bộ giao thức internet TCP/IP

luận văn về bộ giao thức internet TCP/IP

bảng Các từ viết tắt Từ viết tắt Thuật ngữ Tiếng Anh DTE Data Terminal Equipment DCE Data Circus Equipment ISP Internet Service Provider ARP Address Resolution Protocol FIN Finish SYN Synchronization MAN Metropolitan Area Network WAN Wide Area Network LAN Local Arca Network IP Internet Protocol 1 Lời nói đầu Mặc dù rất nhiều giao thức đợc đa ra nhằm áp dụng cho internet, nhng chỉ một bộ giao thức nổi bật đợc sử dụng rộng rãi nhất cho liên mạng. Bộ giao thức đó là bộ giao thức internet TCP/IP (the TCP/IP Internet Protocols); nhiều chuyên gia gọi nó đơn giản là TCP/IP. TCP/IP là bộ giao thức đầu tiên đợc phát triển để sử dụng cho internet.TCP/IP bắt đầu đợc nghiên cứu vào những năm 1970, xấp xỉ thời gian với mạng cục bộ đ- ợc phát triển. Quân đội Mỹ đã đầu t rất nhiều công sức vào việc nghiên cứu bộ giao thức TCP/IP và liên mạng thông qua tổ chức ARPA. Quân đội Mỹ là một trong những tổ chức đầu tiên mà có rất nhiều mạng khác nhau. Do đó họ cũng là những tổ chức đầu tiên nhận ra nhu cầu cần thiết có dịch vụ toàn mạng. Vào giữa những năm 1980, tổ chức khoa học quốc gia và một vài cơ quan chính phủ của Mỹ đã tiếp tục nghiên cứu phát triển giao thức TCP/IP và liên mạng diện rộng nhằm thử ngiệm bộ giao thức naỳ. Hiện nay chúng ta đang sống trong một môi trờng công nghệ thông tin hết sức phát triển, một môi trờng máy tính hoá với nhu cầu kết nối trao đổi dữ liệu giữa các ngừôn tài nguyên thông tin bất tận. Khái niệm bùng nổ Internet đã từ lâu trở nên quá quen thuộc. Việc nghiên cứu trên internet và giao thức TCP/IP đã đạt đợc những kết quả đáng kể. Liên mạng đã trở thành một ý tởng quan trọng trong hệ thống mạng hiện đại. Thực tế đã chứng minh bộ giao thức TCP/IP có ý nghĩa cực kì quan trọng và có ứng dụng lớn trong thời đại ngày nay_thời đại của internet . Xuất phát từ những nhu cầu trên nên tôi đã quyết định chọn đề tài: Chơng I: Tổng quan về mạng máy tính Chơng II: Giới thiệu về TCP/IP 2 Sau đây là nội dung chi tiết của từng chơng, trong đó chơng II sẽ là trọng tâm của đồ án. 3 Chơng I Tổng quan về mạng máy tính 1.1 Định nghĩa mạng máy tính. Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính đợc kết nối với nhau bằng đờng truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó, nhằm mục đích trao đổi thông tin giữa các máy tính. Mạng máy tính sử dụng một số nguyên tắc căn bản để truyền. - Đảm bảo không bị mất mát khi truyền. - Thông tin phải đợc truyền nhanh chóng, kịp thời, chính xác. - Các máy tính trong một mạng phải nhận biết đợc nhau. - Cách đặt tên trong mạng, cũng nh cách thức xác định đờng truyền trên mạng phải tuân theo một chuẩn nhất định. 1.1.1 Phân loại mạng máy tính. Ngời ta phân loại mạng khác nhau dựa trên các yếu tố sau. Nguyên tắc phân chia tài nguyên trên mạng, khoảng cách về địa lý, kỹ thuật chuyển mạch. Nhìn chung tất cả các mạng máy tính đều có thành phần chức năng và đặc tính nhất định đó là. - Máy phục vụ (Server) cung cấp tài nguyên cho ngời sử dụng mạng. - Máy khách (Client) truy cập tài nguyên dùng chung do máy phục vụ cung cấp. 4 - Phơng tiện truyền dẫn. - Dữ liệu dùng chung. - Máy in và các thiết bị dùng chung khác. Bất chấp những điểm tơng đồng trên căn cứ vào nguyên tắc phân chia tài nguyên mạng máy tính đợc chia thành hai mạng rõ rệt- mạng ngang hàng (pear to - pear) và mạng dựa trên máy phục vụ. 