TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ LAN

Sự hình thành và phát triển của mạng máy tính: Trước những năm 70 của đã xuất hiện các mạng nối các máy tính với các thiết bịđầu cuối dữ liệu để tận dụng tài nguyên chung, giảm giá thành

LỜI NÓI ĐẦU

Tin học và viễn thông là hai thành phần cốt lõi của công nghệ thông tin Mạngmáy tính không còn là thuật ngữ thuần thúy khoa học mà đang trở thành một đối tượngnghiên cứu và ứng dụng cả nhiều phạm vi hoạt động khác nhau Những năm gần đây, do

sự phát triển như vũ bão của công nghiệp máy tính, việc kết nối các mạng máy tính đãtrở thành nhu cầu hiện thực cho người sử dụng Những sản phẩm về mạng, đặc biệt làmạng cục bộ cho máy tính ngày càng xuất hiện nhiều trên thị trường tin học, kể cả ởViệt Nam Một số cơ sở đã lắp đặt các mạng cục bộ để ứng dụng trong hoạt động traođổi và xử lý thông tin của mình

Cuộc cách mạng công nghệ thông tin ở nước ta cũng và đang diễn ra sôi động.Nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin đã được triển khai theo các giải pháp tổngthể và đang trở thành đối tượng nghiên cứu ứng dụng của nhiều người và của mọi ngànhnghề khác nhau Trong đó, mạng cục bộ LAN là phổ biến nhất và tính tập trung, thốngnhất dễ quản lý…., đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế của cơ quan, trường học, doanhnghiệp cần kết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổithông tin, phân chia tài nguyên (phần cứng và phần mềm) đắt giá

Trong phạm của đồ án này, tôi nghiên cứu về mạng cục bộ (LAN) gồm các phầnsau:

Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính

Chương 2: Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và mô hình TCP/IP

Chương 3: Tổng quan về các thiết bị mạng trong hệ thống mạng LAN

Chương 4: Xây dựng và thiết kế hệ thống mạng

Bản đồ án này được hoàn thành là nhờ có sự hướng dẫn tận tình, chu đáo củathạc sĩ Đào Xuân Phúc

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

1.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH:

1.1.1 Sự hình thành và phát triển của mạng máy tính:

Trước những năm 70 của đã xuất hiện các mạng nối các máy tính với các thiết bịđầu cuối dữ liệu để tận dụng tài nguyên chung, giảm giá thành truyền dữ liệu và sử dụngtiện lợi Tiếp theo là sự tăng nhanh giữa máy tính mini và pc đã tăng thêm yêu cầu vềviệc truyền dữ liệu giữa máy tính-terminal và ngược lại Do đó mạng máy tính ngàycàng phát triển để đáp ứng nhu cầu của người dùng Sự hình thành của mạng máy tính

và sự phát triển của các thiết bị mạng được mô tả qua 4 giai đoạn sau:

1 Các terminal được nối trực tiếp với máy tính

2 Thiết bị tập trung và dồn kênh

3 Các bộ tiền xử lý

4 Mạng máy tính

Trong giai đoạn 1 và 2 các máy tính trung tâm có chức năng quản lý truyền tinqua các tấm ghép điều khiển cứng Trong giai đoạn 3 và 4 có thể thay thế các tấm ghépnối, quản lý đường truyền bằng các máy tính mini Bộ tiền xử lý gắn chặt với trung tâmbởi ghép nối nhanh bằng sức mạnh toàn bộ hệ thống Các xử lý ngoại vi được đưa vàomáy chủ và trong những trạm đầu cuối thông minh Trong giai đoạn 4 việc đưa vàomạng truyền tin cho phép việc xây dựng mạng máy tính rộng lớn, trong giai đoạn nàyxuất hiện các trạm đầu cuối thông minh mà nó ngày càng liên kết với mạng mini Các

xử lý ngoại vi của mạng được đưa vào các máy chủ và các trạm đầu cuối thông minh

Hình 1: Mô hình mạng xử lý với bộ tiền xử lý.

Trong đó :

Chức năng của máy tính trung tâm

• Xử lý các chương trình ứng dụng, phân chia tài nguyên và ứng dụng

• Quản lý trạm đầu cuối

Chức năng của bộ tiền xử lý

• Điều khiển mạng tuyến tính (đường dây, trạm đầu cuối, cất giữ tập tin)

• Điều khiển kí tự trên đường dây,bổ xung hay bỏ đi những kí tự đồng bộ

Chức năng của bộ tập trung

• Quản lý truyền tin, lưu giữ số liệu, điều khiển giao dịch

1.1.2 Khái niệm về mạng máy tính:

Mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cáchnào đó Khác với các trạm truyền hình gửi thông tin đi, các mạng máy tính luôn luôn haichiều, sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máy tính B thì B có thể trả lời lại đượccho A

Hình 2: Mô hình mạng căn bản

Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu.Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhauphải thông qua việc in ấn hay sao chép trên đĩa mềm, CDRom….điều này gây ra nhiềubất tiện cho người dùng

