Ket noi tcp ip qua mang atm 178693

Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: chơng 1: giíi thiƯu vỊ giao thøc TCP/IP 1.1 LÞch sư phát triển củaTCP/IP mạng Internet Mạng Internet mạng máy tính toàn cầu, bao gồm hàng chục triệu ngời sử dụng, đợc hình thành từ cuối thập kỷ 60 tõ mét thÝ nghiƯm cđa Bé qc phßng Mü Tại thời điểm ban đầu mạng ARPAnet Ban quản lý dự án nghiên cứu Quốc phòng ARPAnet mạng thử nghiệm phục vụ nghiên cứu quốc phòng, mục đích xây dựng mạng máy tính có khả chịu đựng cố (ví dụ số nút mạng bị côngvà phá huỷ nhng mạng tiếp tục hoạt động) Mạng cho phép máy tính mạng liên lạc với máy tính khác Khả kết nối hệ thống máy tính khác đà hấp dẫn ngời, phơng pháp thực tế để kết nối máy tính hÃng khác Kết nhà phát triển phần mềm Mỹ, Anh Châu Âu bắt đầu phát triển phần mềm giao thức TCP/IP (giao thức đợc sử dụng việc truyền thông Internet) cho tất loại máy Điều hấp dẫn trờng đại học, trung tâm nghiên cứu lớn quan phủ, nơi mong muốn mua máy tính từ nhà sản xuất, không bị phụ thuộc vào hÃng cố định Bên cạnh hệ thống cục LAN bắt đầu phát triển với xuất máy để bàn (Desktop Workstations) vào năm 1983 Phần lớn máy để bàn sử dụng Berkeley UNIX, phần mềm cho kết nối TCP/IP đà đợc coi phần hệ điều hành Một điều rõ ràng mạng kết nối với dễ dàng Trong trình hình thành mạng Internet, NSFNET (đợc tài trợ Hội khoa học Quốc gia Mỹ) đóng vai trò tơng đối quan trọng Vào cuối năm 80, NFS thiết lập trung tâm siêu máy tính Trớc đó, máy tính nhanh giới đợc sử dụng cho công việc phát triển vũ khí vài Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: hÃng lớn Với trung tâm này, NFS ®· cho phÐp mäi ngêi ho¹t ®éng lÜnh vùc khoa học đợc sử dụng Ban đầu, NFS định sử dụng ARPAnet để nối trung tâm máy tính này, nhng ý đồ đà bị thói quan liêu máy hành làm thất bại Vì vậy, NFS đà định xây dựng mạng riêng mình, dựa thủ tục TCP/IP, đờng truyền tốc độ 56 Kbps Các trờng đại học đợc nối thành mạng vùng mạng vùng đợc nối với trung tâm siêu máy tính Ngày mạng Internet đà đợc phát triển nhanh chóng giới khoa học giáo dục Mỹ, sau phát triển rộng toàn cầu, phục vụ cách đắc lực cho việc trao đổi thông tin trớc hết lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục gần cho thơng mại Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói dùng giao thức TCP/IP Ngày nhiều mạng với kiến trúc khác nối vào Internet nhờ cầu nối đa giao thøc 1.2 Giao thøc TCP/IP Kh¸i niƯm giao thøc (Protocol) khái niệm mạng truyền thông Có thể hiểu cách khái quát tập hợp tất quy tắc cần thiết (các thủ tục, khuôn dạng liệu, chế phụ trợ ) cho phép giao thức trao đổi thông tin mạng đợc thực cách xác an toàn Có nhiều họ giao thức đợc sử dụng mạng truyền thông nh IEEE802.X dùng mạng cục bộ, CCITT (nay ITU) dùng cho liên mạng diện rộng đặc biệt họ giao thức chuẩn ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ) dựa mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối hệ thống mở Trên Internet họ giao thức đợc sử dụng giao thức TCP/IP Hai giao thức đợc dùng chủ yếu TCP ( Transmision Control Protocol ) vµ IP (Internet Protocol ) TCP lµ mét giao thức kiểu có kết nối (ConnectionOriented), tức cần phải có giai đoạn thiết lập liên kết cỈp thùc thĨ TCP tríc chóng thùc hiƯn trao đổi liệu Còn giao thức IP giao thức kiểu không kết nối Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ ¸n tèt nghiƯp Giao thøc TCP/IP Ch¬ng 1: (Connectionless), nghÜa không cần phải có giai đoạn thiết lập liên kết cặp thực thể trớc trao đổi liệu Khái niệm TCP/IP không bị giới hạn hai giao thức Thờng TCP/IP đợc dùng để nhóm giao thức có liên quan đến TCP IP nh UDP (User Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol), TELNET (Terminal Emulation Protocol) v.v Để giảm độ phức tạp việc thiết kế cài đặt mạng hầu hết mạng máy tính có đợc phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mỗi hệ thống thành phần mạng đợc xem nh cấu trúc đa tầng, tầng đợc xây dựng sở tầng trớc Số lợng tầng nh tên chức tầng tuỳ thc vµo nhµ thiÕt kÕ Hä giao thøc cđa ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế) dựa mô hình tham chiếu lớp cho việc kết nối hệ thống mở họ giao thức đợc dùng làm chuẩn để họ giao thức khác so sánh với trớc vào nghiên cứu giao thức TCP/IP ta cần xem xét mô hình lớp OSI Trong mô hình OSI mục đích tầng cung cấp dịch vụ cho tầng cao tiếp theo, mô tả chi tiết cách thức cài đặt dịch vụ Các tầng đợc trừu tợng hoá theo cách tầng biết liên lạc với tầng tơng ứng máy khác Trong thực tế tầng liên lạc với tầng kề kề dới hệ thống mà Trừ tầng thấp mô hình mạng không tầng chuyển thông tin cách trực tiếp với tầng tơng ứng mạng máy tính khác Thông tin máy cần gửi phải đợc chuyển qua tất tầng thấp Thông tin sau lại đợc truyền qua Card mạng tới máy nhận lại đợc truyền lên qua tầng đến tầng đà gửi thông tin 1.2.1 Mô hình lớp OSI Mô hình bao gồm tầng Tên gọi chức tầng đợc trình bày hình 1.1 Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: Hệ thèng më A Giao thøc tÇng 7 Application Presentation Giao thøc tÇng Session Transport Network Data link Physical Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng4 Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng1 HƯ thèng më B øng dơng Trình diễn Phiên Giao vận Mạng Liên kết liệu Vật lý Đường truyền vật lý Hình 1.1: Mô hình lớp OSI Chức tầng nh sau: Tầng vật lý (Physical): Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bits cấu trúc qua đờng truyền vật lý, truy nhập đờng truyền vật lý nhờ phơng tiện cơ, điện, hàm, vật lý Tầng liên kết liệu (Data link): Cung cấp phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy, gửi khối liệu với chế đồng hoá, kiểm soát lỗi kiểm soát luồng liệu cần thiết Tầng mạng (Network): Thực việc chọn đờng chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực kiểm soát luồng liệu cắt/ hợp liệu cần Tầng giao vËn (Transport): Thùc hiƯn viƯc trun d÷ liƯu gi÷a hai đầu mút (end - to - end), thực việc kiểm soát lỗi kiểm soát luồng liệu hai đầu mút Cũng thực việc ghép kênh, cắt / hợp liệu cần Tầng phiên (Session): Cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông ứng dụng, thiết lập, trì, đồng hoá huỷ bỏ phiên truyền thông ứng dụng Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: Tầng trình diễn (Presentation): Chuyển đổi cú pháp liệu để đáp ứng yêu cầu truyền liệu tầng ứng dụng qua mô hình OSI Tầng ứng dụng (Application): Cung cấp phơng tiện để ngời sử dụng truy cập đợc vào môi trờng OSI, đồng thời cung cấp dịch vụ thông tin phân tán 1.2.2 Giao thức TCP/IP mô hình lớp OSI Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP đợc minh hoạ tổng quát nh hình 1.2 với dịch vụ mà cung cấp chuẩn đợc sử dụng có so