Do an ket noi tcp ip qua mang atm

Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP chơng 1: giíi thiƯu vỊ giȧȯ thøc TCP/IP 1.1 LÞch sư phát triển củTCP/IP mạng Internet Mạng Internet mạng máy tính tàn cầu, gồm hàng chục triệu ngời sử dụng, đợc hình thành từ cuối thập kỷ 60 tõ mét thÝ nghiƯm cđȧ Ьȧȯé qc phßng Mü Tại thời điểm n đầu mạng RPnet củ n quản lý dự án nghiên cứu Quốc phòng RPnet mạng thử nghiệm phục vụ nghiên cứu quốc phòng, trng mục đích củ xây dựng mạng máy tính có khả chịu đựng cố (ví dụ số nút mạng ị côngvà phá huỷ nhng mạng tiếp tục hạt động) Mạng ch phép máy tính ất kỳ mạng liên lạc với máy tính khác Khả kết nối hệ thống máy tính khác nhu đà hấp dẫn ngời, phơng pháp thực tế để kết nối máy tính củ hÃng khác nhu Kết nhà phát triển phần mềm Mỹ, nh Châu Âu đầu phát triển phần mềm t đầu phát triển phần mềm ộ gi thức TCP/IP (gi thức đợc sử dụng trng việc truyền thông Internet) ch tất lại máy Điều hấp dẫn trờng đại học, trung tâm nghiên cứu lớn qun phủ, nơi mng muốn mu máy tính từ nhà sản xuất, không ị phụ thuộc hÃng cố định nà ên cạnh hệ thống cục ộ LN đầu phát triển phần mềm t đầu phát triển với xuất máy để àn (Desktp Wrksttins) năm 1983 Phần lớn máy để àn sử dụng erkeley UNIX, phần mềm ch kết nối TCP/IP đà đợc ci phần củ hệ điều hành Một điều rõ ràng mạng kết nối với nhu dễ dàng Trng trình hình thành mạng Internet, NSFNET (đợc tài trợ củ Hội kh học Quốc gi Mỹ) đóng vi trò tơng đối qun trọng Và cuối năm 80, NFS thiết lập trung tâm siêu máy tính Trớc đó, máy tính nhnh giới đợc sử dụng ch công việc phát triển vũ khí vài hÃng lớn Với trung tâm này, NFS đà ch phép ngời hạt động trng lĩnh vực kh học đợc sử dụng n đầu, NFS định sử dụng RPnet để nối trung tâm máy tính này, nhng ý đồ đà ị thói qun liêu ộ máy hành làm thất ại Vì vậy, NFS đà định xây dựng mạng riêng củ mình, dự thủ tục TCP/IP, đờng truyền tốc độ 56 Kps Các trờng đại học đợc nối thành mạng vùng mạng vùng đợc nối với trung tâm siêu máy tính Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP Ngày ny mạng Internet đà đợc phát triển nhnh chóng trng giới kh học giá dục củ Mỹ, su phát triển rộng tàn cầu, phục vụ cách đắt đầu phát triển phần mềm c lực ch việc tr đổi thông tin trớc hết trng lĩnh vực nghiên cứu, giá dục gần ch thơng mại Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói dùng gi thức TCP/IP Ngày ny nhiều mạng với kiến trúc khác nhu nối Internet nhờ cầu nối đ gi thức 1.2 Gi thức TCP/IP Khái niệm gi thức (Prtcl) khái niệm ản củ mạng truyền thông Có thể hiểu cách khái quát tập hợp tất quy tắt đầu phát triển phần mềm c cần thiết (các thủ tục, khuôn dạng liệu, chế phụ trợ ) ch phép gi thức tr đổi thông tin mạng đợc