Hệ thống mạng máy tính

Trang 1 Chơng1 khái niệm chung1.1 Lịch sử phát triển Từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuốiTerminal thụ động đợc nối vào một máy xử lý trung tâm.. Máy xử lý t

Chơng1 khái niệm chung

1.1 Lịch sử phát triển

Từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuối(Terminal) thụ động đợc nối vào một máy xử lý trung tâm Máy xử lý trung tâmlàm các việc nh xử lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý đồng bộ các trạm cuối ,

xử lý ngắt từ các trạm cuối vv Để giảm nhẹ nhiệm vụ của bộ xử lý trung tâmngời ta thêm vào bộ tiền xử lý (Preprocesor)để nối thành một mạng truyềntin,trong đó các thiết bị tập trung (Concentrator)và dồn kênh (Multiplexor)dùng

để tập trung trên cùng một đờng truyền các tín hiệu gửi từ trạm cuối

Từ đầu những 70 các máy tính đã đợc nối với nhau trực tiếp để tạo thànhmạng máy tính Trong thời gian này đã xuất hiện khái niệm mạng truyền thông(Communication network) trong đó các thành phần chính của nó là các nútmạng, đợc gọi là các bộ chuyển mạch (Switching unit) dùng để hớng thông tintới đích của nó

Cho đến nay hệ thống mạng máy tính đợc thực hiện rộng rãi , nhờ tỷ lệ giữagiá thành máy tính và chi phí truyền tin giảm do sự bùng nổ của các thế hệ máytính cá nhân

1.2 Khái niệm chung về mạng máy tính

Mạng máy tính là một nhóm các hệ thống máy tính tơng kết(Inteconected) chia

sẻ dịch vụ tơng tác thông qua một tuyến nối kết truyền thông dùng chung

Các hệ thống máy tính đợc kết nối với nhau bởi các đờng truyền vật lý theo mộtkiến trúc nào đó Đờng truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữacác máy tính Các tín hiệuđiện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dới dạng cácxung nhị phân (on-off) tất cả các tín hiệu đợc truyền giữa các máy tính đều thuộcdạng sóng điện từ (EM) nào đó, trải từ tần số radio tới sóng cực ngắn (Viba) vàtia hồng ngoại tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đờng truyền vật

lý khác nhau để truyền tín hiệu Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điệnhoặc bằng phơng tiện quảng bá (radio broadcasting) Sóng cực ngắn (viba) thờngdùng để truyền giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh Chúng đợc dùng để truyềncác tín hiệu quảng bá từ một trạm phát tới một trạm thu

Kiến trúc mạng máy tính (Network architecture)thể hiện cách nối các máy tínhvới nhau ra sao và tập hợp các quy tắc,quy ớc mà tập hợp các thực thể tham giatruyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cáchnối mạng máy tính đợc gọi là Topo mạng Còn tập hợp các quy tắc, quy ớctruyền thông đợc gọi là giao thức mạng (Protocol) của mạng

Do cách thức làm việc nh thế nên mạng này đợc gọi là mạng lu và chuyểntiếp(Store and forward)

Theo kiểu quảng bá tất cả các nút phân chia chung một đờng chuyền vật

lý, dữ liệu đợc chuyền đi từ một nút nào đó sẽ có thể đợc tiếp nhận bởi tất cả cácnút còn lại bởi vậy chỉ cần chỉ ra một địa chỉ đích cần đến của dữ liệu, để mỗinút tự kiểm tra xem dữ liệu có phải của mình không

*Giao thức mạng: việc trao đổi thông tin, cho dù là đơn giản nhất cũng đều phảituân theo những quy tắc nhất định từ khuôn dạng(cú pháp ,ngữ nghĩa) của dữliệu cho đến các thủ tục gửi, nhận dữ liệu kiểm soát hiệu quả và chất lợng truyềntin và xử lý lỗi ,sự cố ,yêu cầu về xử lý và trao đổi thông tin của ngời sử dụngcàng cao thì các quy tắc càng nhiều và càng phức tạp hơn Tập hợp các quy tắc

đó gọi là giao thức mạng

1.3 Phân loại mạng máy tính

Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính đợc chọn đểlàm chỉ tiêu phân loại chẳng hạn đó là khoảng cách địa lý , kỹ thuật chuyểnmạch hay “Kiến trúc mạng “

1.3.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý

* Mạng cục bộ LAN (Local Area Network)

Là mạng đợc cài đặt trong một phạm vi tơng đối nhỏ với khoảng cách lớn nhấtgiữa các máy tính nút mạng chỉ vài chục KM trở lại

* Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network)

Là mạng đợc đặt trong pham vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xã hội cóbán kính <100KM

* Mạng diện rộng WAN(Wide Area Network)

Phạm vi của mạng có thể vợt qua biên giới quốc gia thậm chí cả lục địa

* Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network)

Phạm vi mạng trải rộng khắp cả lục địa trái đất

1.3.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch

* Mạng chuyển mạch kênh(circuit switched netword)

Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ đợc thiết lậpmột kênh (circuit) cố định và đợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liênlạc Các dữ liệu con đờng cố định đó Phơng pháp chuyển mạch kênh có hai nh-

ợc điểm chính là tiêu tốn thời gian để thiết lập con đờng(kênh) cố định giữa haithực thể và hiệu xuất sử dụng đờng truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ

không do hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không

đợc phép sử dụng kênh này

* Mạng chuyển mạch thông báo (Message Switched Network)

Thông báo là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng có khuôn dạng đợc quy địnhtrớc Mỗi thông báo điều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ

đích của thông báo căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể thôngbáo đến nút kế tiếp theo đờng dẫn tới đích của nó Mỗi nút cần phải lu trữ tạmthời để đọc thông tin điều khiển tên thông báo để rồi sau đó chuyển thông báo đi Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng các thông báo khác nhau có thể gửi đi theonhiều con đờng khác nhau Phơng pháp chuyển mạch thông báo có u điểm hơn

so với chuyển mạch kênh là : hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không bịchiếm dụng độc quyền mà đợc phân chia giữa các thực thể , mỗi nút mạng(haynút chuyển mạch thông báo ) có thể lu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗimới gửi thông báo đi do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn(congestion) mạng Cóthể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho thông báo Có thểtăng hiệu xuất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá(Broadcast addressing)để gửi thông báo tới nhiều đích Nhợc điểm chủ yếu củaphơng pháp này là không hạn chế kích thớc của thông báo , có thể dẫn đến phítổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng tới thời gian đáp (Rerponse time) và chất l-ợng chuyền đi.Mạng chuyển mạch kênh thông báo thích hợp với dịch vụ th điện

tử hơn là đối với các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định cho

lu trữ và sử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút

* Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Network)

mỗi thông báo đợc chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là gói tin(packet) cókhuôn dạng quy định trớc , mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển trong

đó có địa chỉ nguồn (ngời gửi) và địa chỉ đích (ngời nhận) của gói tin các gói tinthuộc về một thông báo nào đó có thể đợc gửi đi qua mạng để tới đích bằngnhiều con đờng khác nhau

1.4 Kiến trúc mạng

* Kiến trúc phân tầng : hầu hết các mạng máy tính hiện nay đều đợc phân tích

thiết kế theo quan điểm phân tầng (Layering) mỗi hệ thống thành phần của mạng

đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng , trong đó mỗi tầng đựoc xây dựng trên tầngtrớc nó Số lợng các tầng cũng nh tên và chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vàonhà thiết kế Tuy nhiên, trong hầu hết các mạng mục đích của mỗi tầng là đểcung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn Nguyên tắc của kiến trúcmạng phân tầnglà:mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng(số lợng,chức năng của mỗi tầng là nh nhau)

Giao thức tầng i Giao thức tầng i

Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng là mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấutrúc tầng (số lợng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau) trong thực tế, dữ liệukhông đợc truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệthống khác (Trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đờng truyền vật lý đểtruyền các sâu bit (0,1) từ hệ thống này sang hệ thống khác) Giữa hai hệ thốngnối kết với nhau chỉ có ở tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý, còn ở những tầngcao hơn chỉ có liên kết logic (Hay là liên kết ảo)

*Mô hình OSI:

Khi thiết kế, các nhà thết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mô hình

Từ đó dẫn đến tình trạng không tơng thích giữa các mạng :phơng pháp truy nhập

đờng truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau vv

Sự không tơng thích đó làm trở ngại cho sự tơng tác của ngời sử dụng các mạngkhác nhau.Vì lý do đó tổ chức tiêu chuẩn quốc tế IOS(internationnalOrganization for standandization) đã xây dựng mô hình tham chiếu cho nối kếtcác hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection hay gọnhơn là OSI Reference Model) Mô hình này đợc làm cơ sở để nối kết các hệthống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán

Hệ thống mở A

Kết quả có mô hình OSI gồm có 7 tầng có tên gọi và chức năng nh sau :

- Tầng1 Physical :có nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu trúc qua đờngtruyền vật lý, truy nhập đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện cơ, điện, hàm thủtục

- Tầng 2 Data Link cung cấp phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý

đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu (Frame) với các cơ chế đồng bộ hoá ,kiểmsoát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết

- Tầng 3 Network thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với côngnghệ chuyển mạch phù hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệunếu cần

- Tầng 4 Transport :Thực hiện dữ liệu giữa hai đầu mút Thực hiện kiểm soátlỗivà thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh(Multiplexing), cắt/hợp dữ liệu nếu cần.

