thiết kế hệ thống mạng khoa điện tử trường đại học công nghiệp hà nội

 Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiếtlập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này,việc có liên kết logic sẽ nâng cao sự

Hà nội, tháng 04 năm 2010

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn thực tập.

LỜI NÓI ĐẦU

Vào những năm 50 , những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóngđèn điện tử nên kích thức rất cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệumáy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điềunày làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng

Đến những năm 60 cùng với sự phát triển của máy tính và nhu cầu trao đổi dữliệu với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết

bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệthống máy tính

Và cho đến những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời chophép mở rộng khả năng tính toán của Trung tâm máy tính đến các vùng xa Vào năm

1977 công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường mạng của mình cho phépliên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối bằng dây cáp mạng, và đó chính là hệđiều hành đầu tiên

Nội dung báo cáo thực tập tốt nghiệp gồm các nội dung chính sau:

Phần I: Tổng quan về hệ thống mạng máy tính.

Chương 1 – Tổng quan về cấu trúc mạng máy tính

Trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng, phân loại mạngmáy tính theo phạm vi địa lý (LAN, WAN, GAN, MAN), theo TOPO và theo từngchức năng

Chương 2 – Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và mô hình TCP/IP Trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng chạy trên bộ giao

thức TCP/IP, mô hình OSI

Chương 3 – Tổng quan về các thiết bị mạng

Trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về các thiết bị mạng trong hệthống mạng LAN, các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN, các công nghệ vàcác chuẩn cáp, các phương pháp đi cáp

Phần II: Xây dựng và triển khai hệ thống mạng

Trong chương này sẽ tập trình bày kiến thức về việc xây dựng, đánh giá về hệ thống mạng sao cho phù hợp với giá thành, độ bảo mật, tính sẵn sàng của hệ thống mạng

Chương 4 – Phân tích và triển khai hệ thống mang.

Chương 5 – Hướng phát triển và khắc phục lỗi trong hệ thống mạng

Mục lục.

LỜI NÓI ĐẦU 4

Mục lục 5

Danh mục hình vẽ 7

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH 8

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG MÁY TÍNH 8

1.1 Khái niệm về mạng máy tính : 8

1.2 Phân loại mạng máy tính : 10

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý: 10

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ) 10

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh ( circuit - switched network ) 10

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network) 11

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói 12

1.2.3 Phân loại mạng máy tính theo TOPO: 12

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology) 12

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology) 13

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology) 14

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp 15

1.2.4 Phân loại theo chức năng: 15

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server: 15

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer): 16

CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP 17

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect): 17

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI: 18

2.1.2.Các giao thức trong mô hình OSI: 19

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI: 20

2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) 24

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP: 24

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI: 27

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP : 28

2.2.3.1 Giao thức IP (Internet Protocol): 28

2.2.3.2 Giao thức UDP(User Datagram Protocol): 31

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol): 32

CHƯƠNG 3 -TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG MẠNG LAN 36

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản: 36

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN: 36

3.1.1.1.Card mạng – NIC(Network Interface Card) 36

Hình 15: Network Interface Card 37

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp 37

3.1.1.3 Hub: 37

Hình 16: Hub 37

3.1.1.4.Liên mạng (Internetworking ) 39

3.1.1.5.Cầu nối (bridge ) 39

3.1.1.6 Bộ định tuyến (router ) 43

3.1.1.7 Bộ chuyển mạch (switch ) 46

3.1.2 Hệ thống cáp dùng cho LAN: 46

3.1.2.1.Cáp xoắn: 46

3.1.2.2 Cáp đồng trục: 47

3.1.2.3 Cáp sợi quang 48

CHƯƠNG 4-TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG LAN 50

4.1 Mô hình phân câp các lớp mạng trong LAN (Hierarchical models): 50

4.2 Yêu cầu về SECURITY với hệ thống 51

4.3 Các bước thiết kế: 55

4.3.1 Phân tích yêu cầu sử dụng: 55

4.3.2 Lựa chọn các thiết bị phần cứng: 55

4.3.3.Lựa chọn phần mềm: 55

4.3.4 Công cụ quản trị: 56

4.3.5 Hệ thống cáp mạng bao gồm: 57

PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MẠNG CỦA KHOA ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 58

