giáo trình mạng và truyền số liệu

Mạng truyền số liệu Mạng truyền số liệu bao gồm hai hay nhiều hệ thống truyền nhận tin được ghépnối với nhau theo nhiều hình thức như phân cấp hoặc phân chia thành các trung tâm xử lý tr

Giáo trình Mạng và truyền số

liệu

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1, TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG 9

1.1 Khái Quát Về Thông Tin Số Liệu và Mạng Truyền Số Liệu 9

1.1.1 Khái quát về thông tin số liệu 9

1.2.2 Mạng truyền số liệu 10

1.2 Các Yếu Tố Của Mạng Máy Tính 13

1.2.1 Đường truyền vật lý 13

1.2.2 Kiến trúc mạng 14

1.3 Phân Loại Mạng Máy Tính 15

1.3.1 Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng 15

1.3.2 Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý 15

1.3.3 Phân loại mạng máy tính theo tôpô 16

1.3.4 Phân loại mạng theo chức năng 18

1.3.5 Phân biệt mạng LAN-WAN 18

1.4 Một Số Bộ Giao Thức Cơ Bản 19

1.4.1 Giới thiệu 19

1.4.2 Mô hình TCP/IP 19

1.4.2.1 Tầng truy cập mạng (Network access layer) 25

1.4.2.2 Tầng Internet (Internet layer) 25

1.4.2.3 Tầng vận chuyển (Transport layer) 24

1.4.2.4 Tầng ứng dụng (Application layer) 24

1.4.3 Mô hình OSI 21

1.5 Xu Hướng Phát Triển Của Mạng Truyền Thông Hiện Đại 26

1.5.1 Mạng thế hệ mới (NGN) 26

1.5.2 Mạng viễn thông thế hệ mới trên nền IP 26

1.5.3 Mạng 3G 27

1.5.4 Công nghệ truyền thoại qua internet (VoIP) 28

1.6 Giới Thiệu Một Số Phần Mềm Mô Phỏng Mạng 29

1.6.1 Bonson netsim 29

1.6.2 Packet tracer 29

1.6.3 GNS3 (Graphical network simulator v3.0) 29

CHƯƠNG 2, MÔ HÌNH HỆ THỐNG MỞ OSI 31

Giới thiệu về mô hình OSI 31

Mối quan hệ giữa các tầng trong mô hình OSI 32

Quá trình chuyển dữ liệu qua các tầng của mô hình OSI 32

Chức năng của các tầng trong mô hình OSI 33

2.1 Tầng vật lý (physical layer) 33

2.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer) 34

2.3 Tầng mạng – Network Layer 36

2.4 Tầng giao vận – Transport layer (Tầng vận chuyển) 38

2.5 Tầng phiên – Session layer 40

2.6 Tầng trình diễn – Presentation Layer (Tầng trình bày) 40

2.7 Tầng ứng dụng 41

Chương 3, Giao diện vật lý 3.1 Vai trò và chức năng của tầng vật lý 43

3.2 Các loại tín hiệu và các yếu tố ảnh hưởng 43

3.2.1 Tín hiệu dùng theo chuẩn V.28 43

3.2.2 Tín hiệu Dòng 20mA 43

3.2.3 Tín hiệu dùng theo chuẩn RS-422A/V.11 43

3.2.4 Các tín hiệu truyền trên cáp đồng trục 44

3.2.4.1 Chế độ băng cơ bản 44

3.2.4.2 Chế độ băng rộng 44

3.2.5 Các tín hiệu cáp quang 44

3.2.6 Tín hiệu vệ tinh và Radio 44

3.3 Môi trường truyền thông 52

3.3.1 Môi trường truyền dẫn có dây 52

3.3.1.1 Các đường truyền 2 dây không xoắn 52

3.3.1.2 Các đường dây xoắn đôi 52

3.3.1.3 Cáp đồng trục 53

3.3.1.4 Cáp quang 53

3.3.2 Môi trường truyền dẫn không dây 54

3.3.2.1 Đường truyền vệ tinh 54

3.3.2.2 Đường truyền vi ba 55

3.3.2.3 Đường truyền vô tuyến tần số thấp 55

3.4 Các chuẩn giao tiếp vật lý 57

3.4.1 Giao tiếp EIA – 232D/V24 57

3.4.2 Modem rỗng (Null Modem) 59

3.4.3 Giao tiếp EIA-530 60

3.4.4 Giao tiếp EIA-430/V35 62

3.4.5 Giao tiếp X21 62

3.4.6 Giao tiếp ISDN 63

3.5 Các chế độ truyền thông dữ liệu 64

3.5.1 Truyền thông đồng bộ 64

3.5.2 Truyền thông bất đồng bộ 65

3.6 Mạch điều khiển truyền số liệu 65

3.6.1 Khái quát 65

3.6.2 Giao tiếp truyền có thể lập trình UART 8250 của Intel 69

3.6.2.1.Giao tiếp bus: 70

3.6.2.2.Xung đồng hồ và sự định thời gian: 71

3.6.2.3.Cấu trúc bên trong và hoạt động của 8250 71

3.7 Các thiết bị điều khiển truyền số liệu 71

3.7.1 Khái quát 71

3.7.2 Bộ ghép kênh phân thời 72

3.7.3 Bộ ghép kênh thống kê 72

Chương 4

4.1 Giới thiệu 73

4.2 Các vấn đề của tầng liên kết dữ liệu 73

4.2.1 Cung cấp dịch vụ cho tầng mạng 73

4.2.2 Khung tin – Nhận biết gói tin 74

4.2.3 Kiểm tra lỗi 74

4.2.4 Điều khiển luồng dữ liệu 74

4.2.5 Quản lý liên kết 75

4.2.6 Nén dữ liệu khi truyền 75

4.3 Phát hiện sai và sửa lỗi 75

4.3.1 Phương pháp bit chẵn lẻ (parity) 75

4.3.2 Tính theo đa thức chuẩn 76

4.3.3 Mã sửa sai 77

4.4 Các giao thức cửa sổ trượt 78

4.4.1 ARQ dừng và chờ (Stop and Wait ARQ) 78

4.4.2 Trở lại N - ARQ (Go back - N - ARQ) 79

4.4.3 Truyền lại có lựa chọn ARQ (Selective Reject ARQ) 80

4.5 Một vài giao thức liên kết số liệu 80

4.5.1 Giao thức HDLC (High level data link control) 80

4.5.2.Giao thức BSC (Binary Synchonous Communication) 83

4.5.2.1 Tập kí tự điều khiển 83

4.5.2.2.Dạng bản tin 83

4.5.2.3 Trao đổi bản tin 84

4.5.3 Giao thức PPP 84

CHƯƠNG 5, TẦNG MẠNG 87

5.1 Vai trò của tầng mạng 87

5.2 Các dịch vụ cung cấp cho tầng giao vận 87

5.3 Tổ chức các kênh truyền tin trên mạng 88

5.3.1 Kênh ảo (virtual circuit) 88

5.3.2 Mạng Datagram 88

5.4 Giải thuật chọn đường 89

5.4.1 Chức năng của giải thuật vạch đường 89

5.4.2 Đại lượng đo lường (Metric) 89

5.4.3 Mục đích thiết kế 89

5.4.4 Phân loại giải thuật chọn đường 90

5.4.4.1 Giải thuật chọn đường tĩnh - Giải thuật chọn đường động 90

5.4.4.2 Giải thuật chọn đường một đường - Giải thuật chọn đường nhiều đường 90

5.4.4.3 Giải thuật chọn đường bên trong khu vực - Giải thuật chọn đường liên khu vực 91

5.4.4.4 Giải thuật chọn đường theo kiểu trạng thái nối kết (Link State Routing) và Giải thuật chọn đường theo kiểu vector khoảng cách (Distance vector) 92

5.5 Vấn đề tắc nghẽn và điều khiển luồng dữ liệu 92

5.5.1 Vấn đề tắc nghẽn 92

5.5.2 Điều khiển luồng (Flow Control) 93

5.6 Giao thức liên mạng (Internet Protocol) 93

5.6.1 Giới thiệu chung 93

5.6.2 Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4) 95

5.6.3 Chọn tuyến (IP routing) 99

5.6.4 Giao thức liên mạng thế hệ mới (IPv6) 101

CHƯƠNG 6, MẠNG CỤC BỘ LAN 104

6.1 Giới thiệu 104

6.2 Các giao thức điều khiển truy nhập đường truyền 104

6.2.1 Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 104

6.2.2 Giao thức truyền thẻ bài (Token passing) 105

6.2.3 Giao thức FDDI 106

6.3 CÁC CHUẨN GIAO THỨC LAN 106

6.4 Các thiết bị dùng để kết nối LAN 107

6.4.1 Bộ lặp tín hiệu (Repeater) 107

6.4.2 Bộ tập trung (Hub) 109

6.4.3 Cầu (Bridge) 109

6.4.4 Bộ chuyển mạch (Switch) 113

6.4.5 Bộ định tuyến(Router) 113

6.5 Lan không dây 113

6.5.1 Khái quát 113

6.5.2 Đường truyền không dây 115

6.5.2.1 Đường truyền bằng song radio 115

6.5.2.2 Đường truyền bằng song hồng ngoại 118

6.6 Mạng lan ảo (VLAN) 118

6.6.1 Tạo mạng LAN ảo với một bộ chuyển mạch 119

6.6.2 Tạo mạng LAN ảo với nhiều bộ chuyển mạch 119

6.6.3 Cách xây dựng mạng LAN ảo 120

6.6.4 Ưu điểm và nhược điểm của mạng LAN ảo 120

CHƯƠNG 7 MẠNG DIỆN RỘNG WAN 122

7.1 Các khái niện về mạng WAN 122

7.1.1 Mạng WAN là gì? 122

7.1.2 Các lợi ích và chi phí khi kết nối WAN 123

7.1.3 Những điểm cần chú ý khi thiết kế WAN 124

7.2 Một số công nghệ kết nối cơ bản dùng cho mạng WAN 125

7.2.1 Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network) 125

7.2.2 Mạng chuyển gói (Packet Switching Network) 138

7.2.3 Kết nối WAN dùng VPN 147

7.3 Các thiết bị dùng cho mạng WAN 149

7.3.1 Router (Bộ định tuyến) 149

7.3.2 Chuyển mạch WAN 152

7.3.3 Access Server 152

7.3.4 Modem 154

7.3.5 CSU/DSU 156

7.3.6 ISDN terminal Adaptor 156

7.4 Các giao thức định tuyến 157

7.4.1 Link-state 157

7.4.2 Các giao thức định tuyến 158 CHương 8:

Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined.

