IP va Ungdung trong internet

Nội dung chính của Chương 1 sẽ trình bày các khái niệm cơ bản về mạng Internet, nguồn gốc và lịch sử phát triển của mạng Internet qua từng giai đoạn, nêu lên các ứng dụng và ưu điểm

Đồ án tốt nghiệp Chương 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET Nội dung chính của Chương 1 sẽ trình bày các khái niệm cơ bản về mạng Internet, nguồn gốc và lịch sử phát triển của mạng Internet qua từng giai đoạn, nêu lên các ứng dụng và ưu điểm mà mạng Internet mang lại cho người dùng như. Từ đó, nêu lên cấu trúc và các thành phần cơ bản trên mạng Internet. Nội dung chính của Chương 1 bao gồm những phần sau. Giới thiệu và các khái niệm về mạng Internet, nêu lên cấu trúc chung của mạng Internet. Từ đó, tìm hiểu nguồn gốc và lịch sử phát triển của mạng Internet qua từng giai đoạn, cũng như biết được các ưu điểm của mạng Internet, cuối cùng là các thành phần cơ bản trên mạng Internet. 1.1. Giới thiệu và các khái niệm về mạng Internet Có rất nhiều khái niệm nói về mạng Internet, nhưng ta có thể hiểu đơn giản về mạng Internet là hệ thống thông tin toàn cầu, có thể được truy nhập bởi bất cứ ai và ở bất cứ đâu trên thế giới. Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu gói dữ liệu, dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa giao thức IP (Internet Protocol). Mặt khác, ta có thể hiểu mạng Internet gồm nhiều mạng máy tính liên kết với nhau để chia sẻ các thông tin dữ liệu với nhau thông qua một môi trường truyền dẫn chung (môi trường đường truyền vật lý, cùng với nhiều các thiết bị chuyên dụng khác để đảm bảo cho Internet hoạt động thông suốt). Thông qua mạng Internet, hàng triệu máy tính của hàng triệu người dùng ở khắp mọi nơi trên thế giới với các mục đích khác nhau có thể liên kết được với nhau. Hình 1.1 mô tả cấu trúc mạng Internet tổng quát, [1]. SVTH: Nguyễn Duy Minh 1 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Hình 1.1. Mô hình minh họa cho 1 liên mạng thông qua Internet 1.2. Nguồn gốc và lịch sử phát triển của mạng Internet Tiền thân của Internet là cơ quan nghiên cứu mạng nâng cao (Advanced Research Projects Agency Network - ARPANRT), là mạng máy tính đầu tiên được xây dựng bởi bộ quốc phòng Mỹ. Mạng APPANET ban đầu được triển khai để kết nối 4 địa điểm đầu tiên vào tháng 7 năm 1969 gồm: viện nghiên cứu Stanford, đại học California, đại học Utah và Santa Barbara, để thử nghiệm độ tin cậy của mạng và kết nối với mục đích chính là phát triển, nghiên cứu và dùng cho mục đích quân sự. ARPANET khởi đầu với qui mô nhỏ, nhưng thiết kế của ARPANET độc đáo ở chỗ là mạng vẫn có thể hoạt động tốt khi một phần của nó bị phá hủy trong các trường hợp chiến tranh hoặc thiên tai. Sau đó, ARPANET nhanh chóng mở rộng thêm các nút mạng mới và trở thành mạng quốc gia. Thành công của ARPANET được nhân lên gấp bội khi tất cả các trường đại học đều đăng ký gia nhập. Tuy nhiên, qui mô lớn của mạng đã gây khó khăn trong vấn đề quản lý. Do đó, bộ quốc phòng Mỹ quyết định tách phần quân sự ra khỏi ARPANET là mạng MILNET (Military Network). MILNET là hệ thống mạng dành cho quân sự, thuộc sự quản lý của bộ quốc phòng SVTH: Nguyễn Duy Minh 2 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Mỹ và ARPANET mới có quy mô nhỏ hơn, không thuộc bộ quốc phòng Mỹ. Nhưng hai mạng vẫn liên kết với nhau nhờ giải pháp kỹ thuật được gọi là IP (Internet Protocol), cho phép thông tin truyền từ mạng này sang mạng khác khi cần thiết. Thuật ngữ "Internet" xuất hiện lần đầu vào khoảng năm 1974. Lúc đó mạng Internet vẫn được gọi là ARPANET. Năm 