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu kết nối các máy tính với nhauthành mạng máy tính thì chúng có thêm các ưu điểm sau:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện chung một đề án nếu mạng họ sẽ dùngchung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính(master file ) của đề án, mọi người

ở trong mạng có thể trao đổi thông tin dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi thông tin giữanhững người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi như là ổ cứng, màn hình, và một

số thiết bị đắt tiền như máy in, máy vẽ…

- Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (Email) và có thể sử dụngmạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chính sách mới, vềnội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cả thị trường, tin raovặt(muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó), hoặc sắp xếp thời khóa biểu của mìnhchen lẫn với thời khóa biểu của người khác…

- Một số người sử dụng không cấn trang bị máy tính đắt tiền( chi phí thấp

mà các chức năng lại mạnh)

- Mạng máy tính cho phép các nhân viên ở xa có thể truy cập từ xa vàomạng máy tính của công ty để lấy tài nguyên, và làm việc trong mạng của công ty

- Rất an toàn dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khóa các tệp(files) khi

có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thư mục đó

1.2. PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH:

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý:

Mạng máy tính có thể phân bố trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân

bố trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế

Dựa vào phạm vi phân bố của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng nhưsau:

• Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ): là mạng được lắp đặt trongphạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10 Km Kết nối được thựchiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thaycáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ cơ quan, xí nghiệp… CácLAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

• Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network ): Là mạng được cài đặttrong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng

100 Km trở lại Các kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyềnthông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s )

• Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng có thểvượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục Thông thường kết nối nàyđược thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối vớinhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

• Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network ) : Là mạng được thiết lậptrên phạm vi trải rọng khắp các châu lục trên trái đất Thông thường kết nối thôngqua mạng viễn thông và vệ tinh

Trong các khái niệm trên thì WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiềunhất

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ):

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (circuit- swiched network ):

Trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thì giữachúng sẽ thiết lập một kênh (circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong hai bênngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định ( hình 3).

Hình 3: Mạng chuyển mạch kênh

Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu suất sửdụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cầntruyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tiêntốn thời gian thiết lập kênh truyền giữa hai trạm

Mạng điện thoại là ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched Network ):

Thông tin cần truyền được cấu trúc theo một phân dạng đặc biệt gọi là bản tin.Trên bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơi nhận đểchuyển bản tin tới đích Tùy thuộc vào điều kiện về mạng, các thông tin khác nhau cóthể được gửi đi theo các kênh khác nhau

• Có điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo

• Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉquảng bá để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.

Nhược điểm:

Phương pháp chuyển mạch bản tin là không hạn chế về kích thước của các thôngbáo, làm cho phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng và chấtlượng truyền đi Mạng chuyển mạch bant tin thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểuthư điện tử hơn là với các áp dụng có tính thời gian thực tồn tại độ trễ nhất định do lưutrữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói:

Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là cácgói tin( packet ) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điềukhiển, trong đó có địa chỉ nguồn( người gửi ) và đích( người nhận ) của gói tin Các góitin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằng nhiều kênhkhác nhau Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tin ban đầu

Phương pháp chuyển mạch bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gầngiống nhau Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho cácnút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần lưu trữ tạm thời trênđĩa Nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn

so với chuyển mạch bản tin

1.2.3 Phân loại mạng máy tính theo TOPO:

Topologi của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố tríphần tử mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có ba dạngcấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star Topologi), mạng dạng vòng (Ring Topologi),mạng dạng tuyến (Line Bus Topologi) Ngoài bao dạng cấu hình kể trên còn có một sốdạng khác được kết hợp từ ba dạng này như mạng dạng cây, mạng hình sao-vòng, mạnghỗn hợp…

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topologi).

Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạmđầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạngđiều phối mọi hoạt động trong mạng

Hình 4: Cấu trúc mạng sao

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính với nhau vào một bộ tập trung bằngcáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông quatrục bus, nên tránh được các yếu tố gây gưng trệ mạng

Mô hình kết nối dạng sao này đã trở nên hết sức phổ biến Với việc sử dụng các

bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mỏe rộng bằng cách tổ chứcnhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý phân cấp vận hành

Ưu điểm:

- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở mộtnút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

- Cấu trúc mạng đơn giản và các giải thuật toán ổn định

- Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp một cách linh hoạt

- Dễ dàng kiểm soát nỗi, khắc phục sự cố Đặc biệt do sử dụng kết nối điểm nên tận dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý

điểm-Nhược điêm:

- Khả năng mở rộng của toàn mạng phụ thuộc vào khả năng của bộ trung tâm

- Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

- Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trungtâm

- Độ dài đường truyền nối một trạm với thiệt bị trung tâm bj hạn chế (trong vòng100m với công nghệ hiện đại)

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring Topology).

Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làmthành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó Các núttruyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải

có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác Các nútđều có được kết nối với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu.Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này

Ở hai đầu cáp được bịt một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và dữ liệu khitruyền đi đều mang theo địa chỉ nơi đến

Hình 6 Cấu trúc mạng hình tuyến.

Ưu điểm :

- Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất

- Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ

1.2.4 Phân loại theo chức năng:

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client - Server:

Đối với các mạng máy tính ở dạng client – server thì một số máy tính được thiếtlập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, web server, printer

server….Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là server, còncác máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client.

Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng

bộ với nhau Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý, có thểphục vụ cho nhiều người dùng

Nhược điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệthống

1.2.4.2 Mạng ngang hàng (Peer-to- Peer).

Các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một Client vừa như mộtServer

Ưu điểm là cấu trúc mạng đơn giản do đó dễ lắp đặt và triển khai nên phù hợpvới những hệ thống mạng dành cho gia đình, nhỏ lẻ

Nhược điểm là : mạng rất khó quản lý, độ rủi do cao, tính bảo mật rât thấp

1.3 KẾT NỐI MẠNG MÁY TÍNH:

1.3.1 Cách tiếp cận.

Nhu cầu trao đổi thông tin trong xã hội phát triển ngày càng cao nên việc kết nốicác mạng máy tính lại vói nhau đã trở thành nhu cầu và là một vấn đề được quan tâmđặc biệt

Để những người sử dụng trên mạng khác nhau có thể trao đổi thông tin với nhaumột cách rễ dàng và hiệu quả

Để kết nối các mạng máy tính lại với nhau người ta thường xuất phát từ mộttrong hai quan điểm sau:

Xem mỗi nút của mạng con như là một hệ thống mở

Xem mỗi mạng con như là một hệ thống mở

Quan điểm xem mỗi nút của mạng con như là một hệ thống mở cho phép mỗi nútmạng con có thể truyền thông tin trực tiếp với một nút mạng con khác Như vậy toàn bộcác mạng con sẽ là nút của mạng lớn và tuân thủ một kiến trúc chung

Trong khi quan điểm xem mỗi mạng con như là một hệ thống mở thì hai nútthuộc hai mạng con khác nhau không thể “bắt tay” trực tiếp với nhau được mà phảithông qua một phần tử trung gian đó là giao diện kết nối (Interconnection Interface) đặtgiữa hai mạng con đó Có nghĩa là cũng hình thành một mạng lớn gồm các giao diện nốikết và các máy chủ (Host) được nối với nhau bởi các mạng con.

1.3.2. Giao diện kết nối:

Chức năng cụ thể của một giao diện kết nối phụ thuộc về sự khác biệt về kiếntrúc mạng con Sự khác nhau càng lớn thì chức năng của giao diện kết nối càng phứctạp Một giao diện kết nối có thể thực hiện nối “tay đôi “, “tay ba” hoặc “nhiều tay” tùythuộc vào người thiết kế Ngoài ra giao diện kết nối có thể là một thiết bị (máy tính) độclập, nhưng cũng có thể được cài đặt ghép vào một nút của mạng con nào đó

1.4 CÁC TỔ CHỨC THỰC HIỆN CHUẨN HÓA MẠNG MÁY TÍNH:

Tôi xin liệt kê ra đây một số tổ chức có vai trò quan trọng nhất trong việc chuẩnhoá mạng máy tính

• ISO (Internatinal Organization for Standardization) là tổ chức tiêu chuẩnhoá quốc tế hoạt động dướ sự bảo trợ củaliên hợp quốc với thành viên là cơ quantiêu chuẩn hoá của các quốc gia ISO được tổ chức thành ban kỹ thuật (TechnicalCommittee – viết tắt là TC) phụ trách các lĩnh vực khác nhau, trong đó TC 97 đảmnhiệm việc chuẩn hoá lĩnh vực xử lý thông tin Mỗi TC lại chia thành nhiều tiểu ban(Subcomnitee – viết tắt là SC ) mỗi một tiếu ban gồmmột nhóm công việc (WorkingGroup) đảm nhiêm các vấn đề chuyên sâu

Các công trình chuẩn hoáđầu tiên được đề nghị bởi các thành viên của ISO lên

SC liên quan SC sẽ bỏphiếu kín để uyết định chuyển thành chuẩn quốc tế dự thảo(Draft International Standard – Viết tắt là IS)

• CCITT (Commiti Conultatif International pour Telẻgap hique etTelephonique) là tổ chức tư vấn quốc tế vềđiện tín vàđiện thoại cùng hoạt động dưới

sự bảo trợ của Liên Hợp Quốc, với thành viên chủ yếu là cơ quan bưu chính – viễnthông của các quốc gia hoặc tư nhân Phương thức làm việc của CCITT cũng giống

như ISO, chỉ khác là sản phẩm của nó không được gọi là chuẩn (Standard) mà gọi làkhuyến nghị (Recommendation) CCITT đã ban hành các khuyến nghị – V liên quanđến vấn đề truyền dữ liệu, loại X liên quan đến các mạng truyền dữ liệucông cộng,loại I dành cho mạng sốđa dịch vụ ISDN CCITT đãđầutư vàocông tác chuẩn hoásớm hơn ISO Nhiều sản phẩm của CCITT sau đóđãđược ISO thừa nhận và ban hànhnhư là chuẩn quốc tế Ngựơc lại mô hình bảy tầng của ISO cũng đãđược CCITT thừanhận và ban hành như một khuyến nghị (X.200) Bảng sau chỉ ra các chuẩn quantrọng phát triển bởi hai tổ chức này (hình 1.2).