1.1 Khái Quát Về Thông Tin Số Liệu và Mạng Truyền Số Liệu

1.1.1 Khái quát về thông tin số liệu

Thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quang trọng trong cuộc sống, hầu hết chúng

ta luôn gắn liền với một vài dạng thông tin nào đó Các dạng trao đổi tin có thể như:đàm thoại người với người, đọc sách, gửi và nhận thư, nói chuyện qua điện thoại, xemphim hay truyền hình, xem triển lãm tranh , tham dự diễn đàn

Có hàng nghìn ví dụ khác nhau về thông tin liên lạc, trong đó gia công chế biến đểtruyền đi trong thông tin số liệu là một phần đặc biệt trong lĩnh vực thông tin

Hình 1.1 Một hệ thống thông tin cơ bản

Từ các ví dụ trên chúng ta nhận thấy rằng mỗi hệ thống truyền tin đều có các đặctrưng riêng nhưng có một số đặc tính chung cho tất cả các hệ thống Đặc trưng chung

có tính nguyên lý là tất cả các hệ thống truyền tin đều nhằm mục đích chuyển tải thôngtin từ điểm này đến điểm khác.Trong các hệ thống truyền số liệu, thường gọi thông tin

là dữ liệu hay thông điệp.Thông điệp có nhiều dạng khác nhau, để truyền thông điệp từmột điểm này đến điểm khác cần phải có sự tham gia của 3 thành phần của hệ thống:nguồn tin là nơi phát sinh và chuyển thông điệp lên môi trường truyền, môi trường làphương tiện mang thông điệp tới đích thu Các phần tử này là yêu cầu tối thiểu trongbất cứ quá trình truyền tin nào Nếu một trong các thành phần này không tồn tại ,truyền tin không thể xảy ra Một hệ thống truyền tin thông thường được miêu tả trênhình

Các thành phần cơ bản có thể xuất hiện dưới dạng khác nhau tuỳ thuộc vào hệthống Khi xây dựng các thành phần của một hệ thống truyền tin, cần phải xác địnhmột số các yếu tố liên quan đến phẩm chất hoạt động của nó

Để truyền tin hiệu quả các chủ để phải hiểu được thông điệp Nơi thu nhận thôngđiệp phải có khả năng dịch thông điệp một cách chính xác Điều này là hiển nhiên bởi

vì trong giao tiếp hang ngày nếu chúng ta dùng một từ mà người ta không thể hiểu thìhiệu quả thông tin không đạt yêu cầu Tương tự, nếu máy tính mong muốn thông tinđến với tốc độ chỉ định và ở một dạng mã nào đó nhưng thông tin lại đến với tốc độkhác và với dạng mã khác thì rõ ràng không thể đạt được hiệu quả truyền

Các đặc trưng toàn cục của một hệ thống truyền được xác định và bị giới hạn bởicác thuộc tính riêng của nguồn tin, của môi trường truyền và đích thu Nhìn chung,dạng thông tin cần truyền quyết định kiểu nguồn tin, môi trường và đích thu

Trong một hệ thống truyền, hiện tượng nhiễu có thề xảy ra trong tiến trình truyền

và thông điệp có thể bị ngắt quãng Bất kỳ sự xâm nhập không mong muốn nào vào tínhiệu đều bị gọi là nhiễu Có nhiều nguồn nhiễu và nhiều dạng nhiễu khác nhau

Hiểu biết được các nguyên tắc căn bản về truyền tin sẽ giúp chúng ta dễ dàng tiếpcận một lĩnh vực đặc biệt hấp dẫn đó là thông tin số liệu.Thông tin số liệu liên quanđến một tổ hợp nguồn tin , môi trường và máy thu trong các kiểu mạng truyền số liệukhác nhau

1.2.2 Mạng truyền số liệu

Mạng truyền số liệu bao gồm hai hay nhiều hệ thống truyền (nhận) tin được ghépnối với nhau theo nhiều hình thức như phân cấp hoặc phân chia thành các trung tâm xử

lý trao đổi thông tin với các chức năng riêng …

Mạng truyền số liệu là một hệ thống nhằm nối các máy tính lại với nhau, sự thôngtin giữa chúng được thực hiện bởi các giao thức đã được chuẩn hoá, có nghĩa các phầnmềm trong các máy tính khác nhau có thể cùng nhau giải quyết một công việc hoặctrao đổi thông tin với nhau

Các ứng dụng tin học ngày càng rộng rãi do đó đã đẩy các hướng ứng dụng mạng

xử lý số liệu, mạng đấu nối có thể có cấu trúc tuyến tính cấu trúc vòng cấu trúc hìnhsao Cấu trúc mạng phải có khả năng tiếp nhận các đặc thù khác nhau của các đơn vịtức là mạng phải có tính đa năng, tính tương thích

Mạng số liệu được thiết kế nhằm mục đích có thể nối nhiều thiết bị đầu cuối vớinhau Để truyền số liệu ta có thể dùng mạng điện thoại hoặc dùng đường truyền riêng

có tốc độ cao Dịch vụ truyền số liệu trên kênh thoại là một trong các dịch vụ đầu tiêncủa việc truyền số liệu Trên mạng này có thể có nhiều máy tính cùng chủng loại hoặckhác loại được ghép nối lại với nhau, khi đó cần giải quyết những vấn đề phân chia tàinguyên Để các máy tính ở các đầu cuối có thể làm việc được với nhau cần phải cócùng một protocol nhất định

Dạng thức của phương tiện truyền số liệu được qui định bởi bản chất tự nhiên củaứng dụng, bởi số lượng máy tính liên quan và khoảng cách vật lý giữa chúng Cácdạng truyền số liệu trên các dạng sau:

a Nếu chỉ có hai máy tính và cả hai đều đặt ở một văn phòng, thì phương tiệntruyền số liệu có thể chỉ gồm một liên kết điểm nối đơn giản.Tuy nhiên, nếu chúng toạlạc ở những vị trí khác nhau trong một thành phố hay một quốc gia thì phải cần đếncác phương tiện truyền tải công cộng Mạng điên thoại công cộng được dùng nhiềunhất, trong trường hợp này sẽ cần đến bộ thích nghi gọi là Modem Sắp xếp truyềntheo dạng này được trình bày trên hình1.2

Hình 1.2 Truyền số liệu nối qua mạng điện thoại công cộng dùng modem

b Khi cần nhiều máy tính trong một ứng dụng, một mạng chuyển mạch sẽ đượcdùng cho phép tất cả các máy tính có thể liên lạc với nhau vào bất cứ thời điểm nào.Nếu tất cả máy tính đều nằm trong một toà nhà, có thể xây dựng một mạng riêng Mộtmạng như vậy được xem như mạng cục bộ LAN (Local Area Network) Nhiều chuẩnmạng LAN và các thiết bị liên kết đã được tạo ra cho các ứng dụng thực tế Hai hệthống mạng Lan cơ bản được trình bày trên hình 1.3

Khi máy tính được đặt ở nhiều nơi cách xa nhau cần liên lạc với nhau, phải dùngđến các phương tiện công cộng Việc liên kết máy tính này tạo nên một mạng rộng lớn,được gọi là mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) Kiểu mạng WAN được dùngphụ thuộc vào tường ứng dụng tự nhiên

Hình 1.3 Các hệ thống LAN cơ bản

( liên kết LAN qua backbone trong một văn phòng )

Ví dụ nếu tất cả các máy tính đều thuộc về một công ty và có yêu cầu truyền một

số lượng dữ liệu quan trọng giữa các điểm , thì giải pháp đơn giản nhất cho vắn đề làthuê các đường truyền từ nhà cung cấp phương tiện truyền dẫn và xây dựng hệ thốngchuyển mạch riêng tại một đIểm để tạo thành mạng tư nhân

Các giải pháp thuê kênh chỉ hiệu quả đối với các công ty lớn vì có tải hữu ích đểcân đối với giá thuê kênh Trong hầu hết các trường hợp khác đều cần đến các mạngtruyền dẫn công cộng Bên cạnh việc cung cấp dịch vụ điện thoại công cộng, ngày nayhầu hết các nhà cung cấp dịch vụ truyền dẫn đều cung cấp một dịch vụ chuyển mạch

số liệu mang tính công cộng Thật ra các mạng này tương tự như mạng PSTN là đượcliên kết quốc tế, chỉ khác ở chỗ được thiết kế chuyên cho truyền số liệu Như vậy cácứng dụng liên quan đến máy tính được phục vụ bởi mạng số liệu chuyển mạch côngcộng PSDN Ngoài ra còn có thể chuyển đổi các mạng PSTN có sẵn sao cho có thể

truyền được số liệu mà không cần dùng modem.Các mạng này hoạt động trong chế độ

số (digital) hoàn toàn được gọi là mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN.