1 Khảo sát mô hình của khoa điện tử 58

2 Phân tích mô hình mạng và các thiết bị mạng đuợc sử dụng trong mô hình 58

2.1 Mô hình thiết kế (mô phỏng ) 58

2.2 Các thiết bị mạng trong mô hình 59

2.2.1 ASA 5520 59

2.2.2 Cisco 2811 Integrated Service Router 60

2.2.3 Thiết bị chuyển mạch Catalyst switch models 3560 61

2.2.4 Cisco Catalyst 2960 63

2.2.5 Thiết bị kết nối mạng không dây 64

2.3 Phân tích hệ thống 65

2.3.1 Cấu hình VLAN trên hệ thống Switch 65

2.3.2 Sử dụng giao thức VTP (VLAN Trunking Protocol) để quản lý Switch 66

2.3.3 Access Control List (ACL) 67

3 Triển khai mô hình mạng 67

3.1.Chia VLAN và địa chỉ IP của các VLAN trong mạng 67

3.2 Cấu hình trên các thiết bị mạng 69

3.2.1 Cấu hình trên switch core (3560) 69

3.2.2 Cấu hình trên Switch 1 74

3.2.3 Cấu hình trên Switch2 75

3.2.3 Cấu hình trên route Hanoi 77

3.2.4 Cấu hình trên router ISP 79

3.2.5 Cấu hình Web server 80

3.2.6 Cấu hình Access Point để kết nối wifi 84

3.2.7 Mô hình mạng thực tế 85

Danh mục hình vẽ Hình 1: Mô hình mạng căn bản 2

Hình 2 Mạng chuyển mạch kênh 2

Hình 3 Cấu trúc mạng sao 2

Hình 4 Cấu hình mạng vòng 2

Hình 5 Cấu trúc mạng hình tuyến Error! Bookmark not defined. Hình 6: Mô hình OSI bảy tầng 2

Hình 7:Phương thức xác lập gói tin trong mô hình OSI 2

Hình 8: Kiến trúc TCP/IP 2

Hình 10:Quá trình đóng / mở gói dữ liệu trong TCP/IP 26

Hình 11: Cấu trúc dữ liệu trong TCP/IP 27

Hình 12: Khuân dạng dữ liệu trong OSI 2

Hình 13: Phân lớp địa chỉ IPv4 Error! Bookmark not defined. Hình 14: Bảng các lớp địa chỉ Internet 31

Hình 15: Chia mạng con 2

Hình 16: Khuân dạng UDP datagram 2

Hình 17: Khuân dạng TCP segment 2

Hình 18: Network Interface Card 37

Hình 19: Hub 37

Hình 20: Hoạt động của Bridge 2

Hình 21: Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI 40

Hình 22: Bridge biên dịch 2

Hình 23 : Liên kết mạng sử dụng 2 Bridge 42

Hình 24: Hoạt động của Router trong mô hình OSI 2

Hình 25: Mô hình bộ chuyển mạch 46

Hình 26:Mô hình phân cấp các lớp mạng 50

Hình 27: Mô hình tường lửa trong hệ thống mạng 53

Hình 28: Mô hình tường lửa 3 phần 54

Hình 29 : Mô hình mạng mô phỏng của khoa điện tử (ĐHCNHN) 59

Hình 30: ASA 5520 của hãng Cisco 59

Hình 31 Cisco 2811 Integrated Service Router 60

Hình 32 Catalyst switch models 3560 61

Hình 33 : Cisco Catalyst 2960 63

Hình 34: Router Access Point Linksys 64

Hình 35 Mô hình mạng thực tế 85

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH

phải thông qua việc in ấn hay sao chép trên đĩa mền, CD Rom…điều này gây nhiều bấttiện cho người dùng

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu kết nối các máy tính với nhauthành mạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điễm sau:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽdùng chung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề án,mọi người ở trong mạng đó có thể trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn , trao đổi giữanhững người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi như là ổ cứng,màn hình,một số thiết bị ngoại vi đắt tiền (máy in, máy vẽ…)

- Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (Email ) và cóthể sử dụng mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về mộtchính sách mới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cảthị trường, tin rao vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó ), hoặc sắp xếpthời khoá biểu của mình chen lẫn với thời khoá biểu của các người khác …

- Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền(chi phí thấp mà các chức năng lại mạnh )

- Mạng máy tính cho phép các nhân viên ở xa có thể truy cập từ xavào mạng máy tính của công ty để lấy tài nguyên, và làm việc trong mạng củacông ty

- Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoácác tệp (files ) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thưmục đó

1.2 Phân loại mạng máy tính :

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý:

Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân

bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng nhưsau:

 Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ) : là mạng được lắp đặt trongphạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10 Km Kết nối đượcthực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồngtrục thay cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ cơ quan, xínghiệp… Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN.

 Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) : Là mạng được cài đặttrong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kínhkhoảng 100 Km trở lại.Các kết nối này được thực hiện thông qua các môitrường truyền thông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s )

 Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng có thểvượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thông thường kết nốinày được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kếtnối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

 Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network ) : Là mạng được thiết lập trênphạm vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất Thông thường kết nốithông qua mạng viễn thông và vệ tinh

Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiềunhất

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ) 1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh ( circuit - switched network )

Trong trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thìgiữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (circuit) cố định và duy trì cho đến khi mộttrong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định ( hình1)

10

A

S4S2

Data2

Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu suất sửdụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cầntruyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tiêutốn thời gian thiết lập kênh truyền giữa hai trạm

Mạng điện thoại là ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network)

Thông tin cần truyền được cấu trúc theo một phân dạng đặc biệt gọi là bản tin.Trên bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơi nhận đểchuyển bản tin tới đích Tuỳ thuộc vào điều khiện về mạng, các thông tin khác nhau

có thể được gửi đi theo các kênh khác nhau

Ưu điểm :

 Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa các trạm

 Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch bản tin) có thể lưu dữ thông báocho đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tìnhtrạng tắc nghẽn mạng

 Có điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thôngbáo

 Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉquảng bá để gửi thông báo đồng thời đến nhiều đích

Nhược điểm :

Phương pháp chuyển mạch bản tin là không hạn chế kích thước của các thôngbáo, làm cho phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng và chấtlượng truyền đi Mạng chuyển mạch bản tin thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểu

thư điện tử hơn là với các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định dolưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút.

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói

Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi làcác gói tin (packet) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tinđiều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích ( người nhận) của gói tin.Các gói tin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằngnhiều kênh khác nhau Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tinban đầu

Phương pháp chuyển mach bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gầngiống nhau Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho cácnút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạmthời trên đĩa Nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn vàhiệu quả hơn so với chuyển mạch bản tin

1.2.3 Phân loại mạng máy tính theo TOPO:

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố tríphần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có badạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star topology ), mạng dạng vòng (RingTopology ) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology ) Ngoài ba dạng cấu hình kểtrên còn có một số dạng khác được kết hợp từ ba dạng này như mạng dạng cây, mạngdạng hình sao - vòng, mạng hình hỗn hợp,…

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology)

Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạmđầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạngđiều phối mọi hoạt động trong mạng

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giảipháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trụcbus, nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng

Mô hình kết nối dạng sao này đã trở nên hết sức phổ biến Với việc sử dụng các

bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mở rộng bằng cách tổ chứcnhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành

Ưu điểm :

- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở mộtnút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

- Cấu trúc mạng đơn giản và các giải thuật toán ổn định

- Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp một cách linh động

Dễ dàng kiểm soát nỗi, khắc phục sự cố Đặc biệt do sử dụng kêt nối điểm điểm nên tận dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý

-Nhược điểm :

- Khả năng mở rộng của toàn mạng phục thuộc vào khả năng của bộ trung tâm

- Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

- Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trungtâm

- Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trongvòng 100m với công nghệ hiện tai)

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology)

Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làmthành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó Các núttruyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền điphải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

Ưu điểm:

- Mạng dạng vòng có thuận lợi có thể mở rộng ra xa, ít tốn dây để kết nối giữa các nút mạng hơn so với các topo mạng khác

- Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ tối đa khi truy nhập

Nhược điểm: Các máy tính phải kết nối với nhau theo hình tròn , nếu bị ngắt ở

một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology) Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác Các nút đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này Ở hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và dữ liệu khi truyền đi đều mang theo địa chỉ nơi đến

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hà Giảng viên hướng dẫn: Th.s.Trần Đình Thông14

Hình 4 Cấu hình mạng vòng

terminator

Ưu điểm :

- Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất

- Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp

Là mạng kết hợp dạng sao và tuyến ( star/bus topology) : Cấu hình mạng dạngnày có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm Ưu điểm của cấuhình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạngdạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng này đem lại sự linh hoạt trong việc bốtrí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất kỳ toà nhà nào

1.2.4 Phân loại theo chức năng:

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server:

Đối với các mạng máy tính ở dạng client – server thì một số máy tính đượcthiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, web server, printerserver….Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là server, còncác máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client

Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng

bộ với nhau Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý, có thểphục vụ cho nhiều người dùng

Nhược điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệthống

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer):

Các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một Client vừa như mộtServer