• Ngoài ISO và CCITT có thêm EMAC (european Coputer Manufacturesasociation), ANSI (American National Standerd Institute), IEEE (Institute ofElectrical and Electronics Engineers) v.v.và những tổ chức có nhiều đóng góp quantrọng trong việc chuẩn hoá mạng Đặc biệt là IEEE là tổ chức tiên phong chủđạo đốivới việc chuẩn hoá mạng cục bộ LAN

Chương 2

MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO

THỨC TCP/IP.

2.1 MÔ HÌNH OSI (Open Systems Interconnect):

Ở thời kì đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu qua mạng thườnggây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, Honey Well và Digital EquipmentCorporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy tính

Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế -IOS (International Standard Oranization)chính thức đưa ra mô hình OSI (Open systems Interconnect) là tập hợp các đặc điểm kỹthuật mô tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối các thiết bị không cùng chủng loại

Mô hình OSI được chia thành 7 tầng, mỗi tầng bao gồm các hoạt động thiết bị vàgiao thức mạng khác nhau

Hình 7: Mô hình OSI bảy tầng

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI:

Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình được tổ chức ISO đềxuất năm 1977 và công bố năm 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thểtruyền thông với nhau phải có những quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hìnhOSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp

Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp được mô tả một phần chức năng độc lập

Sự tách rời của mô hình này mang lại lợi ích sau:

• Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúpchúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn

• Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhàcung cấp sản phẩm

• Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến cáclớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn

Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho các nội dung sau:

- Cách thức các thiết bị giao tiếp và chuyền thông tin với nhau

- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu,khi nào thì không được

- Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng bên nhận

- Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau

- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp

- Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp với các chức năng sau:

- Application Layer (Lớp ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng

- Presentation Layer (Lớp trình bày): thỏa thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu

- Session Layer (Lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối

- Transport Layer (Lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống

- Network Layer (Lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trườngliên mạng

- Data Link Layer (Lớp liên kết dữ liệu): xác định truy xuất đến các thiết bị

- Physical Layer (Lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.

2.1.2 Các giao thức trong mô hình OSI:

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: Giao thức liên kết (Connection- Oriented) và giao thức không liên kết (Connection Less)

• Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lậpmột liên kết logic và các gói được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kếtlogic sẽ nâng cao sự an toàn trong truyền dữ liệu

• Giao thức không liên kết: Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kếtlogic mà mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó

Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm ba giai đoạnphân biệt:

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

• Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèmtheo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dũ liệu, cắt/ hợp dữ liệu ) Để tăng cường

độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

• Hủy bỏ liên kết (logic): Giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát choliên kết để dùng cho liên kết khác

Đối với giao thức không liên kết thì chỉ duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu màthôi

Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet) được hiểu như là một đơn vị thông tindùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Những thông điệp(message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo thành các thông điệp banđầu Mỗi gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữliệu

Hình 7: Phương pháp xác lập gói tin trong mô hình OSI

Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng

là nhận dữ liệu từ tầng trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới và ngược lại Chứcnăng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header) đối với các gói tin trước khichuyển nó đi Nói cách khác, từng gói tin bao gồm phần đầu (header) và phần dữ liệu.Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một phần đầu để khác và được xemnhư là gói tin của tầng mới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lênđường dây mạng đến bên nhận

Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tương ứng và đâycũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI:

• Application Layer (Lớp ứng dụng).

Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa các chương trìnhứng dụng của người dùng và mạng Giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứngdụng dùng để giao tiếp với mạng Tầng ứng dụng xử lý truy cập mạng chung, kiểm soátluồng và phục hồi lỗi Tầng này không cung cấp dịch vụ cho tầng nào mà nó cung cấpdịch vụ cho các ứng dụng như : truyền file, gửi nhận mail, Telnet, HTTP, FTP, SMTP

•Presentation Layer (Lớp trình diễn).

Lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được traođổi nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi, lớp ứng dụngcủa một hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữliệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu Thứ tự byte, bit bên gửi và bên nhận quy ước quy tắc gửi nhận một chuỗi byte và bit từtrái qua phải hay từ phải qua trái nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổithứ tự các byte, bit vào trước hoặc sau khi truyền Lớp trình bày cũng quản lý các cấp độnén dữ liệu làm giảm số bít cần truyền

Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể

có nhiều cách biểu diễn khác nhau Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụngnguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụngđược chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau

• Session Layer (lớp phiên)

Lớp này có tác dụng thiết lập quản lý và kết thúc các phiên thông tin giữa haithiết bị truyền nhận Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau

và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ của chúng Lớp phiên cung cấp các dịch vụ cholớp trình bày, cung cấp sự đồng bộ hoá giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt nhữngđiểm kiểm tra vào luồng dữ liệu Bằng cách này nếu mạng không hoạt động thì chỉ có

dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùng mới phải truyền lại Lớp này cũng thi hànhkiểm soát hội thoại giữa các quá trình giao tiếp, điều chỉnh bên nào truyền, khi nào,trong bao lâu

Trong trường hợp mạng là hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấn đề hai người sửdụng luân phiên phải lấy lượt để truyền dữ liệu Tại một thời điểm chỉ có một người sửdụng đó quyền đặc biệt được gọi các dịch vụ nhất định của tầng phiên Việc phân bổtầng này thông qua việc trao đổi thẻ bài

• Transport Layer (lớp vận chuyển)

Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các tầngtrên, nó phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết dữ liệu vào một luồng dữ

đáng tin cậy Tầng này thiết lập duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp cácdịch vụ sau:

• Xếp thứ tự các phân đoạn: Khi một thông điệp lớn được tách thành nhiềuphân đoạn nhỏ để bàn giao , tầng vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự trước khi giáp nối cácphân đoạn thành thông điệp ban đầu

• Kiếm soát lỗi: Khi có phân đoạn bị thất bại , sai hoạc trùng lặp, tầng vậnchuyển sẽ yêu cầu truyền lại

• Kiểm soát luồng : Tầng vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận để xác nhận.Bên gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kế tiếp nếu bên nhận chưa gửi tín hiệu xácnhận rằng đã nhận được phân đoạn dữ liệu trước đó đầy đủ

Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong dữliệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của tầng mạng

• Network Layer (lớp mạng)

Chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thànhđịa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gửi packet từ mạng nguồn đến mạngđích Tầng này quyết định hướng đi từ máy nguồn đến máy đích… Nó cũng quản lý lưulượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến và kiểm soát tắc nghẽn dữliệu Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ dữ liệu màmáy tính nguồn gửi đi, tầng mạng trên bộ định tuyến sẽ chia sẻ dữ liệu thành những đơn

vị nhỏ hơn

Tầng mạng quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạngEthernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầngmạng) để chuyển các gói tin từ máy này sang máy khác và ngược lại

Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet- switched network) gồm các tập hợpcác nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu.Các gói dữ liệu đượctruyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được chuyển quamột chuỗi các nút Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồichuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu Như vậy ởmỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp

Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức xử lýtập trung và xử lý tại chỗ:

• Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một(hoặc vài trung tâm điều khiển mạng), chúng thực hiện việc lập ra các bảng đường đi tạitừng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo conđường đã được chọn đó Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉcần cập nhập và được cắt giữ tại trung tâm điều khiển mạng

• Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việc chọn đườngđược thực hiện tại mỗi nút của mạng Trong từng thời điểm, mỗi nút phải duy trì cácthông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình Như vậy các thông tintổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗinút

• Data Link (lớp liên kết dữ liệu )

Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng Tầng liênkết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước , địa chỉ máy gửi và nhận củamỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định được cơ chế truy cập thông tin trên mạng vàphương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các máytính , đó là phương thức “điểm- điểm” và phương thức “điểm- nhiều điểm” Với phươngthức “điểm - điểm” các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tínhlại với nhau Phương thức “điểm- nhiều điểm” tất cả các máy phân chia chung mộtđường truyền vật lý

Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảocho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi Nếu một gói tin có lỗi khôngsửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin

đó có lỗi để nó gửi lại

Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm hai loại chính là các giao thức hướng

ký tự và các giao thức hướng bit Các giao thức hướng ký tự được xây dựng dựa trêncác ký tự đặc biệt của một bộ mã nào đó ( như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các

của giao thức (đơn vị dữ liệu , các thủ tục), và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lầnlượt từng bit một.

• Physical (lớp vật lý)

Là tầng cuối cùng của mô hinh OSI, nó mô tả các đặc trưng vật lý của mạng: Cácloại cáp để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng, các dây cáp có thể dài baonhiêu….Mặt khác các tầng vật lý cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu đượcdùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹthuật nối mạch điện tốc độ cáp truyền dẫn Tầng vật lý không quy định một ý nghĩa nàocho các tín hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân là 0 và 1 ở các tầng cao hơn của mô hìnhOSI ý nghiã của các bit ở tầng vật lý sẽ được xác định

Một số đặc điểm của tầng vật lý:

• Mức điện thế

• Khoảng thời gian thay đổi điện thế

• Tốc độ dữ liệu vật lý

• Khoảng đường truyền tối đa

2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol): 2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP:

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 cấu

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

• Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

• Tầng Internet (Internet Layer)

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

• Tầng ứng dụng (Application Layer)