Trên đây chúng ta giả sử trong tất cả các ứng dụng, các máy tính đều được nối vàocùng một mạng LAN hay WAN Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng phải dùng phương tiệntruyền gồm nhiều mạng kết hợp ví dụ như LAN – WAN – LAN Ví dụ một máy tínhnối vào một LAN cần lien lạc với một máy tính khác thộc về mạng LAN khác, và haiLAN được nối qua PSDN Dạng truyền số liệu này được gọi là liên mạng hay internet,khi đó địa chỉ hóa là nhu cầu thiết yếu trong mối liên hệ cùng mạng và cả trong mốigiao tiếp với các máy tính thuộc mạng khác

Mạng toàn cầu Internet là một tập hợp gồm hàng vạn mạng trên khắp thế giới.Mạng Internet bắt nguồn từ một thử nghiệm của Cục quản lý các dự án nghiên cứu tiêntiến (Advanced Research Projects Agency – ARPA) thuộc Bộ quốc phòng Mỹ đã kếtnối thành công các mạng máy tính cho phép các trường đại học và các công ty tư nhântham gia vào các dự án nghiên cứu

Về cơ bản, Internet là một liên mạng máy tính giao tiếp dưới cùng một bộ giaothức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) Giao thức này chophép mọi máy tính trên mạng giao tiếp với nhau một cách thống nhất giống như mộtngôn ngũ quốc tế mà mọi người sử dụng để giao tiếp với nhau hàng ngày Số lượngmáy tính kết nối mạng và số lượng người truy cập vào mạng Internet trên toàn thế giớingày càng tăng lên nhanh chóng, đặc biệt từ những năm 90 trở đi Mạng Internetkhông chỉ cho phép chuyển tải thông tin nhanh chóng mà còn giúp cung cấp thông tin,

nó cũng là diễn đàn và là thư viện toàn cầu đầu tiên

Các mạng vừa đề cập được thiết kế chủ yếu để truyền số liệu giữa các máy trạmchỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu Gần đây, các máy trạm được cải tiến hỗ trợ các dịch vụkhông liên quan đến số liệu mà còn bao gồm hàng loạt các dạng thông tin khác Cácmáy trạm như vậy được cung cấp thêm các trang thiết bị về điện thoại thấy hình, hộinghị qua màn hình và nhiều dịch vụ đa phương tiện khác Nhằm hỗ trợ nhiều dịch vụđồng thời, một thế hệ mạng mới đã được phát triển được gọi là các mạng đa dịch vụbăng rộng BMN (broadband multiservice network)

Vì sự khác nhau giữa truyền số liệu, truyền thoại cũng như truyền hình ảnh mà đã

có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra một giải pháp mạng hỗ trợ đồng thời cácdịch vụ này Một phương thức mới đã được tạm chấp nhận có khả năng truyền vàchuyển mạch trong các mạng đa dịch vụ Tiếp cận mới này được gọi là chế độ truyềnbất đồng bộ ATM (Asynchronous transfer mode) Các ATM LAN hiện nay dựa trênchế độ hoạt động này Một thế hệ ATM WAN mới đã được thiết kế nhằm liên kết cácATM LAN với nhau Ngoài ra còn có một kiểu mạng mới được gọi là mạng đô thị(MAN – metropolitan area network) được tạo ra để liên kết các ATM LAN, các LANchỉ dùng cho số liệu phân bố trong nội đô và thành phố

1.2 Các Yếu Tố Của Mạng Máy Tính

1.2.1 Đường truyền vật lý

Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính Cáctín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on- off).Chúng hoặc là các sóng điện từ hoặc là tia hồng ngoại Hiện nay có hai loại đườngtruyền: hữu tuyến (cable) và vô tuyến (wireless)

 Đường truyền hữu tuyến gồm có:

– Cáp đồng trục (coaxial)

– Cáp đôi xoắn (twisted -pair cable), có hai loại bọc kim (shielded) và không bọckim (nushielded)

– Cáp sợi quang (fiber-optic cable)

 Đường truyền vô tuyến gồm có:

a) Tôpô mạng.

Có hai kiểu kết nối mạng chủ yếu là điểm - điểm (Point to point) và khuếch tán(Broadcast hay Point to multipoint)

􀁺 Kiểu điểm - điểm

Theo kiểu nối này, các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều cótrách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó khi đường truyền rỗi, nó sẽ chuyển tiếp dữ liệu đicho tới đích Do vậy mà mạng loại này còn được gọi là mạng "lưu và chuyển tiếp"(store and forward) Nói chung các mạng diện rộng sử dụng nguyên tắc này

Kiểu khuếch tán

- Theo kiểu nối này, tất cả các nút (các máy tính) dùng chung một đường truyềnvật lý Dữ liệu chuyển đi từ một máy nào đó (một nút) có thể được tất cả các máy kháctiếp nhận Chỉ cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút kiểm tra xem dữ liệu cóphải gửi cho mình hay không

- Trong các tôpô dạng xa lộ (bus) và dạng vòng (ring) cần có cơ chế "trọng tài" để

giải quyết "xung đột" khi nhiều nút muốn truyền tin cùng một lúc Việc cấp phátđường truyền có thể là "tĩnh" hoặc là "động" Cấp phát "tĩnh" thường dùng cơ chếquay vòng (round robin) để phân chia đường truyền theo các khoảng thời gian địnhtrước Còn cấp phát "động" là cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian "chết" vô íchcủa đường truyền

b) Giao thức mạng

Việc trao đổi thông tin cho dù đơn giản nhất, đều phải tuân theo những quy tắcnhất định Hai người nói chuyện muốn cho cuộc nói chuyện kết qủa thì ít nhất cả haingười cũng phải tuân theo nguyên tắc "khi người này nói thì người kia phải nghe vàngược lại"

Việc truyền tín hiệu trên mạng cũng vậy, cần phải có những quy tắc, quy ước vềnhiều mặt từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ tục gửi nhận

dữ liệu, kiểm soát hiệu quả và chất lượng truyền tin và xử lý các lỗi và sự cố nếu có.Tập hợp tất cả các quy tắc, quy ước đó được gọi là giao thức của mạng Rõ ràng làcác mạng có thể tùy ý dùng các giao thức khác nhau tùy sự lựa chọn của người thiếtkế

1.3 Phân Loại Mạng Máy Tính

1.3.1 Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng:

có hai phương thức chủ yếu, đó là điểm - điểm và điểm - nhiều điểm.

− Với phương thức "điểm - điểm", các đường truyền riêng biệt được thiết lập đểnối các cặp máy tính lại với nhau Mỗi máy tính có thể truyền và nhận trực tiếp dữ liệuhoặc có thể làm trung gian như lưu trữ những dữ liệu mà nó nhận được rồi sau đóchuyển tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đạt tới đích

− Với phương thức "điểm - nhiều điểm", tất cả các trạm phân chia chung mộtđường truyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một máy tính sẽ có thể được tiếp nhận bởitất cả các máy tính còn lại, bởi vậy cần chỉ ra điạ chỉ đích của dữ liệu để mỗi máy tínhcăn cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình không nếu đúng thì nhậncòn nếu không thì bỏ qua

1.3.2 Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý

− GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau Thôngthường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

− WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ cácquốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kết nối nàyđược thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhauthành GAN hay tự nó đã là GAN

− MAN (Metropolitan Area Network) kết nối các máy tính trong phạm vi mộtthành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độcao (50-100 Mbit/s)

− LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khuvực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện thôngqua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN

thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kết nốivới nhau thành WAN.

1.3.3 Phân loại mạng máy tính theo tôpô

Dạng hình sao (Star)

Ở dạng h.nh sao, tất cả các trạm được nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụnhận tín hiệu từ các trạm và chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối làphương thức "một điểm - một điểm " Thiết bị trung tâm hoạt động giống như mộttổng đài cho phép thực hiện việc nhận và truyền dữ liệu từ trạm này tới các trạm khác.Tùy theo yêu cầu truyền thông trong mạng , thiết bị trung tâm có thể là một bộ chuyểnmạch (switch), mộtbộ chọn đường (router) hoặc đơn giản là một bộ phân kênh (Hub)

Có nhiều cổng ra và mỗi cổng nối với một máy Theo chuẩn IEEE 802.3 mô hình dạngStar thường dùng:

- 10BASE-T: dùng cáp UTP, tốc độ 10 Mb/s, khoảng cách từ thiết bị trung tâmtới trạm tối đa là 100m

- 100BASE-T tương tự như 10BASE-T nhưng tốc độ cao hơn 100 Mb/s

Ưu và khuyết điểm

- Ưu điểm: Với dạng kết nối này có ưu điểm là không đụng độ hay ách tắc trên

đường truyền, lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt trạm) Nếu có trục trặctrên một trạm không gây ảnh hưởng đến toàn mạng qua đó dễ dàng kiểm soát và khắcphục sự cố

- Nhược điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn

chế (trong vòng 100 m với công nghệ hiện đại) tốn đường dây cáp nhiều, tốc độ truyền

dữ liệu không cao

Hiện nay các mạng sử dụng hình dạng hình sao là mạng STARLAN của AT&T vàS-NET của Novell

Dạng đường thẳng (Bus)

Trong dạng đường thẳng các máy tính đều được nối vào một đường dây truyềnchính (bus) Đường truyền chính này được giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc

biệt gọi là terminator (dùng để nhận biết là đầu cuối để kết thúc đường truyền tại đây).