1. Mạng ngang hàng. ở mạng này mỗi máy tính có thể kiêm các vai trò máy phục vụ và máy khách. Mạng ngang hàng cho phép các nhóm nhỏ ngời dùng dễ ràng dùng chung dữ liệu, thiết bị ngoại vi và dễ cài đặt thiết bị rẻ tiền. 2 Mạng dựa trên máy phục vụ. Mạng này lý tởng nhất đối với các mạng dùng chung nhiều tài nguyên và dữ liệu. Ngời quản trị mạng có nhiệm vụ giám sát hoạt động trên mạng và đảm bảo sự duy trì an toàn trên mạng. Loại mạng này có thể có từ một máy phục vụ trở lên, tuỳ thuộc vào lu lợng và số lợng thiết bị ngoại vi. Ngoài ra còn có loại mạng kết hợp các đặc tính u việt của cả hai loại mạng trên. Loại mạng này thông dụng nhất nhng đòi hỏi nhiều thời gian và công sức hoạch định. 1.1.2 Phân loại theo khoảng cách địa lý. Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính thì ta có mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu. - Mạng cục bộ gọi tắt là LAN (Local Area Network)- mạng này đợc cài đặt trong phạm vi nhỏ với khoảng cách lớn nhất giữa các nút mạng là vài chục km. 5 - Mạng đô thị gọi tắt là MAN (Metropolitan Area Network)- mạng này đợc cài đặt trong phạm vi đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xã hội có bán kính khoảng 100 km trở lại. - Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) mạng này có phạm vi có thể vợt qua biên giới, quốc gia và thậm chí cả lục địa. - Mạng toàn cầu GAN. 1.1.3 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch. Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính thì ta sẽ có mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông báo. 1. Mạng chuyển mạch kênh. Đây là mạng mà giữa hai thực thể muốn liên lạc với nhau, thì giữa chúng sẽ gây ra một kênh cố định và dữ liệu đợc truyền đi qua kênh đó, kênh đó đợc duy trì đến khi một trong hai thực thể không liên lạc tiếp quá trình truyền dữ liệu của chuyển mạch kênh gồm ba giai đoạn : * Thiết lập đờng truyền. * Truyền dữ liệu. * Huỷ bỏ kênh. Hình 1.1 Mạng chuyển mạch kênh Phơng pháp này có nhợc 2 điểm sau : 6 A S2 S1 S3 S4 S5 S6 B DATA DATA3 - Tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định gia hai thực thể. - Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao. Kênh liên lạc bị chiếm trong suốt quá trình liên lạc dù hai trạm có thực sự truyền dữ liệu hay không. Mạng điện thoại là một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh. 2 Mạng chuyển mạch thông báo. Thông báo (Message)- là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng, có khuôn dạng đợc quy định trớc. Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo. Căn cứ vào thông tin mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đờng dẫn tới đích của nó. Mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể gửi đi bằng các con đờng khác nhau. Hình 1.2 Mạng chuyển mạch thông báo Mạng chuyển mạch thông báo thích hợp với dịch vụ th điện tử (Electronic Mail) hơn là áp dụng có tính thời gian thực, vì tồn tại độ trễ nhất định do lu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút. Phơng pháp chuyển mạch thông báo có những u điểm sau: 7 A S2 S1 S3 S4 S5 B MASSAGE _ Hiệu xuất sử dụng đờng truyền cao vì không chiếm dụng độc quyền mà đ- ợc phân chia giữa nhiều thực thể. _ Mỗi nút mạng có thể lu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi. Do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn của mạng. _ Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho các thông