thực cách xác n tàn Có nhiều họ gi thức đng đợc sử dụng mạng truyền thông hiƯn nȧy nh IEEE802.X dïng trȯng m¹ng cơc Ьȧȯé, CCITT (ny ITU) dùng ch liên mạng diện rộng đặc iệt họ gi thức chuẩn củ IS (tổ chức tiêu chuẩn há quốc tế ) dự mô hình thm chiếu ảy lớp ch việc kết nối hệ thống mở Trên Internet họ gi thức đợc sử dơng lµ Ьȧȯé giȧȯ thøc TCP/IP Hȧi giȧȯ thøc đợc dùng chủ yếu TCP ( Trnsmisin Cȯntrȯl Prȯtȯcȯl ) vµ IP (Internet Prȯtȯcȯl ) TCP lµ mét giȧȯ thøc kiĨu cã kÕt nèi (CȯnnectiȯnȮriented), tøc lµ cần phải có gii đạn thiết lập liên kết giữ cặp thực thể TCP trớc chúng thực tr đổi liệu Còn gi thức IP gi thức kiểu không kết nối (Cnnectinless), nghĩ không cần phải có gii đạn thiết lập liên kết giữ cặp thực thể nà trớc tr đổi liệu Khái niệm TCP/IP không ị giới hạn hi gi thức Thờng TCP/IP đợc dùng để nhóm gi thức có liên qun đến TCP IP nh UDP (User Dtgrm Prȯtȯcȯl), FTP (File Trȧnsfer Prȯtȯcȯl), TELNET (Terminȧl Emulȧtiȯn Prȯtȯcȯl) vµ v.v Để giảm độ phức tạp củ việc thiết kế cài đặt mạng hầu hết mạng máy tính có đợc phân tích thiết kế the qun điểm phân tầng Mỗi hệ thống thành phần củ mạng đợc xem nh cấu trúc đ tầng, trng tầng đợc xây dựng sở tầng trớc Số lợng tầng nh tên chức củ tầng tuỳ thuộc vµȯ nhµ thiÕt kÕ Hä giȧȯ thøc cđȧ ISȮ (tỉ chức tiêu chuẩn há quốc tế) dự mô hình thȧm chiÕu líp chȯ viƯc kÕt nèi c¸c hƯ thống mở họ gi thức đợc dùng làm chuẩn để họ gi thức Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ ¸n tèt nghiƯp Ch¬ng 1: Giao thøc TCP/IP kh¸c sȯ sánh với d trớc nghiên cứu gi thức TCP/IP t cần xem xét mô hình lớp SI Trng mô hình SI mục đích củ tầng cung cấp dịch vụ ch tầng c tiếp the, mô tả chi tiết cách thức cài đặt dịch vụ Các tầng đợc trừu tợng há the cách tầng iết liên lạc với tầng tơng ứng máy khác Trng thực tế tầng liên lạc với tầng kề kề dới hệ thống mà Trừ tầng thấp trng mô hình mạng không tầng nà chuyển thông tin cách trực tiếp với tầng tơng ứng trng mạng máy tính khác Thông tin máy cần gửi phải đợc chuyển qu tất tầng thấp Thông tin su lại đợc truyền qu Crd mạng tới máy nhận lại đợc truyền lên qu tầng ch đến đến tầng đà gửi thông tin 1.2.1 Mô hình lớp SI Mô hình gồm tầng Tên gọi chức tầng đợc trình ày trng hình 1.1 Hệ thống më Ȧ Ȧpplicȧtiȯn Presentȧtiȯn Sessiȯn Trȧnspȯrt Netwȯrk Dȧtȧ link Physicȧl Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng4 Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng Giao thøc tÇng1 HƯ thèng më Ьȧȯ øng dơng Trình diễn Phiên Gi vận Mạng Liên kết liệu Vật lý Đờng truyền vật lý Hình 1.1: Mô hình lớp SI Chức củ tầng nh su: Tầng vật lý (Physicl): Liên qun đến nhiệm vụ truyền dòng its không cã cÊu tróc quȧ ®êng trun vËt lý, truy nhËp đờng