Mỗi trạm được 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 được truyền trên cả hai chiều củađường truyền theo từng gói một, mỗi gói đều phải mang địa chỉ trạm đích Các trạmkhi thấy dữ liệu đi qua nhận lấy, kiểm tra, nếu đúng với địa chỉ của mình thì nó nhậnlấy còn nếu không phải thì bỏ qua

Sau đây là vài thông số kỹ thuật của topology bus Theo chuẩn IEEE 802.3 (chomạng cục bộ) với cách đặt tên qui ước theo thông số: tốc độ truyền tính hiệu (1,10hoặc 100Mb/s); BASE (nếu là Baseband) hoặc BROAD (nếu là Broadband)

- 10BASE5: Dùng cáp đồng trục đường kính lớn (10mm) với trở kháng 50 Ohm,tốc độ 10 Mb/s, phạm vi tín hiệu 500m/segment, có tối đa 100 trạm, khoảng cách giữa

2 tranceiver tối thiểu 2,5m (Phương án này còn gọi là Thick Ethernet hay Thicknet)

- 10BASE2: tương tự như Thicknet nhưng dùng cáp đồng trục nhỏ (RG 58A), cóthể chạy với khoảng cách 185m, số trạm tối đa trong 1 segment là 30, khoảng cáchgiữa hai máy tối thiểu là 0,5m

Dạng kết nối này có ưu điểm là ít tốn dây cáp, tốc độ truyền dữ liệu cao tuy nhiênnếu lưu lượng truyền tăng cao thì dễ gây ách tắc và nếu có trục trặc trên hành langchính thì Khó phát hiện ra

Hiện nay các mạng sử dụng hình dạng đường thẳng là mạng Ethernet và G-net

Dạng vòng tròn (Ring)

Các máy tính được liên kết với nhau thành một vòng tròn theo phương thức "mộtđiểm - một điểm ", qua đó mỗi một trạm có thể nhận và truyền dữ liệu theo vòng mộtchiều và dữ liệu được truyền theo từng gói một Mỗi gói dữ liệu đều có mang địa chỉtrạm đích, mỗi trạm khi nhận được một gói dữ liệu nó kiểm tra nếu đúng với địa chỉcủa mình thì nó nhận lấy còn nếu không phải thì nó sẽ phát lại cho trạm kế tiếp, cứ nhưvậy gói dữ liệu đi được đến đích Với dạng kết nối này có ưu điểm là không tốn nhiềudây cáp, tốc độ truyền dữ liệu cao, không gây ách tắc tuy nhiên các giao thức để truyền

dữ liệu phức tạp và nếu có trục trặc trên một trạm thì cũng ảnh hưởng đến toàn mạng.Hiện nay các mạng sử dụng hình dạng vòng tròn là mạng Tocken ring của IBM

1.3.4 Phân loại mạng theo chức năng

− Mạng Client-Server: một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp cácdịch vụ như file server, mail server, Web server, Printer server, … Các máy tính đượcthiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sửdụng dịch vụ thì được gọi là Client

− Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừanhư một Client vừa như một Server

− Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai chức năngClient-Server và Peer-to-Peer

1.3.5 Phân biệt mạng LAN-WAN

− Địa phương hoạt động

- Mạng LAN sử dụng trong một khu vực địa lý nhỏ

- Mạng WAN cho phép kết nối các máy tính ở các khu vực địa lý khác nhau,trên một phạm vi rộng

− Tốc độ kết nối và tỉ lệ lỗi bit

- Mạng LAN có tốc độ kết nối và độ tin cậy cao

- Mạng WAN có tốc độ kết nối không thể quá cao để đảm bảo tỉ lệ lỗi bit có thểchấp nhận được

− Phương thức truyền thông:

- Mạng LAN chủ yếu sử dụng công nghệ Ethernet, Token Ring, ATM

- Mạng WAN sử dụng nhiều công nghệ như Chuyển mạch vòng (CircuitSwitching Network), chuyển mạch gói (Packet Switching Network), ATM (Cellrelay), chuyển mạch khung (Frame Relay), …

1.4 Một Số Bộ Giao Thức Cơ Bản

1.4.1 Kiến trúc phân tầng

Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết các máy tính đềuđược phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mỗi hệ thống thành phần của mạngđược xem như một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước

đó Số lượng các tầng cũng như tên và chức năng của mỗi tầng tùy thuộc vào nhà thiết

kế Trong hầu hết các mạng, mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhấtđịnh cho tầng cao hơn Mỗi tầng khi sử dụng không cần quan tâm đến các thao tác chitiết mà các dịch vụ đó phải thực hiện

Hình: Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát

Nguyên tắc của kiến trúc mạng phân tầng:

- Mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng như nhau (số lượng tầng chứcnăng của mỗi tầng)

- Dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng thứ icủa hệ thống kia (ngoại trừ đối với tầng thấp nhất) Bên gửi dữ liệu cùng với các thôngtin điều khiển chuyển đến tầng ngay dưới nó và cứ thế cho đến tầng thấp nhất Bêndưới tầng này là đường truyền vật lý, ở đấy sự truyền tin mới thực sự diễn ra Đối vớibên nhận thì các thông tin được chuyển từ tầng dưới lên trên cho tới tầng i của hệthống nhận

Tầng N

Tầng i+1Tầng iTầng i-1

Tầng 1

Tầng N

Tầng i+1Tầng iTầng i-1

Tầng 1

Giao thức tầng N

Giao thức tầng i+1Giao thức tầng iGiao thức tầng i-1

Giao thức tầng 1

Đường truyền vật lý

- Giữa hai hệ thống kết nối chỉ ở tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầngcao hơn chỉ là liên kết logic hay liên kết ảo được đưa vào để hình thức hóa các hoạtđộng của mạng, thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông.

Các vấn đề cần phải giải quyết khi thiết kế các tầng

- Cơ chế nối, tách: mỗi một tầng cần có một cơ chế để thiết lập kết nối, và có một

cơ chế để kết thúc kết nối khi mà sự kết nối là không cần thiết nữa

- Các quy tắc truyền dữ liệu: Trong các hệ thống khác nhau dữ liệu có thể truyềntheo một số cách khác nhau:

+ Truyền một hướng (simplex)

+ Truyền hai hướng đồng thời (full-duplex)

+ Truyền theo cả hai hướng luân phiên (half-duplex)

- Kiểm soát lỗi: Đường truyền vật lý nói chung là không hoàn hỏa, cần phải thảothuận dùng một loại mã để phát hiện lỗi, kiểm tra lỗi và sửa lỗi Phía nhận phải có khảnăng thông báo cho bên gửi biết các gói tin nào đã thu đúng, gói tin nào phát lại

- Độ dài bản tin: Không phải mọi quá trình đều chấp nhận độ dài gói tin là tùy ý,cần phải có cơ chế để chia bản tin thành các gói tin đủ nhỏ

- Thứ tự các gói tin: Các kênh truyền có thể giữ không đúng thứ tự các gói tin, do

đó cần có cơ chế để bên thu ghép đúng thứ tự ban đầu

- Tốc độ phát và thu dữ liệu: Bên phát có tốc độ cao có thể “lụt” bên thu có tốc độthấp Cần phải có cơ chế để bên thu báo cho bên phát biết tình trạng đó để điều khiểnlưu lượng hợp lý

* Một số khái niệm cơ bản

 Tầng (layer)

Mọi quá trình trao đổi thông tin giữa hai đối tượng đều thực hiện qua nhiều bước,các bước này độc lập tương đối với nhau Thông tin được trao đổi giữa hai đối tượng

A, B qua 3 bước:

+ Phát tin: Thông tin chuyển từ tầng cao xuống tầng thấp

+ Nhận tin: Thông tin chuyển từ tầng thấp lên tầng cao

+ Quá trình trao đổi thông tin được trực tiếp qua đường truyền vật lý (thực hiện ởtầng cuối cùng)

 Giao diện, dịch vụ, đơn vị dữ liệu

- Mối quan hệ giữa hai tầng kề nhau gọi là giao diện

- Mối quan hệ giữa hai tầng đồng mức của hai hệ thống khác nhau gọi là giaothức

- Thực thể: là thành phần tích cực trong mỗi tầng, nó có thể là một tiến trình trong

hệ đa xử lý hay là một trình con các thực thể trong cùng một tầng ở các hệ thống khác

nhau ( gọi là ngang hàng hay thực thể đồng mức) Mỗi thực thể có thể truyền thông lêntầng trên hoặc tầng dưới nó thông qua một giao diện Giao diện gồm một hoặc nhiềuđiểm truy nhập dịch vụ Tại các điểm truy nhập dịch vụ tầng trên chỉ có thể sử dụngdịch vụ do tầng dưới cung cấp Thực thể được chia làm hai loại: Thực thể cung cấpdịch vụ và sử dụng dịch vụ:

+ Thực thể cung cấp dịch vụ: là các thực thể ở tầng N cung cấp dịch vụ cho tầngN+1

+ Thực thể sử dụng dịch vụ: đó là các thực thể ở tầng N sử dụng dịch vụ do tầngN-1 cung cấp

- Đơn vị dữ liệu sử dụng giao thức(protocol data unit - PDU)