- Tầng 5 Session:Cung cấpphơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụngthiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứngdụng

- Tầng 6 Presentation: Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng nhu cầu truyền dữliệu của các ứng dụng qua môi trờng OSI

- Tầng7 Application:ung cấp các phơng tiện để ngời sử dụng có thể truy nhậpvào đợc môi trờng OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán

*Phơng thức hoạt động.

ở mỗi tầng trong mô hình OSI, có hai phơng thức hoạt độngchính đợc áp dụnglà:phơng thức có liên kết (connection-oriented)và phơng thức không liên kết(connectionless)

Với phơng thức có liên kết, trớc khi truyền dữ liệu cần thiết lập một liên kếtlogic nữa các thực thể đồng mức Trong khi đó, với phơng thức không liên kết thìkhông cần thiết lập một liên kết logic ,và mỗi đơn vị dữ liệu trớc hoặc sau nó.Với phơng thức có liên kết, quá trình truyền thông phải bao gồm ba giai đoạnphân biệt :

Thiết lập liên kết (logic) :hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống sẽ đợc thơng lợngvới nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau(truyền dữ liệu)

-Truyền dữ liệu :dữ liệu đợc truyền với cơ chế kiểm soát và quản lý kèmtheo(kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu vv )để tăng cờng

độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

-Huỷ bỏ liên kết (logic) giải phóng các tài nguyên hệ thống đợc cấp phát cho liênkết để dùng cho các liên kết khác

Trong tiếp cận OSI, mỗi giai đoạn trên thờng đợc thể hiện bằng một hàm tơngứng.`Chẳng hạn, hàm Connect thể hiện giai đoạn thiết lập liên kết, hàm Data thểhiện giai đoạn truyền dữ liệu và hàm Disconnect thể hiên giai đoạn huỷ bỏ liênkết Bằng cách sử dụng các hàm nguyên thuỷ trên cho mỗi giai đoạn, ta sẽ có 12thủ tục chính để xây dựng các dịch vụ và giao thức chuẩn theo chuẩn OSI

1.5 Hệ điều hành mạng

Cùng với việc ghép nối các máy tính thành mạng, cần thiết phải có hệ điều hànhtrên phạm vi toàn mạng có chức năng quản lý dữ liệu và tính toán, xử lý mộtcách thống nhất Các hệ thống nh vậy đợc gọi chung là hệ điều hành mạng

(Network Operating systems viết tắt NOS) Để thiết kế và cài đặt một hệ điềuhành mạng, có thể có hai cách tiếp cận khác nhau :

(1) Tôn trọng tính độc lập của hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy tínhcủa mạng Lúc đó, hệ điều hành mạng đợc cài đặt nh là một tập các chơng trìnhtiện ích chạy trên các máy tính khác nhau của mạng

(2) Bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy tính và cài hệ điềuhành thuần nhất trên toàn mạng mà ngời ta gọi là hệ điều hành phân tán(Distribute)

Hệ điều hành mạng theo giải pháp (1) là cung cấp cho mỗi ngời sử dụng mộttiến trình đồng nhất (Process), mà ta gọi là một agent, làm nhiệm vụ cung cấpmột giao diện đồng nhất với tất cả các hệ thống cục bộ đã có Agent quản lý mộtcơ sở dữ liệu chứa các thông tin về các hệ thống cục bộ và về các chơng trình vàdữ liệu của ngời sử dụng Trờng hợp đơn giản nhất , agent chỉ hoạt độngnh một

bộ sử lý lệnh , dịch các lệnh của ngời sử dụng thành ngôn ngữ lệnh của hệ thốngcục bộ rồi gửi chúng tới đó để thực hiện Trớc khi mỗi chơng trình bắt đầu thựchiện, agent phải đảm bảo rằngtất cả các tệp cần thiết đều khả dụng Việc cài đặt

hệ điều hành chốt lại ở hai công việc chính: thiết kế ngôn ngữ lệnh của mạng vàcài đặt agent

Hệ điều hành mạng theo giải pháp(2) thờng gọi là hệ điều hành phân tán và cóthể đợc thiết kết theo một trong hai mô hình : mô hình tiến trình, hoặc mô hình

đối tợng Trong mô hình tiến trình , mỗi tài nguyên (tệp, đĩa, thiết bị ngoại vi )

đợc quản lý bởi một tiến trình nào đó và hệ điều hành mạng điều khiển sự tơngtác giữa các tiến trình đó Các dịch vụ của hệ điều hành tập trung truyền thống

nh là quản lý tệp,lập lịch cho bộ vi sử lý , điều khiển terminal, đợc quản lý bởitiến trình SERVER đặc biệt có khả năng tiếp nhận các yêu cầu thực hiên dịch vụtơng ứng Trong mô hình đối tợng, thế giới bao gồm các đối tợng khác nhau, mỗi

đối tợng có một kiểu (type), một biểu diễn và một tập các thao tác trrên một đốitợng , một tiến trình ngời sử dụng phải có “giấy phép” đối với đối tợng đó.Nhiệm vụ cơ bản của hệ điều hành ở đây là quản lý các giấy phép và cấp phátcác giấy phép đó cho các tiến trình để thực hiện thao tác cần thiết.Trong một hệtập trung, bản thân hệ điều hành cần nắm giữ các giấy phép bên trong nó để ngănngừa những ngời sử dụng cố ý “giả mạo” chúng

1.6 Nối kết các mạng

Do nhu cầu trao đổi thông tin trong xã hội ngày càng phát triển nên việc kết nốicác mạng máy tính lại với nhau đã trở thành vấn đề đợc quan tâm đặc biệt

để kết nối các mạng đang tồn tại lại với nhau, ngời ta thờng xuất phát từ mộttrong hai quan điểm sau:

(1)Xem mỗi nút của mạng con nh là một hệ thống mở

(2) Xem mỗi mạng con nh là một hệ thống mở

Quan điểm (1) cho phép mỗi nút của mạng con có thể truyền thông trực tiếp vớimột nút của mạng con bất kỳ khác.Nh vậy toàn bộ các mạng con cũng sẽ là nútcủa mạng lớn và tuân thủ một kiến trúc chung

Quan điểm (2), hai nút thuộc hai mạng con khác nhau không thể “bắt tay” trựctiếp với nhau đợc mà phải thông qua một phần tử trung gian gọi là giao diện nốikết(Interconnection Iterface) đặt giữa hai mạng con đó có nghĩa là cũng hìnhthành một mạng lớn gồm các giao diện nối kết và các máy chủ (Host)đợc nối vớinhau bởi các mạng con.Tơng ứng với hai quan điểm đó, có có hai chiến lợc nốikết các mạng Một chiến lợc (tơng ứng quan điểm (1)) tìm cách xây dựng cácchuẩn chung cho các mạng và một chiến lợc khác (tơng ứng quan điểm (2)) cốgắng xây dựng các giao diện nối kết để tôn trọng tính độc lập của các mạng hiện

có

Chơng 2 Kiến trúc phân tầng OSI

network medium

Mô hình OSI là một mô hình tổ chức các giao thức truyền thông thành bảy tầng.Mỗi tầng giải quyết một phần hẹp của tiến trình truyền thông Hình 2.1 minh hoạcác tầng của mô hình OSI Tầng vật lý bao gồm các giao thức điều kiển truyềnthông trên các vật tải mạng Tầng bảy là tầng ứng dụng, nó giúp các dịch vụmạng giao tiếp với các ứng dụng đang dùng trên máy tính Giữa tầng một và tầngbảy là năm tầng khác thực hiện các công việc truyền thông trung gian

và thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điều khiển việc truyền các xâu bitqua đờng truyền vật lý