truyền vật lý nhờ phơng tiện cơ, điện, hàm, vật lý Tầng liên kết liệu (Dt link): Cung cấp phơng tiện để truyền thông tin qu liên kết vật lý đảm ả tin cậy, gửi khối liệu với chế đồng ộ há, kiểm sát lỗi kiểm sát luồng liệu cần thiết Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP Tầng mạng (Netwrk): Thực việc chọn đờng chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực kiểm sát luồng liệu cắt đầu phát triển phần mềm t/ hợp liệu cần Tầng gi vËn (Trȧnspȯrt): Thùc hiƯn viƯc trun d÷ liƯu gi÷ȧ hȧi đầu mút (end - t - end), thực việc kiểm sát lỗi kiểm sát luồng liệu giữ hi đầu mút Cũng thực việc ghép kênh, cắt đầu phát triển phần mềm t / hợp liệu cần Tầng phiên (Sessin): Cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữ ứng dụng, thiết lập, trì, đồng ộ há huỷ ỏ phiên truyền thông giữ ứng dụng Tầng trình diễn (Presenttin): Chuyển đổi cú pháp liệu để đáp ứng yêu cầu truyền liệu củ tầng ứng dụng qu mô hình SI Tầng ứng dụng (pplictin): Cung cấp phơng tiện để ngời sử dụng truy cập đợc môi trờng SI, đồng thời cung cấp dịch vụ thông tin phân tán 1.2.2 Gi thức TCP/IP mô hình líp ȮSI M¹ng Internet víi hä giȧȯ thøc TCP/IP đợc minh hạ tổng quát nh hình 1.2 với dịch vụ mà cung cấp chuẩn đợc sư dơng cã sȯ s¸nh víi kiÕn tróc hƯ thèng mở SI để chúng t có cách nhìn tổng quát họ gi thức OSI Model TCP/IP Architectual Model Application Telnet FTP SMTP DNS SNMP Presentation Session Transmision Control Protocol (TCP) Transport Network ARP Data link Ethernet Physical IEEE802.3 IEEE802.4 RIP UserDatagram Protocol (UDP) ICMP Internet Protocol (IP) Tokenbus EEE802.5 Token Ring FDDI ANSI X3 T95 H×nh 1.2: Gi thức TCP/IP s sánh với mô hình SI Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thøc TCP/IP Trȯng ®ã : FTP – File Transfer Protocol SMTP- Simple Mail Transfer Protocol DNS – Domain Name System SNMP – Simple Network Manage Protocol ICMP- Internet Control Message Protocol ARP - Address Resolution Protocol FDDI - - Fiber Distributed Data Interface RPI - - Routing Information Protocol TCP: (Trnsmistin Cntrl Prtcl) Thủ tục liên lạc tầng gi vận củ TCP/IP TCP có nhiệm vụ đảm ả liên lạc thông suốt tính đắt đầu phát triển phần mềm n củ liệu giữ đầu củ kết nối, dự gói tin IP UDP: (User Dȧtȧgrȧm Prȯtȯcȯl) Thđ tơc liªn kÕt ë tầng gi vận củ TCP/IP Khác với TCP, UDP không đảm ả khả thông suốt củ liệu, chế độ sử lỗi ù lại, UDP ch tốc độ truyền liệu c TCP IP: (Internet Prtcl) Là gi thức tầng thứ củ TCP/IP, có trách nhiệm vận chuyển Dtgrms qu mạng Internet ICMP: (Internet Cȯntrȯl Messȧge Prȯtȯcȯl) Thđ tơc trun c¸c thông tin điều khiển mạng TCP/IP Xử lý tin trạng thái ch IP nh lỗi thy đổi trng phần cứng củ mạng ảnh hởng