Đề tài thiết kế hệ thống mạng

 Giao thức liên kết Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao s

Giảng viên hướng dẫn : TH.S TRẦN ĐÌNH THÔNG

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN ĐỨC HÀ

Hà nội, tháng 04 năm 2010

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn thực tập

LỜI NÓI ĐẦU

Vào những năm 50 , những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn điện tử nên kích thức rất cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệu máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng

Đến những năm 60 cùng với sự phát triển của máy tính và nhu cầu trao đổi dữ liệu với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết

bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống máy tính

Và cho đến những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng khả năng tính toán của Trung tâm máy tính đến các vùng xa Vào năm

1977 công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường mạng của mình cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối bằng dây cáp mạng, và đó chính là hệ điều hành đầu tiên

Nội dung báo cáo thực tập tốt nghiệp gồm các nội dung chính sau:

thức TCP/IP, mô hình OSI

Chương 3 – Tổng quan về các thiết b m ng

Trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về các thiết bị mạng trong hệ thống mạng LAN, các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN, các công nghệ và các chuẩn cáp, các phương pháp đi cáp

Phần II: Xâ dựng và t iển khai hệ thống m ng

Trong chương này sẽ tập trình bày kiến thức về việc xây dựng, đánh giá về hệ thống mạng sao cho phù hợp với giá thành, độ bảo mật, tính sẵn sàng của hệ thống mạng

Chương 4 – Phân tích và t iển khai hệ thống mang

Chương 5 – Hướng phát t iển và khắc phục lỗi t ong hệ thống m ng

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 4

Mục lục 5

Danh mục hình vẽ 7

PHẦN 1 T NG UAN V HỆ TH NG MẠNG M T NH 8

CHƯ NG 1 - T NG UAN V C U TR C MẠNG M T NH 8

1.1 Khái niệm về mạng máy tính 8

1.2 Phân loại mạng máy tính 9

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý 9

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ) 10

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh ( circuit - switched network ) 10

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network) 11

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói 12

1.2.3 Phân loại mạng máy tính theo TOPO 12

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology) 12

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology) 13

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology) 14

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp 15

1.2.4 Phân loại theo chức năng 15

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server: 15

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer): 16

CHƯ NG 2 - MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ TH NG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP 17