sánh víi kiÕn tróc hƯ thèng më OSI ®Ĩ chóng ta có cách nhìn tổng quát họ giao thức Hình 1.2: Giao thức TCP/IP so sánh với mô hình OSI Trong : TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ tục liên lạc tầng giao vận TCP/IP TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: suốt tính đắn liệu đầu kết nối, dựa gói tin IP UDP: (User Datagram Protocol) Thđ tơc liªn kÕt tầng giao vận TCP/IP Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả thông suốt liệu, chế độ sửa lỗi Bù lại, UDP cho tốc độ truyền liệu cao TCP IP: (Internet Protocol) Là giao thức tầng thứ TCP/IP, nã cã tr¸ch nhiƯm vËn chun c¸c Datagrams qua m¹ng Internet ICMP: (Internet Control Message Protocol) Thđ tơc trun thông tin điều khiển mạng TCP/IP Xử lý tin báo trạng thái cho IP nh lỗi thay đổi phần cứng mạng ảnh hởng đến định tuyến thông tin truyền mạng RIP: (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin giao thức để xác định phơng pháp định tuyến tốt cho truyền tin ARP: (Address Resolution Protocol) Là giao thức tầng liên kết liệu Chức tìm địa vật lý ứng với địa IP Muốn thực Broadcasting mạng, máy trạm có địa IP trùng với địa IP đợc hỏi trả lời thông tin địa chØ vËt lý cđa nã DSN: (Domain name System) X¸c định địa theo số từ tên máy tính kết nối mạng FTP: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tệp để truyền tệp từ máy đến máy tính khác Dịch vụ dịch vụ Internet Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa víi Telnet ngêi sư dơng cã thĨ tõ mét máy tính xa máy chủ, đăng ký truy nhập vào máy chủ để xử dụng tài nguyên máy chủ nh ngồi m¸y chđ SMTP: (Simple Mail Transfer Protocol) Giao thøc trun th đơn giản: giao thức trực tiếp bảo đảm truyền th điện tử máy tính mạng Internet Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thøc TCP/IP Ch¬ng 1: SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng đơn giản: dịch vụ quản trị mạng để gửi thông báo trạng thái mạng thiết bị kết nối mạng 1.2.3 Giao thức liên mạng IP Mục đích IP cung cấp khả kết nối mạng thành liên mạng để truyền liệu Vai trò IP tơng tự vai trò giao thức tầng mạng mô hình OSI Mặc dù từ Internet xuất IP nhng giao thức không thiết phải sử dụng Internet Tất máy trạm Internet ®Ịu hiĨu IP, nhng IP cã thĨ sư dơng mạng mà liện hệ với Internet IP giao thức kiểu không kết nối (Connectionless) tức không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trớc truyền liệu Đơn vị liệu dïng giao thøc IP lµ IP Datagram hay gäi tắt Datagram Một Datagram đợc chia làm hai phần : Phần tiêu đề (Header) phần chứa liệu cần truyền (Data) Trong phần Header gồm số trờng chứa thông tin điều khiển Datagram 1.2.3.1.Cấu trúc cđa IP Datagram CÊu tróc tỉng qu¸t cđa mét IP Datagram nh sau: DATAGAM HEADER DATAGRAM DATA AREA CÊu tróc chi tiết IP Datagram Header đợc mô tả nh h×nh 1.3 Version IHL Type of Total length service Identification Flags Fragment offset Time to live Protocol Header checksum Source IP address Destination IP address Options Vị Khoa §TTT4 K40 Padding Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: Datas : H×nh 1.3: CÊu tróc cđa Datagram Trong đó: Trờng version (4 bits) cho biết phiên IP đợc sử dụng, IPv4 Trong tơng lai địa IPv6 đợc sử dụng IHL (4 bits) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Header Length) Datagram tính theo đơn vị tõ ( 32 bits)  Type of