Giáo trình Mạng máy tính (dành cho ngành truyền thông): Phần 2 - CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng

(NB) Tiếp nội dung phần 1 Giáo trình Mạng máy tính (dành cho ngành truyền thông): Phần 2 cung cấp các nội dung chính như: định tuyến, các vấn đề liên quan đến thiết kế tầng mạng, giải thuật chọn đường, các dịch vụ mạng.

CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN CHƯƠNG ĐỊNH TUYẾN 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG Chúng ta xem xét cách thức xây dựng vận hành mạng đơn lẻ sử dụng nối kết điểm điểm, đường truyền chia sẻ hoán chuyển (switch) Vấn đề phát sinh có nhiều người muốn xây dựng hệ thống mạng riêng họ theo nhiều kỹ thuật khác lại muốn giao tiếp với mà không quan tâm họ hoạt động hệ thống khơng đồng Chương trình bày cách thức để nối kết mạng không đồng lại với Có hai vấn đề quan trọng cần phải quan tâm nối kết mạng: tính khơng đồng (heterogeneity) phạm vi (scale) khác chúng Giải thích cách đơn giản, tính khơng đồng người dùng hai mạng khác kiểu muốn giao tiếp với Phức tạp chút, ta thấy việc nối kết host mạng khác đòi hỏi việc duyệt qua nhiều mạng trung gian, mà mạng trung gian lại có kiểu khác Chúng mạng Ethernet, Token Ring hay mạng dạng điểm nối điểm, nhiều kiểu mạng hoán chuyển (switch) khác nhau, chúng lại sử dụng phương thức đánh địa riêng, phương pháp truy cập đường truyền riêng mơ hình dịch vụ riêng Thách thức vấn đề không đồng cung cấp cho người dùng dịch vụ nối kết host-host dễ hiểu xuyên qua mớ hỗn độn mạng không đồng Để hiểu vấn đề phạm vi mạng, ta lấy ví dụ có giá trị phát triển mạng Internet, mạng có tốc độ phát triển gần gấp đôi sau năm vòng 20 năm qua Kiểu phát triển chóng mặt buộc phải đối mặt với nhiều thách thức.Một số việc vạch đường: Làm để tìm đường hữu hiệu xuyên qua mạng gồm triệu nút mạng? Thêm vấn đề có liên quan đến vạch đường phương pháp đánh địa chỉ, cách gán cho nút mạng định danh Tầng mạng có nhiệm vụ đưa gói tin từ máy gởi qua chặn đường để đến máy nhận.Để đến đích đến, gói tin phải bước qua nhiều router trung gian Điều trái ngược với tầng liên kết liệu vốn chịu trách nhiệm truyền tải khung từ đầu đến đầu kênh truyền vật lý.Để thực nhiệm vụ này, tầng mạng phải biết hình trạng mạng đường trục (subnet) chọn đường thích hợp gói tin Nó phải ý đến việc chọn đường cho tránh tình trạng tắc nghẽn số đường truyền router số khác rãnh rỗi 5.2 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN THIẾT KẾ TẦNG MẠNG 5.2.1 Kỹ thuật hoán chuyển lưu chuyển tiếp (Store-and-Forward Switching) : Xét liên mạng hình 62 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN H5.1 Kỹ thuật lưu chuyển tiếp tầng mạng Trong router nằm hình oval nối lại với đường truyền theo kiểu điểm nối điểm gọi thiết bị nhà cung cấp đường truyền (Carrier’s equipment) Các thiết bị nằm bên ngồi hình oval gọi thiết bị khách hàng (Customer’s Equipment).Máy tính H1 nối trực tiếp vào router A nhà cung cấp đường truyền đường nối kết thường trực (lease line) Máy H2 nối kết vào mạng LAN cục Trong mạng LAN có router F thuộc sở hữu khách hàng F nối với router E nhà cung cấp đường nối kết thường trực Cho dù cách thức nối kết vào mạng máy tính khác trường hợp máy H1 vàH2, cách thức gói tin chúng truyền giống Một máy tính có gói tin cần truyền gởi gói tin đến router gần nhất, router LAN router nhà cung cấp đường truyền Gói tin lưu lại kiểm tra lỗi Kế đến gói tin chuyển đến router đường đến đích gói tin Và tiếp tục đến máy nhận gói tin Đây kỹ thuật lưu chuyển tiếp 5.2.2 Các dịch vụ cung cấp cho tầng vận chuyển Các dịch vụ tầng mạng cung cấp cho tầng vận chuyển cần thiết kế hướng đến mục tiêu sau: Các dịch vụ cần nên độc lập với kỹ thuật router: Tầng vận chuyển cần độc lập với số lượng, kiểu hình trạng router hành Địa mạng cung cấp cho tầng vận chuyển phải có sơ đồ đánh số quán cho dù chúng LAN hay WAN Tầng mạng cung cấp hai dịch vụ Dịch vụ khơng nối kết (Connectionless Service) Dịch vụ định hướng nối kết (Connection – Oriented Service) Trong dịch vụ không nối kết, gói tin đưa vào subnet cách riêng lẽ vạch đường cách độc lập Không cần thiết phải thiết lập nối kết trước truyền tin Các gói tin trường hợp gọi thư tín (Datagram) subnet gọi Datagram Subnet.Ngược lại dịch vụ định hướng nối kết, đường nối kết bên gởi bên nhận phải thiết lập trước gói tin 63 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN gởi Nối kết gọi