- Đơn vị dữ liệu dịch vụ (Service data unit - SDU)

- Thông tin điều khiển (protocol control information - PCI)

Một đơn vị dữ liệu mà 1 thực thể ở tầng n của hệ thống A gửi sang thực thể ở tầng

N ở một hệ thống B không bằng đường truyền trực tiếp mà phải truyền xuống dưới đểtruyền bằng tầng thấp nhất thông qua đường truyền vật lý

+ Dữ liệu ở tầng N-1 nhận được do tầng N truyền xuống gọi là SDU

+ Phần thông tin điều khiển của mỗi tầng gọi là PCI

+ Ở tầng N-1 phần thông tin điêu khiển PCI thêm vào đầu của SDU tạo thànhPDU Nếu SDU quá dài thì cắt nhỏ thành nhiều đoạn, mỗi đoạn bổ sung phần PCI, tạothành nhiều PDU

Bên hệ thống nhận trình tự diễn ra theo chiều ngược lại Qua mỗi tầng PCI tươngứng sẽ được phân tích và cắt bỏ khỏi PDU trước khi gửi lên tầng trên

1.4.2 Mô hình OSI

 Mô hình OSI được chia thành 7 tầng như sau:

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData linkPhysical

Ứng dụngTrình bàyPhiênVận chuyểnMạngLiên kết dữ liệuVật lý

Hình 1.6 Mô hình OSI

 Cách tổ chức các tầng trong mô hình OSI

7 tầng trong mô hình OSI có thể xem xét dưới dạng thuộc 3 nhóm con

Tầng 1,2 và 3 (Tầng vật lý, liên kết dữ liệu và tầng mạng) là các tầng hỗ trợ mạng.Chúng liên quan đến khía cạnh về truyền dữ liệu từ một thiết bị sang thiết bị khác (Ví dụnhư là các đặc tả về điện, kết nối vật lý, địa chỉ vật lý, tính tin cậy và thời gian giao vận Tầng 4, tầng vận chuyển đảm bảo độ tin cậy của việc truyền dẫn dữ liệu đầu cuối-tới đầu cuối trong khi tầng 2 đảm bảo độ tin cậy của việc truyền dữ liệu trên một liênkết đơn

Các tầng 5,6,7 bao gồm tầng phiên, tầng trình diễn và tầng ứng dụng có thể xem làcác tầng hỗ trợ người dùng Chúng cho phép vận hành đan xen giữa các hệ thống phầnmềm không liên quan tới nhau

Như vậy mỗi tầng thực hiện một chức năng riêng biệt như một phần công việc đểcho phép các chương trình ứng dụng trên các hệ thống khác nhau có thể liên lạc vớinhau nếu như chúng hoạt động trên cùng hệ thống

Các tầng phía trên của mô hình OSI hầu như luôn được thực hiện trong phần mềm.Các tầng phía dưới thường là tổ hợp phần mềm và phần cứng, ngoại trừ tầng vật lýluôn là phần cứng

Hình 1.6 cho chúng ta một cái nhìn tổng thể của mô hình OSI, L7 data có nghĩa làđơn vị dữ liệu tại tầng 7, L6 data có nghĩa là đơn vị dữ liệu ở tầng 6… Quá trình bắtđầu diễn ra tại tầng 7 (tầng ứng dụng), sau đó chuyển tiếp từ tầng này xuống tầng kiatheo trình tự dần xuống Tại mỗi tầng (Ngoại trừ tầng 7 và 1), một header được bổsung vào đơn vị dữ liệu Tại tầng 2, một trailer cũng được bổ sung Khi đơn vị dữ liệuđược định dạng truyền qua tầng vật lý, nó được chuyển đổi thành các tín hiệu điện từ

và được truyền đi trên đường truyền vật lý

Hình 1.7 Truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị sử dụng mô hình OSI

Ngay khi tín hiệu điện từ được truyền đến đích của nó, nó được truyền vào tầngmột và được chuyển đổi trở lại thành các bit Các đơn vị dữ liệu sau đó chuyển ngượclên các tầng trên của mô hình OSI Khi mỗi khối dữ liệu chuyển tới tầng cao hơn tiếptheo, các header và trailer mà được đính kèm với đơn vị dữ liệu ở tầng gửi tương ứngđược loại bỏ Tại thời điểm mà dữ liệu lên đến tầng 7, thông điệp một lần nữa đượcđịnh dạng hợp lý cho ứng dụng và sau đó hiện hữu tới bên nhận

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất vớinhau Ngày nay, TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trênmạng Internet toàn cầu.

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

− Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

− Tầng Internet (Internet Layer)

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

− Tầng ứng dụng (Application Layer)

Ứng dụngVận chuyểnInternetTruy cập mạng

Hình 1.4 Mô hình TCP/IP

So sánh hai mô hình OSI và TCP/IP

Các tầng của mô hình TCP/IP

Bộ quốc phòng Mỹ gọi tắt là DoD (Department of Defense) đã tạo ra mô hìnhTCP/IP vì muốn một mạng có thể tồn tại trong bất cứ điều kiện nào, ngay cả khi cóchiến tranh hạt nhân DoD muốn các gói dữ liệu xuyên suốt mạng vào mọi lúc, dướibất cứ điều kiện nào, từ bất cứ một điểm đến một điểm khác Đây là một bài toán thiết

ApplicationTransportInternetNetwork access

Tầng ứng dụngTầng trình bàyTầng phiênTầng vận chuyểnTầng mạngTầng liên kết dữ liệuTầng vật lý

Tầng ứng dụng

Tầng vận chuyểnTầng InternetTầng truy cập mạng

kế cực kỳ khó khăn mà từ đó làm nảy sinh ra mô hình TCP/IP, vì vậy đã trở thànhchuẩn Internet để phát triển

1.4.3.1 Tầng ứng dụng (Application layer)

Tầng ứng dụng bao gồm các chi tiết của tầng phiên, tầng trình bày, tầng ứng dụngcủa mô hình OSI Tầng này điều khiển các hoạt động trình bày, mã hóa, và điều khiểnđối thoại và cung cấp các ứng dụng cho người sử dụng để truy cập mạng

Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này như: Telnet: Sử dụng trongviệc truy cập mạng từ xa, FTP: dịch vụ truyền tệp, email: dịch vụ thư tín điện tử,…

1.4.3.2 Tầng vận chuyển (Transport layer)

Tầng vận chuyển liên quan đến các chủ đề về chất lượng dịch vụ như độ tin cậy,điều khiển luồng và kiểm soát lỗi

Tầng này có hay giao thức chính là: TCP (transmission control protocol) và UDP(user datagram protocol)

Giao thức TCP cung cấp các phương thức linh hoạt và hiệu quả để thực hiện cáchoạt động truyền dữ liệu tin cậy, hiệu xuất cao và ít lỗi Vì TCP 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 được gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy nên tầngtrên sẽ không cần quan tâm đến nữa

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

1.4.3.3 Tầng Internet (Internet layer)

Tầng này chia các segment của TCP thành các gói và gửi chúng từ bất kỳ mạngnào Mỗi gói đến mạng đích theo những con đường có thể khác với các gói kia Giaothức đặc biệt kiểm soát tầng này được gọi là giao thức IP Sự xác định đường dẫn tốtnhất và chuyển mạch để truyền các gói đều là các hoạt động diễn ra tại tầng này

Mối liên hệ mật thiết giữa IP và TCP là một điều rất quan trọng IP có thể đượcxem như có chức năng chỉ ra con đường cho các gói, trong khi TCP cung cấp một cơchế vận chuyển tin cậy

1.4.3.4 Tầng truy cập mạng (Network access layer)

Tầng này liên quan đến tất cả các vấn đề mà một gói IP yêu cầu để tạo một liên kếtvật lý thực sự, và sau đó tạo ra một liên kết vật lý khác Nó bao gồm các chi tiết kỹthuật LAN và WAN, và tất cả các chi tiết trong tầng liên kết dữ liệu cũng như tầng vật

lý của mô hình OSI

Mô hình TCP/IP hướng đến tối đa độ linh hoạt tại tầng ứng dụng cho người pháttriển phần mềm Tầng vận chuyển liên quan đến hai giao thức TCP và UDP Tầng cuốicùng, tầng truy xuất mạng liên kết đến các kỹ thuật LAN hay WAN đang được dùng.Trong mô hình TCP/IP không cần quan tâm đến ứng dụng nào yêu cầu các dịch vụmạng IP Đây là một quyết định thiết kế có cân nhắc kỹ IP phục vụ như một giao thức

đa năng cho phép bất kỳ máy tính nào, ở bất cứ đâu, truyền dữ liệu vào bất cứ thờiđiểm nào

Một số giao thức của mô hình TCP/IP

Hình 1.5 Các giao thức TCP/IP phổ biến

+ Các giao thức của tầng ứng dụng phổ biến là: FTP, HTTP, SMTP, TFTP, DNS.+ Các giao thức của tầng vận chuyển phổ biến: TCP, UDP

+ Giao thức chính của tầng Internet là: IP

+ Lớp truy cập mạng liên quan đến bất kỳ công nghệ đặc biệt nào được dùng trênmột mạng

Bất kỳ các dịch vụ ứng dụng mạng nào được cung cấp và giao thức vận chuyểnnào được dùng, chỉ có một giao thức Internet đó là IP Đây là một quyết định thiết kế

có chủ ý IP phục vụ như một giao thức đa năng cho phép bất kỳ máy tính nào ở bất cứnơi đâu đều có thể truyền thông vào bất cứ thời điểm nào

1.5 Xu Hướng Phát Triển Của Mạng Truyền Thông Hiện Đại

1.5.1 Mạng thế hệ mới (NGN)

Mạng viễn thông thế hệ mới do tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam(VNPT) chính thức triển khai và cung cấp một loạt các dịch vụ dựa trên nền mạng viễnthông thế hệ mới

Mạng viễn thông thế hệ mới (NGN) kết hợp giữa ba mạng cơ sở hiện nay là viễnthông, truyền thông, Internet, cho phép các dịch vụ đa dạng với giá thành thấp, nângcao hiệu suất sử dụng và dễ dàng triển khai những dịch vụ trong tương lai

1.5.2 Mạng viễn thông thế hệ mới trên nền IP

Đang là xu hướng đảm bảo cho sự hội tụ của công nghệ số

HTTPFTP

Công nghệ trên nền IP chứa nhiều ưu điểm vượt trội, cho phép các lĩnh hội sốkhác nhau như điện thoại di động, truyền số liệu, phát thanh hay truyền hình có thểtích hợp trên cùng một nền tảng.