báo. _ Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá (Broad Cast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều mục đích. Bên cạnh những u điểm còn sự hạn chế về kích thớc của thông báo, có thể dẫn đến phí tổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng đến thời gian đáp và chất lợng truyền đi 3. Mạng chuyển mạch gói . Về cơ bản mạng chuyễn mạch gói và mạng chuyển mạch thông báo là gần giống nhau. Điểm khác biệt là các gói đợc giới hạn kích thớc tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần lu trữ tạm thời trên đĩa (hình 1.3). Do đó mạng chuyển mạch gói chuyển các gói tin đi rất nhanh, bằng nhiều con đờng khác nhau và hiệu quả cao hơn mạng chuyển mạch thông báo. Hình 1.3 Mạng chuyển mạch gói 8 s1 s2 s4 s5 s3 s6 b a 1 2 3 4 4 1 4 2 1 1 2 2 4 3 3 4 2 3 1 2 3 4 Mạng chuyển mạch gói Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của ngời sử dụng, đặc biệt biệt trong trờng hợp các gói tin truyền theo nhiều đờng khác nhau. 1.2.Cấu hình mạng 1.2.1. Cấu hình điểm - điểm. Kiểu cấu trúc điểm - điểm trong đó có các đờng truyền nối từng cặp nút với nhau. Khi một tin báo đợc truyền từ một nút nguồn nào đấy tới sẽ đợc tiếp nhận và lu trữ đầy đủ ở các nút mạng trung gian cho đến khi đờng truyền rỗi thì nó đợc gửi tiếp đi. Cứ nh thế cho đến tận nút đích của tin báo đó. Do cách thức làm việc này ngời ta gọi mạng này là mạng lugửi tiếp ở (hình 2.1 ) dới đây cho ta thấy một số ví dụ về kiểu mạng điểm - điểm. (A) Hình sao (B) Chu trình (C) Hình cây (D) Đầy đủ Hình 1.4. Một số kiểu dạng mạng điểm-điểm 9 1.2.2 Kiểu Khuếch tán. Đối với kiểu này tất cả các nút phân chia chung một đờng truyền vật lý. Dữ liệu đợc gửi đi từ một nút nào đó sẻ có thể đợc tiếp nhận bởi các nút còn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu đến mỗi nút căn cứ vào đó để kiểm tra thêm dử liệu có phải dành cho mình không. Hình 1.5. Một số dạng mạng kiểu khuếch tán Trong cấu trúc mạng BUS và vòng, cần một cơ chế trọng tài để giải quyết các đụng độ khi có nhiều nút muốn truyền thông tin đồng thời Các mạng khuyếch tán có thể đợc chia ra làm hai loại (tĩnh và động) tuỳ thuộc vào việc cấp phát đờng truyền Một kiểu cấp phát tĩnh điển hình là chia thời gian thành các khoảng rời rạc, mà dùng cơ chế tĩnh điển hình là chia thời gian thành các khoảng rời rạc, và dùng cơ chế quay vòng để cấp phát đờng truyền. Mỗi nút chỉ đợc phát tin đi tới cửa của thời gian của nó. Tuy nhiên nếu nút đợc cấp phát đờng truyền mà không có gì để truyền thì sẽ gây ra lãng phí vô ích. Vì thế trong một số hệ thống ngời ta cố gắng 10 (a) (b) Dạng BUS Dạng vòng Một số dạng mạng kiểu quảng bá [...]... khác nhau nên các Agent cũng khác nhau 29 CHƯƠNG II Giới thiệu về TCP/IP 2.1 Sơ lợc về giao thức TCP/IP 2.1.1 Các lớp và giao thức TCP/IP Mô hình tham chiếu 7 lớp OSI đã đợc phát minh trớc khi có internet Do vậy mô hình này đã có những lớp không phù hợp với giao thức internet Hơn nữa, mô hình này đã dành toàn bộ một lớp cho một bộ giao thức mà điểu này trở nên kém quan trọng bằng hệ thống máy tính đã... tầng con khi không cần thiết 12 Các chương trình ứng dụng 1 Các chương trình ứng dụng Giao thức tầng 7 Application Application 2 Prescntaim Giao thức tầng 6 3 Seesion Giao thức tầng 5 Seesion 4 Transport Giao thức tầng 4 Transport 5 Network Giao thức tầng 3 Network 6 Datalink Giao thức tầng 2 Datalink 7 Physycal Giao thức tầng 1 Physycal Prescntaim 1 2 3 4 5 6 7 Môi trường truyền thông Hình 1.7 Mô hình... Giao thức TCP/IP cho phép bất kỳ một cặp máy chủ nào cũng có thể giao tiếp với nhau bất chấp sự khác nhau về phần cứng Cả máy chủ và router đều cần đến phần mềm giao thức TCP/IP Tuy nhiên, router không sử dụng giao thức trong tất cả các lớp Đặc biệt router không cần giao thức lớp 5 cho các ứng dụng nh là việc truyền file bởi vì router không chạy các ứng dụng đó 32 2.2.