mạch ảo (Virtual Circuit) tương tự mạch vật lý nối kết hệ thống điện thoại subnet trường hợp gọi virtual circuit subnet 5.2.2.1 Cài đặt dịch vụ không nối kết ( Implementation of Connectionless Service) Xét hệ thống mạng hình H3.2 Giả sử trình P1 có nhiều thơng điệp cần gởi cho q trình P2 Khi P1 gởi thơng điệp cho tầng vận chuyển yêu cầu tầng vận chuyển truyền sang q trình P2 máy tính H2 Tầng vận chuyển gắn thêm tiêu đề (header) vào thơng điệp chuyển thơng điệp xuống tầng mạng Giả sử thơng điệp gởi lớn gấp lần kích thước tối đa gói tin, tầng mạng phải chia thơng điệp thành gói tin 1,2,3 4, gởi gói đến router A giao thức điểm nối điểm PPP chẳng hạn Mỗi router có bảng thơng tin cục nơi gởi gói tin để đến đích đến khác mạng Mỗi mục từ bảng chứa thông quan trọng Đích đến (Destination) ngỏ (Next Hop) cần phải chuyển gói tin đến để đến đích đến Ta gọi bảng chọn đường (Routing Table) H5.2 Hoạt động Datagram subnet Ví dụ : + Lúc khởi đầu, router A có bảng chọn đường hình H6.2 (lúc đầu) Khi gói tin 1,2 đến router A, lưu tạm thời để kiểm tra lỗi Sau chúng chuyển tiếp sang router C theo thơng tin bảng chọn đường A Gói tin sau tiếp tục chuyển đến E F Sau gói lại khung 64 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN tầng liên kết liệu chuyển đến máy H2 mạng LAN Các gói tin có đường tương tự + Sau đó, số cố đường truyền, router A cập nhật lại bảng chọn đường hình H6.2(lúc sau) Khi gói tin số đến router A, chuyển gói tin sang B để đến H2 Giải thuật chịu trách nhiệm quản lý thông tin bảng chọn đường thực định chọn đường gọi Giải thuật chọn đường (Routing algorithm) 5.2.2.2 Cài đặt dịch vụ định hướng nối kết (Connection – Oriented Service) Đối với dịch vụ nối kết định hướng cần mạch ảo subnet Mục đích việc sử dụng mạch ảo để tránh phải thực việc chọn lại đường cho gói tin gởi đến đích Khi nối kết thực hiện, đường từ máy tính gởi đến máy tính nhận chọn phần giai đoạn thiết lập nối kết (Connection setup) lưu bảng chọn đường router nằm đường Khi nối kết kết thúc, mạch ảo bị xóa Với dịch vụ định hướng nối kết, gói tin có mang số định dạng để xác định mạch ảo mà thuộc H5.3 Hoạt động Datagram subnet Như hình H3.3, máy tính H1 thực nối kết với máy tính H2 qua nối kết số Nối kết ghi nhận mục từ bảng chọn đường router Dòng bảng chọn đường router A nói rằng: gói tin mang số nhận dạng nối kết số đến từ máy H1 phải gởi sang router C với số nhận dạng nối kết Tương tự, cho mục từ router C E Điều xảy máy tính H3 muốn nối kết với máy tính H2 Nó chọn số nhận dạng nối kết 1, nối kết H3, yêu cầu subnet thiết lập mạch ảo 65 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN Điều làm cho router phải thêm vào mục từ số bảng chọn đường Đối với router A, số nhận dạng nối kết với H3 1, trùng với nối kết với H1, không làm router A lẫn lộn A có thêm thơng tin máy gởi H1 hay H3 Tuy nhiên, router C, E F khơng thể phân biệt đâu nối kết H1 đâu nối kết H3 sử dụng số nhận dạng nối kết cho nối kết Chính A gán số nhận dạng khác, số 2, cho gói tin gởi đến C có nguồn gốc từ H3 5.3 GIẢI THUẬT CHỌN ĐƯỜNG 5.3.1 Giới thiệu: Vạch đường chất tốn lý thuyết đồ thị Hình 6.4 thể đồ thị biểu diễn cho mạng H5.4 Mạng biểu diễn đồ thị Các nút đồ thị (được đánh dấu từ A đến F) host, switch, router mạng Ở tập trung vào trường hợp nút router Các cạnh đồ thị tương ứng với đường nối kết mạng Mỗi cạnh có chi phí đính kèm, thơng số giá phải trả lưu thông nối kết mạng Vấn đề việc vạch đường tìm đường có chi phí thấp hai nút mạng bất kỳ, chi phí đường tính tổng chi phí qua tất cạnh làm thành đường Nếu khơng có đường hai nút, độ dài đường chúng xem vô 5.3.2 Mục tiêu giải thuật chọn đường + Xác định đướng nhanh chóng, xác + Khả thích nghi với thay đổi hình trạng mạng + Khả thích nghi với thay đổi tải đường truyền + Khả tránh nối kết bị tắt nghẽn tạm thời + Chi phí tính tốn để tìm đường phải thấp 5.3.3 Phân loại giải thuật chọn đường 66 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN Giải thuật chọn đường phân thành loại sau: + Chọn đường tập trung (Centralized routing): Trong mạng có Trung tâm điều khiển mạng (Network Control Center) chịu trách nhiệm tính tốn cập nhật thơng tin đường đến tất điểm khác toàn mạng cho tất router + Chọn đường phân tán (Distributed routing): Trong hệ thống này, router phải tự tính tốn tìm kiếm thơng tin đường đến điểm khác mạng Để làm điều này, router cần phải trao đổi thông tin