Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Bởi: Vien CNTT – DHQG Hanoi TCP/IP gao thức (bao gồm nhiều giao thức) hỗ trợ việc truyền thông máy tính thiết bị tương tự mạng Trước hết để hiểu TCP/IP gì, ta phải hiểu mạng máy tính phải có giao thức mạng Mạng máy tính Một hệ thống mạng tập hợp nhiều máy tính thiết bị tương tự, chúng trao thông tin với thông qua trung gian truyền tải hình 1.1 Hình 1.1 Một mạng cục điển hình Trong phạm vi hệ thống mạng, yêu cầu liệu từ máy tính chuyển qua phận trung gian (có thể dây cáp mạng đường điện thoại) tới máy tính khác Trong hình 1.1, máy tính D phải có khả gửi thông tin yêu cầu tới máy tính F Máy tính F phải hiểu thông điệp máy tính D đáp lại cách gửi hồi âm cho máy tính D 1/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Giao thức Một máy tính tương tác với giới thông qua nhiều ứng dụng Những ứng dụng thực nhiệm vụ cụ thể quản lý liệu vào Nếu máy tính phần hệ thống mạng, số ứng dụng giao tiếp với ứng dụng máy tính khác thuộc hệ thống mạng Bộ giao thức mạng hệ thống quy định chung giúp xác định trình truyền liệu phức tạp Dữ liệu từ ứng dụng máy này, qua phần cứng mạng máy, tới phận trung gian đến nơi nhận, thông qua phần cứng máy tính đích tới ứng dụng (Xem hình 1.2) Hình 1.2 Vài trò giao thức mạng TCP/IP, lịch sử phát triển Khái niệm TCP/IP giao thức có vai trò xác định trình liên lạc mạng quan trọng định nghĩa “hình dạng” đơn vị liệu thông tin chứa để máy tính đích dịch thông tin cách xác TCP/IP giao thức liên quan tạo hệ thống hoàn chỉnh quản lý trình liệu xử lý, chuyển nhận mạng sử dụng TCP/IP Một hệ thống giao thức liên quan, chẳng hạn TCP/IP, gọi giao thức Thực tế trình định dạng xử lý liệu TCP/IP thực lọc hãng sản xuất Ví dụ, Microsoft TCP/IP phần mềm cho phép Windows NT xử lý liệu format theo TCP/IP hoà vào mạng TCP/IP Một chuẩn TCP/IP hệ thống quy định quản lý việc trao đổi mạng TCP/IP Bộ lọc TCP/IP phần mềm có chức cho phép máy tính hoà vào mạng TCP/IP 2/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Mục đích chuẩn TCP/IP nhằm đảm bảo tính tương thích tất lọc TCP/IP thuộc phiên hãng sản xuất Lịch sử phát triển TCPIP Thiết kế TCP/IP ngày hôm nhờ vai trò mang tính lịch sử Internet, giống nhiều thành tựu công nghệ cao khác, bắt nguồn từ nghiên cứu Bộ Quốc phòng Mỹ Vào cuối năm 60, quan chức Bộ bắt đầu nhận thấy lực lượng quân lưu giữ số lượng lớn loại máy tính, số không kết nối, số khác nhóm vào mạng đóng, giao thức “cá nhân” không tương thích “Cá nhân”, trường hợp này, có nghĩa công nghệ nhóm kiểm soát Nhóm không muốn tiết lộ thông tin liên quan giao thức để người sử dụng kết nối Họ bắt đầu băn khoăn khả chia sẻ thông tin máy tính Vốn quen với vấn đề an ninh, Bộ Quốc phòng Mỹ lập luận xây dựng mạng lưới dễ trở thành mục tiêu công quân Một yêu cầu trước hết mạng lưới phải nằm phân tán Các dịch vụ quan trọng không phép tập trung số chỗ Bởi điểm bị công thời đại tên lửa Họ muốn bom đánh vào phận sở hạ tầng không làm cho toàn hệ thống bị đổ vỡ Kết mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) Hệ thống giao thức hỗ trợ kết nối qua lại, phi tập trung khởi điểm TCP/IP ngày Một vài năm sau, Hiệp hội Khoa học Quốc gia Mỹ muốn xây dựng mạng lưới để kết nối tổ chức, họ áp dụng giao thức