đến định tuyến thông tin truyền trng mạng RIP: (Ruting Infrmtin Prtcl) Gi thức định tuyến thông tin trng gi thức để xác định phơng pháp ®Þnh tun tèt nhÊt chȯ trun tin ȦRP: (Ȧddress Resȯlutiȯn Prtcl) Là gi thức tầng liên kết liệu Chức củ tìm đị vật lý ứng với đị IP nà Muốn thực rdcsting mạng, máy trạm nà có đị IP trùng với đị IP đng đợc hỏi trả lời thông tin đị vật lý củ DSN: (Dmin nme System) Xác định đị the số từ tên củ máy tính kết nối mạng FTP: (File Trnsfer Prtcl) Gi thức truyền tệp để truyền tệp từ máy đến máy tính khác Dịch vụ trng dịch vụ ản củ Internet Telnet: (Terminl Emultin Prtcl) Đăng ký sử dụng máy chủ từ x víi Telnet ngêi sư dơng cã thĨ tõ mét m¸y tính củ x máy chủ, đăng ký truy nhập máy chủ để xử dụng tài nguyên củ máy chủ nh đng ngồi máy chủ Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thøc TCP/IP SMTP: (Simple Mȧil Trȧnsfer Prȯtȯcȯl) Giȧȯ thức truyền th đơn giản: gi thức trực tiếp ả đảm truyền th điện tử giữ máy tính mạng Internet SNMP: (Simple Netwrk Mngement Prtcl) Gi thức quản trị mạng đơn giản: dịch vụ quản trị mạng để gửi thông trạng thái mạng thiết ị kết nối mạng 1.2.3 Gi thức liên mạng IP Mục đích củ IP cung cấp khả kết nối mạng cn thành liên mạng để truyền liệu Vi trò củ IP tơng tự vi trò củ gi thức tầng mạng trng mô hình SI Mặc dù từ Internet xuất trng IP nhng gi thức không thiết phải sử dụng Internet Tất máy trạm Internet ®Ịu hiĨu IP, nhng IP cã thĨ sư dơng trȯng mạng mà liện hệ với Internet IP gi thức kiểu không kết nối (Cnnectinless) tức không cần có gii đạn thiết lập liên kết trớc truyền liệu Đơn vị liệu dùng trng gi thức IP IP Dtgrm hy gọi tắt đầu phát triển phần mềm t Dtgrm Một Dtgrm đợc chi làm hi phần : Phần tiêu đề (Heder) phần liệu cần truyền (Dt) Trng phần Heder gồm số trờng thông tin điều khiển Dtgrm 1.2.3.1.Cấu trúc củ IP Dtgrm CÊu tróc tỉng qu¸t cđȧ mét IP Dȧtȧgrȧm nh sȧu: DȦTȦGRȦM DȦTȦ ȦREȦ DȦTȦGȦM HEȦDER CÊu tróc chi tiÕt cđȧ IP Dtgrm Heder đợc mô tả nh hình 1.3 Versiȯn IHL Type ȯf Tȯtȧl length service Identificȧtiȯn Time tȯ live Flȧgs Prȯtȯcȯl Frȧgment ȯffset Heȧder checksum Sȯurce IP ȧddress Destinȧtiȯn IP ȧddress Ȯptiȯns Pȧdding Dȧtȧs : H×nh 1.3: CÊu trúc củ Dtgrm Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP Trng đó: Trờng versin (4 its) ch iết phiên ản củ IP đng đợc sử dụng, ny IPv4 Trng tơng li đị IPv6 đợc sử dụng IHL (4 its) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Heder Length) củ Dtgrm tính the đơn vị từ ( 32 its) Type f service (8 its), đặc tả thm số dịch vụ Khuôn dạng củ đợc chØ rȧ nh sȧu Precedence D T R Reserved Ьȧȯits cñȧ trờng Service đợc chi r làm phần cụ thể nh sȧu :  Precedence (3 Ьȧȯits) chØ thÞ qun u tiên gửi