quan lại với + Chọn đường tĩnh (Static routing): Trong giải thuật này, router tự cập nhật thơng tin đường hình trạng mạng thay đổi Thông thường nhà quản mạng người cập nhật thông tin đường cho router + Chọn đường động (Dynamic routing): Trong giải thuật này, router tự động cập nhật lại thông tin đường hình trạng mạng bị thay đổi 5.3.4 Các giải thuật tìm đường tối ưu Đường tối ưu từ A đến B đường “ngắn” số đường Tuy nhiên khái niệm “ngắn” hiểu theo nhiều ý nghĩa khác tùy thuộc vào đơn vị dùng để đo chiều dài đường Đối với router, đại lượng sau sử dụng để đo độ dài đường đi: + Số lượng router trung gian phải qua (HOP) + Độ trì quản trung bình gói tín + Cước phí truyền tin Mỗi giải thuật chọn đường trước tiên phải chọn cho đơn vị đo chiều dài đường Để xác định đường tối ưu, giải thuật chọn đường sử dụng phương pháp đồ thị để tính tốn Trước tiên, mơ hình hóa hình trạng mạng thành đồ thị có đặc điểm sau: + Nút router + Cạnh nối liền nút đường truyền + Trên cạnh có giá chiều dài đường router thông qua đường truyền nối hai router + Chiều dài đường từ nút A đến nút B tổng tất giá cạnh nằm đường Nếu khơng có đường router xem giá vơ cùng.Trên đồ thị thực việc tính tốn tìm đường ngắn 67 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN H5.5 Mơ hình hóa mạng 5.3.4.1 Giải thuật tìm đường ngắn Dijkstra Mục đích để tìm đường ngắn từ nút cho trước đồ thị đến nút lại mạng Giải thuật mơ tả sau:  Gọi: o S nút nguồn cho trước o N: tập hợp tất nút xác định đường ngắn từ S o Di: độ dài đường ngắn từ nút nguồn S đến nút i o lij: giá cạnh nối trực tiếp nút i với nút j, ∞ khơng có cạnh nối trực tiếp i j o Pj nút cha của nút j  Bước 1: Khởi tạo o N={S};Ds=0; o Với ∀i≠S: Di=lsi , Pi=S  Bước 2: Tìm nút gần o Tìm nút i ∉ N thoả Di= (Dj) với j ∉ N o Thêm nút i vào N o Nếu N chứa tất nút đồ thị dừng Ngược lại sang Bước  Bước 3: Tính lại giá đường nhỏ + Với nút j ∉ N: Tính lại Dj= min{ Dj, Di+ lij} ; Pj=i; + Trở lại Bước Ví dụ: Cho mạng có hình trạng đồ thị hình H5.6: Tìm đường ngắn từ nút đến nút lại Áp dụng giải thuật ta có: + S=1 + Các bước thực mô tả sau: H5.6 68 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN Từ kết ta vẽ có đường ngắn từ nút số đến nút lại hình H3.7 Từ đường ngắn này, ta xác định rằng: để đến router router 4, 5,6 , bước router cần gởi gói tin đến router số (next hop) Chú ý, đường ngắn theohướng từ nút số nút lại cho nút số mà Thông thường giải thuật Dijkstra sử dụng theo mơ hình chọn đường tập trung Trong đó, Trung tâm điều khiển mạng tìm đường ngắn cho router mạng từ xây dựng bảng chọn đường tối ưu cho tất router H5.7 Cây đường ngắn từ nút 5.3.4.2 Giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson Mục đích giải thuật để tìm đường ngắn từ tất nút đến nút đích cho trước mạng Giải thuật mô tả sau: Gọi o d nút đích cho trước o Di chiều dài đường ngăn từ nút i đến nút d o Ci nút nút i Bước 1: Khởi tạo: o Gán Dd = 0; o Với ∀i≠d: gán Di= ∞; Ci= -1; Bước 2: Cập nhật giá đường ngắn từ nút i đến nút d o Di= min{ lij+ Dj} với ∀j≠i => Ci = j; o Lặp lại khơng Di bị thay đổi giá trị Ví dụ, cho sơ đồ mạng có hình trạng đồ thị hình H3.8.Hãy tìm đường ngắn từ nút khác đồ thị đến nút Áp dụng giải thuật ta có:d=6 Các bước thực mơ tả sau: H5.8 69 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN Từ kết ta vẽ lại đường ngắn từ nút khác nút đích số H3.9 Cây cho phép xác định đường tối ưu từ nút khác nút số Chẳng hạn nút 1, để nút số bước phải nút số Tương tự, nút 2, để nút số bước phải nút số Giải thuật sử dụng theo mơ hình phân tán Ở router tự tính tốn, tìm có đường ngắn từ nút khác Từ suy đường tối ưu cho nút khác đến gởi đường đến nút mạng 5.3.5 Giải pháp vạch đường Vector - Khoảng cách (Distance Vector) Ý tưởng Distance-Vector sau: Mỗi nút thiết lập mảng chiều (vector) chứa khoảng cách (chi phí) từ đến tất nút lại sau phát vector đến tất nút láng giềng Giả thiết Distance-Vector là: nút phải biết chi phí đường nối từ đến tất nút láng giềng có đường nối kết trực tiếp với Một nối kết bị đứt (down) gán cho chi phí có giá trị vơ Để xem xét giải thuật vạch đường Distance-Vector hoạt động nào, cách dễ xem xét đồ thị cho hình H3.10 H5.10 Ví dụ giải thuật Distance – Vector Trong ví dụ này, chi phí đường nối đặt Chúng ta 70 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN biểu diễn hiểu biết nút khoảng cách từ chúng đến nút khác bảng sau : Chúng ta xem