Ưu điểm là cấu trúc mạng đơn giản do đó dễ lắp đặt và triển khai nên phù hợpvới những hệ thống mạng dành cho gia đình, nhỏ lẻ

Nhược điểm là : mạng rất khó quản lý, độ rủi do cao, tính bảo mật rât thấp

CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect):

Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu qua mạngthường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, HoneyWell và Digital EquipmentCorporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy tính

Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế – ISO(International StandardOranization) chính thức đưa ra mô hình OSI(Open Systems Interconnect) là tập hợpcác đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối các thiết bị khôngcùng chủng loại

Mô hình OSI được chia thành 7 tầng, mỗi tầng bao gồm các hoạt động thiết bị

và giao thức mạng khác nhau

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

Hình 6: Mô hình OSI bảy tầng

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI:

Mô hình OSI (Open System Interconnection ): là mô hình được tổ chức ISOđược đề xuất năm 1977 và công bố năm 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng cóthể truyền thông với nhau phải có những quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận

Mô hình OSI là mộ khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ratại mỗi lớp

Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập Sựtách rời của mô hình nay mang lại lợi ích sau:

 Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơngiúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn

 Chuẩn hoá các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhàcung cấp sản phẩm

 Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến cáclớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chónghơn,

Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho các nội dung sau:

- Cách thức các thiết bị giao tiếp và chuyền thông được với nhau

- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì đựơc truyền dữliệu, khi nào thì không được

- Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng bên nhận

- Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau

- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thíchhợp

- Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp với các chức năng sau:

- Application Layer ( lớp ứng dụng ): giao diện giữa ứng dụng và mạng

- Presentation Layer (lớp trình bày ): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữliệu

- Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối

- Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệthống.

- Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môitrường liên mạng

- Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu ): xác định truy xuất đến các thiếtbị

- Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyềnđi

2.1.2.Các giao thức trong mô hình OSI:

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng : Giao thứcliên kết ( Connection- Oriented ) và giao thức không liên kết (Connection Less)

 Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiếtlập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này,việc có liên kết logic sẽ nâng cao sự an toàn trong truyền dữ liệu

 Giao thức không liên kết : Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kếtlogic mà mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó

Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm ba giai đoạnphân biệt:

 Thiết lập liên kết (logic): Hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thươnglượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau (truyền

dữ liệu)

 Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lýkèm theo ( như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/ hợp dữ liệu …)

Để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

Huỷ bỏ liên kết (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát choliên kết để dùng cho liên kết khác

Đối với giao thức không liên kết thì chỉ duy nhất một giai đoạn truyền

dữ liệu mà thôi

Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet ) được hiểu như là một đơn vị thông tindùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Những thông điệp(message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo thành các gói tin ở các góinguồn Và những gói tin này khi đích sẽ được kết hợp lại thành các thông điệp banđầu Mỗi gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữliệu.

Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng chỉ thực hiện một chứcnăng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới vàngược lại Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header) đối vớicác gói tin trước khi chuyển nó đi Nói cách khác, từng gói tin bao gồm phầnđầu(header) và phần dữ liệu Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm mộtphần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên tiếp diễncho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến bên nhận

Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tương ứng và đâycũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI:

Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa các chương trìnhứng dụng của người dùng và mạng Giải quyết các kỹ thuật mà các chươngtrình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng Tầng ứng dụng xử lý truy cập mạng

D

ata

Dat a Dat a Dat a Dat a Dat a

hd r hd r hd r hd r hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

trl

Dat a Dat a Dat a Dat a Dat a Dat a

hd r hd r hd r hd r hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

hd r

chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi Tầng này không cung cấp dịch vụ chotầng nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gửi nhậnmail, Telnet, HTTP, FTP,SMTP…

Lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được traođổi nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi, lớp ứng dụngcủa một hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữliệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu Thứ tự byte, bit bên gửi và bên nhận quy ước quy tắc gửi nhận một chuỗi byte và bit từtrái qua phải hay từ phải qua trái nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổithứ tự các byte, bit vào trước hoặc sau khi truyền Lớp trình bày cũng quản lý các cấp

độ nén dữ liệu làm giảm số bít cần truyền

Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể

có nhiều cách biểu diễn khác nhau Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụngnguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụngđược chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau

Lớp này có tác dụng thiết lập quản lý và kết thúc các phiên thông tin giữa haithiết bị truyền nhận Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoạivới nhau và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ của chúng Lớp phiên cung cấpcác dịch vụ cho lớp trình bày, cung cấp sự đồng bộ hoá giữa các tác vụ ngườidùng bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu Bằng cách này nếumạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùngmới phải truyền lại Lớp này cũng thi hành kiểm soát hội thoại giữa các quátrình giao tiếp, điều chỉnh bên nào truyền, khi nào, trong bao lâu

Trong trường hợp mạng là hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấn đề hai người sửdụng luân phiên phải lấy lượt để truyền dữ liệu Tại một thời điểm chỉ có một người sửdụng đó quyền đặc biệt được gọi các dịch vụ nhất định của tầng phiên Việc phân bổtầng này thông qua việc trao đổi thẻ bài

Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các tầngtrên, nó phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết dữ liệu vào một luồng dữliệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết bịđáng tin cậy Tầng này thiết lập duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp cácdịch vụ sau:

 Xếp thứ tự các phân đoạn: Khi một thông điệp lớn được tách thành nhiềuphân đoạn nhỏ để bàn giao , tầng vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự trước khigiáp nối các phân đoạn thành thông điệp ban đầu

 Kiếm soát lỗi: Khi có phân đoạn bị thất bại , sai hoạc trùng lặp, tầng vậnchuyển sẽ yêu cầu truyền lại

 Kiểm soát luồng : Tầng vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận để xácnhận Bên gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kế tiếp nếu bên nhậnchưa gửi tín hiệu xác nhận rằng đã nhận được phân đoạn dữ liệu trước đóđầy đủ

Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong

dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của tầngmạng

Chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thànhđịa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gửi packet từ mạng nguồn đến mạngđích Tầng này quyết định hướng đi từ máy nguồn đến máy đích… Nó cũng quản lýlưu lượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến và kiểm soát tắc nghẽn

dữ liệu Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ dữliệu mà máy tính nguồn gửi đi, tầng mạng trên bộ định tuyến sẽ chia sẻ dữ liệu thànhnhững đơn vị nhỏ hơn

Tầng mạng quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạngEthernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởitầng mạng) để chuyển các gói tin từ máy này sang máy khác và ngược lại

Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet- switched network) gồm các tậphợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu.Các gói dữ liệuđược truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được

chuyển qua một chuỗi các nút Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incominglink) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyểntiếp.

Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức xử

lý tập trung và xử lý tại chỗ:

 Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại củamột (hoặc vài trung tâm điều khiển mạng), chúng thực hiện việc lập ra cácbảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọnđường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó Thông tin tổngthể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cắtgiữ tại trung tâm điều khiển mạng

 Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việc chọn đườngđược thực hiện tại mỗi nút của mạng Trong từng thời điểm, mỗi nút phảiduy trì các thông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình.Như vậy các thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đườngcần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút

 Data Link (lớp liên kết dữ liệu )

Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng Tầng liênkết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước , địa chỉ máy gửi và nhận củamỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định được cơ chế truy cập thông tin trên mạng vàphương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các máytính , đó là phương thức “điểm- điểm” và phương thức “điểm- nhiều điểm” Vớiphương thức “điểm - điểm” các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặpmáy tính lại với nhau Phương thức “điểm- nhiều điểm” tất cả các máy phân chiachung một đường truyền vật lý

Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảmbảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi Nếu một gói tin có lỗikhông sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biếtgói tin đó có lỗi để nó gửi lại

Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm hai loại chính là các giao thứchướng ký tự và các giao thức hướng bit Các giao thức hướng ký tự được xây dựngdựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã nào đó ( như ASCII hay EBCDIC), trongkhi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân( xâu bít ) để xây dựngcác phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu , các thủ tục), và khi nhận, dữ liệu sẽ đượctiếp nhận lần lượt từng bit một.

Là tầng cuối cùng của mô hinh OSI, nó mô tả các đặc trưng vật lý của mạng:Các loại cáp để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng, các dây cáp có thể dài baonhiêu….Mặt khác các tầng vật lý cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu đượcdùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹthuật nối mạch điện tốc độ cáp truyền dẫn Tầng vật lý không quy định một ý nghĩanào cho các tín hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân là 0 và 1 ở các tầng cao hơn của môhình OSI ý nghiã của các bit ở tầng vật lý sẽ được xác định

Một số đặc điểm của tầng vật lý:

 Mức điện thế

 Khoảng thời gian thay đổi điện thế

 Tốc độ dữ liệu vật lý

 Khoảng đường truyền tối đa

2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP:

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhấtvới nhau Ngày nay,TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng nhưtrên mạng Internet toàn cầu

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng nhưsau:

 Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

 Tầng Internet (Internet Layer)

 Tầng giao vận (Host- to Host Transport Layer)

 Tầng ứng dụng (Application Layer).