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect): 17

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI 18

2.1.2.Các giao thức trong mô hình OSI 19

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI: 20

2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) 24

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP 24

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI 27

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP 28

2.2.3.1 Giao thức IP (Internet Protocol) 28

2.2.3.2 Giao thức UDP(User Datagram Protocol) 31

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol) 32

CHƯ NG 3 -T NG UAN V C C THIẾT BỊ TRONG HỆ TH NG MẠNG LAN 35

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản 35

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN 35

3.1.1.1.Card mạng – NIC(Network Interface Card) 35

Hình 15: Network Interface Card 37

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp 37

3.1.1.3 Hub: 37

Hình 16: Hub 37

3.1.1.4.Liên mạng (Internetworking ) 38

3.1.1.5.Cầu nối (bridge ) 38

3.1.1.6 Bộ định tuyến (router ) 43

3.1.1.7 Bộ chuyển mạch (switch ) 45

3.1.2 Hệ thống cáp dùng cho LAN 46

3.1.2.1.Cáp xoắn 46

3.1.2.2 Cáp đồng trục: 47

3.1.2.3 Cáp sợi quang 47

CHƯ NG 4-T NG UAN V THIẾT KẾ HỆ TH NG MẠNG LAN 49

4.1 Mô hình phân câp các lớp mạng trong LAN (Hierarchical models): 49

4.2 êu cầu về SECURIT với hệ thống 51

4.3 Các bước thiết kế 55

4.3.1 Phân tích yêu cầu sử dụng 55

4.3.2 Lựa chọn các thiết bị phần cứng 55

4.3.3.Lựa chọn phần mềm 55

4.3.4 Công cụ quản trị 56

4.3.5 Hệ thống cáp mạng bao gồm 56

PHẦN 2 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ TH NG MẠNG CỦA KHOA ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Error! Bookmark not defined 1 Khảo sát mô hình của khoa điện tử Error! Bookmark not defined 2 Phân tích mô hình mạng và các thiết bị mạng đuợc sử dụng trong mô hình Error! Bookmark not defined 2.1 Mô hình thiết kế (mô phỏng ) Error! Bookmark not defined 2.2 Các thiết bị mạng trong mô hình Error! Bookmark not defined 2.2.1 ASA 5520 Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cisco 2811 Integrated Service Router Error! Bookmark not defined 2.2.3 Thiết bị chuyển mạch Catalyst switch models 3560 Error! Bookmark not defined 2.2.4 Cisco Catalyst 2960 Error! Bookmark not defined 2.2.5 Thiết bị kết nối mạng không dây Error! Bookmark not defined 2.3 Phân tích hệ thống Error! Bookmark not defined 2.3.1 Cấu hình VLAN trên hệ thống Switch Error! Bookmark not defined 2.3.2 Sử dụng giao thức VTP (VLAN Trunking Protocol) để quản lý Switch Error! Bookmark not defined 2.3.3 Access Control List (ACL) Error! Bookmark not defined 3 Triển khai mô hình mạng Error! Bookmark not defined 3.1.Chia VLAN và địa chỉ IP của các VLAN trong mạng Error! Bookmark not defined 3.2 Cấu hình trên các thiết bị mạng 68

3.2.1 Cấu hình trên switch core (3560) 68

3.2.2 Cấu hình trên Switch 1 73

3.2.3 Cấu hình trên Switch2 75

3.2.3 Cấu hình trên route Hanoi 76

3.2.4 Cấu hình trên router ISP 78

3.2.5 Cấu hình Web server 79

3.2.6 Cấu hình trên router HCM 82

3.2.6 Cấu hình Access Point để kết nối wifi 83

3.2.7 Mô hình mạng thực tế Error! Bookmark not defined Danh mục hình vẽ Hình 1 Mô hình mạng căn bản 8

Hình 2 Mạng chuyển mạch kênh 10

Hình 3 Cấu trúc mạng sao 12

Hình 4 Cấu hình mạng vòng 14

Hình 5 Cấu trúc mạng hình tuyến Error! Bookmark not defined Hình 6 Mô hình OSI bảy tầng 17

Hình 7 Phương thức xác lập gói tin trong mô hình OSI 20

Hình 8 Kiến trúc TCP/IP 25

Hình 10 uá trình đóng / mở gói dữ liệu trong TCP/IP 26

Hình 11 Cấu trúc dữ liệu trong TCP/IP 27

Hình 12 Khuân dạng dữ liệu trong OSI 29

Hình 13 Phân lớp địa chỉ IPv4 Error! Bookmark not defined Hình 14 Bảng các lớp địa chỉ Internet 31

Hình 15 Chia mạng con 31

Hình 16 Khuân dạng UDP datagram 32

Hình 17 Khuân dạng TCP segment 33

Hình 18: Network Interface Card 36

Hình 19: Hub 37

Hình 20 Hoạt động của Bridge 39

Hình 21 Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI 40

Hình 22 Bridge biên dịch 41

Hình 23 Liên kết mạng sử dụng 2 Bridge 42

Hình 24 Hoạt động của Router trong mô hình OSI 44

Hình 25 Mô hình bộ chuyển mạch 46

Hình 26 Mô hình phân cấp các lớp mạng 50

Hình 27 Mô hình tường lửa trong hệ thống mạng 53

Hình 28 Mô hình tường lửa 3 phần 54

Hình 29 Mô hình mạng mô phỏng của khoa điện tử (ĐHCNHN) Error! Bookmark not defined

Hình 30 ASA 5520 của hãng Cisco Error! Bookmark not defined Hình 31 Cisco 2811 Integrated Service Router Error! Bookmark not defined

Hình 32 Catalyst switch models 3560 Error! Bookmark not defined Hình 33 : Cisco Catalyst 2960 Error! Bookmark not defined Hình 34: Router Access Point Linksys Error! Bookmark not defined Hình 35 Mô hình mạng thực tế Error! Bookmark not defined

PHẦN 1: T NG U N HỆ THỐNG M NG MÁY T NH

************************

CHƯƠNG 1 - T NG U N C U TR C M NG MÁY T NH 1.1 Khái niệm về m ng má tính :

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

PC1 PC2

Hình 1: Mô hình m ng 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 nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép trên đĩa mền, CD Rom…điều này gây nhiều bất tiện cho người dùng

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu kết nối các máy tính với nhau thành mạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điễm sau

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

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề án, mọi người ở trong mạng đó có thể trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

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

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi như là ổ cứng,màn hình, một số thiết bị ngoại vi đắt tiền (máy in, máy vẽ…)