hàng bảng 6.11 danh sách khoảng cách từ nút đến tất nút khác Khởi đầu, nút đặt giá trị cho đường nối kết đến nút láng giềng kề nó, ∞ cho đường nối đến tất nút lại Do đó, lúc đầu A tin tìm đến B qua bước nhảy (hop) khơng thể đến D Bảng vạch đường lưu A thể niềm tin mà A có được, ngồi lưu thêm nút mà A cần phải để đến nút Khởi đầu, bảng vạch đường nút A trông giống bảng sau : Bước giải thuật vạch đường Distance-Vector là: nút gởi thơng điệp đến láng giềng liền kề nó, thơng điệp chứa danh sách khoảng cách mà cá nhân nút tính Ví dụ, nút F bảo nút A F đến nút G với chi phí 1; A biết đến F với chi phí 1, A cộng chi phí lại thành chi phí đến G thơng qua F Tổng chi phí nhỏ chi phí vơ lúc đầu, A ghi lại đến G thơng qua F với chi phí Tương tự, A học từ C rằng, đến D thơng qua C với chi phí 2, chi phí nhỏ chi phí cũ vơ Cùng lúc A học từ C rằng, đến B thơng qua C với chi phí 2, chi phí lại lớn chi phí cũ 1, thơng tin bị bỏ qua Tại thời điểm này, A cập nhật lại bảng chọn đường với chi phí nút để đến tất nút khác mạng Kết cho bảng sau : 71 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN Chiến lược phân mảnh suốt trực quan, nhiên có nhiều vấn đề phải bàn Thứ nhất, gateway đầu phải biết thu lượm lại hết phân mảnh Thứ hai, để phân mảnh phải gateway Thứ ba, chi phí bỏ để phân mảnh tái hợp gói tin lớn qua hàng loạt mạng Với chiến lược phân mảnh không suốt, mạng trung gian phân mảnh gói tin lớn, khơng có nhiệm vụ tái hợp lại Việc tái hợp thực đích đến gói tin Chiến lượt phân mảnh khơng suốt đòi hỏi host mạng có khả tái hợp thơng tin Ngồi làm phát sinh chi phí cho header mảnh Tuy nhiên lợi đạt là: chiến lược có quyền chọn lựa nhiều gateway đầu mạng con, hiệu suất vạch đường truyền gói tin tăng lên nhiều lần Từ đây, phát sinh nhu cầu cách thức đánh số mảnh cho trình tái hợp dễ dàng Một cách đánh số thông dụng cách đánh số internet Ví dụ gói tin có 10 bytes, số thứ tự gói tin 27 biểu diễn sau: H5.21(a) Hình dạng gói tin ban dầu Offset mảnh mảnh hay gói tin Bit kết thúc khung nghĩa hết gói tin, nghĩa mảnh nằm sau Bây gói tin qua mạng có giới hạn kích thước gói tin tối đa bytes, bị phân làm hai mảnh: H5.22(b) Gói bị chia thành hai mảnh bytes bytes Mảnh có offset gói tin 0, bit kết thúc (còn mảnh thứ hai) Mảnh thứ hai có offset gói tin (nó bắt đầu vị trí thứ 8), mảnh cuối Nếu hai mảnh lại ngang qua gateway có giới hạn gói tin bytes, chúng bị phân mảnh sau: 86 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN H5.23(c) Gói tin bị phân làm mảnh H5.23(c) Gói tin bị phân làm mảnh CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Định tuyến gì? Việc diễn lớp mơ hình OSI Câu 2: Phân biệt dịch vụ không định hướng kết nối định hướng kết nối Câu 3: Trình bày mục tiêu giải thuật chọn đường Câu 4: Trình bày giải thuật Distance Vector Câu 5: Trình bày giải thuật Link State Câu 6: Cho mạng máy tính hình vẽ Hãy xác định bảng định tuyến tất nút mạng sau mạng tiến hành định tuyến Câu 7: Có mạng máy tính hình vẽ: Trình bày bảng định tuyến R1, R2, R3 87 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG CHƯƠNG CÁC DỊCH VỤ MẠNG 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG Chương tìm hiểu số ứng dụng mạng phổ biến nay, chủ yếu tập trung vào giao thức hoạt động chúng Ví dụ xem xét dịch vụ tên phân tán, dịch vụ cài đặt mạng máy tính Về thực chất dịch vụ tên mà ứng dụng khác phải phụ thuộc vào Một server phục vụ tên thường sử dụng ứng dụng khác người.Sau đó, ứng dụng mạng truyền thống phổ biến giới thiệu, bao gồm dịch vụ MAIL, WEB FTP Cũng cần nói trước rằng, dịch vụ mạng vừa nói dựa hai giao thức vận chuyển đề cập chương TCP UDP 6.2 DỊCH VỤ HTTP 6.2.1 Mơ hình HTTP (Tiếng Anh: HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền tải siêu văn bản) năm giao thức chuẩn mạng Internet, dùng để liên hệ thông tin Máy cung cấp dịch vụ (Web server) Máy sử dụng dịch vụ (Web client) giao thức Client/Server dùng cho World Wide Web-WWW, HTTP giao thức ứng dụng giao thức TCP/IP (các giao thức tảng cho Internet) HTTP có chức giao thức đáp ứng u cầu mơ hình client-server Trong HTTP, trình duyệt web đóng vai trò khách hàng (Web client) ứng dụng chạy máy tính lưu trữ trang web xem máy chủ (Web server) Khách hàng gửi yêu cầu HTTP đến máy chủ Các máy chủ trả nội dung cho khách hàng.Tập hợp nội dung trình gửi nhận yêu cầu tạo thành mạng lưới ứng dụng, thường gọi ứng dụng web Đa phần người