Khác với các tầng khác, tầng vật lý là tầng thấp nhất giao diện với đờng truyềnkhông có PDU cho tầng vật lý, không có phần HEADER chứa thông tin điềukhiển (PCI), dữ liệu đợc truyền đi theo dòng bit (bit stream) Bởi vậy giao thứccho tầng vật lý không xuất hiện với ý nghĩa giống nh đối với các tầng khác

Hệ thống mở

F E

D Cáp đồng trục cáp sợi quang

Modem transducer

Môi trờng thực

Trong môi trờng thực, A và B là hai hệ thống mỏ đợc nối với nhau bằng một

đoạn cáp đồng trục và một đoạn cáp quang Modem C dùng để chuyển tín hiệu

số sang tín hiệu tơng tự để truyền trên cáp đồng trục Modem D lại chuyển tínhiệu tơng tự sang tín hiệu số và qua transducer E để chuyển đổi từ xung điệnsang xung ánh sáng để truyền qua cáp quang Cuối cùng , transducer F lạichuyển đổi lại thành xung điện và đi qua B

2.1.2 Các chuẩn cho giao diện vật lý

V24/RS-232-C là hai chuẩn tơng ứng của CCITT và EIA nhằm định nghĩa giaodiện tầng vật lý giữa DTE(Data Terminal Equipment) và DCE(Data CircuitTerminating Equipment) Về phơng diện cơ các chuẩn này sử dụng các đầu nối

25 chân(25-pin connector)và do vậy về lý thuyết cần dùng cáp 25 sợi để nối DTE

và DCE Về phơng diện điện các chuẩn này quy định các tín hiệu số nhị phân 0

và 1 tơng ứng với các hiệu thế nhỏ hơn -3V và lớn hơn +3V Tốc độ tín hiệu quagiao diện không vợt quá 20Kb/s và với khoảng cách không quá 15m

RS-449/422-A/423-A nhợc điểm chính của chuẩn RS-232-C/V24(EIA-232-D) là

sự hạn chế về tốc dộ và koảng cách để cải thiện yếu điểm đó, EIA đã đ a ra mộttập các chuẩn mới để thay thế, đó là RS-449,RS-422-A và RS-423-A Cải tiếnchủ yếu của RS-449 so với RS-232-C là ở đặc trng điện và các chuẩn RS-422-A

và RS-423-A định nghĩa các đặc trng đó RS-423-A sử dụng phơng thức truyềnthông cân bằng đạt tốc độ 3Kb/s ở khoảng cách 1000Km và 300Kb/s ở khoảngcách 10m RS422-A sử dụng phơng thức truyền cân bằng và có thể đạt tốc độcao hơn 100Kb/s ở 1200Km và tới 10Mb/s ở 10m

Các khuyến nghị loại -X của CCITT Có rất nhiều hệ thống sử dụng các khuyếnnghị loại -X của CCITT cho tầng vật lý

X21 chấp nhận các chế độ truyền cân bằng và không cân bằng nh trongRS-422-A và RS423-A bởi vậy có cùng giới hạn tốc độ /khoảng cách Bên cạchX21, CCITT còn định nghĩa khuyến nghị X21 bis để dùng cho tầng vật lý củacác mạch chuyển gói X25 X21 bis sử dụng các vạch V.24

2.2 Tầng liên kết dữ liệu :

2.2.1 Vai trò chức năng : Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phơng tiện để truyềnthông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy thông qua các cơ chế đồng bộ hoá,kiểm soát lỗi tầng dữ liệu Có rất nhiều giao thức đợc xây dựng cho tầng liên kết(gọi chung là Data link Protocol) Các DLP đợc phân chia thành hai loại: dị bộ(asyncronous DLP) đồng bộ (synchronous DLP), trong đó loại đồng bộ chiathành hai nhóm là hớng ký tự(chracter oriented) và hớng bit (bit oriented)

Data Link Protocol (DLP)

ời nhận tin

DLP đồng bộ : Phơng thức truyền đồng bộ không dùng các bít đặc biệt để đánhdấu mỗi ký tự mà chèn các ký tự đặc biệt nh SYN(synchronization), EOT(end oftransmision) hay đơn giản hơn, là dùng một cái cờ (Flag) giữa các dữ liệu củangời sử dụng

Các hệ thống truyền thông đòi hỏi hai mức đồng bộ hoá :

+ ở mức vật lý :để giữ đồng bộ giữa các đồng bộ của ngời gửi và ngời nhận + ở mức liên lết dữ liệu : để phân biệt dữ liệu của ngời sử dụng với các cờ và cácvùng điều khiển khác

Các DLP hớng ký tự đợc xây dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mãchuẩn nào đó, trong khi các DLP hớng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân (xâubit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu, các hàm thủ tục ) vàkhi nhận , dữ liệu sẽ đợc tiếp nhận lần lợt từng bit một

2.2.2 Các giao thức hớng ký tự

Các giao thức loại này xuất hiện từ những năm 60 và giờ đây vẫn còn đợc sửdụng.Chúng đợc sử dụng cho các ứng dụng điểm-điểm lẫn nhiều điểm.Giao thứcloại này có thể đáp ứng cho các phơng thức khai thác đờng truyền khác nhau:một chiều(Simplex) hoặc hai chiều(Fullduplex) Đối với phơng thức mộtchiều,giao thức hớng ký tự đợc dùng rộng rãi

Đối với phơng thức hai chiều luân phiên, giao thức hớng ký tự nổi tiếng nhấtchính là BSC (Binary Synchronous Control) hay còn gọi là Bisync-một sảnphẩm của IBM Giao thức này đợc ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức Các ký tự đặc biệt gồm có :

SOH(Start of Header) để chỉ bắt đầu của phần header của một đơn vị thông tinchuẩn

ETX (End of Tex) để chỉ sự kết thúc của phần dữ liệu

STX(Start of Tex) : để chỉ sự kết thúc của header và bắt đầu của phần dữ liệu EOT(End of Transmission) : để chỉ sự kết thúc việc truyền của một hặc nhiều

đơn vị dữ liệu và để giải phóng liên kết

ETB(End of Transmission block) : để chỉ sự kết thúc của một khối dữ liệu, trongtrờng hợp dữ liệu đợc chia thành nhiều khối

ENQ (Enquiry): để yêu cầu phúc đáp từ một trạm xa

DLE(Data Link Escape) : dùng để thay đổi ý nghĩa của các kí tự điều khiểntruyền tin khác

ACK(acknowledge): để báo cho ngời gửi biết đã nhận tốt thông tin

NAK(Negative acknowledge) : để báo cho ngời gửi biết là tiếp nhận không tốtthông tin

SYN (Synchronous) : kí tự đồng bộ dùng duy trì sự đồng bộ giữa ngời gửi và

ng-ời nhận

Một đơn vị dữ liệu (Frame) dùng trong giao thức này có khuôn dạng tổng quát

nh sau:

SOH Header STX Tetx ETX BCC

(Thông tin điều khiển ) (dữ liệu )

Phần Header (có thể vắng mặt) chứa thông tin điều khiển thờng là số thứ tự củaframe và địa chỉ của trạm đích.BCC (Block Check Character) là bit kiểm tra lỗitheo kiểu bit chẵn lẻ (theo chiều dọc) cho các kí tự thuộc vùng text(trờng hợpbasic mode), hoặc 16 bit kiểm tra lỗi theo phơng pháp CRC-16 cho vùngTEXT(trờng hợp BSC).Kích thớc vùng TEXT trong các hai trờng hợp đều đợcgiới hạn để đảm bảo đợc kiểm soát lỗi khi truyền.Trờng hợp dữ liệu quá dài cóthể tách thành nhiều khối (Block)

Các thủ tục chính của BSC/basic mode gồm có:

+ Môi trờng truyền tin : Giả sử trạm A muốn mời trạm B truyền tin , A sẽ gửilệnh sau đây tới B:

Trong đó B là địa chỉ của trạm đợc mời truyền tin

EOT để chuyển liên kết sang trạng thái điều khiển Khi B nhận đợc kênh này cóthể xảy ra hai trờng hợp :

+ Nếu có tin để truyền thì trạm B sẽ cấu trúc tin theo khuôn dạng chuẩn và gửi đi

+ Nếu không có tin để truyền thì B gửi lệnh EOT để trả lời

Mời để nhận tin :

Giả sử trạm A muốn mời trạm B nhận tin, lúc đó A sẽ gửi ACK để trả lời ngợclại nó gửi NAK để trả lời Về phía A, sau khi gửi lệnh đi nếu quá một thời gianxác định trớc mà không nhận đợc trả lời của B hoặc nhận đợc trả lời sau thì A sẽchuyển sang trạng thái phục hồi (Recovery state)

- Yêu cầu trả lời : Khi một trạm cần trạm kia trả lời một yêu cầu nào đó đã gửi đitrớc đó thì nó chỉ cần gửi lệnh ENQ đến trạm kia

- Ngừng truyền tin (Tạm thời ) : gửi lệnh EOT

- Giả phóng liên kết : gửi lệnh DLE EOT

-Trạng thái phục hồi : Khi một trạm nào đó đi vào trạng thái phục hồi thì nó sẽthực hiện một trong các hành động sau :

+Lặp lại lệnh gửi n lần (n là một số nguyên chọn trớc)

+ Gửi yêu cầu trả lời n lần

+ Kết thúc truyền bằng cách gửi lệnh EOT

Minh hoạ hoạt động của giao thức BSC

Flag Address ControlInfomation FCS Flag

2.2.3 Các giao thức hớng bit:

-Giao thức HDLC (High-Level Data Link Control ) HDLC là giao tức chuẩn chotầng liên kết dữ liệu cố vị trí quan trọng nhất, đợc phát triển bởi ISO(ISO 3309 vàISO 4335) để sử dụng trong cả hai trờng hợp : điểm-điểm và nhiều điểm.Nó chophép khai thác hai chiều đồng thời (Full-duplex).HDLC là một giao thức hớngbit, nghĩa là các phần tử của nó đợc xây dựng từ các cấu trú nhị phân và khi nhậndữ liệu sẽ đợc tiếp nhận lần lợt từng bit một

- Một frame đơn vị dữ liệu của HDLC có khuôn dạng tổng quát nh sau:

8 8/16 8/16 16/32 8

Hớng

Chuyền

Kích thớc vùng bit cho dạng chuẩn / dạng mở rộng

Trong đó : Flag là các vùng mã đóng khung cho Frame, đánh dấu bắt đầu và kếtthúc của Frame Mã này đợc chọn là 01111110 để tránh sự xuất hiện của mãFlag trong nội dung của Frame, ngời ta cài đặt cơ chế (cứng) có chức năng sau

-Khi truyền đi, cứ phát hiện một xâu bit có 5 chữ số 1 liên tiếp (11111) thì

tự động chèn thêm một bít 0 vào

-Khi nhận,nếu phát hiện có bit 0 sau 5 bit 1 liên tiếp thì tự động loại bỏ bit 0 đó

đi

-Address: là vùng địa chỉ đích trạm đích của Frame

-Control: là vùng để định danh cho các loại Frame khác nhau của HDLC

-Information: là vùng để ghi thông tin cần truyền đi Vùng này có kích thớckhông xác định

-FSC(Frame Check Sequence):là vùng để ghi mã kiểm soát lỗi (Checksum) chonội dung của frame(phần nằm giữa hai flag)

-Frame HDLC có hai khuôn dạng : chuẩn và mở rộng Kích thớc tơng ứng củamỗi vùng nội dung của frame đợc ghi phía trên vùng HDLC sử dụng ba loạiframe chính:

+Loại U(Unnumber frames): dùng để thiết lập liên kết dữ liệu theo các phơngthức hoạt động khác nhau và để giải phóng liên kết khi cần thiết ,vv Đây là loạiframe điều khiển

+Loại I (Information frames): dùng để chứa thông tin cần truyền đi của ngời sửdụng và đợc đánh số thứ tự để kiểm soát

+Loại S (Supervisory frames): đây cũng là frame điều khiển đợc sử dụng đểkiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu trong quá trình truyền tin

+ Phơng thức trả lời chuẩn NRM đợc sử dụng trong trờng hợp cấu hình khôngcân bằng, nghĩa là có chỉ định một trạm điều khiển chung (gọi là trạm

“chủ”),các trạm bị điều khiển còn lại còn đợc gọi là trạm “tớ”(slave).Các trạm tớchỉ có thể truyền tin khi trạm chủ cho phép

+Phơng thức trả lời dị bộ (ARM): cũng đợc sử dụng trong trờng hợp cấu hìnhkhông cân bằng, nhng có nới rộng quyền trạm “tớ” Các trạm tớ đợc phép tiếnhành truyền tin mà không cần đợi sự cho phép của trạm “chủ” Phơng thức nàythờng dùng trong bối cảnh điểm-điểm với liên kết hai chiều(Duplex) cho phéptrạm “tớ” gửi các frame không đồng bộ với trạm “Chủ”

+Phơng thức dị bộ cân bầng (ABM): đợc sử dụng trong trờng hợp trong trờnghợp điểm-điểm , hai chiều, trong đó các trạm đều có vai trò tơng đơng

- Các giao thức dẫn xuất từ HDLC.Rất nhiều trong số các giao thức hớng bit chotầng Data Link là tập con hoặc cải biên từ HDLC

+LAP(Link Access Procedure) tơng ứng với phơng thức trả lời dị bộ của HDLCdùng trong bối cảnh không cân bằng (có trạm điều khiển)

+LAP-B (Link Access Procedure Balanced) tơng ứng với phơng thức dị bộ cânbằng của HDLC cho bối cảnh cân bằng (các trạm có vai trò cân bằng) LAP-B đ-

ợc dùng hầu hết trong các mạng truyền dữ liệu công cộng X25(CCITT X25.2)+LAP-D (Link Access Procedure, D Channel) cũng là một tập con của HDLCmặc dầu có thêm một vài mở rộng LAP - D đợc xây dựng từ LAP -B và đợcdùng nh giao thức liên kết dữ liệu cho các mạng dịch vụ tích hợp số(ISDN),ISDN dùng Lap-D để cho phép các DTE truyền thông với nhau qua kênh D củanó

+SDLC (Synchronous Data Link Control) đây là giao thức cho tầng hai của IBM,cũng đợc dẫn xuất từ HDLC Phơng thức hoạt động của SDLC là tơng ứng vớiphơng thức trả lời chuẩn (NRM) của HDLC và có mở rộng vài khả năng tuỳ

chọn (Option) khác Các frame của SDLC có cùng khuôn dạng nh frame củaHDLC.

+ADCCP (Advanced Data Communication Control Procedure) là giao thức đợcphát triển bởi viện tiêu chuẩn quốc tế Mỹ (ANSI) nó cũng tơng tự nh HDLC vớichút ít thay đổi Nó đợc ban hành nh một chuẩn quốc gia (ANSI X3.66)

2.3 Tầng mạng

2.3.1 Vai trò và chức năng

Cấu trúc của tầng mạng (Network Layer) đợc nhiều chuyên gia đánh giá là phứctạp nhất trong các tầng của mô hình OSI Tầng mạng cung cấp phơng tiện đểtruyền các đơn vị dữ liệu qua mạng, thậm chí qua một mạng của các mạng(Network of Networks) Bởi vậy nó cần đáp ứng với nhiều kiểu mạngvà nhiềukiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau Hai chức nặng chủ yếu của tầngmạng là chọn đờng (Routing) và chuyển tiếp(Relaying)

2.3.2 Các kỹ thuật chọn đờng

Chọn đờng là sự lựa chọn một con đờng để truyền một đơn vị dữ liệu (một góitin chẳng hạn) từ trạm nguồn đến trạm đích Kỹ thuật chọn đờng thực hiện haichức năng chính:

+Quyết định chon đờng theo những tiêu chuẩn tối u nào đó

+Cập nhật thông tin chọn đờng

Có nhiều kỹ thuật chọn đờng khác nhau Sự phân biệt giữa chúng chủ yếu căn cứvào các yếu tố liên quan đến kỹ thuật chọn đờng, các yếu tố đó thờng là:

+Sự phân tán của các chức năng chọn đờng trên các nút mạng

+Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng

+Các tiêu chuẩn (tối u) để chọn đờng

Dựa trên sự phân tán của các chức năng ta có kỹ thuật chọn đờng tậpchung(centrallizer Routing) hoặc phân tán(distributed Routing)

Dựa trên sự thích nghi với trạng thái hiện hành ta có kỹ thuật chọn đờng tĩnh(Static hay Fixed routing) hoặc thích nghi (Adaptif routing)

Dựa vào tiêu chuẩn (tối u) để chọn đờng có thể xác định bởi ngời quản lý hoặcthiết kế mạng nh độ trễ trung bình của việc chuyển gói tin, số lợng nút trunggian giữa nguồn và đích, độ an toàn truyền tin , cớc phí truyền tin

2.3.3 Giao thức X25PLP:

X25PLP (X25 Packet Level Protocol) cho tầng mạng đặc tả các giao diệnDTE/DCE ,trong đó DCE đóng vai trò nút mạng chuyển mạch gói X25.X25 PLP

định nghĩa hai loại liên kết logic:

+VC (Virtual Circuit) là liên kết ảo có tính tạm thời đợc thiết lập và xoá bỏ bởicác thủ tục của X25PLP

+PVC (Permanent Virtual Circuit) là liên kết ảo đợc thiết lập vĩnh viễn trênmạng không cần các thủ tục của X25PLP

1.Các thủ tục chính của X25PLP

X25 có 6 thủ tụ chình là:

-Call Setup (thiết lập thiết kế)

-Clearing (xoá bỏ liên kết)

-Data (Truyền dữ liệu thờng)

-Interrupt (Truyền dữ liệu khẩn)

-Reset (khởi động lại một liên kết)

-Restart (khởi động lại giao diện)

Các kiểu gói tin dùng trong các thủ tục chính

Thủ tục Gói tin thờng dùng ý nghĩa Liên kết sử

dụngVC

PVCCall

Clear confirmation

Yêu cầu xoá bỏ liên kết Xác nhận xoá bỏ liên kết

XX

XXXX

XX

X

XInterrupt Interrupt

X

XReset Reset request

Reset Confirmation

Yêu cầu khởi động lại liên kếtXác nhận khởi động lại liên kết

XX

X

XRestart Restart request

X

X

2 Khuôn dạng của các gói tin X25 PLP

Có hai loại khuôn dạng tổng quát cho các gói tin X25PLP khuôn dạng cho cácgói tin điều khiển và khuôn dạng cho các gói tin dữ liệu

P(S) O P(R) M

Khu«n d¹ng gãi tin d÷ liÖu thêng

(A) d¹ng chuÈn modulo 8

(B) d¹ng më réng modulo 128

Interrupt user data Additionnal information

P(R) : số hiệu của gói tin dữ liệu đang chờ để nhận ở dạng chuẩn, các tham sốP(S),P(R) chiếm 3bit (đánh số theo tứ tự modulo 8) Để tăng phạm vi đánh số thứ

tự các gói tin dữ liệu , có thể sử dụng dạng mở rộng,trong đó mỗi tham số P(S)vàP(R) chiếm 7bit (đánh số theo tứ tự modulo 128)

+Packet Type Indentifier (PTI ) :mã phân biệt các kiểu gói tin

Tất cả các gói tin của X25PLP đều có chứa tham số PTI, chỉ trừ duy nhất gói tindữ liệu thờng (Data packet) là không có

+Bit Q(Qualifier bit) dùng để định tính thông tin chứa trong gói tin

+Bit D (Delivery Confirmation bit) để chỉ thị về cơ chế báo nhận gói tin (thờng

là cơ chế bit D) Khi D=0 thì giá trị P(R) biểu thị sự báo nhận(Acknowledgment) gói tin dữ liệu chỉ có ý nghĩa cục bộ giữa DTE và DCE KhiD=1 thì P(R) biểu thị một sự báo nhận gói tin dữ liệu từ mút tới mút, giũa haiDTE

+Bit M (More data bit) : dùng khi có sự cắt/hợp dữ liệu xảy ra Khi kích thớc của

đơn vị dữ liệu ở tầng giao vận (Transport) vợt quá độ dài cho phép của gói tinX25PLP, phải cắt nhỏ thành nhiều gói tin Để bên nhận có thể tập hợp đủ các góitin đã bị cắt ra đó , dùng bit m để đánh dấu gói tin cuối cùng trong dãy các góitin đó Nếu M=0 thì vẵn còn gói tin tiếp theo, nếu M=1 thì đây là gói tin cuốicùng

+Dữ liệu ngời sử dụng (user data): đối với gói tin interrupt thì vùng này không

đ-ợc vợt quá 32bytes, còn đối với gói tin Data thì độ dài ngầm định là 128bytes(tuy nhiên X25PLP cung cấp một thủ tục phụ cho phép thay đổi giá trị này2.4 Tầng giao vận

2.4.1 Vai trò và chức năng:

Tầng giao vận cung cấp các địch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể củaphơng tiện truyền thông đợc sử dụng ở bên dới trở nên trong suốt đối với cáctầng cao Nhiệm vụ của tầng giao vận rất phức tạp, nó phải tính đến khả năngthích ứng với một phạm vi rất rộng các đặc trng của mạng, mạng có thể là liênkết hoặc không có liên kết, có thể là tin cậy hoặc cha đảm bảo tin cậy Nó phảibiết đợc yêu cầu về chất lợng dịch vụ (Quality of service) của ngời sử dụng,

đồng thời cũng phải biết đợc khả năng cung cấp dịch vụ của mạng bên dới Chấtlợng của các dịch vụ mạng tuỳ thuộc vào loại mạng khả dụng cho tầng giao vận

và cho ngời sử dụng cuối CCITT và OSI định nghĩa ba loại mạng sau:

Liên kết phiên

Thời gian

+Mạng loại A: có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp nhận đợc Các gói tin đợcgiả thiết là không bị mất Tầng giao vận không cần cung cấp các dịch vụ phụchồi (recovery) hoặc xếp thứ tự lại (resequencing)

+Mạng loại B: Có tỷ suất chấp nhận đợc nhng tỷ suất sự cố có báo hiệu lại khôngchấp nhận đợc Tầng giao vận chỉ có khả nặng phục hồi lại khi sảy ra lỗi hoặc sựcố

+Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi không chấp nhận đợc (không tin cậy) Tầng giaovận phải có khả năng phục hồi lại khi sảy ra lỗi và sắp xếp thứ tự lại các gói tin.2.5 Tầng phiên

- Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu

- áp đặt các quy tắc cho các tơng tác giữa các ứng dụng của ngời sử dụng

- Cung cấp cơ chế lấy lợt (nắm quyền) trong quá trình trao đổi dữ liệu

Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo một trong ba phơng thức : hai chiều

đồng thời(Full-duplex), hai chiều luân phiên(half-duplex) hoặc mộtchiều(simplex) Với phơng thức hai chiều đồng thời cả hai bên đều có thể gửi

đồng thời dữ liệu đi.Trờng hợp hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấn đề hai ngời

sử dụng phiên phải lấy lợt để truyền dữ liệu Thực thể tầng phiên (Sessionentity)duy trì tơng tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi ngời sử dụng khi đến l-

ợt họ đợc truyền dữ liệu vấn đề đồng bộ hoá trong tầng phiên đợc thực hiện tơng

tự cơ chế kiểm tra/hồi phục (checkpoint/restart)trong một hệ quản trị tệp Mộttrong những chức năng quan trọng nhất của tầng phiên là đặt tơng ứng các liênkết phiên với các liên kết giao vận Tuy nhiên vòng đời của các liên kết phiên

và giao vận có thể khác nhau, có thể xảy ra hai trờng hợp

a) Một liên kết giao vận đảm nhiệm nhiều liên kết phiên liên tiếp

b) Một liên kết phiên sử dụng nhiều liên kết giao vận liên tiếp

Liên kết giao vận

Quan hệ tơng ứng giữa các liên phiên và liên kết giao vận 2.6 Tầng trình diễn

*Vai trò và chức năng của tầng trình diễn

Mục đích của tầng trình diễn là đảm bảo cho các hệ thống cuối có thể truyềnthông có kết quả ngay cả khi chúng sử dụng các biểu diễn dữ liệu kkhác nhau

