không có thiết bị nhớ phụ, và vì vậy nó không biết

địa chỉ IP của chính mình khi khởi động, ngời ta sử dụng cơ chế chuyển ngợc

địa chỉ (Reverse Address Resolution Protocol - RARP) hoạt động tơng tự ARP để giải quyết vấn đề này Theo cơ chế đó, có một máy chủ chứa bảng địa chỉ IP của các máy trạm, khi máy trạm khởi động, nó gửi một request tới tất cả các máy và máy chủ gửi trả lại một gói tin chứa địa chỉ IP của máy trạm yêu cầu

33

X.25

Giao thức điều khiển truyền tin (Internet Control Message Protocol -

ICMP)

Việc dẫn đờng qua các mạng sử dụng giao thức điều khiển truyền tin (Internet Control Message Protocol - ICMP) đợc định nghĩa trong RFC 792 ICMP sử dụng gói tin IP để chuyển thông báo của nó ICMP gửi các thông báo làm các công việc: Điều khiển, thông báo lỗi và chức năng thông tin cho TCP/IP Thông thờng ICMP đợc gửi khi một gói tin không thể đi tới đích, một gateway không còn đủ chỗ nhớ để nhận thêm gói tin hay một gateway hớng dẫn máy tính sử dụng gateway khác để truyền thông tin theo một con đờng tối u hơn

Gói tin ICMP

Mặc dầu mỗi thông báo ICMP có một kiểu định dạng riêng của nó, song các thông báo đều chứa 3 trờng đầu tiên giống nhau:

• TYPE: Định nghĩa thông báo đi sau.

• CODE: Cung cấp thông tin thêm về thông báo.

• CHECKSUM: Chứa checksum của thông báo.

Type Field ICMP Message Type

12 Parameter Problem on a Datagram

17 Address Mask Request

Điều khiển dòng dữ liệu

Khi trạm nguồn gửi dữ liệu tới quá nhanh, trạm đích không kịp xử lý, trạm

đích - hay một thiết bị dẫn đờng gửi trả trạm nguồn một thông báo để nó tạm ngừng việc truyền thông tin

ra khi trạm gửi nối vào mạng có trên 2 gateway

Ví dụ máy tính B muốn gửi thông tin đến máy C, nếu thông báo đó đến gateway 1, thì gateway 1 phải gửi thông báo redirect máy tính đó qua gateway

2 Ngợc lại, mỗi máy tính trên mạng X.25 muốn gửi thông báo tới máy tính nằm trên mạng Token Ring thì việc này không cần thiết vì gateway 1 đợc nối trực tiếp với mạng Token Ring

Gateway 1

Ethernet X.25

Kiểm tra trạm làm việc

Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy khác có tồn tại và đang hoạt động hay không, nó gửi một thông báo Echo Request Khi trạm đích nhận đợc thông báo đó, nó gửi lại một Echo Reply Lệnh ping của UNIX sử dụng các thông báo này

Thuật toán dẫn đờng

Internet là một mạng chuyển mạch gói và để chuyển các gói tin IP trên mạng,

ngời ta sử dụng thuật toán dẫn đờng Thuật toán dẫn đờng đợc thực hiện bởi

tiến trình lựa chọn một đờng để truyền gói tin và việc dẫn đờng cho các gói tin

đợc thực hiện bởi mọi máy tính trên đờng đi của nó

Ngời ta chia việc dẫn đờng trên mạng Internet ra làm 2 kiểu:

• Dẫn đờng trực tiếp (direct routing): Dẫn đờng trực tiếp từ máy tính này sang máy tính kia chỉ thực hiện đợc khi cả hai máy tính đều kết nối vào một mạng vật lý Dẫn đờng trực tiếp chỉ sử dụng phần hostid của địa chỉ Internet và sử dụng 2 giao thức chuyển địa chỉ ARP và RARP

36

Tới máy trên mạng Dẫn đờng tới Thông qua cổng

Network10.0.0.0

Network

11.0.0.0

Network13.0.0.0

Gateway 1

Gateway 2

Gateway 3

Gateway 8

Gateway

4

Gateway 7

Gateway 6

Gateway 5

Network14.0.0.0

15.0.0.1Network15.0.0.0

đóng gói thông tin và gửi tới một gateway để chuyển tới đích Dẫn đờng gián tiếp chỉ sử dụng net id trong địa chỉ IP.