Hình 9: Kiến trúc TCP/IP

• Tầng liên kết:

Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay tầng giao tiếp mạng) làtầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị mạng và chương trình cungcấp các thông tin cần thiết có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua thiết bịgiao tiếp mạng đó

• Tầng Internet:

Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình gói tin trên mạng Các giaothức của tầng này bao gồm: IP (Intrernet Protocol), ICMP (Internet Control MessageProtocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol)

• Tầng giao vận:

Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng củatầng mạng Tầng này có hai giao thức chính là: TCP (Transmission Protocol) và UDP(User Datagram Protocol)

TCP cung cấp một luồn dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế nhưchia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầngmạng bên dưới, báo nhận gói tin, đạt hạn chế thời gian time-out để đảm bảo bên nhậnbiết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cầnquan tâm đến nữa

UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi các gói

dữ liệu từ trạm này đến trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích Cơchế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên

• Tầng ứng dụng:

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình vàcác ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụngđược cung cấp trong tầng này mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cập mạng

từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử,www (World Wide Web)

Hình 10: Quá trình đóng/mở gói dữ liệu trong TCP/IP.

Cũng tương tự như mô hình OSI khi truyền dữ liệu quá trình tiến hành từ tầngtrên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin điều khiểnđược gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình này xảy ra ngược lại, dữ liệuđược truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi và

khi đến tấng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa Hình vẽ 10 cho ta thấylược đồ dữ liệu qua các tầng Trong hình vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệuđược mang những thuật ngữ khác nhau:

• Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream

• Trong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi là TCPsegment

• Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IP datagram

• Trong tầng liên kết , dữ liệu được truyền đi gọi là frame

Hình 11: Cấu trúc dữ liệu TCP/IP.

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI:

Mỗi tầng trong TCP/IP có thể có một hay nhiều tầng của OSI Bảng sau chỉ rõmối tương quan giữa các tầng trong mô hình TCP/IP với OSI:

OSI TCP/IP

Physical Layer, Data link

Session Layer,Presentation Layer, Application

Layer

Application Layer

Bảng so sánh mô hình TCP/IP với mô hình OSI:

Sự khác nhau giữa TCP/IP với OSI chỉ là:

- Tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP thay thế tầng “Session Layer”,

“Presentation Layer”, “ Application Layer” của mô hình OSI

- Tầng giao vận trong mô hình TCP/IP không phải luôn đảm bảo độ tin cậycủa việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của mô hình OSI mà cho phép thêmmột lựa chọn khác là UDP

2.2.3 Một số giao thức trong giao thức TCP/IP:

2.2.3.1 Giao thức IP (Internet Protocol):

 Giới thiêu chung:

Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộ giaothức TCP/IP Mục đích của giao thức liên mạng IP là cung cấp khả năng kết nối củamạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu IP là giao thức cung cấp dịch vụ phân phátdatagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không cần có giai đoạnthiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu , không đảm bảo rằng datagram sẽ tới đích vàkhông duy trì thông tin nào về những datagram đã gửi đi

Cấu trúc dữ liệu dùng trong IP được thể hiện như hình vẽ:

Hình 12: Khuôn dạng dữ liệu trong OSI.

Ý nghĩa các tham số trong Ip header:

• Version (4 bit) : chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt

• IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ (word-32 bit)

• Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ

• Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theo byte

• Indentification (16 bit) : là trường định danh

• Flags (3 bit) : các cờ sử dụng trong khi phân đoạn các datagram

• Flagment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn phân mảnh trong datagram tínhtheo đơn vị 64 bit

• TTL(Time to Live ) : thiết lập thời gian tồn tại của datagram

• Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp

• Header checksum (16 bit): kiểm soát lỗi cho vùng IP header

• Source address (32 bit) : địa chỉ IP trạm đích

• Option: Khai báo các tuỳ chọn do ngừơi gửi yêu cầu

Kiến trúc địa chỉ IP (IP V4 ):

Ta có bảng phân lớp địa chỉ IPV4 như sau:

Chẳng hạn đối với một địa chỉ thuộc lớp A, việc chia địa chỉ mạng con có thểđược thực hiện như sau:

Hình 15: Chia mạng con.

• Mặt nạ địa chỉ mạng con:

Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉ mạngcon: bao nhiêu bit trong trường hostid được dùng cho phần địa chỉ mạng con(subnetid).Thông tin này được chỉ ra trong mặt nạ địa chỉ mạng con (subnet mask).Subnet mask

cũng là một số 32 bit với các bit tương ứng với phần netid và subnetid được đặt bằng 1còn các bit còn lại được đặt bằng 0.

2.2.3.2 Giao thức UDP (User Datagram Protocol):

UDP là giao thức không liên kết , cung cấp dịch vụ giao vận không tin cậy được,

sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận Khác với TCP, UDP không có chức năngthiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận (ACK), không sắp xếp tuần tựcác đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu

mà không hề có thông báo cho người gửi Khuân dạng của UDP datagram được mô tảnhư sau:

Hình 16: Khuôn dạng UDP datagram.