service (8 bits), đặc tả tham số dịch vụ Khuôn dạng đợc nh sau Precedence D T R Reserved Bits trờng Service đợc chia làm phÇn thĨ nh sau :  Precedence (3 bits) thị quyền u tiên gửi Datagram, mức u tiên từ (bình thờng) đến mức cao (điều khiển mạng) cho phép ngời sử dụng tÇm quan träng cđa Datagram  Ba bit D, T, R nãi nªn khiĨu trun Datagram, thĨ nh sau: Bit D (Delay)chỉ độ trễ yêu cầu Bit T (Throughput) thông lợng yêu cầu Bit R (Reliability) độ tin cậy yêu cầu Reserved (2 bits) cha sư dơng  Total Length (16 bits) : Chỉ độ dài toàn Datagram kể phần Header Đơn vị tính Byte Identification (16 bits) Trờng đợc sử dụng để giúp Host đích lắp lại gói đà bị phân mảnh, trờng khác nh Source Address, Destination Address để định danh Datagram liên mạng Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: Flags( bits) liên quan đến phân đoạn Datagrams cụ thể nh sau: 0        DF MF Trong thành phần: Bit Cha sử dụng lấy giá trị Bit (DF) DF=0: Thực phân đoạn DF=1: Không thực phân đoạn Bit (MF) MF=0: Phân đoạn lần cuối MF=1: Phân đoạn thêm Fragment offset (13 bits): Chỉ vị trí đoạn (Fragment) Datagram Đơn vị tÝnh lµ 64 bits (8 Bytes) Time to live (8 bits): Cho biết thời gian tồn Datagram liên mạng Để tránh tình trạng Datagram bị quẩn liên mạng Nếu sau khoảng thời gian thời gian sống mà Datagram cha đến đích nã bÞ hủ Protocol (8 bits) Cho biÕt giao thøc tầng nhận vùng liệu trạm đích Giao thức tầng IP thờng TCP UDP Header Checksum (16 bits): Đây mà kiểm soát lỗi 16 bits theo phơng pháp CRC cho vùng Header nhằm phát lỗi Datagram Source Address (32 bits) Cho biết địa IP trạm nguồn Destination Address (32 bits) Cho biết địa IP trạm đích Trong liên mạng địa IP trạm nguồn địa IP trạm đích Options (độ dài thay đổi) Dùng để khai báo Options ngời sử dụng yêu cầu Padding (độ dài thay đổi) Là vùng đệm đợc dùng để đảm bảo cho phần Header kết thúc mức 32 bits Giá trị Padding gồm toàn bit Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP Chơng 1: Data (Độ dài thay đổi) Vùng liệu có độ dài bội số bits Kích thớc tối đa trờng Data 65535 Bytes 1.2.3.2.Quá trình phân mảnh gói liệu Trong trình truyền liệu, gói liệu (Datagram) đợc truyền qua nhiều mạng khác Một gói liệu nhận đợc từ mạng lớn để truyền gói đơn mạng khác, loại cấu trúc mạng cho phép đơn vị truyền cực đại MTU (Maximum Transmission Unit) khác Đây kÝch thíc lín nhÊt cđa mét gãi mµ chóng cã thể truyền đợc Nếu nh gói liệu nhận đợc từ mạng mà kích thớc lớn MTU mạng khác cần đợc phân mảnh thành gói nhỏ gọi Fragment để truyền đi, trình gọi trình phân mảnh Dạng Fragment giống nh dạng gói liệu thông thờng Từ thứ hai phần Header chứa thông tin để xác định Fragment cung cấp thông tin để hợp Fragments lại thành gói nh ban đầu Trờng định danh (Indentification) dùng để xác định Fragment thuộc vào gói liệu Trờng định danh có giá trị cho gói liệu đợc vận chuyển Mỗi thành phần gói liệu bị phân mảnh có giá trị trờng định danh Điều cho phép IP lắp ráp lại gói liệu bị phân mảnh cách phù hợp Hậu việc phân mảnh liệu gói bị phân mảnh đến đích chậm so với gói không bị phân mảnh Vì phần lớn ứng dụng tránh không sử dụng kỹ thuật Vì phân mảnh tạo gói liệu phụ nên cần trình sử lý phụ làm giảm tính mạng Hơn IP giao thức không tin cậy nên gói liệu bị phân mảnh bị tất mảnh phải truyền lại Chính lý nên phải gửi Vũ Khoa ĐTTT4 K40