Công nghệ IP cho phép các nhà cung cấp và khai thác dịch vụ tiết kiệm chi phíđầu tư hạ tầng mạng và truyền thông, khai thác tối đa việc dùng các hạ tầng và nângcao hiệu quả các dịch vụ số trên nền IP

Với tính năng ưu việt đó mạng thế hệ mới trên nền IP thực sự đang được các nhàcung cấp dịch vụ cũng như các nhà sản xuất quan tâm Tuy nhiên, với đặc điểm côngnghệ mới, nên ngay cả các quốc gia trên thế giới thì mạng này vẫn chưa được triểnkhai rộng rãi

Ở Việt Nam, một số doanh nghiệp viễn thông cũng đang có kế hoặch nghiên cứu

và thử nghiệm

1.5.3 Mạng 3G

Ngày nay, với những lợi thế của truy cập di động băng rộng trên nền 3G, hỗ trợcho sự phát triển của ngành công nghiệp ICT, thúc đẩy sự phát triển của các dịch vụbăng rộng trên điện thoại di động nên hiện nay nó đang được triển khai rộng rãi ở ViệtNam

3G là giai đoạn mới nhất trong sự tiến hóa của viễn thông di động 1G của điệnthoại di động là những thiết bị analog, chỉ có khả năng truyền thoại 2G của ĐTDĐgồm cả hai công năng truyền thoại và dữ liệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số.Phần lớn ĐTDĐ ngày nay đều có tiêu chuẩn 2G và sử dụng chuẩn GSM - hệ thống diđộng kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi nhất Liên minh Viễn thông Quốc tế bắt đầuphát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật cho hệ thống di động 3G vào giữa thập niên 90 3Gđược thiết kế để cung cấp băng tần cao hơn, hỗ trợ cho cả hai dịch vụ thoại và dữ liệumultimedia, như audio và video Tốc độ tải về của thiết bị 3G là 128 Kbps (khi sửdụng trong ôtô), 384 Kbps (khi thiết bị đứng yên hoặc chuyển động với tốc độ đi bộ)

và 2 Mbps từ các vị trí cố định

 3G cung cấp các dịch vụ như sau:

+ Truy cập internet với tốc độ cao

+ Đàm thoại thấy hình

+ Xem trực tiếp hình ảnh của các nút giao thông

+ xem trực tiếp các kênh truyền hình

Như vậy, 3G giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail vàtin nhắn dạng văn bản), download âm thanh và hình ảnh với băng tần cao Các ứngdụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờđiện thoại máy ảnh; gửi và nhận e-mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin

video và MP3; và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao Các thiết bị hỗ trợ 3G cho phép chúng ta download và xem phim từ các chương trình

TV, kiểm tra tài khoản ngân hàng, thanh toán hóa đơn điện thoại qua mạng và gửi bưuthiếp kỹ thuật số

Các từ về 3G và định nghĩa

CDMA: Công nghệ di động kỹ thuật số sử dụng các kỹ thuật trải băng tần Các kỹthuật này sử dụng hết băng tần có được dành cho mỗi kênh, thay vì phân bổ một tần sốđặc thù cho từng người sử dụng

EDGE: Phiên bản nâng cấp của dịch vụ vô tuyến GSM, có khả năng phân phối dữliệu với tốc độ 384 Kbps trên các mạng băng thông rộng

GPRS: Tiêu chuẩn truyền thông vô tuyến có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ

115 Kbps, và dùng để gửi và nhận các gói dữ liệu nhỏ, như e-mail và download rấthiệu quả

GSM: Tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi dành cho các hệ thống ĐTDĐ kỹ thuật

số, sử dụng TDMA băng hẹp để thực hiện 8 cuộc gọi cùng một lúc trên cùng một tần

số

MMS (Dịch vụ nhắn tin multimedia): Phương pháp gửi tập tin âm thanh và hìnhảnh cùng các tin nhắn dạng văn bản ngắn trên mạng vô tuyến sử dụng giao thức WAP TDMA: Dịch vụ vô tuyến kỹ thuật số sử dụng việc dồn kênh phân chia theo thờigian (Time Division Multiplexing) để chia tần số vô tuyến thành những khe thời gian(time slot) và phân bổ các khe đến nhiều cuộc gọi, cho phép tần số đơn hỗ trợ nhiềucuộc gọi cùng một lúc

WCDMA (CDMA băng rộng): Công nghệ vô tuyến di động 3G tốc độ cao có thể

hỗ trợ với tốc độ 2 Mbps để truyền thoại, video và dữ liệu

WiFi (Wireless Fidelity): Từ chung chỉ các mạng vô tuyến nội vùng (còn gọi làWLAN), có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 1 Mbps

1.5.4 Công nghệ truyền thoại qua internet (VoIP)

VoIP (Voice over Internet Protocol) nghĩa là truyền giọng nói trên giao thức IP, làcông nghệ truyền thông tiếng nói của con người qua mạng thông tin sử dụng bộ giaothức TCP/IP Nó sử dụng các gói dữ liệu IP với thông tin được truyền tải là mã hóacủa âm thanh

Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệtruyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh Nó nén nhiều kênh thoại trên một đườngtruyền tín hiệu, và những tín hiệu này được truyền qua mạng Internet vì thế nó giáthành giảm

Để thực hiện việc này thì phải sử dụng điện thoại IP kết nối tới một tổng đài IPcủa nhà cung cấp dịch vụ Điện thoại IP là điện thoại thông thường nhưng nó nối vàomạng LAN qua cáp Ethernet, với cổng giao tiếp RJ45 hoặc phần mềm thoại cài trênmáy tính.

1.6 Giới Thiệu Một Số Phần Mềm Mô Phỏng Mạng

1.6.1 Bonson netsim

- Là phần mềm giả lập các thiết bị dùng cho việc học quản trị mạng và liên quanđến mạng

- Giúp người sử dụng trong việc học cấu trúc lệnh của cisco

- Bonson netsim cho phép các gói dữ liệu ảo được định tuyến, chuyển mạch thôngqua mạng lưới mô phỏng

- Bonson netsim có thể xây dựng một bảng định tuyến ảo và mô phỏng đúng nhưthật

1.6.3 GNS3 (Graphical network simulator v3.0)

- GNS3 là một trình giả lập mạng có giao diện đồ họa cho phép bạn dễ dàng thiết

kế các mô hình mạng và sau đó chạy giả lập trên chúng

- Tại thời điểm tại GNS3 hỗ trợ các IOS của router, ATM / Frame Relay /Ethernet switch và hub Bạn có thể mở rộng mạng bằng cách kết nối nó vào mạng ảonày

- GNS3 dựa trên một trình mô phỏng router cisco và một giao tiếp dựa trên nềnvăn bản, sử dụng các công nghệ mới đã cung cấp các biểu tượng chất lượng cao choviệc thiết kế mô hình mạng

1.7 Chuẩn hóa mạng

Trong phần trên chúng ta đã xem một mô hình truyền thông đơn giản, trong thực tếviệc phân chia các tầng như trong mô hình trên thực sự chưa đủ Trên thế giới hiện cómột số cơ quan định chuẩn, họ đưa ra hàng loạt chuẩn về mạng tuy các chuẩn tính chấtkhuyến nghị chứ không bắt buộc nhưng chúng rất được các cơ quan chuẩn quốc giacoi trọng Hai trong số các cơ quan chuẩn quốc tế là:

- IOS (The International Standarts Organization) – Là tổ chức tiêu chuẩn quốc tếhoạt động dưới sự bảo trợ của Liên hợp quốc với thành viên là các cơ quanchuẩn quốc gia với số lượng khoảng hơn 100 thành viên với mục đích hỗ trợ sựphát triển các chuẩn trên phạm vi toàn thế giới Một trong những thành tựu củaIOS trong lĩnh vực truyền thông là mô hình hệ thống mở (Open SystemsInterconnection – gọi tắt là OSI)

- CCITT (Commité Consulatif International pour le Telegraphe et la Téléphone)– Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại làm việc dưới sự bảo trợ củaLiên hiệp quốc có trụ sở chính tại Geneva – Thụy sỹ Các thành viên chủ yếu làcác cơ quan bưu chính viễn thông các quốc gia Tổ chức này có vai trò pháttriển các khuyển nghị trong các lĩnh vực viễn thông