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

- Một số người sử dụng không cần phải 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 vào mạng máy tính của công ty để lấy tài nguyên, và làm việc trong mạng của công ty

- Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá các tệp (files ) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thư mục đó

1.2 Phân lo i m ng má tính :

1.2.1 Phân lo i theo ph m vi đ a lý:

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

bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:

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

 Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) Là mạng được cài đặt trong 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 truyền thông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s )

 Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) Phạm vi của mạng có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

 Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network ) Là mạng được thiết lập trên phạm vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất Thông thường kết nối thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiều nhất

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chu ển m ch ( t u ền dữ liệu ) 1.2.2.1 M ng chu ển m ch kênh ( circuit - switched network )

Trong trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định ( hình 1)

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

tốn 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 M ng chu ển m ch 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 để chuyển bản tin tới đích Tuỳ thuộc vào điều khiện về mạng, các thông tin khác nhau

có thể được gửi đi theo các kênh khác nhau

Ưu điểm :

 Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa các trạm

 Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch bản tin) có thể lưu dữ thông báo cho đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng

 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 chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời đến nhiều đích

A

S3

S4 S2

Nhược điểm :

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

1.2.2.3 M ng chu ển m ch gói

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

Phương pháp chuyển mach bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gần giống nhau Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa 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 lo i m ng máy tính theo TOPO:

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có ba dạng cấu trúc là Mạng dạng hình sao (Star topology ), mạng dạng vòng (Ring Topology ) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology ) Ngoài ba dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác được kết hợp từ ba dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hình hỗn hợp,…

1.2.3.1 M ng hình sao (Sta topolog )

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

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trục bus, nên tránh được các yếu tố gây ngưng 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 mở rộng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành

Ưu điểm :

- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút 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 động

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

Nhược điểm :

- Khả năng mở rộng của toàn mạng phục 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 trung tâm

- Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m với công nghệ hiện tai)

1.2.3.2 M ng d ng vòng (Ring topology)

Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó Các nút

Hình 3 C u t c m ng sao

truyền 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

Ưu điểm:

- Mạng dạng vòng có thuận lợi có thể mở rộng ra xa, ít tốn dây để kết nối giữa các nút mạng hơn so với các topo mạng khác

- Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ tối đa khi truy nhập

Nhược điểm: Các máy tính phải kết nối với nhau theo hình tròn , nếu bị ngắt ở

một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng

1.2.3.3 M ng d ng tu ến (Bus topolog ) Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác Các nút đều được nối về 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 dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và dữ liệu khi truyền đi đều mang theo địa chỉ nơi đến

Hình 4 C u hình m ng vòng

Ưu điểm :

- Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất

- Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ

1.2.3.4 M ng d ng kết hợp

Là mạng kết hợp dạng sao và tuyến ( star/bus topology) Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm Ưu điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng này đem lại sự linh hoạt trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất kỳ toà nhà nào

1.2.4 Phân lo i theo chức năng:

1.2.4.1 M ng theo mô hình Client- Server:

Đối với các mạng máy tính ở dạng client – server thì một số máy tính được thiết lập 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, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client

terminator

Hình 5 C u t c m ng hình tu ến

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 thể phục vụ cho nhiều người dùng

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

1.2.4.2.M ng ngang hàng (Pee - to- Peer):

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

Ưu điểm là cấu trúc mạng đơn giản do đó dễ lắp đặt và triển khai nên phù hợp với 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

CHƯƠNG 2 - MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI À BỘ

GI O THỨC TCP/IP

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect):

Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu qua mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, HoneyWell và Digital Equipment Corporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy tính

Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá uốc tế – ISO(International Standard Oranization) chính thức đưa ra mô hình OSI(Open Systems Interconnect) là tập hợp các đặc điểm kỹ thuật 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

và giao thức mạng khác nhau

Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical

Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical

Hình 6: Mô hình OSI bả 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 được đề xuất năm 1977 và công bố năm 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận

Mô hình OSI là mộ 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 mô tả một phần chức năng độc lập Sự tách rời của mô hình nay mang lại lợi ích sau:

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

 Chuẩn hoá các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm

 Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp 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 được với nhau

- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì đựơc 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 ) thoả 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 trường liên 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 t ong 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 lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao sự an toàn trong truyền dữ liệu

 Giao thức không liên kết Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết logic 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 đoạn phân biệt