Địa chỉ IP 2.2.1 IP_ Địa chỉ giao. .. dụng và các lớp phần mềm giao thức cao hơn sử dụng địa chỉ trừu tợng này để giao tiếp với nhau 2.2.2 Cơ chế đánh địa chỉ IP Trong stack giao thức TCP/IP, địa chỉ đợc quy định bởi giao thức liên mạng (IP - internet protocol) Chuẩn IP quy định mỗi host đợc thiết lập một số 32 bit duy nhất gọi là địa chỉ giao thức liên mạng của host, hay thờng đợc viết tắt là địa chỉ IP hoặc địa chỉ internet Mỗi gói tin gửi... mạng vật lý Để truyền gói tin qua mạng internet, máy gửi để địa chỉ giao thức của máy đích trong gói tin và truyền gói tin đó đến phần mềm giao thức để truyền đi Phần mềm sẽ sử dụng địa chỉ giao thức đích kho nó chuyển tiếp các gói tin này qua mạng internet đến máy tính đích Để tạo ra một địa chỉ đồng bộ trong mạng internet, phần mềm giao thức định nghĩa ra một cơ chế đánh địa chỉ trừu tợng mà mỗi host... nghiên cứu mà phát triển giao thức TCP/IP đã phát minh ra mô hình lớp mới Mô hình phân lớp TCP/IP hay còn gọi là mô hình phân lớp Internet hay mô hình tham chiếu Internet (Internet Reference Model) có 5 lớp nh trên hình sau ứng dụng Truyền tải Liên mạng Nối ghép mạng Vật lý Lớp 5 Lớp 4 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 Hình 2.1 Năm lớp của mô hình tham chiếu TCP/IP 4 lớp của mô hình tham chiếu TCP/IP tơng ứng với một... OSI Mỗi giao thức lớp 5 chỉ ra một ứng dụng sử dụng internet nh thế nào 2.1.2 Máy chủ, router và các lớp giao thức TCP/IP định nghĩa ra thuật ngữ máy chủ (host computer) để chỉ bất kỳ hệ thống máy tính nào mà đợc nối với internet và có chạy các ứng dụng Host computer có thể chỉ là một máy tính cá nhân nhỏ nhng cũng có thể là máy mainframe lớn Hơn nữa, CPU của máy chủ có thể là nhanh hay chậm, bộ nhớ... bảo sự đồng bộ về địa chỉ trên tất cả các host, phần mềm giao thức định nghĩa một cơ chế đánh địa chỉ mà hoàn toàn độc lập với địa chỉ phần cứng Mặc dù cơ chế đánh địa chỉ cho internet là trừu tợng tạo ra bởi phần mềm, nhng các địa chỉ giao thức sử dụng đối với các đến các đích trong mạng ảo cũng giống nh là cách mà địa chỉ phần cứng sử dụng trong mạng vật lý Để truyền gói tin qua mạng internet, máy... muốn gởi đi hay nhận Trong môi trờng liên mạng Internet, tờng lửa đặt giữa mạng nội bộ và Internet dùng để ngăn cách tài nguyên của mạng nội bộ và thế giới Internet bên ngoài + Lớp bảo vệ vật lý dùng để ngăn chặn các thâm nhập vật lý bất hợp phát vào hệ thống + Mã hoá dữ liệu là phơng pháp biến đổi từ một dạng nhận thức đợc sang một dạng không nhận thức đợc theo thuật toán nào đó tại trạm phát và... chỉ giao thức internet Mục đích của liên mạng là tạo ra một hệ thống truyền thông đồng nhất Để đạt đợc điều này, phần mềm giao thức internet phải ẩn đi mọi chi tiết về các mạng vật lý và đa ra những đặc điểm thuận lợi của một mạng ảo Sự hoạt động của mạng ảo giống nh bất kỳ mạng nào khác, cho phép các máy tính truyền và nhận các gói tin Sự khác biệt cơ bản giữa internet và một mạng vật lý đó là internet