Giao thức TCP/IP và Mạng Internet

Vì vậy nhu cầu cần kết nối các mạng khác nhau của các tổ chức khác nhau để trao đổi thông tin là thực sự cần thiết.

ỏn mụn Network: Giao thc TCP/IP v Mng Internet Li cm n Tên em là Lê Thị Thanh Hiền Sinh viên lớp S0809G Trờng Bách Khoa NPOWER Niên khóa 2009-2011 Để hoàn thành đề án Giao thc TCP/IP v Mng Internet em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới trung tâm đào tạo Trờng Bách Khoa NPOWER và các thầy đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học giúp em tìm hiểu bài và học tập đợc tôt hơn. Đặc biệt em xin gủi lời cảm ơn tới thầy giáo Quang Trung đã tận tình hớng dẫn cũng nh tạo điều kiện về tài liệu giúp em hoàn thành đồ án môn NETWORK tốt nhất. Em gửi lời cảm ơn tới những ý kiến đóng góp tập thể S0809G trong thời gian làm đồ án cũng nh những lúc báo cáo trực tiếp trớc toàn thể lớp. Đồ án hoàn thành không tránh khỏi những thiếu sót kính mong nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp phê bình của Thầy để Đồ án đợc hoàn thiện hơn. Sinh viên Lê Thị Thanh Hiền Lờ Th Thanh Hin S0809G BachKhoa-Npower 1 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet Lời nhận xét . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 2 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet Lời mở đầu Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy tính trở nên phổ biến với mọi người, nó mang lại cho con người khả năng to lớn và làm được những công việc phi thường : tính toán nhanh, chính xác các phép toán phức tạp, điều khiển tự động và làm việc theo sự lập trình của con người. Máy tính ra đời không chỉ là công cụ giải phóng sức lao động, hỗ trợ tối đa trong sản xuất mà còn là phương tiện học tập, giải trí bổ ích trong đời sống của mọi người. Sự phát triển của máy tính cũng như công nghệ thông tin sẽ mang lại những thành tựu to lớn cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Là phương tiện tiếp cận nhanh nhất đến các thành tựu của khoa học kỹ thuật. Sức mạnh của máy tính được tăng lên nhiều lần khi các máy tính được kết nối thành một mạng máy tính. Với mạng máy tính toàn cầu chúng ta có thể dễ dàng tiếp cận với thế giới bên ngoài, tiếp cận với những thành tựu khoa học tiên tiến nhất trên thế giới. Mạng viễn thông nói chung, máy tính và mạng máy tính nói riêng là công cụ không thể thiếu trong hoạt động của bộ máy nhà nước, các doanh nghiệp, trường học, . và rất nhiều các lĩnh vực sản xuất khác. Nó đóng vai trò như cầu nối để trao đổi thông tin giữa các chính phủ, các tổ chức xã hội và giữa mọi người với nhau. Để các máy máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng, chúng phải sử dụng cùng 1 ngôn ngữ hay còn gọi là 1 giao thức (Protocol). Giao thức là 1 hệ luật và chuẩn cho phép các máy tính trong mạng liên lạc với nhau. Giao thức giao tiếp hay còn gọi là Giao thức truyền thông, Giao thức liên mạng, Giao thức tương tác, Giao thức trao đổi thông tin (tiếng Anh là communication protocol), tuy nhiên, tránh nhầm với giao thức trong các ngành khác - là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 3 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet biểu diễn dữ liệu, phát tín hiệu, chứng thực và phát hiện lỗi dữ liệu - những việc cần thiết để gửi thông tin qua các kênh truyền thông, nhờ đó mà các máy tính (và các thiết bị) có thể kết nối và trao đổi thông tin với nhau. Các giao thức truyền thông dành cho truyền thông tín hiệu số trong mạng máy tính có nhiều tính năng để đảm bảo việc trao đổi dữ liệu một cách đáng tin cậy qua một kênh truyền thông không hoàn hảo. TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (Giao thức Điều Khiển Truyền Thông) / Internet Protocol (Giao thức Internet). TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta gọi đó là 1 Hệ Giao Thức hay Bộ Giao Thức (Suite Of Protocols). Trong thời gian học tập tại trung tâm đào tao Bách Khoa Npower, dưới sự hướng dẫn của các thầy giáo chuyên ngành quản trị mạng đặc biêt là thầy Đỗ Quang Trung, em đã chọn đề tài "Giao thức TCP/IP và Mạng Internet" cho đồ án môn học NETWORK. Mục đích của đề tài là tìm hiểu và sử dụng triệt để những ứng dụng các giao thức trên mạng. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 4 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet Chương I : Tổng Quan Hệ Thống Mạng TCP/IP I. Lịch sử phát triển của TCP/IP và mạng Internet Thiết kế TCP/IP được như ngày hôm nay là nhờ vai trò mang tính lịch sử của nó. Internet, giống như rất nhiều thành tựu công nghệ cao khác, bắt nguồn từ nghiên cứu của Bộ Quốc phòng Mỹ. Vào cuối những năm 60, các quan chức Bộ này bắt đầu nhận thấy lực lượng quân sự đang lưu giữ một số lượng lớn các loại máy tính, một số không được kết nối, số khác được nhóm vào các mạng đóng, do các giao thức “cá nhân” không tương thích. “Cá nhân”, trong trường hợp này, có nghĩa là công nghệ đó do một nhóm nào đó kiểm soát. Nhóm này có thể không muốn tiết lộ các thông tin liên quan về giao thức của mình để những người sử dụng có thể kết nối. Họ bắt đầu băn khoăn về khả năng chia sẻ thông tin giữa các máy tính này. Vốn quen với vấn đề an ninh, Bộ Quốc phòng Mỹ lập luận rằng nếu có thể xây dựng được một mạng lưới như thế thì nó dễ trở thành mục tiêu tấn công quân sự. Một trong những yêu cầu trước hết của mạng lưới này là phải nằm phân tán. Các dịch vụ quan trọng không được phép tập trung tại một số chỗ. Bởi vì bất kỳ điểm nào cũng có thể bị tấn công trong thời đại tên lửa. Họ muốn nếu một quả bom đánh vào bất kỳ bộ phận nào trong cơ sở hạ tầng đều không làm cho toàn bộ hệ thống bị đổ vỡ. Kết quả là mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency). Hệ thống giao thức hỗ trợ sự kết nối qua lại, phi tập trung là khởi điểm của TCP/IP ngày nay. Một vài năm sau, khi Hiệp hội Khoa học Quốc gia Mỹ muốn xây dựng một mạng lưới để kết nối các tổ chức, họ áp dụng giao thức của ARPAnet và bắt đầu hình thành Internet. Yếu tố phi tập trung của ARPAnet chính là một phần của sự thành công của TCP/IP và Internet. Hai đặc điểm quan trọng của TCP/IP tạo ra môi trường phi tập trung gồm: Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 5 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet Xác nhận mút đầu cuối - hai máy tính đang kết nối với nhau đóng vai trò hai đầu mút ở mỗi đầu của dây truyền. Chức năng này xác nhận và kiểm tra sự trao đổi giữa 2 máy. Về cơ bản, tất cả các máy đều có vai trò bình đẳng. Định tuyến động - các đầu mút được kết nối với nhau thông qua nhiều đường dẫn, và các bộ định tuyến làm nhiệm vụ chọn đường cho dữ liệu dựa trên các điều kiện hiện tại (Trong các phần sau, hoạt động định tuyến và đường dẫn sẽ được đề cập chi tiết hơn). II. Kiến trúc phân tầng của mạng Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính được tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering). Trong hệ thống thành phần của mạng được tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước đó; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao hơn. Số lượng các tầng cũng như chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của Digital, mạng ARPANET. là có sự khác nhau. Nguyên tắc cấu trúc của mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc phân tầng (Số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau). Mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn. Tầng i của hệ thống A sẽ hội thoại với tầng i của hệ thống B, các quy tắc và quy ước dùng trong hội thoại gọi là giao thức mức I Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác nguyên thuỷ của tầng dưới cung cấp lên tầng trên. Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác ( trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các xâu bít (0.1) từ hệ thống này sang hệ thống khác ).Dữ liệu được truyền Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 6 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận (receiver) bằng đường truyền vật lý và cứ như vậy dữ liệu lại đi ngược lên các tầng trên. Như vậy khi hai hệ thống liên kết với nhau, chỉ tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (liên kết ảo ) được đưa vào để hình thức hoá các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông. Như vậy để viết chương trình cho tầng N, phải biết tầng N+1 cần gì và tầng N -1 có thể làm được gì. Hình 1: Tổng quát kiến trúc phân tầng . Nguyên tắc để xây dựng kiến trúc phân tầng như sau: • Để đơn giản cần hạn chế số lượng các tầng. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 7 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet • Tạo ranh giới các tầng sao cho các tương tác và mô tả các dịch vụ là tối thiểu. • Chia các tầng sao cho các chức năng khác nhau được tách biệt với nhau, và các tầng sử dụng các loại công nghệ khác nhau cũng được tách biệt. • Các chức năng giống nhau được đặt vào cùng một tầng. • Chọn ranh giới các tầng theo kinh nghiệm đã được chứng tỏ là thành công. • Các chức năng được định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hưởng ít nhất đến các tầng kế nó. • Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho có thể chuẩn hóa giao diện tương ứng. • Tạo một tầng khi dữ liệu được xử lý một cách khác biệt. • Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh hưởng đến các tầng khác. • Mỗi tầng chỉ có các ranh giới (giao diện) với các tầng kề trên và kề dưới nó. • Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết. • Tạo tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận. • Cho phép hủy bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết. III. Mô hình OSI 1. Khái niệm Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng về: Phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau… sự không tương thích đó làm trở ngại Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 8 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet cho quá trình tương tác giữa người dùng ở các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận được với người sử dụng. Với lý do đó tổ chức chuẩn hoá quốc tế ISO đã thành lập một tiểu ban nhằm xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm mạng. Kết quả là năm 1984 ISO đã đưa ra mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở ( Reference Model for Open System Inter - connection) hay gọn hơn là OSI Reference model. Mô hình này được dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở. Hình 2 : Mô hình OSI. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 9 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet 2. Mục đích Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các tầng cấp. Mỗi một tầng cấp có một đặc tính là nó chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới nó, đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử dụng các chức năng của mình. Một hệ thống cài đặt các giao thức bao gồm một chuỗi các tầng nói trên được gọi là "chồng giao thức" (protocol stack). Chồng giao thức có thể được cài đặt trên phần cứng, hoặc phần mềm, hoặc là tổ hợp của cả hai. Thông thường thì chỉ có những tầng thấp hơn là được cài đặt trong phần cứng, còn những tầng khác được cài đặt trong phần mềm. Mô hình OSI này chỉ được ngành công nghiệp mạng và công nghệ thông tin tôn trọng một cách tương đối. Tính năng chính của nó là quy định về giao diện giữa các tầng cấp, tức qui định đặc tả về phương pháp các tầng liên lạc với nhau. Điều này có nghĩa là cho dù các tầng cấp được soạn thảo và thiết kế bởi các nhà sản xuất, hoặc công ty, khác nhau nhưng khi được lắp ráp lại, chúng sẽ làm việc một cách dung hòa (với giả thiết là các đặc tả được thấu đáo một cách đúng đắn Thường thì những phần thực thi của giao thức sẽ được sắp xếp theo tầng cấp, tương tự như đặc tả của giao thức đề ra, song bên cạnh đó, có những trường hợp ngoại lệ, còn được gọi là "đường cắt ngắn" (fast path). Trong kiến tạo "đường cắt ngắn", các giao dịch thông dụng nhất, mà hệ thống cho phép, được cài đặt như một thành phần đơn, trong đó tính năng của nhiều tầng được gộp lại làm một. Việc phân chia hợp lý các chức năng của giao thức khiến việc suy xét về chức năng và hoạt động của các chồng giao thức dễ dàng hơn, từ đó tạo điều kiện cho việc thiết kế các chồng giao thức tỉ mỉ, chi tiết, song có độ tin cậy cao. Mỗi tầng cấp thi hành và cung cấp các dịch vụ cho tầng ngay trên nó, đồng thời đòi hỏi dịch vụ của tầng ngay dưới nó. Như đã nói ở trên, một thực thi bao gồm nhiều tầng cấp trong mô hình OSI, thường được gọi là một "chồng giao thức". Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 10 [...]