 Thiết lập liên kết (logic): Hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với 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 kèm theo ( như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/ hợp dữ liệu …)

Để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

 Huỷ bỏ liên kết (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết để dùng cho liên kết khác

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

dữ liệu mà thôi

Gói tin của giao thức Gói tin (Packet ) được hiểu như là một đơn vị thông tin dùng 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 gói tin ở các gói nguồn Và những gói tin này khi đích sẽ được kết hợp lại thành các thông điệp ban đầu Mỗi gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữ liệu

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

2.1.3 Các chức năng chủ ếu của các tầng t ong mô hình OSI:

 Application Layer (lớp ứng dụng)

Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa các chương trình ứng dụng của người dùng và mạng Giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng Tầng ứng dụng xử lý truy cập mạng

D

ata

Dat

a Dat

a Dat

a Dat

a Dat

a

hd

r hd

r hd

r hd

r hd

a Dat

a Dat

a Dat

a Dat

a

hd

r hd

r hd

r hd

r hd

chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi Tầng này không cung cấp dịch vụ cho tầng nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như truyền file, gửi nhận mail, Telnet, HTTP, FTP,SMTP…

 Presentation Layer (lớp t ình diễn)

Lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được trao đổi nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi, lớp ứng dụng của một hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu 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 từ trái qua phải hay từ phải qua trái nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte, bit vào trước hoặc sau khi truyền Lớp trình bày cũng quản lý các cấp

độ nén 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 dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụng được 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 hai thiết 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 cho lớp trình bày, cung cấp sự đồng bộ hoá giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt những điểm 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 hành kiểm 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 sử dụng luân phiên phải lấy lượt để truyền dữ liệu Tại một thời điểm chỉ có một người sử dụng đó quyền đặc biệt được gọi các dịch vụ nhất định của tầng phiên Việc phân bổ tầng này thông qua việc trao đổi thẻ bài

 Transport Layer (lớp vận chu ển)

Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các tầng trên, nó phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết dữ liệu vào một luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết bị đáng tin cậy Tầng này thiết lập duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp các dịch vụ sau

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

 Kiếm soát lỗi: Khi có phân đoạn bị thất bại , sai hoạc trùng lặp, tầng vận chuyển 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 xác nhận 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

dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của tầng mạng

 Network Layer (lớp m ng)

Chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gửi packet từ mạng nguồn đến mạng đích Tầng này quyết định hướng đi từ máy nguồn đến máy đích… Nó cũng quản lý lưu lượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến và kiểm soát tắc nghẽn

dữ liệu Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ dữ liệu mà máy 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 mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầng mạng) 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 hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu.Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được

chuyển qua một chuỗi các nút Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu Như vậy ở mỗi 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

lý tập 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 tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần 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 đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng Trong từng thời điểm, mỗi nút phải duy trì các thông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình Như vậy các thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút

 Data Link (lớp liên kết dữ liệu )

Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước , địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định được cơ chế truy cập thông tin trên mạng và phương 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 máy tính , đó là phương thức “điểm- điểm” và phương thức “điểm- nhiều điểm” Với phương thức “điểm - điểm” các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau Phương thức “điểm- nhiều điểm” tất cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý

Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi Nếu một gói tin có lỗi không sửa 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 trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã nào đó ( như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân( xâu bít ) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu , các thủ tục), và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt 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 Các loại cáp để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng, các dây cáp có thể dài bao nhiêu….Mặt khác các tầng vật lý cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện tốc độ cáp truyền dẫn Tầng vật lý không quy định một ý nghĩa nào cho các tín hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân là 0 và 1 ở các tầng cao hơn của mô hình OSI 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 với nhau Ngày nay,TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu

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

 Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

 Tầng Internet (Internet Layer)

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

 Tầng ứng dụng (Application Layer)

 Tầng liên kết:

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

 Tầng Internet:

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

 Tầng giao vận:

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

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time- out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa

Applications Transport

Internetwork

Network Interface

And Hardware

Applications TCP/UDP

ICMP

IP ARP/RARP

Network Interface And

Hardware

Hình 8: Kiến t c TCP/IP

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 Các cơ chế 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 và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụng được 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: uá t ình đóng / mở gói dữ liệu t ong TCP/IP

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

User Data

User Data

Application data

Appl Header

TCP header

Application data TCP

header

IP header

Application data TCP

header

IP header

Ethernet

header

Ethernet trailer

Ethernet frame

Ethernet TCP segment

IP datagram

khi đến tấng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa Hình vẽ 10 cho ta thấy lược đồ dữ liệu qua các tầng Trong hình vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệu được 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 TCP segment