• Số hiệu cổng nguồn (Source Port -16 bit): số hiệu cổng nơi đã gửi datagram

• Số hiệu cổng đích (Destination Port – 16 bit): số hiệu cổng nơi datagram đãchuyển tới

• Độ dài UDP (Length – 16 bit): độ dài tổng cộng kể cả phần header của UDPdatagram

• UDP Checksum(16 bit): dùng để kiểm soát lỗi, nếu phát hiện lỗi thì UDPdatagram sẽ bị loại bỏ mà không có một thông báo nào trả lại cho trạm gửi

•UDP có chế độ gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để định danh duynhất cho nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP Nó thường dùng chocác ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.

2.2.3.3 Giao thức TCP (Tranmission Control Protocol):

TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận và cùng sử dụng giao thức IP trongtầng mạng Nhưng không giống như UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy và cóliên kết

Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phải thiết lập liên kếtvới nhau trước khi trao đổi dữ liệu Sự tin cậy trong dịch vụ được cung cấp bởi TCPđược thể hiện như sau:

- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến được TCP chia thành các segment có kíchthước phù hợp nhất để truyền đi

- Khi TCP gửi 1 segment , nó duy trì một thời lượng để chờ phúc đáp từ trạmnhận Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đáp không gửi tới được trạm gửi thìsegment đó được truyền lại

- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúc đáp tuy nhiêmphúc đáp không được gửi lại ngay lập tức mà thường trễ một khoảng thời gian

-TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Header của dữ liệu đểnhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn Nếu 1 segment bị lỗi thìTCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi truyền lạisegment bị lỗi đó

TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng Mỗi của liên kết TCP có vùng đệm(buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi truyền một lượng dữliệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại) Điều này tránh xảy ra trường hợptrạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn

Khuôn dạng của TCP segment được mô tả như sau:

Hình 17: Khuôn dạng TCP segment.

Các tham số trong khân dạng trên có ý nghĩa như sau:

• Source Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm nguồn

• Destination Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm đích

• Sequence Number (32 bits) là số hiệu byte đầu tiên của segment trừ khi bitSYN được thiết lập Nếu bit SYN được thiết lập thì sequence number là số hiệu tuần

tự khởi đầu ISN (Initial Sequence Number ) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN +1.Thông qua trường này TCP thực hiện việc quản lý từng byte truyền đi trên một kếtnối TCP

• Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của segment tiếp theo mà trạmnguồn đang chờ để nhận và ngầm định báo nhận tốt các segment mà trạm đích đãgửi cho trạm nguồn

• Header Length (4 bits): Số lượng từ (32 bits) trong TCP header, chỉ ra vị trị bắtđầu của vùng dữ liệu vì trường Option có độ dài thay đổi Header length có giá trị từ

20 đến 60 byte

• Reserved(6 bits) : dành để dùng trong tương lai

• Control bits: các bit điều khiển

URG : xác định vùng con trỏ khẩn có hiệu lực

ACK : vùng bao nhận ACK Number có hiệu lực.

PSH : Chức năng PUSH

RST : khởi động lại liên kết SYN :đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự (sequence number)FIN : không còn dữ liệu từ trạm nguồn

• Window size(16 bits): cấp phát thẻ để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa sổtrượt)

• Checksum (16 bits) : mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment cả phần header và

dữ liệu

• Urgent Pointer(16 bits): con trỏ trỏ tới số hiệu tuần tự của byte cuối cùngtrong dòng dữ liệu khẩn cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệu khẩn Vùngnày chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập

• Option (độ dài thay đổi): Khai báo các tuỳ chọn của TCP

• TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng ứng dụng có độ dài ngầmđịnh là 536 byte Giá trị này có thể điều chỉnh được bằng cách khai báo trong vùngOption

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG MẠNG LAN

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản:

Mạng cục bộ LAN được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữliệu khác nhau cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như một tầng củatòa nhà, hoặc trong một tòa nhà… Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trongkhu vực làm việc

Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùngchung tài nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD-ROM, các phần mềm ứng dụng

và những thông tin cần thiết khác Trước khi phát triển công nghệ LAN các máy tính làđộc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi nối mạngLAN rõ rang hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội

3.1.1 Các thiết bị nối chính của LAN:

3.1.1.1.Card mạng- NIC(Network Interface Card):

Card mạng- NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổngkết nối vào mạng Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI.Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media Access Control.Card thực hiện các chức năng quan trọng:

• Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong mạng máy tính

• Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC

• Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải

• Điều khiển truy xuất môi trường: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻ môitrường

• Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cách dùng các bộthu phát tích hợp sẵn

Card mạng quyết định phần lớn các đặc tính của LAN như:

• Kiểu cáp

• Topo

• Phương pháp truy nhập mạng.

• Tốc độ truyền thông tin

Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúnghoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với môi trường mạng bằngmột card mạng với các lớp OSI khác được thực hiện bằng phần mềm bên trong host

Hình 18: Network Interface Card.