CHƯƠNG 2, MÔ HÌNH HỆ THỐNG MỞ OSI

Giới thiệu về mô hình OSI

Hình 2.1 mô hình OSI

Mô hình OSI (Open system interconnection – Mô hình kết nối các hệ thống mở) làmột cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông, nó được nghiên cứu vàxây dựng bởi ISO Việc nghiên cứu về mô hình OSI được bắt đầu tại ISO vào năm

1971 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của các hãng sản xuất khácnhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hoá trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thốngthông tin Đến năm 1984, mô hình tham chiếu OSI chính thức được đưa ra giới thiệu.Trước hết cần chú ý rằng mô hình 7 lớp OSI chỉ là mô hình tham chiếu chứ khôngphải là một mạng cụ thể nào.Các nhà thiết kế mạng sẽ nhìn vào đó để biết công việcthiết kế của mình đang nằm ở đâu Xuất phát từ ý tưởng “chia để trị’, khi một côngviệc phức tạp được module hóa thành các phần nhỏ hơn thì sẽ tiện lợi cho việc thựchiện và sửa sai, mô hình OSI chia chương trình truyền thông ra thành 7 tầng với nhữngchức năng phân biệt cho từng tầng

Mối quan hệ giữa các tầng trong mô hình OSI

Mỗi một lớp được thiết lập theo cách mà dường như nó chỉ giao tiếp thông tin vớilớp cùng mới với nó ở máy khác Điều này gọi là thông tin logic theo phân lớp cùngcấp

Hình 2.2 Quá trình truyền dữ liệu qua mô hình OSI

Thực tế sự giao tiếp thông tin xảy ra ở giữa các lớp liền kề nhau trong một máytính, chỉ có lớp thấp nhất trong mô hình mạng là có thể chuyển thông tin của nó trựctiếp đến lớp cùng mới với nó ở máy tính khác

Dữ liệu từ máy gửi sẽ đi qua tất cả các lớp thấp hơn, rồi truyền qua cáp mạng tớimáy nhận, chuyển lên các lớp cao hơn đến khi tới được lớp cùng mức với bên gửi

Quá trình chuyển dữ liệu qua các tầng của mô hình OSI

Khi dữ liệu chuyển qua các tầng, mỗi tầng sẽ gắn thêm các thông tin riêng củatầng đó vào khối dữ liệu Các thông tin này có thể là phần đầu (header) hay gồm cảphần cuối (trailer) mà mỗi tầng cần để thực hiện chức năng của nó Kế tiếp khi dữ liệu

di chuyển xuyên qua các tầng của mô hình OSI, các header và trailer khác được thêmvào Sau khi tầng 7,6,5 đã thêm thông tin của chúng, thì tầng 4 bổ sung thông tin vàđược gọi là segments

Lớp mạng cung cấp một dịch vụ cho lớp vận chuyển và lớp vận chuyển biểu diễn

dữ liệu cho hệ thống con liên mạng Lớp mạng có nhiệm vụ di chuyển dữ liệu xuyênqua liên mạng Nó hoàn thành nhiệm vụ này bằng cách đóng gói dữ liệu và đính mộtheader để tạo ra một packet Header chứa thông tin được yêu cầu để hoàn tất việc

Lớp liên kết dữ liệu cung cấp một dịch vụ cho lớp mạng Nó gói thông tin lớpmạng trong một frame Header của frame chứa thông tin (ví dụ như địa chỉ vật lý)được yêu cầu để hoàn tất các chức năng liên kết dữ liệu Lớp liên kết dữ liệu cung cấpmột dịch vụ cho lớp mạng bằng cách gói thông tin lớp mạng trong một frame.

Lớp vật lý cũng cung cấp một dịch vụ cho lớp liên kết dữ liệu Lớp vật lý mã hóaframe liên kết dữ liệu thành các mẫu bao gồm các bit 1 và 0 để truyền lên môi trườngtại lớp 1

Chức năng của các tầng trong mô hình OSI

Trong phần này, chúng tôi mô tả một cách ngắn gọn các chức năng của từng tầngtrong mô hình OSI

2.1 Tầng vật lý (physical layer)

Tầng vật lý bao gồm các chức năng cần thiết để truyền dẫn một dòng bit qua mộtphương tiện vật lý Nó liên quan đến các đặc tả về cơ và điện của thiết bị và phươngtiện truyền dẫn Nó cũng xác định các thủ tục và hàm mà các thiết bị và phương tiệntruyền dẫn phải thực hiện khi quá trình truyền dẫn xảy ra

Hình 2.3 tầng vật lý

Ứng dụngTrình bàyPhiên Vận chuyểnMạng Liên kết dữ liệuVật lý

 Các chức năng chính của tầng vật lý:

Các đặc điểm vật lý của các thiết bị và phương tiện truyền dẫn Tầng vật lý xácđịnh các đặc điểm của giao diện giữa các thiết bị và phương tiện truyền dẫn Nó cũngxác định kiểu của phương tiện truyền dẫn

Mô tả của các bít Dữ liệu của tầng vật lý bao gồm một dòng các bít (một dãy các

số 0 và 1) Để có thể được truyền dẫn, các bít phải được mã hóa thành các tín hiệu điệnhoặc quang Tầng vật lý xác định kiểu mã hóa ( cách các số 0 và 1 được chuyển đổithành tín hiệu)

Tốc độ truyền dữ liệu Tốc độ truyền dẫn – số các bit được gửi đi mỗi giây- cũngđược xác định bởi tầng vật lý Hay nói cách khác, tầng vật lý xác định khoảng thờigian của một bit xem chuyển bít đó diễn ra bao lâu

Sự đồng bộ của các bit Bên gửi và bên nhận phải được đồng bộ hóa ở mức bit.Hay nói cách khác, đồng hồ của bên nhận vào bên gửi phải được đồng bộ

Cấu hình đường dẫn Tầng vật lý có liên quan đến kết nối của các thiết bị tớiphương tiện truyền dẫn Một cấu hình điểm-tới-điểm, 2 thiết bị được nói với nhauthông qua một đường liên kết chuyên dụng Trong một cấu hình đa điểm, một đườngliên kết được chia sẻ giữa nhiều thiết bị

Hình trạng vật lý Hình trạng vật lý định cách các thiết bị được kết nối với nhau đểhình thành lên một mạng Các thiết bị có thể được kết nối bằng việc sử dụng một hìnhtrạng dạng lưới – mesh topology (Mọi thiết bị được kết nối với mọi thiết bị khác) Mộthình trạng dạng vòng (mọi thiết bị kết nối với thiết bị tiếp theo, hình thành một vòngtròn), hoặc hình trạng dạng sao –star topology (Tất cả các thiết bị được kết nối thôngqua một thiết bị trung tâm), hoặc hình trạng dạng bus – bus topology (tất cả mọi thiết

bị kết nối trên một đường liên kết chung)

Chế độ truyền dẫn (transmission mode) Tầng vật lý cũng xác định hướng truyềndẫn giữa 2 thiết bị: đơn công – simplex, bán song công half-duplex và song công toànphần – full duplex Trong chế độ truyền đơn công, chỉ một thiết bị có thể gửi; thiết bịkhác chỉ có thể nhận Chế độ truyền đơn công là một phương thức truyền thông mộtchiều Trong chế độ truyền bán song công, 2 thiết bị có thể gửi và nhận nhưng khôngđồng thời Trong chế độ truyền song công toàn phần, hai thiết bị có thể gửi và nhậnmột cách đồng thời

2.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer)

Tầng liên kết dữ liệu biến đổi dữ liệu từ tầng vật lý ở dạng truyền dẫn còn thô sangmột liên kết tin cậy và chịu trách nhiệm truyền tin từ nguồn tới đích Nó làm cho tầngvật lý xuất hiện dưới dạng đầu vào cho tầng phía trên (tầng mạng)

Hình 2.4 Tầng liên kết dữ liệu

 Các chức năng đảm nhiệm chính của tầng liên kết dữ liệu bao gồm:

Đóng gói dữ liệu thành các frame Tầng liên kết dữ liệu chia dòng các bit nhậnđược từ tầng mạng thành các đơn vị dữ liệu để có thể quản lý được và các đơn vị dữliệu này được gọi là các khung dữ liệu –frame

Xác định địa chỉ vật lý Nếu các frame được phân phối tới các hệ thống khác nhautrên mạng, tầng liên kết dữ liệu bổ sung một header vào frame nhằm mục đích xácđịnh địa chỉ vật lý của bên gửi (địa chỉ nguồn) và/hoặc bên nhận (địa chỉ đích) củaframe Nếu frame cần được gửi cho một hệ thống bên ngoài mạng của bên gửi thì địachỉ bên nhận là địa chỉ của thiết bị mà kết nối một mạng tới mạng tiếp theo

Kiểm soát luồng – Flow control Nếu tốc độ truyền dẫn tại đó dữ liệu được nhậnđược bởi bên nhận là kém hơn tốc độ được tạo ra ở bên gửi thì tầng liên kết dữ liệu ápđặt một cơ chế kiểm soát luồng để tránh ùn nghẽn bên nhận

Kiểm soát lỗi – error control Tầng liên kết dữ liệu bổ sung thêm độ tin cậy chotầng vật lý bằng cách bổ sung các cơ chế dò nhận và truyền dẫn lại các frame bị hư hạihoặc bị mất Nó cũng sử dụng một cơ chế để tránh sự trùng lặp các frame Kiểm soátlỗi thường đạt được thông qua phần trailer được bổ sung ở cuối mỗi frame

Kiểm soát truy nhập Khi 2 hay nhiều thiết bị được kết nối tới cùng một đườngliên kết, các giao thức của tầng liên kết dữ liệu là cần thiết để xác định thiết bị nào cóquyền kiểm soát đường liên kết tại một thời điểm cho trước

Ví dụ 2.2

Hình 2.5 tầng liên kết dữ liệu (ví dụ 2.2)

Trong hình 2.5, một nút với địa chỉ vật lý là 10 gửi một frame tới một nút có địachỉ vật lý là 87 Hai nút được kết nối bởi một đường liên kết Tại mức liên kết dữ liệu,frame này chứa các địa chỉ vật lý (liên kết) trong phần header Những frame này lànhững địa chỉ duy nhất Phần còn lại của header chứa các thông tin khác cần thiết tạimức này Trailer thường chứa các bít bổ sung cần thiết cho việc dò tìm lỗi.