 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: C u t c dữ liệu t ong TCP/IP

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI:

stream message

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

Physical Layer, Data link Layer Data link Layer

Network Layer Internet Layer

Transport Layer Transport layer

Session Layer, Presentation

Layer, Application Layer

Application Layer

Bảng so sánh mô hình OSI với mô hình ICP/IP

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 cậy của việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của mô hình OSI mà cho phép thêm một lựa chọn khác là UDP

2.2.3 Một số giao thức t ong bộ giao thức TCP/IP :

2.2.3.1 Giao thức IP (Internet Protocol):

 Giới thiệu chung:

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

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

 Ý nghĩa các tham số t ong 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 tính

theo 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

Type of Service Total Length

Source Address

Hình 12: Khuân d ng dữ liệu t ong OSI

Có độ dài 32 bits và được tách thành 4 vùng , mỗi vùng 1 byte thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và cách nhau bởi dấu chấm (.)

C

D

E

192.0.0.0 đến 223.255.255.255 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 240.0.0.0 đến 247.255.255.255

Hình 14: Bảng các lớp đ a chỉ Internet

 Đ a chỉ m ng con:

Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trong thực tế thường không có một số lượng trạm lớn như vậy kết nối vào một mạng đơn

lẻ địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành các mạng con nhỏ hơn Ta

có thể dùng một số bit đầu tiên của trường hostid trong địa chỉ IP để đặt địa chỉ mạng con

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

 Mặt n đ a chỉ m ng con:

Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉ mạng con 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 1 còn 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 năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận (ACK), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫn đến tình trạng mất

Subnet

Hình 15: Chia m ng con

hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo cho người gửi Khuân dạng của UDP datagram được mô tả như sau

2.2.3.3 Giao thức TCP(T anmission Control Protocol):

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

và có liên kết

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

Source Port Destination

Port

Port

Data begins here…

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

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

- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúc đáp tuy nhiêm phúc 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 để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn

Nếu 1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi truyền lại segment 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 dữ

liệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại) Điều này tránh xảy ra trường hợp

trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn

Khuân dạng của TCP segment được mô tả như sau

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 bit

S N được thiết lập Nếu bit S N 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 kết nối TCP

 Acknowledgment Number (32 bits) Số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ để nhận và ngầm định báo nhận tốt các segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn

 Header Length (4 bits) Số lượng từ (32 bits) trong TCP header, chỉ ra vị trị bắt đầu 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

S N 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

 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 ngầm định là 536 byte Giá trị này có thể điều chỉnh được bằng cách khai báo trong vùng Option

CHƯƠNG 3 –T NG U N CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG

M NG L N

3.1 Các thiết b L N cơ bản:

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

Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùng chung 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 là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi nối mạng LAN rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội

3.1.1.Các thiết b nối chính của L N:

3.1.1.1.Ca d m ng – NIC(Network Interface Card)

Card mạng _ NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết 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 mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng Card thực hiện các chức năng quan trọng

 Điều khiển liên kết luận lý liên lạc với các lớp trên trong 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 môi trường

 Báo hiệu tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cách dùng các

 Tốc độ truyền thông tin

Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúng hoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI kết nối vật lý với môi trường mạng bằng một 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 Repeate Bộ lặp

Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại và định thời lại tín hiệu Thiết bị này hoạt động ở tầng Physical của mô hình OSI Repeater khuyếch 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 đổi gì

3.1.1.3 Hub:

Hình 19: Hub

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng Khi có tín hiệu Ethernet được truyền tự một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng của hub Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc

không cho phép 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 14 khe 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 đầu cho 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 tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng

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

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

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

3.1.1.4.Liên m ng (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 có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu không giống như repeater phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì Bridge đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước 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 thấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau

và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

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

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

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

- Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khả năng 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 và Bridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng 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 khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua

í 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

có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token ring

Application Presentation Session Transport Network Datalink Physic

Hình 21 Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI

Tuy nhiên chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng Ví dụ như kích thước tối 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 mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng bytes dư sẽ bị loại bỏ

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

bộ từng phần mạng sẽ không được cho phép qua phần mạng khác

Bridge

Token ring

Ethernet

Hình 22: B idge biên d ch