1983, giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol /Internet protocol) chính thức được coi như một chuẩn đối với ngành quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này. Giao thức TCP/IP ngày càng thể hiện rõ các điểm mạnh của nó, nhất là khả năng liên kết các mạng khác với nhau một cách dễ dàng. Chính điều này, cùng với các chính sách mở cửa đã cho phép các mạng dùng cho nghiên cứu và thương mại kết nối được với ARPANET. Năm 1980, ARPANET được đánh giá là mạng trụ cột của Internet. Mốc lịch sử quan trọng của Internet được xác lập vào giữa thập niên 1980, khi tổ chức khoa học quốc gia Mỹ NSF (National Science Foundation) thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là NSFNET (National Science Foundation Network). Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET vì ARPANET không còn hiệu quả nữa. Năm 1990, sau 20 năm phát triển, APPANET đã ngừng hoạt động. Sự hình thành mạng xương sống của NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo ra một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của Internet. Với khả năng kết nối mở, Internet đã trở thành một mạng lớn nhất trên thế giới, dần dần, nó xuất hiện trong mọi lĩnh vực thương mại, chính trị, quân sự, nghiên cứu, giáo dục, văn hoá, thể thao và đời sống xã hội. Cũng từ đó, các dịch vụ trên Internet không ngừng phát triển tạo ra một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên thương mại điện tử trên Internet, [2]. 1.3. Ưu điểm của mạng Internet Hiện nay, Internet đã không còn xa lạ gì với mọi người nữa, nó là một mạng ảo lớn có tầm ảnh hưởng và tác động sâu sắc đối với xã hội, là một phương tiện cần thiết như điện thoại hay tivi. Ngoài ra, Internet còn cung cấp khá nhiều tiện ích khác như là: thư điện tử, trò chuyện trực tuyến với bạn bè, đọc báo, giải trí, tra cứu các tài SVTH: Nguyễn Duy Minh 3 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 nguyên trên mạng Internet để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Tóm lại, Internet như một mạng máy tính toàn cầu nổi trên khắp thế giới, giúp kết nối hàng triệu máy tính, hàng triệu người dùng trên thế giới lại với nhau, [3]. 1.4. Các thành phần cơ bản trên mạng Internet 1.4.1. Nhà cung cấp truy cập Internet (Internet Access Provider - IAP) IAP là nhà cung cấp truy cập Internet. Vì Internet được coi như là một siêu xa lộ thông tin nếu bạn muốn truy cập vào nó thì IAP được coi như là phương tiện để đưa bạn vào xa lộ này. Hay nói cách khác, IAP giúp ta có thể kết nối trực tiếp với Internet. Một IAP có thể được xem như một nhà cung cấp dịch vụ ISP (Internet Service Provider), IAP có thể đảm nhận chức năng tương tự như ISP, nhưng ngược lại, ISP không được xem như một IAP. Một IAP thường phục vụ cho nhiều ISP khác nhau. 1.4.2. Nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider - ISP) ISP là nhà cung cấp dịch vụ Internet, cung cấp các giải pháp kết nối Internet cho các tổ chức hay các cá nhân. Một số ISP ở Việt Nam là FPT, Viettel, Netnam và VNPT. Các ISP phải thuê đường truyền của một IAP, thường là cáp quang hay vệ tinh. Các ISP có quyền kinh doanh thông qua các hợp đồng cung cấp dịch vụ Internet cho các tổ chức và các cá nhân. Từ đó, các tổ chức hay cá nhân có thể sử dụng được các dịch vụ mà ISP đó cung cấp. 1.4.3. Nhà cung cấp nội dung trên Internet (Internet Content Provider - ICP) ICP là nhà cung cấp nội dung trên mạng Internet, các nội dung thông tin được các ICP tập hợp, soạn thảo lại và đưa lên mạng Internet thông qua một máy chủ nào đó. Các nội dung mà ICP cung cấp thường rất đa dạng và phong phú về nhiều lĩnh