Dtgrm, mức u tiên từ (ình thờng) đến mức c (điều khiển mạng) ch phép ngời sử dụng r tầm qun träng cñȧ Dȧtȧgrȧm  Ьȧȯȧ Ьȧȯit D, T, R nãi nªn khiĨu trun Dȧtȧgrȧm, thĨ nh sȧu:  Ьȧȯit D (Dely)chỉ độ trễ yêu cầu it T (Thrughput) thông lợng yêu cầu it R (Reliility) độ tin cậy yêu cầu Reserved (2 its) ch sư dơng  Tȯtȧl Length (16 Ьȧȯits) : ChØ ®é dài tàn ộ Dtgrm kể phần Heder Đơn vị tính yte Identifictin (16 its) Trờng đợc sử dụng để giúp Hst đích lắt đầu phát triển phần mềm p lại gói đà ị phân mảnh, trờng khác nh Surce ddress, Destintin ddress để định dnh Dtgrm liên mạng Flgs( its) liên qun đến phân đạn Dtgrms cụ thÓ nh sȧu: 0 DF MF Trȯng thành phần: it Ch sử dụng lấy giá trị it (DF) DF=0: Thực phân đạn DF=1: Không thực phân đạn it (MF) MF=0: Phân đạn lần cuối MF=1: Phân đạn thêm Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thøc TCP/IP  Frȧgment ȯffset (13 Ьȧȯits): ChØ vÞ trÝ củ đạn (Frgment) trng Dtgrm Đơn vị tính 64 Ьȧȯits (8 Ьȧȯytes)  Time tȯ live (8 Ьȧȯits): Ch iết thời gin tồn củ Dtgrm liên mạng Để tránh tình trạng Dtgrm ị quẩn liên mạng Nếu su khảng thời gin ằng thời gin sống mà Dtgrm ch đến đích ЬȧȯÞ hủ  Prȯtȯcȯl (8 Ьȧȯits) Chȯ ЬȧȯiÕt giȧȯ thøc tầng nhận vùng liệu trạm đích Gi thức tầng củ IP thờng TCP hặc UDP Heder Checksum (16 its): Đây mà kiểm sát lỗi 16 its the phơng pháp CRC ch vùng Heder nhằm phát lỗi củ Dtgrm Surce ddress (32 its) Ch iết đị IP cđȧ tr¹m ngn  Destinȧtiȯn Ȧddress (32 Ьȧȯits) Chȯ ЬȧȯiÕt đị IP củ trạm đích Trng liên mạng đị IP củ trạm nguồn đị IP củ trạm đích ptins (độ dài thy đổi) Dùng để ptins d ngời sử dụng yêu cầu Pdding (độ dài thy đổi) Là vùng đệm đợc dùng để đảm ả ch phần Heder kết thúc mức 32 its Giá trị củ Pdding gồm tàn it Dt (Độ dài thy đổi) Vùng liệu có độ dài ội sè cđȧ Ьȧȯits KÝch thíc tèi ®ȧ cđȧ trêng Dt 65535 ytes 1.2.3.2.Quá trình phân mảnh gói liệu Trng trình truyền liệu, gói liệu (Dtgrm) đợc truyền qu nhiều mạng khác nhu Một gói liệu nhận đợc từ mạng nà lớn để truyền trng gói đơn củ mạng khác, ởi lại cấu trúc mạng ch phép đơn vị truyền cực đại MTU (Mximum Trnsmissin Unit) khác nhu Đây chÝnh lµ kÝch thíc lín nhÊt cđȧ mét gãi mµ chúng truyền đợc Nếu nh gói liệu nhận đợc từ mạng nà mà kích thớc củ lớn MTU củ mạng khác cần đợc phân mảnh r thành gói nhỏ gọi Frgment để truyền đi, trình gọi trình phân mảnh Dạng củ Frgment giống nh dạng củ gói liệu thông thờng Từ thứ hi trng phần Heder thông tin để xác định Frgment cung cấp thông tin để hợp Frgments lại thành gói nh n đầu Trờng định dnh (Indentifictin) dùng để xác định Frgment thuộc gói liệu nà Trờng định dnh có giá trị ch gói liệu đợc vận chuyển Mỗi thành phần củ gói liệu ị Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP phân mảnh có giá trị trờng định dnh Điều ch phép IP lắt đầu phát triển phần mềm p ráp lại gói liệu ị phân mảnh cách phù hợp Hậu củ việc phân mảnh liệu gói ị phân mảnh đến đích chậm s với gói không ị phân mảnh Vì phần lớn ứng dụng tránh không sử dụng kỹ thuật Vì phân mảnh tạ r gói liệu phụ nên cần trình sử lý phụ làm giảm tính củ mạng Hơn nữ IP gi thức không tin cậy nên ất kỳ gói liệu ị phân mảnh nà ị tất mảnh phải truyền lại Chính lý d nên phải gửi gói liệu lớn mà không ị phân mảnh, giá trị Pth MTU 1.2.3.3 Phơng pháp đánh đị trng TCP/IP Để thực truyền tin giữ máy mạng, máy tính mạng TCP/IP cần phải có đị xác định gọi đị IP Hiện ny đị IP đợc tạ ởi số 32 its (IPv4)và đợc tách thành vùng, vùng có yte iểu thị dới dạng thập phân, nhị phân, thập lục phân hặc át phân Cách viết phổ iến hy dùng cách viết dùng ký tự thập phân Một đị IP đợc iểu diễn ởi số thập phân có giá trị từ đến 255 đợc phân cách nhu ởi dấu chấm (.) Mỗi giá trị thập phân iểu diễn its trng đị IP Mục đích củ đị IP để định dnh ch hst mạng IPv4 sử dụng lại đị trng trờng nguồn đích là: Unicst: Để thể đị đơn hớng Đị đơn hớng đị dùng để nhận dạng nút (điểm nút tập thiết ị chuyển mạch nằm trung tâm nh Ruter chẳng hạn ) cụ thể gói liệu đợc gửi tới đị đơn hớng đợc chuyển tới nút mng đị đơn hớng Multicst: Đị đ hớng Là đị dùng để nhận dạng tập hợp nút nhng tất Tập hợp nút gồm nhiều nút khác nhu hợp thành, gói liệu IP gửi tới đị Multicst đợc gửi tới tất Hst thm dự trng nhóm Multicst rdcst: Thể tất trạm mạng Thông thờng điều giới hạn tất Hst mạng cn đị phơng Các đị IP đợc chi r làm hi phần, phần để xác định mạng (net id) phần để xác định hst (hst id) Các lớp mạng xác định số its đợc dành ch phần mạng phần hst Có năm lớp mạng , , C, D, E, trng lớp đầu đợc dùng ch mục đích thông thờng, hi lớp D E Vũ Khoa ĐTTT4 K40 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP đợc dành ch mục đích đặc iệt tơng li Trng lớp ,,C Hình vẽ su ch thấy cấu trúc củ đị chØ IP 31 class ID Nework ID Host ID Mỗi lớp đị đợc đặc trng ởi số its củ yte có cấu trúc chi tiết nh hình 1.4 Khuôn dạng địa IP líp A 31 Netw ork ID Host ID Khuôn dạng địa IP lớp B 1 15 16 31 Netw ork ID Host ID Khuôn dạng địa IP lớp C 1 21 31 22 Netw ork ID Host ID Khuôn dạng địa IP líp D 1 1 31 Multic ast address Khuôn dạng địa IP líp E 1 1 31 Reserved fo r futu re use H×nh 1.4: Cấu trúc khuôn dạng đị Từ cấu trúc phân lớp đị t nhận thấy: Nhỏ 128 đị lớp yte xác định đị mạng, ytes lại xác định đị máy trạm Từ 128 đến 191 đị lớp Hi ytes đầu xác định đị mạng Hi ytes tiếp the xác định đị máy trạm Từ 192 đến 223 đị lớp C ytes đầu xác định đị mạng ytes lại xác định đị máy trạm Vũ Khoa ĐTTT4 K40