Để đạt đợc điều đó nó cung cấp một biểu diễn chung để dùng trong truyền thông

và cho phép chuyển đổi từ biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung đó

Tồn tại ba dạng cú pháp thông tin đợc trao đổi giữa các thực thể ứng dụng,đó là:

cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng nguồn, cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng

đích và cú pháp đợc dúng giữa các thực thể tầng trình diễn Loại cú pháp saucùng đợc gọi là cú pháp truyền (transfer syntax) Có thể cả ba loại hoặc một cặpnào đó trong các cú pháp trên là giống nhau Tầng trình diễn đảm nhận việcchuyển đổi biểu diễn của thông tin giữa cú pháp trên là giống nhau Tầng trìnhdiễn đảm nhận việc chuyển đổi biểu diễn của thông tin giữa cú pháp truyền vàmột cú pháp kia khi có yêu cầu Không tồn tại một cú pháp truyền xác định trớcduy nhất cho mọi hoạt động trao đổi dữ liệu Cú pháp truyền đợc sử dụng trênmột liên kết cụ thể của tầng trình diễn phải đợc thơng lợng giữa các thực thểtrình diễn tơng ứng Mỗi bên lựa chọn một cú pháp truyền sao cho có thể sẵnsàng đợc chuyển đổi sang cú pháp ngời sử dụng và ngợc lại Ngoài ra , cú pháptruyền đợc chọn phải phản ánh các yêu cầu dich vụ khác Việc thơng lợng cúpháp truyền đợc tiến hành trong giai đoạn thiết lập một liên kết và cú pháptruyền sử dụng có thể đợc thay đổi trong vòng đời liên kết đó Tầng trình diễnchỉ liên quan đến cú pháp truyền vì thế trong giao thức sẽ không quan tâm đếncác cú pháp sử dụng bởi các thực thể ứng dụng

2.7 Tầng ứng dụng

*Vai trò và chức năng

Tầng ứng dụng là ranh giới giữa môi trừơng nối kết các hệ thống mở và các tiếntrình ứng dụng (Application Process -viết tắt AP) Các AP sử dụng môi trờngOSI để trao đổi dữ liệu trong quá trình thực hiện của chúng Là tầng cao nhấttrong mô hình OSI 7 tầng, tầng ứng dụng có một số các đặc điểm khác với cáctầng trớc nó Trớc hết nó không cung cấp dịch vụ cho một tầng trên nh các tầngkhác Theo đó, ở tầng ứng dụng không có khái niệm điểm truy nhập dịch vụ tầngứng dụng (ASAP) OSI định nghĩa một AP là một phần tử ở trong một hệ thống

mở thực hiện việc sử lý thông tin cho một ứng dụng cụ thể Các AP thuộc các hệthống mở khác nhau muốn trao đổi thông tin phải thông qua tầng ứng dụng.Tầng ứng dụng bao gồm các thực thể ứng dụng (Application entity -AE), cácthực thể này dùng các giao thức ứng dụng và các dịch vụ trình diễn để trao đổithông tin Các AE cung cấp cho các AP các phơng tiện cần thiết để truy nhậpmôi trờng OSI Tuy nhiên, tầng ứng dụng chủ yếu chỉ giải quyết vấn đề ngữnghĩa chứ không giải quyết vấn đề cú pháp nh tầng trình diễn

* Topo vật lý dựa các tuyến giao kết đa điểm

Thực tế , chỉ một topo dựa trên các giao tuyến đa điểm đó là topo bus(Hình3.1)

Lu ý, mọi thiết bị đợc nối với một vật tải truyền chung Trong vài trờng hợp vậttải chung này đợc mệnh danh là mạng cột sống (Backbone Network)

Hình 3.1 Topo vật lý hình Bus

ở dạng bus, tất cả các trạm phân chia chung một đờng chuyền chính (Bus) ờng truyền chính này đợc giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc biệt gọilà(Terminator) Mỗi trạm đợc nối vào bus qua một đầu nối chữ T (T-connector)hoặc một bộ thu phát (Transceiver)

Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu đợc quảng bá (Broadcast) trên hai chiềucủa bus, có nghĩa là mọi trạm còn lại đều có thể nhận tín hiệu trực tiếp Đối vớicác bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó terminator phải đợc thiết

kế sao cho các tín hiệu phải đợc “dội lại” trên bus để có thể đến đợc các trạmcòn lại ở phía bên kia

*Topo vật lý dựa trên tuyến giao kết liên điểm

Trong hình 3.2, là các topo khác nhau có thể dựa trên tuyến giao kết liên điểm :

- các mạng vòng khâu(ring networks): vận dụng các tuyến nối kết liên điểm nốicác thiết bị với nhau theo một vòng khâu Các thông điệp đợc chuyển gửi quanhvòng khâu theochỉ một hớng và có thể đụng bất kỳ trạm nào trên tuyến này.Từng thiết bị kết hợp một trạm thu và một trạm phát đồng thới đợc dùng nh một

bộ truyền lặp tiếp tục truyền tín hiệu tới thiết bị kế tiếp trong vòng khâu Do tínhiệu đợc phát sinh lại tại từng thiết bị, nên khả năngtín hiệu bị xuống cấp không

đáng kể

- Topo hình sao (star topologies) vận dụng tuyến nối kết liên điểm (một “cáplơi”) để nối từng thiết bị với ổ cái trung tâm ổ cái nhận các tín hiệu từ các thiết

bị mạng và định tuyến các tín hiệu đó đến đúng đích Các ổ cái mạng hình sao

có thể tơng kết để thiết lập thành topo mạng phân cấp hay hình cây

- Các mạng hình lới ( mesh networks): thiết lập một tuyến nối kết liên điểm giữatừng cặp máy tính trên mạng Do số lợng tuyến nối kêt nhanh chóng gia tăngmột khi lợng máy tính tăng nên ngời ta ít dùng mạng hình lới lớn.

- Các mạng hình lới lai tạo (hybrid mesh networks) thờng đợc dùng trong cácmạng diện rộng Không cần cung cấp một tuyến nối kết giữa các cặp máy tínhkhả dĩ Tuy nhiên, phải cài đặt các nối kết phụ trội để cung cấp thêm các đờngtruyền trực tiếp và một khả năng dôi thừa nhất định để phòng khi các tuyến nốikết bị hỏng

R T R TR

R T

Hình 3.3 minh hoạ cách nối các máy tính trên mạng token ring Mỗi máy truyềncác tín hiệu đến các trạm thu trên máy tính kế tiếp Theo cách này, các tín hiệu

di chuyển qua từng trạm trên hệ đấu cáp, cuối cùng trở về trạm đã phát ra chúng,vậy ta thấy mạng token ring có một topo vòng khâu logic Tuy nhiên, các mạngtoken ring không hề đợc đấu dây vật lý trong các vòng khâu thay vì thế ngời tadùng các ổ cái và mỗi máy tính đợc đấu cáp với các ổ cái bằng một đờng cáp lơi.Hình 3.4mô tả cách bố trí các máy tính và đờng cáp Lu ý cách đấu các đờng cáptrong ổ cái để phía trạm phát của một máy tính nối với trạm thu của máy tính kếtiếp Điều này giống nh mối quan hệ logic trong hình 3.3 và topo logic vẫn làmột vòng khâu.Tuy nhiên, do cách thức mà từng máy tíng đợc đấu cáp riêng lẻvới ổ cái, nên topo vật lý của token ring là một hình sao

Ethernet đồng trục là một ví dụ về mạng bus ở đó mọi trạm đợc nối với mọi trạmkhác trong một topo vật lý đa điểm Ngoài ra, mọi trạm Ethernet truyền tín hiệu

đến mọi trạm khác, kết quả là một topo bus vật lý và một topo bus logic (Hình3.5)

Toppo hình lới Topo hình lới lai tạo

R T RT

H×nh 3.3

Topo logic cña m¹ng token ring

H×nh 3.4 Mét vßng kh©u logic ® îc cÊuh×nh

díi d¹ng mét h×nh sao vËt lý

H×nh 3.5 Ethernet võa lµ bus vËt lý võa lµ logic

-Băng thông.