ARPAnet bắt đầu hình thành Internet Yếu tố phi tập trung ARPAnet phần thành công TCP/IP Internet Kiến trúc TCP/IP Các chức TCP/IP Trước xem xét thành phần TCP/IP, nên bắt đầu cách tìm hiểu qua nhiệm vụ hệ thống giao thức Một hệ thống giao thức TCP/IP phải đảm bảo khả thực công việc sau: - Cắt thông tin thành gói liệu để dễ dàng qua phận truyền tải trung gian - Tương tác với phần cứng adapter mạng 3/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát - Xác định địa nguồn đích: Máy tính gửi thông tin phải xác định nơi gửi đến Máy tính đích phải nhận đâu thông tin gửi cho - Định tuyến: Hệ thống phải có khả hướng liệu tới tiểu mạng, cho dù tiểu mạng nguồn đích khác mặt vật lý Kiểm tra lỗi, kiểm soát giao thông xác nhận: Đối với phương tiện truyền thông tin cậy, máy tính gửi nhận phải xác định sửa chữa lỗi trình vận chuyển liệu Chấp nhận liệu từ ứng dụng truyền tới mạng đích Để thực công việc trên, người sáng tạo TCP/IP chia thành phần riêng biệt, theo lý thuyết, hoạt động độc lập với Mỗi thành phần chịu trách nhiệm riêng biệt hệ thống mạng Lợi cấu trúc lớp nằm chỗ cho phép nhà sản xuất dễ dàng áp dụng phần mềm giao thức cho phần cứng hệ điều hành Các lớp giao thức TCP/IP bao gồm: Kiến trúc TCP/IP 4/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Lớp truy cập mạng – Cung cấp giao diện tương tác với mạng vật lý Format liệu cho phận truyền tải trung gian tạo địa liệu cho tiểu mạng dựa địa phần cứng vật lý Cung cấp việc kiểm tra lỗi trình truyền liệu Lớp Internet – Cung cấp địa logic, độc lập với phần cứng, để liệu lướt qua tiểu mạng có cấu trúc vật lý khác Cung cấp chức định tuyến để giao lưu lượng giao thông hỗ trợ việc vận chuyển liên mạng Thuật ngữ liên mạng dùng để đề cập đến mạng rộng lớn hơn, kết nối từ nhiều LAN Tạo gắn kết địa vật lý địa logic Lớp vận chuyển – Giúp kiểm soát luồng liệu, kiểm tra lỗi xác nhận dịch vụ cho liên mạng Đóng vai trò giao diện cho ứng dụng mạng 5/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Lớp ứng dụng – Cung cấp ứng dụng để giải cố mạng, vận chuyển file, điều khiển từ xa, hoạt động Internet Đồng thời hỗ trợ Giao diện Lập trình Ứng dụng (API) mạng, cho phép chương trình thiết kế cho hệ điều hành truy cập mạng Khi hệ thống giao thức TCP/IP chuẩn bị cho khối liệu di chuyển mạng, lớp máy gửi bổ sung thông tin vào khối liệu để lớp máy nhận nhận dạng Mô hình OSI Là chữ viết tắt "Open System Interconnection", hay gọi mô hình chuẩn OSI Vậy mô hình OSI gì? Thực khứ, việc truyền thông máy tính từ nhà cung cấp khác khó khăn, lẽ chúng sử dụng giao thức định dạng liệu khác Do Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) phát triển kiến trúc truyền thông biết đến mô hình Kết nối lẫn qua hệ thống mở - Open System Interconnection (OSI) mô hình định nghĩa tiêu chuẩn liên kết máy tính từ nhà cung cấp khác 6/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Để dễ dàng cho việc thực họ chia mô hình OSI thành phần riêng biệt (7 lớp riêng biệt), theo lý thuyết, hoạt động độc lập với Mỗi thành phần chịu trách nhiệm riêng biệt hệ thống mạng Nhiệm vụ tầng mô hình OSI tóm tắt sau: Tầng ứng dụng (Application layer – lớp 7): tầng ứng dụng quy định giao diện người sử dụng môi trường OSI, cung cấp phương tiện cho người sử