dùng tiếp xúc với Web thơng qua chương trình client có giao diện đồ họa, hay gọi trình duyệt Web (Web browser) Các trình duyệt Web thường sử dụng Firefox, Chrome, Internet Explorer, Opera,… Bất kỳ trình duyệt Web có chức cho phép người dùng “mở URL” Các URL (Uniform Resource Locators) cung cấp thông tin vị trí đối tượng Internet; chúng thường trông giống sau: http://www.caothang.edu.vn Nếu người dùng mở URL trên, trình duyệt Web thiết lập kết nối TCP đến Web Server địa http://www.caothang.edu.vn tải tập tin thể Hầu hết tập tin Web chứa văn hình ảnh, số chứa audio video clips Chúng chứa liên kết đến tập tin khác – gọi liên kết siêu văn (hypertext links).Khi người dùng yêu cầu trình duyệt Web mở liên kết siêu văn (bằng cách trỏ chuột click lên liên kết đó), trình duyệt mở nối kết mới, tải hiển thị tập tin Vì thế, dễ để duyệt từ server đến server khác khắp giới để có hết thông tin mà người dùng cần Nguyên tắc chung giao thức HTTP client nối kết đến cổng TCP số 80 88 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG server, server lắng nghe cổng để sẵn sàng phục vụ client Phiên (HTTP/1.0) thiết lập nối kết riêng cho hạng mục liệu cần tải từ server Khơng khó để thấy chế không hiệu quả: Các thông điệp dùng để thiết lập giải phóng nối kết phải trao đổi qua lại client server mà tất client muốn lấy thông tin trang Web, server bị tải Cải tiến quan trọng phiên HTTP/1.1 cho phép kết nối lâu dài – client server trao đổi nhiều thông điệp yêu cầu/trả lời kết nối TCP Kết nối lâu dài có hai lợi Thứ nhất, làm giảm thiểu chi phí cho việc thiết lập/giải phóng nối kết Thứ hai, client gởi nhiều thông điệp yêu cầu qua kết nối TCP, chế điều khiển tắc nghẽn TCP hoạt động hiệu Tuy nhiên, kết nối lâu dài có giá phải trả Vấn đề phát sinh chỗ: không client server biết kết nối kéo dài Điều thực gây khó khăn cho phía server thời điểm, phải đảm bảo trì kết nối đến ngàn client Giải pháp cho vấn đề là: server mãn kỳ cắt nối kết khơng nhận u cầu cụ thể từ phía client khoảng thời gian định trước Ngoài ra, client server phải theo dõi xem phía bên có chủ động cắt nối kết hay khơng lấy làm sở để tự cắt nối kết (Nhắc lại rằng, hai bên phải cắt nối kết nối kết TCP thực kết thúc) 6.2.2 Cấu trúc Khi người dùng chọn xem trang Web, trình duyệt Web nạp trang Web từ Web server sử dụng giao thức HTTP chạy TCP Giống SMTP, HTTP giao thức hướng ký tự Về cốt lõi, thơng điệp HTTP có khn dạng tổng qt sau: START_LINE MESSAGE_HEADER MESSAGE_BODY Hàng thông điệp yêu cầu hay trả lời Nó “thủ tục cần thực từ xa” (trong tình thơng điệp u cầu) “trạng thái trả về” (trong tình thông điệp trả lời) Tập hợp hàng tùy chọn tham số nhằm xác định cụ thể tính chất yêu cầu trả lời Phần MESSAGE_HEADER khơng có có vài hàng tham số kết thúc hàng trống HTTP định nghĩa nhiều kiểu header, số liên quan đến thông điệp yêu cầu, số liên quan đến thông điệp trả lời số lại liên quan đến phần liệu thông điệp Ở giới thiệu số kiểu thường dùng Cuối cùng, sau hàng trống phần nội dung thông điệp trả lời (MESSAGE_BODY), phần thường rỗng thông điệp yêu cầu  Các thông điệp yêu cầu Hàng thông điệp yêu cầu HTTP thứ: thao tác cần thực thi, trang Web mà thao tác áp lên phiên HTTP sử dụng Bảng sau giới thiệu số thao tác phổ biến 89 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG Hai thao tác thường sử dụng nhiều GET (lấy trang Web về) HEAD (lấy thông tin trang Web) GET thường sử dụng trình duyệt muốn tải trang Web hiển thị cho người dùng HEAD thường sử dụng để kiểm tra tính hợp lệ liên kết siêu văn để xem trang có bị thay đổi khơng kể từ lần tải trước Ví dụ, dòng START_LINE GET http://www.caothang.edu.vn/index.html HTTP/1.1 nói rằng: người dùng muốn tải server www.caothang.edu.vn trang Web có tên index.html hiển thị Ví dụ dùng URL tuyệt đối Ta sử dụng URL tương đối sau: GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.caothang.edu.vn Ở đây, Host trường MESSAGE_HEADER  Các thông điệp trả lời Giống thông điệp yêu cầu, thông điệp trả lời bắt đầu hàng START_LINE.Trong trường hợp này, dòng START_LINE phiên HTTP sử dụng, mã ký số xác định yêu cầu thành công hay thất bại chuỗi ký tự lý câu trả lời Ví dụ, dòng START_LINE HTTP/1.1 202 Accepted server thõa mãn u cầu người dùng Còn dòng HTTP/1.1 404 Not Found server khơng thể tìm thấy tài liệu u cầu Có năm loại mã trả lời tổng quát với ký số xác định loại mã Cũng giống thông điệp yêu