2.3 Tầng mạng – Network Layer

Tầng mạng chịu trách nhiệm vận chuyển nguồn-sang-đích của một gói tin có thểthông qua nhiều mạng khác nhau (các đường liên kết) Trong khi đó tầng liên kết dữliệu giám sát vận chuyển các gói tin giữa hai hệ thống trên cùng mạng (các liên kết),tầng mạng đảm bảo rằng mỗi gói tin có thể được truyền đi từ điểm gốc tới điểm đíchcuối cùng của nó

Hình 2.6 Tầng mạng

Nếu 2 hệ thống được kết nối trên cùng một đường liên kết, thường không cần tầngmạng Tuy nhiên, nếu 2 hệ thống được kết nối vào các mạng khác nhau (các đườngliên kết khác nhau) bằng các thiết bị kết nối giữa hai mạng (các đường liên kết), lúc đótầng mạng sẽ là cần thiết để có thể hoàn thành vận chuyển nguồn-sang-đích Hình 2.6thể hiện mối quan hệ giữa tầng mạng và tầng liên kết dữ liệu và tầng giao vận

 Các chức năng cụ thể của tầng mạng bao gồm:

Xác định địa chỉ logic- Logical addressing Địa chỉ vật lý được thực hiện tầng liênkết dữ liệu nhằm xử lý vấn đề địa chỉ một cách cục bộ Nếu một gói tin truyền quabiên giới hạn của mạng, chúng ta cần hệ thống định địa chỉ khác để giúp phân biệt hệthống nguồn và hệ thống đích Tầng mạng bổ sung một header vào một gói tin đến từtầng cao hơn nó, và các tầng khác lân cận, bao gồm các địa chỉ logic của bên gửi vàbên nhận

Định tuyến – Routing Khi các mạng hoặc các đường liên kết độc lập được kếtnối với nhau sẽ tạo thành một liên mạng (internetwork) hay mạng của cácmạng hoặc một mạng lớn, các thiết bị kết nối (được gọi là các router và gateway) xác

định đường đi của các gói tin tới đích cuối cùng của chúng Một trong những chứcnăng của tầng mạng cung cấp cơ chế này.

Ví dụ 2.3

Bây giờ các bạn hình dung ở hình 2.7 chúng ta gửi dữ liệu từ một node bằng địachỉ mạng A và địa chỉ vật lý 10, được đặt trong một mạng cục bộ - LAN, tới một nútvới địa chỉ mạng P và địa chỉ vật lý 95, được đặt ở một mạng LAN khác Bởi vì haithiết bị này được đặt ở hai mạng khác nhau, chúng ta không thể chỉ sử dụng địa chỉ vật

lý vì địa chỉ vật lý chỉ hiện hữu trong nội bộ mạng LAN đó Những gì chúng ta cần ởđây là các địa chỉ phổ quát có thể cho phép truyền các gói tin qua các biên giới hạn củacác mạng LAN Các địa chỉ mạng (địa chỉ logic) có những đặc điểm này Gói tin ởtầng mạng chứa các địa chỉ logic, mà các địa chỉ này còn lưu lại y nguyên từ nguồnnguyên bản đến đích cuối cùng Các địa chỉ này sẽ không thay đổi khi gói tin đi từmạng này sang mạng kia Tuy nhiên các địa chỉ vật lý sẽ thay đối khi gói tin đượcchuyển từ một mạng tới mạng khác Khối trong hình vẽ với ký hiệu R là một thiết bịđịnh tuyến – router (thiết bị liên mạng)

Hình 2.7 Tầng mạng (ví dụ 2.3)

2.4 Tầng giao vận – Transport layer (Tầng vận chuyển)

Tầng giao vận chịu trách nhiệm công việc vận chuyển nguồn-tới-đích (đầu cuối –tới –đầu cuối) của toàn bộ thông điệp) Trong khi đó tầng mạng thực hiện giáp sátcông việc vận chuyển đầu cuối-tới-đầu cuối của từng gói tin riêng biệt, nó không nhậndiện bất kỳ mối quan hệ nào giữa các gói tin đó Nó xem mỗi gói tin là độc lập nhau,khi đó mỗi gói tin thuộc hoặc không thuộc vào một thông điệp riêng biệt Mặt khác,tầng giao vận đảm bảo rằng toàn bộ thông điệp đến còn nguyên vẹn và theo đúng thứ

tự, giám sát cả phần kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng ở mức nguốn-tới-đích Hình 2.8thể hiện mối quan hệ giữa tầng giao vận với tầng mạng và tầng phiên

Để bổ sung tích bảo mật, tầng giao vận có thể tạo ra một kết nối giữa hai cổngcuối Một kết nối là một đường dẫn logic đơn giữa nguồn và đích mà liên quan đến tất

cả các gói tin trong một thông điệp Việc tạo ra một kết nối tiến hành theo 3 bước nhưsau:

Thiết lập kết nối, truyền dữ liệu, và giải phóng kết nối Bằng cách áp công việctruyền dẫn của tất cả các gói tin vào một đơn đường dẫn, tầng giao vận có thêm quyềnkiểm soát theo trình tự từ kiểm soát luồng, dò tìm lỗi cũng như sửa lỗi

 Các chức năng cụ thể của tầng giao vận bao gồm:

Xác định địa chỉ cổng (Địa chỉ dịch vụ-điểm (Service-point addressing)) Cácmáy tính thường chạy nhiều chương trình đồng thời Vì lý do đó, công việc vậnchuyển nguồn-tới-đích không có nghĩa là chỉ chuyển từ một máy tính sang máy tínhtiếp theo mà còn từ một tiến trình cụ thể (chương trình đang chạy) trên một máy tínhtới một tiến trình cụ thể (chương trình đang chạy) trên máy tính khác Do đó, phầnheader của tầng giao vận phải bao gồm một kiểu của địa chỉ được gọi là địa chỉ dịchvụ-điểm (hay địa chỉ cổng) Tầng mạng đẩy từng gói tin tới đúng máy tính cần đẩy;Tầng giao vận đẩy toàn bộ thông điệp tới đúng tiến trình trên máy tính đó

Hình 2.8 Tầng giao vận

Phân đoạn và lắp ghép (Segmentation and Ressembly) Một thông điệp được chiathành nhiều phần đoạn khả truyền, mồi phân đoạn chứa chuỗi số Các số này cho phéptầng giao vận có thể ghép lại để hình thành thông điệp một cách đúng đắn ngay khi

thông điệp đến đích và để xác định và thay thế các gói tin bị mất trong quá trình truyềndẫn.

Kiểm soát kết nối (Connection control) Tầng giao vận có thể là không kết nối(connectionless) hoặc hướng kết nối (connection-oriented) Một tầng giao vận khôngkết nối xem mỗi đoạn như là một gói tin độc lập và chuyển gói tin này tới tầng giaovận tại máy đích Một tầng giao vận hướng kết nối tạo ra một kết nối với tầng giao vậncủa máy đích đầu tiên trước khi chuyển gói tin Tất cả dữ liệu được truyền đi, sau đókết nối được ngắt

Kiểm soát luồng – Flow control Giống như tầng liên kết dữ liệu, tầng giao vậnchịu trách nhiệm kiểm soát lỗi Tuy nhiên, kiểm soát lỗi ở tầng này được thực hiệntheo kiểu đầu cuối – tới –đầu cuối hơn là qua một liên kết đơn Tầng giao vận bên gửiđảm bảo rằng toàn bộ thông điệp đến tầng giao vận bên nhận không có lỗi gì (hư hại,mất mát, hoặc trùng lặp) Việc sửa lỗi thường đạt được thông qua việc truyền lại

Ví dụ 2.4

Hình 2.9 trình bày ví dụ của tầng giao vận Dữ liệu đến từ các tầng phía

trên có các địa chi dịch vụ-điểm (cổng) j và k (j là địa chỉ của ứng dụng bên gửi và

k là địa chi của ứng dụng bên nhận) Khi kích cỡ dữ liệu lớn hơn kích cỡ mà tầngmạng có thể xử lý, dữ liệu sẽ được chia thành 2 gói tin, mỗi gói tin chứa các địa chỉdịch vụ-điểm (j và k) Sau đó, trong tầng mạng, cá địa chỉ mạng (A và P) được bổ sungvào từng gói tin Gói tin có thể được di chuyển theo nhiều đường khác nhau và đếnđích với bất kỳ thứ tự nào Hai gói tin được chuyển tới tầng mạng đích, tầng mạngđích này chịu trách nhiệm loại bỏ phần header của tầng mạng Hai gói tin giờ tiếp tụcđược truyền lên tầng giao vận, ở đây chúng được tổ hợp lại để có thể chuyển tiếp lêncác tầng phía trên