dụng truy cập vả sử dụng dịch vụ mô hình OSI Điều khác biệt tầng không cung cấp dịch vụ cho tầng OSI khác ngoại trừ tầng ứng dụng bên mô hình OSI hoạt động Các ứng dụng cung cấp chương trình xử lý kí tự, bảng biểu, thư tín … lớp đưa giao thức HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet Tầng trình bày (Presentation layer – lớp 6): tầng trình bày chuyển đổi thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền liệu, nén liệu truyền mã hóa chúng trước truyền đễ bảo mật.Nói đơn giản tầng định dạng liệu từ lớp đưa xuống gửi đảm bảo cho bên thu đọc liệu bên phát Các chuẩn định dạng liệu lớp GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG … Tầng giao dịch (Session layer – lớp 5): thực thiết lập, trì kết thúc phiên làm việc hai hệ thống Tầng giao dịch quy định giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng Nó xác lập ánh xạ tên đặt địa chỉ, tạo tiếp xúc ban đầu máy tính khác sở giao dịch truyền thông Nó đặt tên 7/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát quán cho thành phần muốn đối thoại riêng với nhau.Các giao thức lớp sử dụng NFS, X- Window System, ASP Tầng vận chuyển (Transport layer – lớp 4): tầng vận chuyển xác định địa mạng, cách thức chuyển giao gói tin sở trực tiếp hai đầu mút, đảm bảo truyền liệu tin cậy hai đầu cuối (end-to-end) Để bảo đảm việc truyền ổn định mạng tầng vận chuyển thường đánh số gói tin đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự.Bên cạnh lớp thực chức đièu khiển luồng điều khiển lỗi.Các giao thức phổ biến TCP, UDP, SPX Tầng mạng (Network layer – lớp 3): tầng mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển hướng, vạch đường gói tin mạng(chức định tuyến), gói tin phải qua nhiều chặng trước đến đích cuối Lớp lớp có liên quan đến địa logic mạngCác giao thức hay sử dụng IP, RIP, IPX, OSPF, AppleTalk Tầng liên kết liệu (Data link layer – lớp 2): tầng liên kết liệu có nhiệm vụ xác định chế truy nhập thông tin mạng, dạng thức chung gói tin, đóng gói phân phát gói tin.Lớp có liên quan đến địa vật lý thiết bị mạng, topo mạng, truy nhập mạng, chế sửa lỗi điều khiển luồng Tầng vật lý (Phisical layer – lớp 1): tầng vật lý cung cấp phương thức truy cập vào đường truyền vật lý để truyền dòng Bit không cấu trúc, cung cấp chuẩn điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết mức nối kết Mặc dù đời từ lâu, mô hình tham chiếu OSI “kim nam" cho loại mạng viễn thông, công cụ đắc lực sử dụng để tìm hiểu xem liệu gửi nhận mạng máy tính nói chung So sánh mô hình TCP/IP mô hình OSI Khi kiến trúc tiêu chuẩn OSI xuất TCP/IP đường phát triển Xét cách chặt chẽ, TCP/IP không tuân theo OSI Tuy nhiên, hai mô hình có mục tiêu giống có tương tác nhà thiết kế tiêu chuẩn nên mô hình xuất điểm tương thích Cũng thế, thuật ngữ OSI thường áp dụng cho TCP/IP Hình 2.2 thể mối quan hệ tiêu chuẩn TCP/IP bốn lớp mô hình OSI bảy lớp 8/9 Kiến trúc TCP/IP-Giới thiệu khái quát Lưu ý rằng, OSI chia nhiệm vụ Lớp ứng dụng thành phân lớp: Ứng dụng, Trình Bày Khu vực Hoạt động Lớp tương tác mạng OSI tách thành Lớp Kết nối liệu Lớp Vật lý Việc chia nhỏ chức làm tăng thêm phức tạp, đồng thời tạo linh hoạt cho nhà phát triển Điều cần đặc biệt lưu tâm TCP/IP OSI tiêu chuẩn, lọc hay phần mềm tạo giao thức 9/9