Tầng liên kết ( còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay là tầng giao tiếpmạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP , bao gồm các thiết bị mạng vàchương trình cung cấp các thông tin cần thiết có thể hoạt động, truy nhập đườngtruyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó

Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình gói tin trên mạng Cácgiao thức của tầng này bao gồm : IP (Internet Protocol), ICMP (Internet ControlMessage Protocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol)

Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng củatầng mạng Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Protocol) và UDP(User Datagram Protocol)

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chếnhư chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp chotầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time- out để đảm bảo bênnhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽkhông cần quan tâm đến nữa

ApplicationsTransportInternetwork

Network Interface

AndHardware

ApplicationsTCP/UDP

ICMP

IP ARP/RARP

Network InterfaceAndHardware

Hình 8: Kiến trúc TCP/IP

UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi cácgói dữ liệu từ trạm này đến trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích.Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên.

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình vàcác ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụngđược cung cấp trong tầng này mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cậpmạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tínđiện tử, www (World Wide Web)

Hình 10:Quá trình đóng / mở gói dữ liệu trong TCP/IP

Cũng tương tự như mô hình OSI khi truyền dữ liệu quá trình tiến hành từ tầngtrên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin điều khiểnđược gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình này xảy ra ngược lại, dữ liệuđược truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi và

User Data

User Data

Application data

Appl Header

TCP header

Application dataTCP

header

IP header

Application dataTCP

header

IP header

Ethernet

Ethernet frame

EthernetTCP segment

IP datagram

khi đến tấng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa Hình vẽ 10 cho ta thấylược đồ dữ liệu qua các tầng Trong hình vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệuđược mang những thuật ngữ khác nhau:

 Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream

 Trong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi làTCP segment

 Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IP datagram

 Trong tầng liên kết , dữ liệu được truyền đi gọi là frame

Hình 11: Cấu trúc dữ liệu trong TCP/IP

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI:

Mỗi tầng trong TCP/IP có thể là một hay nhiều tầng của OSI.Bảng sau chỉ rõmối tương quan giữa các tầng trong mô hình TCP/IP với OSI:

Physical Layer, Data link Layer Data link Layer

Session Layer, Presentation

Layer, Application Layer

Application Layer

Bảng so sánh mô hình OSI với mô hình ICP/IP

Sự khác nhau giữa TCP/IP với OSI chỉ là:

- Tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP thay thế tầng “Session Layer”,

“Presentation Layer”, “ Application Layer” của mô hình OSI

- Tầng giao vận trong mô hình TCP/IP không phải luôn đảm bảo độ tincậy của việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của mô hình OSI màcho phép thêm một lựa chọn khác là UDP

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP :

2.2.3.1 Giao thức IP (Internet Protocol):

Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộgiao thức TCP/IP Mục đích của giao thức liên mạng IP là cung cấp khả năng kết nốicủa mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu IP là giao thức cung cấp dịch vụphân phát datagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không cần cógiai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu , không đảm bảo rằng datagram sẽtới đích và không duy trì thông tin nào về những datagram đã gửi đi

Cấu trúc dữ liệu dùng trong IP được thể hiện như hình vẽ:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hà Giảng viên hướng dẫn: Th.s.Trần Đình Thông Lớp: LTCĐ ĐH-ĐT2-K2

1 2 3 4 5 6

Destination Address

Time to live Protocol Header ChecksumIdentification Flags Fragment OffsetVersion IHL

Type of

Source Address

 Version (4 bit) : chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt

 IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ (word-32 bit)

 Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ

 Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theo byte

 Indentification (16 bit) : là trường định danh

 Flags (3 bit) : các cờ sử dụng trong khi phân đoạn các datagram

 Flagment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn phân mảnh trong datagram tínhtheo đơn vị 64 bit

 TTL(Time to Live ) : thiết lập thời gian tồn tại của datagram

 Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp

 Header checksum (16 bit): kiểm soát lỗi cho vùng IP header

 Source address (32 bit) : địa chỉ IP trạm đích

 Option: Khai báo các tuỳ chọn do ngừơi gửi yêu cầu

 Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4):

Có độ dài 32 bits và được tách thành 4 vùng , mỗi vùng 1 byte thường đượcbiểu diễn dưới dạng thập phân và cách nhau bởi dấu chấm (.)