cầu, thông điệp trả lời chứa nhiều dòng phần ESSAGE_HEADER Những dòng cung cấp thêm thơng tin cho client Ví dụ, dòng header Location URL u cầu có vị trí khác Trong tình chung nhất, thông điệp trả lời mang theo nội dung trang Web yêu cầu Trang tài liệu HTML, chứa liệu khơng phải dạng văn (ví dụ ảnh GIF), liệu mã hóa theo dạng MIME Một số hàng phần MESSAGE_HEADER cung cấp thêm thông tin nội dung trang Web, bao gồm Content- Length (số bytes phần nội dung), Expires (thời điểm mà nội dung trang Web xem lỗi thời), Last-Modified (thời điểm sửa đổi lần cuối cùng) 6.3 DỊCH VỤ EMAIL 90 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG 6.3.1 Mơ hình Email ứng dụng mạng lâu đời lại phổ dụng Thử nghĩ bạn muốn gởi thông điệp đến người bạn đầu giới, bạn muốn mang thư chạy qua hay đơn giản lên máy tính gõ hàng nhấn nút Send? Thật ra, bậc tiền bối mạng ARPANET khơng tiên đốn email ứng dụng then chốt chạy mạng này, mục tiêu họ thiết kế hệ thống cho phép truy cập tài nguyên từ xa Hệ thống email đời không bật, để lại sử dụng ngày hàng triệu người giới Mục tiêu phần nhân vật hoạt động hệ thống email, vai trò họ, giao thức mà họ sử dụng khuôn dạng thông điệp mà họ trao đổi với Một hệ thống email thường có thành phần chính: Bộ phận trợ giúp người dùng (User Agent), Mail Server giao thức mà thành phần dùng để giao tiếp với Người ta phân loại giao thức sau: + Giao thức mail servers bao gồm: o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): server dùng để chuyển thư qua lại với Ví dụ nơm na, giống cách thức mà trạm bưu điện dùng để chuyển thùng thư khách hàng cho Thông tin chi tiết giao thức mô tả tài liệu RFC 822 + Giao thức mail server user agent bao gồm: o POP3 (Post Offic Protocol version [RFC 1939]): user agent sử dụng để lấy thư từ hộp thư server o SMTP: user agent sử dụng để gởi thư server o IMAP: (Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]): Có nhiều tính vượt trội POP3 Ngồi IMAP cho phép gởi mail 91 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG H6.1 Các thành phần hệ thống emial 6.3.2 Cấu trúc RFC 822 định nghĩa email gồm có hai phần: phần tiêu đề (header) phần thân (body) H6.2 Khuôn dạng email Cả hai phần thể dạng ký tự ASCII Lúc đầu, phần thân qui định có khn dạng văn đơn giản Sau người ta đề nghị chuẩn gọi MIME, cho phép phần thân email chứa loại liệu Phần tiêu đề bao gồm nhiều dòng thơng tin, dòng kết thúc hai ký tự Phần tiêu đề chia khỏi phần thân hàng rỗng Mỗi hàng tiêu đề chứa cặp “tên” “giá trị”, cách dấu hai chấm (:) Người dùng quen với nhiều hàng tiêu đề họ thường phải điền thơng tin vào Ví dụ 92 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG RFC 822 mở rộng năm 1993 (và cập nhật lại năm 1996) phép email mang nhiều loại liệu: audio, video, hình ảnh, tài liệu Word, … MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) có ba phần Phần tập dòng header dùng để bổ túc cho phần header cũ RFC 822 Theo nhiều cách, dòng header mơ tả liệu chứa phần thân Cụ thể sau: Phần thứ hai định nghĩa cho tập kiểu nội dung (và kiểu có) Ví dụ số kiểu mà MIME định nghĩa: MIME định nghĩa kiểu multipart để cách mà phần thân thư mang nhiều loại liệu khác Chỉ có kiểu multipart mixed với ý nói phần thân thư có nhiều mảnh liệu khác nhau, độc lập với xếp theo trình tự cụ thể Mỗi mảnh liệu có phần tiêu đề riêng để mơ tả kiểu liệu mảnh Phần thứ ba mơ tả cách thức mã hóa kiểu liệu nói để truyền chúng dạng ASCII Lý để thư phải chứa ký tự ASCII để đến đích, thư phải trung chuyển qua nhiều gateway, mà gateway coi thư dạng ASCII Nếu thư chứa ký tự khác ASCII thư bị đứt gãy nội dung MIME sử dụng phương pháp mã hóa trực tiếp liệu nhị phân thành ký tự nhị phân, gọi base64 Ý tưởng base64 ánh xạ bytes liệu nhị phân nguyên thủy thành ký tự ASCII Giải thuật đơn giản sau: tập hợp bytes liệu nhị phân lại thành 24 bits, sau chia 24 bits thành cụm, cụm bits Một cụm bits ánh xạ vào 64 ký tự ASCII hợp lệ; ví dụ ánh xạ thành A, ánh xạ thành B… Nếu nhìn vào thư mã hóa dạng base64, người dùng thấy có 52 chữ hoa lẫn thường, 10 chữ số từ đến ký tự đặc biệt + /.