vực khác nhau như văn hóa, thể thao, kinh tế, giáo dục. ICP có thể là một ISP, một máy chủ riêng hoặc thuê máy chủ của ISP. Hình 1.2 mô tả mối liên hệ giữa ISP, IAP, ICP và người dùng Internet, [4]. SVTH: Nguyễn Duy Minh 4 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Nguồn: http://i523.photobucket.com/albums/w351/thuan1506/internet1_wm.gif Hình 1.2. Mối liên hệ giữa IAP – ISP – ICP và người dùng Internet 1.4.4. Các thiết bị cơ bản kết nối vào Internet 1.4.4.1. Các đường truyền vật lý Dùng để chuyển tải tín hiệu điện tử giữa các máy tính, giữa các mạng với nhau dưới nhiều dạng tín hiệu khác nhau như: tín hiệu điện ở cáp đồng, tín hiệu quang ở các loại cáp quang hay ở dạng sóng điện từ . SVTH: Nguyễn Duy Minh 5 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 1.4.4.2. Card mạng (Network Interface card - NIC) Được thiết kế ngay trong bảng mạch chính của máy tính hoặc dưới dạng giao tiếp mạng. NIC dùng để nối máy tính với mạng, được cài đặt vào một khe cắm của máy tính. NIC có chức năng chính là chuyển đổi tín hiệu bên trong máy tính thành tín hiệu sao cho phù hợp với đường truyền của mạng. Hình 1.3 mô tả một loại card mạng phổ biến được sử dụng nhiều hiện nay. Nguồn:http://www.kythuatvien.com/forum/uploads/images/2008/4/1/kythuatvien_Attachments_18521_WirelessNetwork1.jpg Hình 1.3. Hình mô tả 1 card mạng 1.4.4.3. Cầu nối (Bridge) Bridge là thiết bị kết nối mạng LAN có kiến trúc khác nhau ở lớp vật lí nhưng thông suốt với sáu lớp phía trên. Nhiệm vụ của nó là lọc khung và chuyển khung. Bridge có hai dạng cơ bản là: dạng cục bộ và dạng xa. Đối với bridge dạng xa, thiết bị tổ chức thành một cặp nằm ở hai đầu đường truyền. Bridge cục bộ: là bridge nối hai mạng LAN đồng nhất với nhau theo kiểu trực tiếp với khoảng cách tương đối ngắn khoảng vài chục mét. SVTH: Nguyễn Duy Minh 6 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Bridge xa: thường dùng để nối hai LAN xa nhau thông qua phương tiện kết nối viễn thông. Thông thường các bridge loại này có một cổng giao tiếp mạng LAN và vài cổng giao tiếp với mạng WAN như mạng tích hợp nhiều dịch vụ ISDN (Integrated Services Digital Network). Bridge xa được dùng phổ biến hơn so với bridge cục bộ bởi khả năng mở rộng khoảng cách lớn. Hình 1.4 mô tả Bridge trong thực tế. Nguồn: http://ecx.images-amazon.com/images/I/217ZAJTB6ZL._SL500_AA300_.jpg Hình 1.4. Hình Bridge trong thực tế 1.4.5.4. Bộ chia (Hub) Hub là bộ chia hay là 1 bộ tập trung, thông thường các thiết bị đều được nối lại với bộ chia. Thiết bị này được chia thành 3 loại: thứ nhất, bộ chia bị động có khả năng tổ hợp các tính hiệu từ một số đoạn cáp mạng nhưng không xử lí tín hiệu. Thứ hai, bộ chia chủ động có khả năng xử lý, khuyếch đại các tín hiệu truyền giữa các thiết bị mạng. Nó có tác dụng tái sinh lại các tín hiệu, loại bỏ nhiễu. Tuy nhiên, giá thành loại này thường rất cao. Cuối cùng, bộ chia thông minh chủ động nhưng cho phép chọn nhanh các tín hiệu giữa các cổng trên bộ chia. Từ đó bộ chia này có khả năng hỗ trợ các tính năng cao cấp như: cho phép quản lý từ xa thông qua các giao thức mạng, hỗ trợ hoạt động song công. Hình 1.5 mô tả các máy tính người dùng nối vào Hub. SVTH: Nguyễn Duy Minh 7 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Nguồn: http://sharingcentre.net/19839-tim-hieu-ve-hub-va-switch.html Hình 1.5. Mô tả các máy được nối với bộ chia 1.4.5.4. Bộ định tuyến (Router) Router là thiết bị kết nối các mạng LAN khác nhau ở các lớp 1, 2 và hoạt động tại lớp 3 trong mô hình chuẩn mở gồm 7 lớp (Open System Interconnection - OSI). Hầu hết các router