tìm hiểu về mạng internet

2 LÝ THUYẾT 2.2 GIAO TIẾP ETHERNET 2.2.a TỔNG QUAN VỀ ETHERNET  Ethernet họ lớn đa dạng gồm công nghệ mạng dựa vào khung liệu dành cho mạng LAN Tên ETHERNET xuất phát từ khái niệm Ête ngành vật lý học Ethernet định nghĩa loạt định nghĩa nối dây phát tín hiệu cho tầng vật lý Hai phương tiện để truy nhập phần MAC (điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn) tầng liên kết liệu định dạng chung cho việc định địa Vì nhắc đến Ethernet ta liên hệ đến lớp lớp mơ hình OSI Hai lớp thuộc phần cứng Ethernet , lớp lại thuộc việc xử lý phần mềm Ethernet chuẩn hóa thành IEEE 802.3 cấu trúc mạng hình sao, hình thức nối dây cáp xoắn (twisted pair) trở thành công nghệ mạng LAN sử dụng rộng rãi từ thập niên 1990 Trong năm gần đây, mạng wi-fi, dạng LAN khơng dây chuẩn hóa IEEE 802.11, sử dụng bên cạnh thay Ethernet nhiều cấu hình mạng  Mơ hình OSI giao thức Ethernet TCP/IP  Mơ hình OSI cung cấp phương thức chuẩn hay mơ hình tham khảo mà dựa vào ta xây dựng phương thức truyền mạng mạng mơ hình này, mạng chia thành lớp  Giao thức Ethernet TCP/IP xây dựng dựa vào mơ hình này,nó rút gọn lại lớp tham khảo hình vẽ dưới:   Tóm tắt lớp mơ hình TCP/IP Network Access layer (lớp truy cập mạng)  Là cộng gộp lớp Data Link Physical quản lý dạng tín hiệu điện, cáp xoắn, thiết bị kết nối vật lý Ethernet Media Access Control (MAC)  Một số giao thức tiêu biểu tầng gồm: + ATM ( Asynchronous Transfer Mode) + Ethernet + Token Ring + FDDI ( Fiber Distributed Data Interface) + Fram delay Internet layer (lớp mạng)  Nằm bên lớp truy cập mạng tầng có chức gán địa chỉ, đóng gói định tuyến (Route) liệu  Bốn giao thức quan trọng tầng sau + IP (internet Protocol): có chức gán địa cho liệu trước truyền định tuyến chúng tới đích + ARP ( Address Resolution Protocol): có chức biên dịch địa IP máy đích thành địa MAC (khi nhận liệu) chuyển địa MAC thành địa IP truyền liệu +ICMP ( Internet Control Message Protocol): có chức thơng báo lỗi trường hợp truyền bị hỏng + IGMP ( Internet Group Management Protocol): có chức điều khiển truyền đa hướng (Muticast) Transport Layer (lớp giao vận)  Có trách nhiệm thiết lập phiên truyền thơng máy tính quy định cách truyền liệu  Hai giao thức lớp gồm + UDP ( User Datagram Protocol): gọi giao thức gói người dùng UDP cung cấp kênh truyền thơng phi kết nối nên khơng đảm bảo truyền liệu đáng tin cậy ứng dụng dùng UDP thường truyền gói tin có kích thước nhỏ, u cầu tốc độ nhanh (yêu cầu độ trễ nhỏ), độ tin cậy liệu phụ thuộc ứng dụng + TCP (Transmission Control Protocol): ngược lại với UDP, TCP cung cấp kênh truyền thông hướng kết nối đảm bảo truyền liệu cách đáng tin cậy TCP thường truyền gói tin có kích thước lớn u cầu phía nhận xác nhận gói tin nhận Application Layer (lớp ứng dụng)  Gồm nhiều giao thức cung cấp ứng dụng cho người dùng Được sử dụng để định dạng trao đổi thông tin người dùng  Một số giao thức thông dụng cho tầng + DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): giao thức cấu hình trạm động (tự động lấy địa IP) + DNS (Domain Name System): Hệ thống tên miền + SNMP (Simple Network Management Protocol): giao thức quản lý mạng đơn giản + TFTP (Trivial File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập tin bình thường + TELNET  Cấu trúc Protocol Có thể thấy rằng, tất lớp trền đưa xuống lớp lớp xem tồn data, sau gắn thêm header riêng đưa xuống lớp xử lý Hoạt động giao thức TCP/IP sau: phía phát: (q trình phát) 1) Dữ liệu truyền từ ứng dụng đến giao thức vận chuyển (TCP or UDP) Một gói tin hay đơn vị liệu (PDU) TCP/UDP thường gọi segment (đoạn liệu) 2) Đoạn liệu xuống lớp internet, giao thức IP cung cấp thơng tin đánh địa luận lý (địa IP) đóng gói liệu vào datagram, thường gọi IP packet 3) Datagram IP xuống lớp truy cập mạng , đóng gói hay nhiều khung liệu (Frame Ethernet), sau đưa xuống tầng vật lý để gửi Khung liệu chuyển thành luồng bit để truyền môi trường mạng phía thu (q trình thu) 1) Tầng vật lý nhận luồng bit , khôi phục khung liệu 2) Tách gói IP đẩy lên lớp IP gói IP Còn trường hợp bên Frame Ethernet khơng phải gói IP mà gói tin giao thức ARP đẩy sang cho giao thức ARP 