- Dễ dàng cài đặt và bảo trì

- Giá thành đờng truyền và thiết bị đầu cuối

* Giao thức: để vận hành mạng cần phải có một tập hợp các quy định, nguyêntắc chuẩn mà tất cả các thiết bị phải tuân theo để liện lạc và lám việc với nhaugọi là giao thức

* ứng dụng: Sử dụng các giao thức nằm dới để liên lạc với những ứng dụngmạng đang chạy trên các thiết bị khác Giao thức lần lợt sử dụng kết nối vật lýcủa mạng để truyền dữ liệu

Các yếu tố mạng trên theo một hệ thống phân cấp : các ứng dụng trên đỉnh

và kết nối vật lý ở dới đáy, giao thức ở giữa cung cấp một đầu nối giữa ứng dụng

Hình 4.1 Mô hình DOD

Lớp dới cùng là Access Layer (lớp truy nhập mạng) đại diện cho các bộ phận kếtnối vật lý nh cáp truyển đổi (tranceive) , Card mạng, giao thức kết nối, giao thứctruy nhập mạng(nh CSMA/CD)

Lớp internet work chịu trách nhiệm cung cấp một địa chỉ logic cho giaodiện mạng vật lý, giao thức thực hiện của lớp internet mô hình DOD là IP(internet protocol) Lớp này hỗ trợ một ánh xạ giỡa địa chỉ logic và địa chỉ vậtlýdo lớp NETWORK ACCESS cung cấp bằng cách sở dụng giao thức địa chỉARP (Address resolution) và giao thức phân giải địa chỉ ARP (Addressresolution protocol) và giao thức phân giải địa chỉ RARP (Reverse AddressResolution Protocol) Các vấn dề liên quan đến thông tin Kiểm soát lỗi, vànhững tình huống bất thờng liên quan đến giao thức IP đợc một giao thức riêngbiệt thống kê và báo cáo gọi là giao thức điều khiển thông điệp InternetCIMP(Internet coltrol message protocol)

Lớp internet cũng liên quan đến việc định tuyến gói dữ liệu giữa các máychủ và các máy khác Lớp internet thông dụng với các lớp trên DOD Lớp ở trên

sử dụng trực tiếp internet là lớp Hos to Host

Giao thức Host to Host chỉ thực hiện kết nối giữa hai máy chủ trên mộtmạng Mô hình DOD bổ xung hai giao thức TCP( Transmission control protocal)giao thức điều khiển việc truyền dữ liệu và UDP(User data gram protocol) giaothức dữ liệu ngời dùng Giao thức TCP chịu trách nhiệm về độ tin cậy, tính đồngthời và kết nối song công(Full duplex) Khái niệm có thể tin cậy đợc có nhĩa làTCP kiểm soát những lỗi truyền bằng cách gửi lại những thành phần dữ liệu cólỗi khi truyền Các lớp process/apllication(tiến trình/ứng dụng) sử dụng TCPkhông liên quan đến tính tin cậy trong khi truyền dữ liệu vì đây là công việc doTCP sử lý

TCP cũng hỗ trợ những kết nối đồng thời Ngời kết nối TCP có thể đợc thiết lậptại một máy chủ và dữ liệu có thể đợc truyền đi một cachs đồng thời, độc lập vớidữ liệu trên những kết nối khác TCP cung cấp kết nối song công, nghĩa là dữliệu có thể đợc truyền và nhận trên một kết nối đơn Giao thức UDP không mạnh

nh TCP và có thể đợc sử dụng bởi các ứng dụng không đòi hỏi tính tin cậy củaTCP và lớ Host to Host

Lớp process/Applicationhỗ trợ các ứng dụng Sử dụng những giao thức lớp Host

to Host(TCP và UDP)

4.3 TCP/IP(Transmission control protocal/Internet protocal)

TCP/IP thực chất là một họ gồm hai giao thức: TCP(Transmission controlprotocal) và IP(Internet protocal) cùng làm việc với nhau để cung cấp phơng tiệntruyền thông trên mạng

TCP/IP là một dẫy giao thức theo đúng tiêu chuẩn công nghiệp, cung cấptruyền thông theo môi trớng đa chủng loại Ngoài ra TCP/IP còn cung cấp giaothức mạng công ty và truy cập mạng Internet toàn cầu cũng truy cập tài nguyêncủa mạng này TCP/IP trở thành giao thức tiêu chuẩn dùng cho khả năng liên kếthoạt động trong nhiều loại máy tính khác nhau Khả năng liên kết hoạt động làmột trong những u thế chính của TCP/IP Ngoài ra TCP/IP còn hỗ trợ việc địnhtuyến và thờng đợc dùng làm giao thức liên mạng

IP là nghi thức hoạt động mà không cần quan tâm đến sự phân tuyến cácgói dữ liệu trên mạng giữa máy ngời gửi và máy ngời nhận Nó có thể hoạt độngtrên nhiều mạng có phần cứng khác nhau và cung cấp cách thức cấu hình địa chỉmạng.Nhng nhợc điểm là tính phức tạp và số lợng địa chỉ dự trữ ngày càng caodần

Ngoài ra TCP/IP là chồng giao thức lớn về mặt kích thớc và tốc độ cho các máycòn chạy MS-DOS

TCP/IP đợc tổ chức thành 5 lớp khái niệm gồm 4 lớp phần mềm đợc xây trên nềnlớp phần cứng thứ 5

giữa các lớp

Hình 4.2 Mô tả 5 lớp khái niệm

Lớp ứng dụng(Application) : Cho phép ngời sử dụngthực hiện các chơngtrình ứng dụng và truy xuắt đến các dịch vụ hiện hữu trên TCP/IP Internet Mộtứng dụng tơng tác với môi trờng nhỡng protocol với múc giao vận để g]ỉ và nhậngiữ liệu Mỗi trơng trình ứng dụng chọn một kiểu chuyên trở mà nó cần, có thể

là một dãy tuần tự từng thông điệp huặc mộy chuỗi các byte liên tục Chơngtrình ngs dụng sẽ gửi dữ liệu đidới dạng nào đó đợc yêu cầu đén lớp vận chuyển

và sẽ đợc chuyển đi tiếp

Lớp giao vận (Transport): Cung cấp phơng tiện liên lạc từ một chơngtrình ứng dụng đến một chơng trình ứng dụng khác Việc thông tin liên lạc nàygọi là end to end Mức vận chuyển có thể điều chỉnh nguồn thông tin Nó cũng

có thể cung cấp sự chuyên trở có độ tin cậy bảo đảm rằng dữ liệu đến nơi màkhông có lỗi và đúng thứ tự Phần mềm này sẽ bố trí sao cho nơi nhận gửi ngợctrở lạivà nơi gửi sẽ truyền lại gói giữ liệu bị mất Phần mềm chia gói giữ liệuthành những gói nhỏ và gửi gói giữ liệu này đi cùng với địa chỉ đích

Lớp internet : lớp này sử lý việc liên lạc từ máy này đến máy kia Nónhận yêu cầu gửi một gói giữ liệutừ lớp chuyên trở cùng với một địa danh củamáy mà gói dữ liệu phải đợc gửi đến, nó đóng gói một paket vào một datagram,thêm phần đầuvà sử dụng thuật giải chuyểnkênh để xác đĩnh xem gửidatagramtrực tiếp hay gửi đến bộ chuyển kênh và chuyển datagram đến bộ giaotiếp mạng thích hợp để truyền đi Cuối cùng lớp này sẽ gửi và nhận các thông

điệp kiểm soát và sử lý lỗi

Lớp giao tiếp mạng : là lớp thấp nhất của phần mềm TCP/IP, nó nhận các

IP datagram và truyền chúng lên một mạng nhất định Giao tiệp mạng có thể baogồm chung từng điều khiển thiết bị hay một hệ thống con phức tạp sử dụng riênggiao thứcliên kết giữ liệu của nó

4.3.1 Nguyên lý phân lớp protocol

Quá trình phân lớp dựa vào ý tởng sau:

Sự phân lớpcác potocol đợc thiết kế sao cho lớp n tại đích đến nhận đúng ,chính xác đối tợng gửi đi bởi lớp n tại nguồn ban đầu

Nguyên lý phânlớp này cho phép ngời thuết kế potocol tại một thời điểmtập trung sự chú ý một lớp mà không cần biết sự hoạt động của các lớp khác