3.1.1.2 Repeater (Bộ Lặp):

Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại và địnhthời lại tín hiệu Thiết bị này hoạt động ở tầng Physical của mô hình OSI Repeaterkhuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port còn lại.Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền mà không sửa đổigì

3.1.1.3 Hub:

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dâytrung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub Mộthub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiêt bịngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng

cổng của hub Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không chophép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub.

Có ba loại hub:

• Hub đơn (stand alone hub )

• Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp )

• Hub modun (modular hub ) Modular hub rất phổ biến cho các hệ thống mạng

vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức năng quản lý, modular có từ 4 đến 14khe cắm, có thể lắp thêm các modun 10 BASET

Stackable hub là một ý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầucho nhưng kế hoạch phát triển LAN sau này

Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:

- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linh kiện điện tử

và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức nưng duy nhất là tổ hợp các tínhiệu từ một số đoạn cáp mạng

- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện tử có thểkhuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết bị của mạng Quá trình xử

lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạycảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưuđiểm đó cũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub bịđộng

Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng

 Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE 0 ) đề nghị dùng các tên sau đây để

chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3

- Dây cáp đồng trục (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc độ 10 Mbps, tần số

cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m )

- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ 10 Mbps,tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m )

- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc độ 10 Mbps,tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn )

- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL.

Hình 19 : Hub.

3.1.1.4 Liên mạng (Internetworking):

Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi là internetworking.Internetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router và switch

3.1.1.5 Cầu nối (Bridge):

Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau nó cóthể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau Cầu nối hoạt động trên tầng liênkết dữ liệu không giống như repeater phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thìBridge đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúngtrước khi quyết định có truyền đi hay không

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà nó thấycần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và chophép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địachỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nónhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơi gửi và nhận và dựa trên địa chỉ phía nhận đượcgói tin nó quyết định gửi gói tin hay không gửi và bổ sung bảng địa chỉ.

Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạngnhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tinnội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không gửi gói tin đó đi, nếu ngược lại thìBridge mới huyển gói tin dó đi sang phía bên kia

Ở đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng

mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi

Hình 21: Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI.

Để đánh giá một Bridge người ta thường đưa ra khái niệm: lọc và vận chuyển

- Qua trình xử lý mỗi gói tin được gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọcthể hiện trực tiếp khả năng hoạt động của Bridge

- Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khảnăng của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển vàBridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụngmột giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sửdụng loại dây nối khác nhau Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc

các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin

đó đi

Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khảnăng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyểnqua

Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring Khi đó

cầu nối thực hiện nút token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet Cầu nối cóthể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩn đang

sử dụng trên mạng Token ring

Tuy nhiên chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tin chonên hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng Ví dụ như kích thướctối đa của các gói tin trên mangh Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Token ring là

6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạm mạngEthernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng bytes dư sẽ bịloại bỏ

Hình 22: Birdge biên dịch.

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau:

- Mở rộng mạng hiện nay khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi xử

lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức

- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge khi

đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộtừng phần mạng sẽ không được cho phép qua phần mạng khác

Để nối các mạng có giao thức khác nhau

Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tượng vận chuyển Nó có thể chỉchuyển vận những gói tin của những địa chỉ xác định

Ví dụ: Cho phép gói tin của máy A, B qua Bridge 1, gói tin của máy

C, D qua Bridge 2

Hình 23: Liên kết mạng sử dụng 2 Bridge.

Một số Bridge được chế tạo thành một bộ riêng biệt Các Bridge khác chế tạonhư card dùng cắm vào máy tính, khi đó trên máy sẽ sử dụng phần mềm Bridge Việckết hợp phần mềm với phần cứng cho phép linh hoạt hơn trong hoạt động của Bridge

Bridge là thiết bị liên kết mạng được dùng để giảm bớt Collision domaint (miềnxung đột), tăng băng thông cho một host nhờ chia mạng thành những segment nhỏ hơn

và giảm số lượng tải phải chuyển qua giữa các segment

Bridge có tốc độ xử lý chậm hơn Repeater nhưng là thiết bị thông minh hơnRepeater do không chỉ đơn thuần là tăng chất lượng tín hiệu mạng mà có thể mở rộngmạng bằng các kết nối nhiều segment network với nhau và làm cho mạng hoạt động ổnđịnh và hiệu quả

Do hoạt động ở tầng thứ 3 của mô hình OSI, router sẽ hiểu được các protocolquyết định phương thức truyền dữ liệu Do đó tùy theo cấu hình, router quyết địnhphương thức và đích đến của việc chuyển các packet từ nơi sang nơi khác Một cáchtổng quát router sẽ chuyển packet theo các bước sau :

- Đọc packet

- Gỡ bỏ dạng format quy định bởi protocol của nơi gửi

- Thay thế phần gỡ bỏ đó bằng dạng format của protocol của đích đến