làm việc với các giao thức không kết nối như IP. Router còn có có thể kết nối nhiều mạng sử dụng các giao thức khác nhau lại với nhau. Vì thế các chức năng cơ bản của Router là: truyền dữ liệu không kết nối, đánh địa chỉ IP cho các gói tin, tìm địa chỉ các máy host và định lộ trình cho các khung thông tin giúp chúng tới đích một cach nhanh nhất và không bị thất lạc thông tin, làm cho người sử dụng đầu cuối có cảm giác toàn Internet là thông suốt. Hình 1.6 mô tả một bộ định tuyến sử dụng trong thực tế. Nguồn: http://www.tnh.com.vn/tnh/data/tnh_prod/CISCO2800.jpg Hình 1.6. Bộ định tuyến trong thực tế SVTH: Nguyễn Duy Minh 8 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 1.4.5.5. Bộ chuyển mạch (Switch) Bộ chuyển mạch là thiết bị dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo mô hình mạng nào đó. Bộ chuyển mạch đóng vai trò là thiết bị trung tâm, tất cá các máy tính đều được nối về đây. Trong mô hình tham chiếu OSI, bộ chuyển mạch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, ngoài ra có một số loại switch cao cấp hoạt động ở tầng mạng. Bộ chuyển mạch có nhiệm vụ chính là chuyển các gói dữ liệu đi tới cổng đã biết với tốc độ cao nhất mà switch đó có thể đạt được. Ngoài ra, ở một số bộ chuyển mạch cao cấp thì có tích hợp thêm một số ứng dụng khác như là: tường lửa, cân bằng tải hay định tuyến tìm đường đi cho gói dữ liệu và thiết lập các chính sách về gói liệu cho qua hay ngăn cản. Tuy nhiên, các thiết bị chuyển mạch loại này này thường rất đắt. Hình 1.7 mô tả một thiết bị chuyển mạch trong thực tế. Nguồn: http://thienthaopc.com/upload/images/product_1247985706.jpg Hình 1.7. Bộ chuyển mạch trong thực tế 1.4.5.6. Gateway Đây là một thiết bị được sử dụng để kết nối giữa các mạng sử dụng các giao thức khác nhau. Chẳng hạn như, việc kết nối giữa mạng IP và mạng điện thoại công cộng (Public Switched Telephone Network – PSTN). Hình 1.8 mô tả một thiết bị cổng chuyển đổi mạng trong thực tế. SVTH: Nguyễn Duy Minh 9 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Nguồn: http://img.directindustry.com/images_di/photo-g/serial-ethernet-fieldbus-gateway-236529.jpg Hình 1.8. Network gateway 1.4.5.7. Thiết bị lặp (Repeater) Repeater là thiết bị chuyển tiếp để liên kết mạng nhằm mở rộng mạng, tức tăng năng lượng đường truyền, và hoạt động ở lớp vật lí là lớp 1 trong mô hình OSI 7 lớp. Điều này khẳng định rằng, hai môi trường truyền của hai mạng liên kết phải giống nhau.Chức năng của repeater bao gồm: tái tạo tín hiệu, cách ly lỗi, cho phép dùng hỗn hợp các loại cáp và hiển thị thông tin trạng thái liên mạng. Hình 1.9 mô tả một thiết bị lặp trong thực tế, [3]. Nguồn: http://www.loopers-delight.com/tools/repeater/repeater_300dpi.jpg Hình 1.19. Repeater SVTH: Nguyễn Duy Minh 10 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - K46 [...]... khai IP phiên bản 4 này nó cung cấp khoảng hơn 4 tỷ địa chỉ IP IPv4 sau khi ra đời đã phát triển nhanh chóng và hiện nay thì không gian địa chỉ của IPv4 đã sắp cạn kiệt va giải pháp mà các chuyên gia đưa ra là đưa IPv6 va o sử dụng với không gian địa chỉ nhiều hơn Tuy nhiên, IPv4 vẫn là giao thức chủ đạo sử dụng nhiều nhất trong mạng Internet hiện tại IPv4 là... chứng thông tin trong gói dữ liệu đã truyền có đúng hay không Vì có thể gói dữ liệu lỗi, nếu kiểm tra phần mào đầu thấy không đúng thì gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ Để hiểu rõ hơn về giao thức liên mạng IP, ta đi sâu va o nghiên cứu IP phiên bản 4 (IPv4) được sử dụng nhiều nhất va là nòng cốt của mạng Internet hiện nay Đồng thời, tìm hiểu IP phiên