... là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng) , là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng) Chúng cũng là hai giao thức. .. dùng trong mạng cục bộ, CCITT (nay là ITU) dùng cho liên mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối các hệ thống mở Trên Internet họ giao thức được sử Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 16 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet dụng là bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP, ngắn... Protocol) Giao thức truyền thư đơn giản: là một giao thức trực tiếp bảo đảm truyền thư điện tử giữa các máy tính trên mạng Internet • SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và các thiết bị kết nối mạng Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 22 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet. .. Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet dụng rộng rãi trong thực tế trong khi mô hình OSI lại phù hợp với mục đích học tập và giảng dạy 2 Tổng quát về các giao thức Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP được minh hoạ tổng quát như hình trên với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn được sử dụng có so sánh với kiến trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao thức này... destination Còn đối với bộ giao thức TCP/IP tầng giao vận làm mọi nhiệm vụ kiểm tra phát hiện và sửa lỗi • Mô hình OSI được xây dựng trước khi các giao thức của nó được xây dựng, do vậy nó có tính tổng quát cao và có thể được dùng đẻ mô tả các mô hình khác Ngược lại, bộ giao thức TCP/IP chỉ là một mô hình để nhóm và miêu tả những giao thức sẵn có trong thực tế Vì vậy bộ giao thức TCP/IP được sử Lê Thị Thanh... Bộ giao thức TCP/IP I Cấu trúc phân tầng của TCP/IP Như ta đã nói ở phần trên, TCP/IP là mô hình mở để kết nối mạng, Do vậy, nó cũng được thiết kế theo kiến trúc phân tầng tương tự như mô hình OSI Bộ giao thức TCP/IP được thiết kế gồm 4 tầng được mô tả theo hình dưới: Hình 5 : Bộ giao thức TCP/IP II Đóng gói dữ liệu trong TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP dùng sự đóng gói dữ liệu nhằm trừu tượng hóa các giao. .. tầng trong bộ giao thức TCP/IP Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 18 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet 3 Đặc điểm • Là bộ giao thức chuẩn mở và sẵn có, vì: nó không thuộc sở hữu của bất cứ một tổ chức nào; các đặc tả thì sẵn có và rộng rãi Vì vậy bất kì ai cũng có thể xây dựng phần mềm truyền thông qua mạng máy tính dựa trên nó • TCP/IP độc lập với phần cứng mạng vật lý, điều... này cho phép TCP/IP có thể được dùng để kết nối nhiều loại mạng có kiến trúc vật lý khác nhau như: Ethernet, Tokenring, FDDI, X25, ATM (Trong phạm vi đề tài ta chỉ xét tới Ethernet) • TCP/IP dùng địa chỉ IP để định danh các host trên mạng tạo ra một mạng ảo thống nhất khi kết nối mạng VI TCP/IP và OSI 1 So sánh TCP/IP và OSI Do nhiều nguyên nhân như lịch sử, chi phí… nên bộ giao thức TCP/IP đã được... giữa OSI và TCP/IP: Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 19 Đồ án môn Network: Giao thức TCP/IP và Mạng Internet Hình 4 : Tương ứng các tầng giữa TCP/IP và OSI • Trong khi mô hình OSI nhấn mạnh độ tin cậy được cung cấp trong dịch vụ chuyển dữ liệu thì đối với TCP/IP coi độ tin cậy nằm trong vấn đề end to end • Trong mô hình OSI tất cả mọi tầng đều có phát hiện và kiểm tra lỗi, tầng giao vận chỉ... quy ước cho kết nối mạng, lưu thông và chọn đường Kỹ thuật đó được phát triển đầy đủ và được đưa ra với tên gọi chính xác là TCP/IP Iternet Protocol Suit và thường được gọi tắt là TCP/IP Dùng TCT/IP người ta có thể kết nối được tất cả các mạng bên trong công ty của họ hoặc có thể kết nối giữa các mạng của các công ty, các tổ chức khác nhau với nhau Bộ giao thức TCP/IP gồm nhiều giao thức được phần làm . (repeater), thi t bị tiếp hợp mạng (network adapter) và thi t bị tiếp hợp kênh máy chủ (Host Bus Adapter)- (HBA dùng trong mạng lưu trữ (Storage Area Network) ).. trợ hoạt động song cơng (duplex) hoặc bán song cơng (half- duplex) hoặc đơn cơng (Single) và thi t lập các qui trình đánh dấu điểm hồn thành (checkpointing)