Đối với người dùng sử dụng trình đọc thư hỗ trợ kiểu ký tự việc đọc thư có kiểu base64 đau khổ Vì lý nhân đạo, MIME hỗ trợ kiểu mã hóa ký tự thường gọi 7-bit 7-bit giữ nguyên dạng ký tự mà người ta nhập vào Tổng hợp lại, ví dụ thư có loại liệu: văn thường, ảnh JPEG, có hình dáng sau: 93 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG 6.4 Dịch vụ DNS 94 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG 6.4 DỊCH VỤ DNS 6.4.1 Mơ hình DNS từ viết tắt tiếng Anh Domain Name System, Hệ thống tên miền phát minh vào năm 1984 cho Internet, hệ thống cho phép thiết lập tương ứng địa IP tên miền Hệ thống tên miền (DNS) hệ thống đặt tên theo thứ tự cho máy vi tính, dịch vụ, nguồn lực tham gia vào Internet Nó liên kết nhiều thơng tin đa dạng với tên miền gán cho người tham gia Quan trọng là, chuyển tên miền có ý nghĩa cho người vào số định danh (nhị phân), liên kết với trang thiết bị mạng cho mục đích định vị địa hóa thiết bị khắp giới.Phép tương thường sử dụng để giải thích hệ thống tên miền là, phục vụ “Danh bạ điện thoại” để tìm Internet cách dịch tên máy chủ máy tính thành địa IP Ví dụ, www.example.com dịch thành 208.77.188.166 Hệ thống tên miền giúp cho định tên miền cho nhóm người sử dụng Internet cách có ý nghĩa, độc lập với địa điểm người sử dụng Bởi điều này, World-Wide Web (WWW) siêu liên kết trao đổi thơng tin Internet trì ổn định cố định định tuyến dòng Internet thay đổi người tham gia sử dụng thiết bị di động Tên miền internet dễ nhớ địa IP 208.77.188.166 (IPv4) 2001: db8: 1f70:: 999: de8: 7648:6 e8 (IPv6).Mọi người tận dụng lợi họ thuật lại có nghĩa URL địa email mà không cần phải biết làm máy thực tìm chúng.Hệ thống tên miền phân phối trách nhiệm gán tên miền lập đồ tên tới địa IP cách định rõ máy chủ có thẩm quyền cho tên miền Những máy chủ có tên thẩm quyền phân công chịu trách nhiệm tên miền riêng họ, định tên máy chủ khác độc quyền họ cho tên miền phụ Kỹ thuật thực chế phân phối DNS, chịu đựng lỗi, giúp tránh cần thiết cho trung tâm đơn lẻ để đăng kí tư vấn liên tục cập nhật.Nhìn chung, Hệ thống tên miền lưu trữ loại thông tin khác, chẳng hạn danh sách máy chủ email mà chấp nhận thư điện tử cho tên miền Internet Bằng cách cung cấp cho giới rộng lớn, phân phối từ khóa – sở dịch vụ đổi hướng , Hệ thống tên miền thành phần thiết yếu cho chức Internet Các định dạng khác thẻ RFID, mã số UPC, kí tự Quốc tế địa email tên máy chủ, loạt định dạng khác có khả sử dụng DNS Mỗi Website có tên (là tên miền hay đường dẫn URL:Uniform Resource Locator) địa IP Địa IP gồm nhóm số cách dấu chấm(IPv4) Khi mở trình duyệt Web nhập tên website, trình duyệt đến thẳng website mà không cần phải thông qua việc nhập địa IP trang web Quá trình "dịch" tên miền thành địa IP trình duyệt hiểu truy cập vào website công việc DNS server Các DNS trợ giúp qua lại với để dịch địa "IP" thành "tên" ngược lại Người sử dụng cần nhớ "tên", không cần phải nhớ địa IP (địa IP số khó nhớ) 6.4.2 Cấu trúc 95 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG DNS cài đặt không gian tên phân cấp dùng cho đối tượng Internet Các tên DNS xử lý từ phải sang trái, sử dụng dấu chấm (.) làm ký tự ngăn cách (Mặc dù tên DNS xử lý từ phải qua trái, người dùng thường đọc chúng từ trái sang phải) Chú ý tên miền sử dụng để đặt tên đối tượng Internet, dùng để đặt tên máy Ta mường tượng cấu trúc phân cấp DNS giống hình dáng Hình sau ví dụ Có thể thấy rằng, phân cấp không rộng mức Mỗi quốc gia có tên miền, ngồi có miền lớn khác gồm: edu, com, gov, mil, org net Sáu miền lớn nằm Mỹ Những tên miền không tên nước cách tường minh nằm Mỹ Một cấu trúc tên miền phân cấp hoàn chỉnh tồn ý niệm Vậy thực tế cấu trúcphân cấp cài đặt nào? Bước chia cấu trúc thành gọi vùng (zone) Mỗi vùng xem đơn vị quản lý phận toàn hệ thống phân cấp Một vùng ln có mối liên hệ đến đơn vị cài đặt DNS - server tên Thông tin chứa vùng thiết lập hai nhiều server tên Mỗi server tên truy xuất qua mạng Internet Client gởi yêu cầu đến server tên, server tên trả lời cho yêu cầu Câu trả lời đơi chứa thơng tin cuối mà client cần, lại chứa điểm đến server tên khác mà client nên gởi câu hỏi đến Vì thế, theo cách nhìn thiên cài đặt, người ta nghĩ DNS cài đặt cấu trúc phân cấp server tên cấu trúc phân cấp miền Mỗi server tên quản lý thông tin vùng dạng tập mẫu tin tài nguyên (resource record) Mỗi mẫu tin tài nguyên ánh xạ từ tên sang giá trị (name to value binding), cụ thể mẫu tin gồm trường: (Tên, Giá trị, Kiểu, Lớp, TTL) Các trường Tên Giá trị muốn có, ngồi tra trường Kiểu cách thức mà Giá trị thông dịch Chẳng hạn, trường Kiểu = A Giá trị địa IP Vì mẫu tin kiểu A cài đặt kiểu ánh xạ từ tên miền sang địa IP Ví dụ mẫu tin: (ns.ctu.edu.vn, 203.162.41.166, A, IN) địa