Dữ liệu sẽ chuyển từ gateway này tới gateway khác đến khi nó có thể đợc truyền trực tiếp tới máy nhận Thuật toán dẫn đờng thờng sử dụng bảng dẫn đ-ờng (Internet routing table - IP routing table) trên mỗi máy tính để chứa thông tin về các máy tính và cách đi đến chúng Vì việc dẫn đờng đợc thực hiện bởi cả host và gateway, mỗi thiết bị đều chứa một bảng dẫn đờng Bảng dẫn đờng chứa thông tin về các mạng và gateway để kết nối đến đó

Ngời ta sử dụng một kỹ thuật để che dấu thông tin và giảm thiểu kích thớc của bảng dẫn đờng là sử dụng kỹ thuật dùng gateway ngầm định (default gateway) Nếu máy tính không tìm thấy địa chỉ đích trong bảng dẫn đờng của

nó thì gói tin đợc chuyển tới một thiết bị là default gateway Kỹ thuật này đặc biệt thích hợp với trờng hợp mạng máy tính đợc nối vào Internet thông qua một máy tính duy nhất

Thuật toán dẫn đờng cụ thể cài đặt cho TCP/IP

Mỗi nút mạng có một cơ sở dữ liệu mô tả trạng thái tổng thể của mạng (topo,

độ trễ truyền dẫn ) gọi là bảng dẫn đờng Các thông tin này dùng cho việc tính tính các con đờng tối u để chuyển các gói tin đến đích Chúng đợc cập nhật thờng xuyên sau một khoảng thời gian nào đó hoặc cập nhật mỗi khi có một thay đổi xảy ra

(Một số thuật toán sử dụng cho việc tìm đờng đi tối u đợc trình bày trong

phần phụ lục B)

Khi có một gói thông tin đến một máy tính hay gateway, thuật toán dẫn đờng chạy trên máy tính đó sẽ phân tích địa chỉ đích của gói thông tin và quyết định truyền nó theo đờng tốt nhất tới đích (dựa vào thông tin trong bảng dẫn đờng) Việc này bao gồm cả cởi gói, chọn đờng, cập nhật bảng dẫn đờng, đóng gói

38

Chuyển tới default gateway

Kết thúc thuật toán dẫn đường

Cập nhật bảng dẫn đư

ờngGửi thông báo lỗi

Chuyển theo thông tin trong bảng

Chuyển trực tiếp qua

mạng

+++

Có tồn tại default gateway

ID là tên một

máy tính trong bảng

IN nối trực

tiếp vào

mạngTách địa chỉ mạng đích

(IN) từ địa chỉ đích (ID)

tầng giao vận

Tầng giao thức ngay trên tầng Internet là Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer hay thờng gọi là Transport Layer) Hai giao thức quan trọng nhất của tầng này là Transmission Control Protocol (TCP) và User Datagram Protocol (UDP) TCP cung cấp dịch vụ chuyển giao thông tin có kết nối (connection-oriented), nó bao gồm cả việc kiểm tra và sửa lỗi UDP cung cấp dịch vụ kém tin cậy hơn (unreliable) và không thiết lập liên kết trớc (connectionless) Cả hai giao thức đều chuyển giao thông tin giữa tầng ứng dụng và tầng Internet Chơng trình ứng dụng có thể lựa chọn dịch vụ nào thích hợp với nó

Giao thức không kết nối (User Datagram Protocol - UDP)

UDP cho phép chơng trình ứng dụng truy cập trực tiếp đến gói tin của dịch vụ chuyển giao giống nh dịch vụ mà giao thức IP cung cấp Nó cho phép ứng dụng trao đổi thông tin qua mạng với ít thông tin điều khiển nhất UDP là giao thức không kết nối, kém tin cậy vì nó không có cơ chế kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu truyền

Gói thông tin UDP

Data

Destination

Address

SourceAddress

Typefield

IPheader

40