Internet

Network Interface

Indentical message

Indentical Datagram

Indentical Packets

Indentical Datagram

Indentical Frame Indentical Frame

Trong môi trờng TCP/IP internet , nguyên lý phân lớp trình bày con đờng

đi của một thông điệp đợc gửi đi từ một chơng trình ứng dụng trên một máy đếnmột chơng trình ứng dụng của một máy khác thông qua bộ chuyển kênh

Cấc trúc của nguyên lý phân lớp nh sau :

Hình 4.3 Cách làm việc và nguyên lý phân lớp trong môi trờng TCP/IP

IP cung cấp các chức năng sau:

-Định nghĩa cấu trúc các gói dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc truyền dữ liệutrên internet

-Định nghĩa phơng thứcđánh địa chỉ IP

-Truyền dữ liệu giữa tầng giao vận và tầng mạng

-Định tuyến để chuyển các gói giữ liệu trong mạng

-Thực hiện việc phân mảnh (Fragmentation) và hợp nhất(Reassembly) cácgói giữ liệu

SOURCE IP ADDRESS

DESTINATION IP AĐRESS

Hình 4.4 Đơn vị dữ liệu truyền trong IP gọi là datagram có khuôn dạng tổng quát

-VERS(Version): có độ dài 4 bit chứa phiên bản của giao thức IP đã dùngtạo datagram

-IHLEN(Internet header length) dài 4 bit cung cấp thông tin về độ dàiphần đầu (header) của datagram, tính bằng đơn vị từ bit ( word, 1 word =32 bit )

độ dài tối thiểu của phần Header là 5 từ( 20 byte), tối đa là 6 từ(24 byte)

-SERVICE TYPE : dài 8 bit đặc tả các tham số về dịch vụ

- TOTAL LENGHT: Dài 16 bit, chỉ độ dài của IP datagram tính theooctet Kích thớc của một IP datagram là 216 Cùng với các tham số khác nh(sourse, address và destination address) tham số này dùng để định danh duy nhấtmột datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng(nếu mộtdatagram bị phân đoạn thì một phân đoạn đó có cùng một số nhận dạng)

- IDENTIFICATION: dài 16 bit, cùng với các tham số khác dùng để địnhdạng duy nhất cho datagram trong thời gian nó còn ở trên mạng

- FLAGS: dài 3 bit liên quan đến sự phân đoạn (flagment) các datagram

- FLAGMENT OFFSET: dài 13 bit chỉ vị trí của đoạn ở trong datagram,tính theo đơn vị 64 bit, có nghĩa là ở mỗi đoạn (trừ đoạn cuối) phải chứa mộtvùng dữ liệu có độ dài là bội số của 64 bit

-TIME TO LIVE: dài 8 bit, quy định thời gian tồn tại(tính bằng giây) củadatagram ở trong liên mạng để tránh tình trạng môtj datagram bị quẩn trênmạng Thời gian này đợc cho bởi trạm gửi và đợc giảm đi khi datagram qua mỗirouter của liên mạng

-PROTOCOL: dài 8 bit, chỉ giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận cùng dữliệu ở mạng đích

HEADER CHECK SUM: vùng này dài 16 bit, chức năng sửa lỗi theo theophơng pháp CRC chỉ vùng HEADER

-SOURCE IP ADDRESS: dài 32 bit, là địa chỉ trạm nguồn

-DESTINATION IP ADDRESS: dài 32 bit là địa chỉ trạm đích

-OPTION : có độ dài thay đổi khai báo các option do ngời gửi yêu cầu.-PADDING: có độ dài thay đổi, nó là một vùng đệm dùng để đảm bảo choheader luôn kết thúc ở một mức 32 bit

- DATA: có độ dài thay đổi, là vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bit

và tối đalà 65535 byte

B 10 Netid Subnetid Host

C 110 Netid Subnetid Hostid

Hình 4.6 Mạng con và địa chỉ IP mạng con

Việc phân chia thành các mạng con có các u điểm sau:

-Làm đơn giảnviệc quản lý mạng

-Khi cần xây dựng lại cấu trúc bên trong thì không ảnh hởng tới các mạngngoài

-Nâng cao đợc tính bảo mật

4 3.5 mặt nạ mạng con (Subnet mask)

Nhiều mạng con kết nối nhau dùng chung một địa chỉ IP phải sử dụng bộ địnhtuyển router giữa chúng Bộ định tuyến phải thực hiện việc phân chia mạng con

và biết có bao nhiêu bit của vùng hostid đang đợc sử dụng cho các mạng con, tức

là nó biết vùng địa chỉ hostid đợc sử dụng bao nhiêu bit cho địa chỉ mạng con vàphần còn lại là địa chỉ máy chủ Thông tin này đợc router trình bày nh mộtđịachỉ mạng con

Mặt nạ mạng con chia vùng hostid làm địa chỉ mạng con và địa chỉ máychủ bao gồm 32 bit mà giá trị của nó tính theo quy luật sau:

- Các bit trong mặt nạ mạng con ứng với các bit của netid và subnetidtrong địa chỉ IP có giá trị 1

- Các bit trong mặt nạ con ứng với các bit của hostid trong địa chỉ IP cógiá trị 0

Ví dụ: trong một mạng (địa chỉ lớp C) đợc chia thành hai mạng con nh sau:

Subnet Fist Host(B) Fist Host(D) Last Host(B) Last Host(D)

Theo quy tắc trên mặt nạ con của nó sẽ là 255.255.255.128

Tơng tự cùng với địa chỉ lớp C nếu ta chia thành 8 mạng thì khi đó mặt nạ mạngcon sẽ là 255.255.255.224

4.3.6 Giao thức TCP(Transmission Control Protocol)

TCP là một giao thức kiểu có liên kết (Connection-oriented), Nghĩa là cần thiếtlập liên kết logic giữa một cặp thực thể TCP trớc khi chúng trao đổi dữ liệu vớinhau

Sourse port (16 bits) Destination port(16 bits)

Sequence number(32 bits)

Acknowledgement number(32 bits)

Option and padding

Hình 4.7 Khuôn dạng tổng quát gói dữ liệu TCP

-Data offset:4bit,là số lợng 32 bit từ trong TCP header Tham số này đợc

sử dụng để chỉ ra vị trí đầu của vùng dữ liệu

- Reserved: 6bit, để dùng trong tơng lai, các bit này có giá trị 0

- URG flag: bit này là 1 thì vùng con trỏ khẩn(urgent pointer) có hiệu lực

- ACK flag: nếu giá trị bit này là 1 thì vùng báo nhận có hiệu lực

- PSII flag: nếu bit này có giá trị 1 thì có chức năng push

- RST flag: nếu bit này có giá trị 1 thì khởi động lại liên kết

- SYN flag: nếu bit này có giá trị 1 thì đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự Cờnày đợc sử dụng khi liên kết đợc thiết lập

- FIN flag: nếu bit này có giá trị 1 thì bên gửi không còn dữ liệu để gửinữa

Window: 16 bit, cấp phát credit để kiểm soát luồng dữ liệu Đây là số lợngcác gói dữ liệu đã thu đợc bên máy nhận

- Checksum: 16 bit, mã kiểm soát lỗi theo phơng pháp CRC cho toàn bộsegment(bao gồm cả phần header và phần dữ liệu)

- urgent pointer: 16 bit, đợc sử dụng nếu cờ khẩn đợc thiết lập Con trỏ nàytrỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi theo sau dữ liệu khẩn cho phép bên nhận biết

đợc độ dài của dữ liệu khẩn

Option: có độ dài thay đổi, tơng tự nh phần tuỳ chọn của IP header Nókhai báo các option của TCP, trong đó có độ dài tối đa của vùng TCP data trongmột segment Có 6 tuỳ chọn hiện tại đợc định nghĩa cho TCP là:

0: Kết thúc danh sách tuỳ chọn

1: Không hoạt động

2: Kích thớc segment tối đa

- Padding: có độ dài thay đổi, phần chèn thêm vào header để đảm bảophần header luôn kết thúc ở một mốc 32byte Phần thêm vào có giá trị bằng 0

TCP data: có độ dài thay đổi, chứa dữ liệu của tầng trên có độ dài tối đangầm định 536byte Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùngoption

Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP đợc gọi là segment