bản 6 (IPv6) là phiên... giao thức IP giúp đánh các địa chỉ IP va o các gói tin để gói tin có thể truyền đi trên mạng Internet va giúp gói tin tới đúng đích Vì thế giao thức liên mạng IP và lớp mạng của mô hình kết nối mở OSI có mối liên hệ mật thiết với nhau Lớp mạng là lớp quan trọng nhất trong mô hình OSI nên giao thức IP càng đóng vai trò quan trọng trong mô hình này, vì tất cả các giao... cũng như nhiệm vụ của từng lớp trong mô hình này, mỗi lớp có một phần công việc cụ thể phục vụ cho các lớp khác liền kề nó Thứ hai, nêu lên được mối tương quan giữa giao thức liên mạng IP va mô hình OSI, vì giao thức IP nằm trong lớp 3 mô hình này và là giao thức không thể thiếu trong mạng Internet Chương tiếp theo sẽ tìm hiểu về các giao thức liên mạng IP, là nội dung chính của đề tài... mạng IP, ở phần này ta biết được lịch sử phát triển của giao thức IP, các chức năng chính của giao thức liên mạng IP là định tuyến và đánh địa chỉ cho các gói tin datagram giúp chúng có thể đi trên liên mạng Internet và tới được đúng đích Phần hai ta tìm hiểu giao thức IP phiên bản 4 (IPv4), tìm hiểu các thành phần và cách biểu diễn địa chỉ IPv4 và cách chia hay nhận dạng các mạng con của IPv4 Đồng... K46 18 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - Đồ án tốt nghiệp Chương 1 CHƯƠNG 3 GIAO THỨC LIÊN MẠNG IP Chương 3 sẽ đi sâu va o tìm hiểu giao thức liên mạng IP qua 2 phiên bản được sử dụng phổ biến hiện này là: IP phiên bản 4 va IP phiên bản 6 Qua đó, biết được cấu trúc khung của gói dữ liệu đi trên liên mạng Internet, cách đánh địa chỉ của từng phiên bản hay cách nhận dạng địa chỉ Nội... của mạng Internet nhằm khắc phục các hạn chế của IPv4 là tăng khả năng đáp ứng địa chỉ mạng khi địa chỉ IPv4 đã sắp cạn kiệt, đồng thời thỏa mãn các nhu cầu mới và đòi hỏi ngày càng cao của người dùng như: về chất lượng dịch vụ, khả năng bảo mật dữ liệu tăng lên hay các yêu cầu dịch vụ đặc biệt, [6] 3.2 Giao thức IP phiên bản 4( IPv4) 3.2.1 Giới thiệu về IPv4 Giao thức IP phiên bản... của mạng Internet và giúp mạng Internet có thể hoạt động tốt hơn Cuối cùng, nêu lên các ưu điểm cơ bản mà IP phiên bản 6 mang lại SVTH: Nguyễn Duy Minh K46 19 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - Đồ án tốt nghiệp Chương 1 3.1 Giới thiệu các giao thức liên mạng IP Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol) là một giao thức hướng dữ liệu, được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một... kết nối và không tin cậy Đơn vị cơ bản của truyền tải trên Internet là IP datagram Trong phần này, sẽ mô tả cách mà các bộ định tuyến sẽ định tuyến các gói IP datagram và chuyển chúng đến đúng đích cuối cùng dựa vào các địa chỉ được chỉ ra trong phần mào đầu của gói tin A Khái niệm định tuyến trên mạng Internet Mục đích chính của giao thức IP là tạo ra một mạng ảo bao gồm nhiều mạng vật lí và cung... tài Tìm hiểu giao thức liên mạng IP qua 2 phiên bản chính là phiên bản 4 và phiên bản 6 Từ đó, biết được các loại địa chỉ dùng SVTH: Nguyễn Duy Minh K46 17 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông - Đồ án tốt nghiệp Chương 1 trên mạng Internet, hiểu rõ cách biểu diễn một địa chỉ IP cũng như cách thức đánh địa chỉ IP va o gói tin,hay cách nhận dạng các loại địa chỉ IP SVTH: Nguyễn Duy Minh K46 18 . giao thức liên mạng IP va mô hình OSI, vì giao thức IP nằm trong lớp 3 mô hình này và là giao thức không thể thiếu trong mạng Internet. Chương tiếp. LIÊN MẠNG IP Chương 3 sẽ đi sâu va o tìm hiểu giao thức liên mạng IP qua 2 phiên bản được sử dụng phổ biến hiện này là: IP phiên bản 4 va IP phiên