VD: 203.162.7.92

Địa chỉ IPv4 được chia thành 5 lớp A, B, C, D, E, trong đó 3 lớp địa chỉ A,

Khoảng địa chỉ0.0.0.0 đến127.255.255.255128.0.0.0 đến 191.255.255.255192.0.0.0 đến 223.255.255.255224.0.0.0 đến 239.255.255.255240.0.0.0 đến 247.255.255.255

Hình 14: Bảng các lớp địa chỉ Internet

Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trongthực tế thường không có một số lượng trạm lớn như vậy kết nối vào một mạng đơn

lẻ địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành các mạng con nhỏ hơn Ta

có thể dùng một số bit đầu tiên của trường hostid trong địa chỉ IP để đặt địa chỉmạng con

Chẳng hạn đối với một địa chỉ thuộc lớp A, việc chia địa chỉ mạng con cóthể được thực hiện như sau:

Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉmạng con: bao nhiêu bit trong trường hostid được dùng cho phần địa chỉ mạngcon(subnetid) Thông tin này được chỉ ra trong mặt nạ địa chỉ mạng con (subnetmask).Subnet mask cũng là một số 32 bit với các bit tương ứng với phần netid vàsubnetid được đặt bằng 1 còn các bit còn lại được đặt bằng 0

2.2.3.2 Giao thức UDP(User Datagram Protocol):

UDP là giao thức không liên kết , cung cấp dịch vụ giao vận không tincậy được, sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận Khác với TCP, UDP không

có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận (ACK), khôngsắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫn đến tình trạng mấthoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo cho người gửi Khuân dạng của UDPdatagram được mô tả như sau:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hà Giảng viên hướng dẫn: Th.s.Trần Đình Thông31

Port

Data begins here…

Subnet

Hình 15: Chia mạng con

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol):

TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận và cùng sử dụng giao thức IPtrong tầng mạng Nhưng không giống như UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy

và có liên kết

Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phải thiết lậpliên kết với nhau trước khi trao đổi dữ liệu Sự tin cậy trong dịch vụ được cung cấp bởiTCP được thể hiện như sau:

- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến được TCP chia thành cácsegment có kích thước phù hợp nhất để truyền đi

- Khi TCP gửi 1 segment , nó duy trì một thời lượng để chờ phúcđáp từ trạm nhận Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đáp không gửi tớiđược trạm gửi thì segment đó được truyền lại

- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúcđáp tuy nhiêm phúc đáp không được gửi lại ngay lập tức mà thường trễmột khoảng thời gian

- TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Headercủa dữ liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn.Nếu 1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúcđáp lại để trạm gửi truyền lại segment bị lỗi đó

TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng Mỗi của liên kết TCP có vùng đệm(buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi truyền một lượng dữliệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại) Điều này tránh xảy ra trường hợptrạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn

Khuân dạng của TCP segment được mô tả như sau:

Source Port Destination Port Sequence Number

1 2 3 4 5 6

Hình 17: Khuân dạng TCP segment

Các tham số trong khân dạng trên có ý nghĩa như sau:

 Source Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm nguồn

 Destination Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm đích

 Sequence Number (32 bits) là số hiệu byte đầu tiên của segment trừ khi bitSYN được thiết lập Nếu bit SYN được thiết lập thì sequence number là sốhiệu tuần tự khởi đầu ISN (Initial Sequence Number ) và byte dữ liệu đầutiên là ISN +1 Thông qua trường này TCP thực hiện việc quản lý từng bytetruyền đi trên một kết nối TCP

 Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của segment tiếp theo mà trạmnguồn đang chờ để nhận và ngầm định báo nhận tốt các segment mà trạmđích đã gửi cho trạm nguồn

 Header Length (4 bits): Số lượng từ (32 bits) trong TCP header, chỉ ra vị trịbắt đầu của vùng dữ liệu vì trường Option có độ dài thay đổi Headerlength có giá trị từ 20 đến 60 byte

 Reserved(6 bits) : dành để dùng trong tương lai

 Control bits: các bit điều khiển

URG : xác định vùng con trỏ khẩn có hiệu lực

ACK : vùng bao nhận ACK Number có hiệu lực

PSH : Chức năng PUSH

RST : khởi động lại liên kết SYN :đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự (sequence number)FIN : không còn dữ liệu từ trạm nguồn

 Window size(16 bits): cấp phát thẻ để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa

sổ trượt)

 Checksum (16 bits) : mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment cả phần header

và dữ liệu

 Urgent Pointer(16 bits): con trỏ trỏ tới số hiệu tuần tự của byte cuối cùngtrong dòng dữ liệu khẩn cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệukhẩn Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập.