3) Tại tầng giao thức IP, xác định bên liệu thuộc giao thức (TCP or UDP or ICPM) chuyển đến giao thức tương ứng 4) Cuối cùng, giao thức (TCP, DCP, or ICPM) xử lý tiếp segment nhận , xác định xem liệu ứng dụng chuyển đến ứng dụng tương ứng + Lớp vật lý Chứa byte để chuẩn bị truyền liệu, byte cho việc đồng lớp vật lý, byte thứ báo bắt đầu frame SFD (start of Frame Delimiter) + MAC Header Bao gồm 14 byte + byte đầu: chứa địa đích + byte tiếp: chứa địa nguồn + byte cuối: chứa chiều dài dạng dịch vụ + IP (Internet Protocol) Ý nghĩa trường sau: (các trường quan trọng)  Version (có chiều dài bit): cho biết phiên giao thức, đề tài IPver4, trường hợp ln có giá trị (0100)  Type of service: bit  Total Length: 16 bit tổng chiều dài, bao gồm gói IP  Time to Live: thời gian sống cho gói tin truyền mạng  Source address: chứa địa đích  Destination address: chứa địa đích + TCP/IP (Transmission Control Protocol and Internet Protocol) Cấu trúc Header TCP Ý nghĩa trường  Port đích port nguồn: để phân biệt tiến trình ứng dụng xay máy tính  Các số sequence Number Acknowledgement Number: số sequence để phân biệt segment khác dòng liệu, số Acknowledgment dùng chế xác nhận  ACK: cho biết số xác nhận nằm Acknowledgment  SYN: đồng tin khởi tạo thiết lập kết nối truyền liệu  FIN: dùng để đóng mơt phiên làm việc Cụ thể hơn, vai trò TCP chồng giao thức TCP gồm chức chính: điều khiển luồng, kiểm soát lỗi báo nhận + điều khiển luồng: điều phối tốc độ kích thước luồng liệu để đảm bảo phía nhận đủ khả nhận xử lý luồng liệu + kiểm soát lỗi: đảm bảo gói tin đến đủ + báo nhận: nhận liệu lỗi, phía nhận phải báo lại cho phía truyền biết Để thực chức , trình truyền liệu qua giao thức TCP gồm có giai đoạn Thiết lập kế nối Truyền liệu Giải tỏa kết nối Nghi thức thiết lập kết nối TCP qua TCP state machine Q trình thơng thường diễn sau 1) Cả hai (client server) băt đầu trạng thái close, không tồn kết nối 2) Khi server mở Port TCP để đợi client thiết lập kết nối, chuyển sang trạng thái “ Listen” 3) Khi client gửi tin SYN (bước số ví dụ minh họa, giai đoạn thiết lập kết nối), chuyển sang trạng thái “SYN sent” 4) Khi server nhận tin SYN từ client gửi lại tin SYN (bước hình minh họa) , chuyển sang trạng thái “SYN Received” 5) Lúc client gửi lại tin xác nhận ACK (bước VD), chuyển sang trạng thái thiết lập kết nối “ Establish” 6) Server nhận tin ACK từ client, chuyển sang trạng thái “Establish” 7) Sau bên tiến hành truyền liệu, trạng thái bên lúc “Establish” 8) Khi phía truyền xong liệu, đến vai trò bên Ta giả sử client truyền xong liệu trước , gửi tin FIN, chuyển sang trạng thái “FIN wait 1” 9) Phái server nhận tin này, gửi đáp trả lại ACK, chuyển sang trạng thái “close wait” 10) Client nhận tin ACK này, chuyển sang trạng thái “FIN wait 2” 11) Đến lúc này, server truyền liệu client tiếp tục nhận liệu 12) Đến server gửi hết liệu, gửi tin FIN, chuyển sang trạng thái “LAST ACK” 13) Khi client nhân được, gửi lại tin ACK, chuyển sang trạng thái “time wait”, sau chờ khoảng thời gian timeout đóng kết nối, trở lại trạng thái “close” 14) Khi server nhận chuyển sang trạng thái “close” ln 2.2.b GIỚI THIỆU VỀ MODULE ETHERNET TRONG MCU  Bộ điều khiển dòng stellaris nói chung MCU LM328962 nói riêng tích hợp giao tiếp MAC (lơp 2) PHY (lớp 2) mơ hình OSI Bộ điều khiển tuân theo chuẩn IEEE 802.3 hỗ trợ đầy đủ chuẩn 10BASET 100BASE-TX Có đặc trưng sau  Hoạt động đa mode  Song công bán song công: tốc độ 100Mbqs  Song công bán song công: tốc độ 10Mbqs  Chế độ Power-saving(tiết kiệm lượng) Power-down  Cấu hình cao  Lập trình cho địa MAC  Bộ điều khiển kiểm tra lỗi CRC  Người dùng cấu hình cho ngắt  Điều khiển truyền thơng vật lý  Tự động điều chỉnh MDI/MDI-X  Lập trình biên độ truyền tải  Tự động phân cực tiếp nhận tín hiệu 10BASE-T  Sơ đồ khối CPU truy cập điều khiển Ethernet thông qua lớp MAC Lớp MAC cung cấp việc xử lý truyền hay nhận khung Ethernet Hơn lớp MAC giao tiếp với lớp PHY thông qua MII ( Media Independent Interface) nội (về MII có phần phụ lục) sơ đồ trình bày chi tiết cấu trúc nội điều khiển Ethernet làm để thiết lập ghi với hàm chức  Bản đồ ghi Ethernet Blocking (Ethernet Map)