IP host có tên ns.ctu.edu.vn 203.162.41.166 Ngồi có kiểu khác: 96 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG + NS: Trường Giá trị tên miền máy tính chạy dịch vụ tên, dịch vụ có khả thơng dịch tên miền cụ thể Ví dụ mẫu tin: (ctu.edu.vn, ns.ctu.edu.vn, NS, IN) server tên miền ctu.edu.vn có tên ns.ctu.edu.vn + CNAME: Trường Giá trị tên giả host Kiểu dùng để đặt thêm bí danh cho host miền + MX: Trường Giá trị tên miền host chạy chương trình mail server mà server có khả tiếp nhận thông điệp thuộc miền cụ thể Trường Lớp sử dụng nhằm cho phép thêm vào thực thể mạng không NIC quản lý Ngày nay, lớp sử dụng rộng rãi loại Internet sử dụng; ký hiệu IN Cuối trường TTL mẫu tin tài nguyên hợp lệ Trường sử dụng server trữ tạm mẫu tin server khác; trường TTL hết hạn, mẫu tin chứa trường TTL hết hạn bị server xóa khỏi cache 6.5 DỊCH VỤ FTP 6.5.1 Mơ hình FTP (viết tắt tiếng Anh File Transfer Protocol, "Giao thức truyền tập tin") thường dùng để trao đổi tập tin qua mạng lưới truyền thông dùng giao thức TCP/IP (chẳng hạn Internet - mạng ngoại - intranet - mạng nội bộ) Hoạt động FTP cần có hai máy tính, máy chủ máy khách) Máy chủ FTP (FTP server), dùng chạy phần mềm cung cấp dịch vụ FTP, gọi trình chủ, lắng nghe yêu cầu dịch vụ máy tính khác mạng lưới Máy khách (FTP user agent)chạy phần mềm FTP dành cho người sử dụng dịch vụ, gọi trình khách, khởi đầu liên kết với máy chủ Một hai máy liên kết với nhau, máy khách xử lý số thao tác tập tin, tải tập tin lên máy chủ, tải tập tin từ máy chủ xuống máy mình, đổi tên tập tin, xóa tập tin máy chủ v.v Vì giao thức FTP giao thức chuẩn công khai, công ty phần mềm nào, hay lập trình viên viết trình chủ FTP trình khách FTP Hầu tảng hệ điều hành máy tính hỗ trợ giao thức FTP Điều cho phép tất máy tính kết nối với mạng lưới có TCP/IP, xử lý tập tin máy tính khác mạng lưới với mình, máy tính dùng hệ điều hành (nếu máy tính cho phép truy cập máy tính khác, dùng giao thức FTP) Hiện thị trường có nhiều trình khách trình chủ FTP, phần đơng trình ứng dụng cho phép người dùng lấy tự do, không tiền Mục tiêu dịch vụ FTP là: 1) Đảm bảo việc chia sẻ tập tin (chương trình máy tính liệu) mạng 2) Khuyến khích việc sử dụng khơng trực tiếp (thơng qua chương trình) tài ngun máy tính khác 3) Người dùng không cần phải quan tâm đến khác hệ thống tập tin mạng 4) Truyền liệu cách tin cậy hiệu Hình sau mơ tả mơ hình dịch vụ FTP 97 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG Trong hệ thống này, người dùng lệnh cho FTP user agent User agent nối kết tới FTP server để dàn xếp thủ tục làm việc, thực thi tác vụ theo yêu cầu trả kết cho người dùng 6.5.2 Cấu trúc Đầu tiên, user agent thiết lập kết nối điều khiển cổng 21 tới FTP server Sau thỏa thuận tham số truyền nhận, hai bên thiết lập kênh liệu chạy cổng 20 Dữ liệu tập tin trao đổi qua lại user agent server chạy kênh liệu Kênh liệu kênh hoạt động theo phương thức hai chiều không thiết phải ln tồn Hình 6.3 Giao tiếp Client Server giao thức FTP  Sau lệnh mà người dùng sử dụng để thao tác lên hệ thống FTP 98 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Trình bày đặc điểm dịch vụ HTTP Câu 2: Trình bày đặc điểm dịch vụ Emai Câu 3: Trình bày cấu trúc DNS hoạt động DNS Câu 5: Trình bày có hình vẽ trình phân giải tên miền www.caothang.edu.vn Câu 6: Trình bày có hình vẽ q trình phân giải tên miền www.yahoo.com 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J F Kurose and K W Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet (2nd edition), Addison-Wesley, 2002 [2] Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính hệ thống mở, Nhà xuất Giáo dục, 1999 [3] Alberto Leon-Garcia and Indra Widjaja, Communication Networks: Fundamental Concepts and Key Architectures, McGraw-Hill, 2000 100 ... cấp đường nối kết thường trực Cho dù cách thức nối kết vào mạng máy tính khác trường hợp máy H1 vàH2, cách thức gói tin chúng truyền giống Một máy tính có gói tin cần truyền gởi gói tin đến router... dụ, B hình 6.2H6(a) nối kết trực tiếp tới A qua mạng 2, C qua mạng 2, D qua mạng Điều dẫn đến đồ thị hình H6 .26 (b) Một đồ thị dựng lên, giải thuật vạch đường biết, Distance-Vector Link-State, áp... định hướng kết nối Câu 3: Trình bày mục tiêu giải thuật chọn đường Câu 4: Trình bày giải thuật Distance Vector Câu 5: Trình bày giải thuật Link State Câu 6: Cho mạng máy tính hình vẽ Hãy xác định