 Option (độ dài thay đổi): Khai báo các tuỳ chọn của TCP

 TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng ứng dụng có độ dài ngầmđịnh là 536 byte Giá trị này có thể điều chỉnh được bằng cách khai báotrong vùng Option

CHƯƠNG 3 –TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG MẠNG LAN

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản:

Mạng cục bộ LAN được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữliệu khác nhau cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầngcủa toà nhà, hoặc trong một toà nhà… Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhautrong một khu làm việc

Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùngchung tài nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD- ROM, các phần mềm ứngdụng và những thông tin cần thiết khác Trước khi phát triển công nghệ LAN các máytính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi nốimạng LAN rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN:

3.1.1.1.Card mạng – NIC(Network Interface Card)

Card mạng _ NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấpcổng kết nối vào mạng.Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hìnhOSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media AccessControl Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyềndẫn trên mạng Card thực hiện các chức năng quan trọng:

 Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máy tính

Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC

 Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải.

 Điều khiển truy xuất môi trường: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻmôi trường

 Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cách dùng các

 Tốc độ truyền thông tin

Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúnghoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với môi trường mạng bằngmột card mạng với các lớp OSI khác được thực hiện bằng phần mềm bên trong host

Hình 18: Network Interface Card

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp.

Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại vàđịnh thời lại tín hiệu Thiết bị này hoạt động ở tầng Physical của mô hình OSI.Repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các

port còn lại Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền màkhông sửa đổi gì.

3.1.1.3 Hub:

Hình 19: Hub

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nốidây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub.Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và cácthiêt bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm củamạng Khi có tín hiệu Ethernet được truyền tự một trạm tới hub, nó được lặp lại trênkhắp các cổng của hub Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặckhông cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub

Có ba loại hub:

 Hub đơn (stand alone hub )

 Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp )

 Hub modun (modular hub ) Modular hub rất phổ biến cho các hệ thốngmạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức năng quản lý, modular

có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun 10 BASET

Stackable hub là một ý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầucho nhưng kế hoạch phát triển LAN sau này

Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:

- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linh kiện điện tử

và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức nưng duy nhất là tổ hợp các tínhiệu từ một số đoạn cáp mạng

- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện tử cóthể khuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết bị của mạng Quá trình

xử lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạycảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưuđiểm đó cũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub bị động

Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiềucổng

Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE 0 ) đề nghị dùng các tên sau đây để chỉ 3

loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3

- Dây cáp đồng trục (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc độ 10 Mbps, tần

số cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m )

- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ 10 Mbps,tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m )

- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc độ 10Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn )

- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL

3.1.1.4.Liên mạng (Internetworking )

Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi làinternetworking Internetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router và switch

3.1.1.5.Cầu nối (bridge ).

Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau nó cóthể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau Cầu nối hoạt động trên tầng liênkết dữ liệu không giống như repeater phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thìBridge đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lýchúng trước khi quyết định có truyền đi hay không

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà nóthấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau

và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Ỏ đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng

mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hà Giảng viên hướng dẫn: Th.s.Trần Đình Thông39

ApplicationPresentationSessionTransportNetwork

D E F

Hình 20: Hoạt động của Bridge.

Để đánh giá một Bridge người ta thường đưa ra khái niệm: lọc và vận chuyển

- Qua trình xử lý mỗi gói tin được gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọc thểhiện trực tiếp khả năng hoạt động của Bridge

- Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khả năngcủa Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridgebiên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giaothức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loạidây nối khác nhau Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin

mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi

Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khảnăng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyểnqua

Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring Khi

đó cầu nối thực hiện nút token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet Cầu nối

có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩnđang sử dụng trên mạng Token ring

Tuy nhiên chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tincho nên hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng Ví dụ như kíchthước tối đa của các gói tin trên mangh Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Tokenring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạmmạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng bytes

dư sẽ bị loại bỏ

Hình 21: Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau:

- Mở rộng mạng hiện nay khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi

xử lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức

- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridgekhi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội

bộ từng phần mạng sẽ không được cho phép qua phần mạng khác

Để nối các mạng có giao thức khác nhau

Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tượng vận chuyển Nó có thể chỉchuyển vận những gói tin của những địa chỉ xác định

Ví dụ: Cho phép gói tin của máy A, B qua Bridge 1, gói tin của máy C, D qua