(NB) Giáo trình Mạng máy tính (dành cho ngành truyền thông): Phần 1 cung cấp những thông tin như tổng quan về mạng điện báo, mạng điện thoại, mạng hướng đầu cuối, mạng máy tính, các thiết bị mạng, các thiết bị ghép nối,...
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TRƯƠNG QUANG TRUNG THÁI NGỌC ANH KHÔI NGUYỄN ĐỨC ANH GIÁO TRÌNH MẠNG MÁY TÍNH (GIÁO TRÌNH DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG) TP HỒ CHÍ MINH, 09 - 2018 (LƯU HÀNH NỘI BỘ) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 MẠNG ĐIỆN BÁO MẠNG ĐIỆN THOẠI MẠNG HƯỚNG ĐẦU CUỐI .2 MẠNG MÁY TÍNH PHÂN LOẠI LỢI ÍCH MẠNG MÁY TÍNH CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ MẠNG 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 CÁC LOẠI CÁP CÁC THIẾT BỊ GHÉP NỐI 11 CÁC THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG 14 KẾT NỐI 20 PHẦN MỀM MẠNG MÁY TÍNH .25 MƠ HÌNH OSI 28 CHƯƠNG 3: ĐỊA CHỈ IP 35 3.1 3.2 3.3 3.4 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP 35 PHÂN LỚP IP .36 ÝNGHĨA CÁC NETID, HOSTID, NETMASK, SUBNETMASK 38 PHÂN MẠNG CON 40 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 44 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 GIỚI THIỆU CHUNG 44 GIAO THỨC IP 45 NHIỄU TRONG BỘ THU QUANG 54 GIAO THỨC TCP 57 GIAO THỨC UDP 60 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN 62 5.1 5.2 5.3 GIỚI THIỆU CHUNG 62 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ TẦNG MẠNG 62 GIẢI THUẬT CHỌN ĐƯỜNG 66 i 5.4 LIÊN MẠNG .80 CHƯƠNG 6: CÁC DỊCH VỤ MẠNG 88 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 GIỚI THIỆU CHUNG 88 DỊCH VỤ HTTP 88 DỊCH VỤ EMAIL .90 DỊCH VỤ DNS .95 DỊCH VỤ FTP .97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 ii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 MẠNG ĐIỆN BÁO Mạng điện báo sử dụng hệ thống mã Morse để mã hóa thơng tin cần truyền Mã Morse sử dụng hai tín hiệu tít te (ký hiệu dấu chấm (•) dấu gạch ngang (-)) Mỗi ký tự latin mã hóa chuỗi tíc/te riêng biệt, có độ dài ngắn khác Để truyền thông tin đi,bên gởi mã hóa ký tự thơng điệp thành mã Morse, bên nhận sau thực trình giải mã Văn truyền gọi thông điệp (message) hay thư tín (Telegram) Vào năm 1851 mạng thư tín sử dụng để nối hai thành phố London Paris Sau khơng lâu, hệ thống mạng mở rộng toàn châu Âu.Cấu trúc mạng gồm có hai thành phần Trạm điện báo (Telegraph Station) Trạm chuyểnđiện báo ( Telegraph Switching Station) nối lại với hệ thống dây truyền dẫn Trạm điện báo nơi cho phép truyền nhận thông điệp dạng mã Morse, thông thường thể âm tít te Để truyền nhận thơng tin cần có điện báo viên thực q trình mã hóa giải mã thơng tin truyền/nhận Vì khơng thể nối trức tiếp tất trạm điện báo lại với nhau, người ta sử dụng Trạm chuyển điện báo phép nhiều trạm điện báo sử dụng chung đường truyền để truyền tin Tại trạm chuyển điện báo có thao tác viên chịu trách nhiệm nhận điện báo gởi đến, xác định đường để chuyển tiếp điện báo nơi nhận Nếu đường truyền hướng nơi nhận đuợc sử dụng để truyền điện báo khác, thao tác viên lưu lại điện báo để sau truyền đường truyền rãnh Để tăng tốc độ truyền tin, hệ thống Baudot thay mã Morse mã nhị phân bits (có thể mã hóa cho 32 ký tự) Các trạm điện báo thay máy têlêtíp (teletype terminal) cho phép xuất / nhập thông tin dạng ký tự Hệ thống sử dụng kỹ thuật biến điệu (Modulation) đa hợp (Multiplexing) để truyền tải thông tin 1.2 MẠNG ĐIỆN THOẠI Mạng điện thoại cho phép truyền thông tin dạng âm cách sử dụng hệ thống truyền tín hiệu H1.1 Mạng chuyển mạch Mạng điện thoại hoạt động định hướng nối kết (circuit switching), tức thiết lập đường nối kết tận hiến hai bên giao tiếp trước thông tin truyền CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.3 MẠNG HƯỚNG ĐẦU CUỐI Đây mơ hình hệ thống máy tính lớn (Main Frame) vào năm thập niên 1970.Hệ thống gồm máy chủ mạnh (Host) có lực tính tốn cao nối kết với nhiều thiết bị đầu cuối đần độn (Dumb terminal) làm nhiệm vụ xuất nhập thông tin, giao tiếp với người sử dụng H1.2 Mạng hướng đầu cuối 1.4 MẠNG MÁY TÍNH Mạng máy tính mạng hai hay nhiều máy tính nối lại với đường truyền vật lý theo kiến trúc Mạng có kiến trúc đơn giản phức tạp gồm nhiều mạng đơn giản nối lại với H1.3 Mạng máy tính Mơ hình mạng máy tính thường gặp : + Mơ hình khách hàng – người phục vụ (Client - Server) + Mơ hình mạng ngang hàng ( peer to peer ) 1.4.1 Mơ hình khách hàng – người phục vụ Trong mơ hình mạng khách chủ có hệ thống máy tính cung cấp tài nguyên dịch vụ cho hệ thống mạng sử dụng gọi máy chủ (server) Một hệ thống máy tính sử dụng tài nguyên dịch vụ gọi máy khách (client) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Máy tính client gởi yêu cầu (request) đến máy tính server để u cầu server thực cơng việc Chẳng hạn người dùng duyệt web mạng Internet, trình duyệt web gởi yêu cầu đến web server đề nghị web server gởi trang web tương ứng.Máy tính server nhận yêu cầu từ client gởi đến phân tích yêu cầu để hiểu client muốn gì, để thực yêu cầu client Server gởi kết cho client thơng điệp trả lời (reply) Ví dụ, web server nhận yêu cầu gởi đến từ trình duyệt web, phân tích u cầu để xác định xem client cần nhận trang web nào, sau mở tập tin html tương ứng đĩa cứng cục để gởi trình duyệt web thông điệp trả lời.Một số ứng dụng xây dựng theo mơ hình client / server như: www, mail, ftp, H1.4 Mơ hình mạng khác chủ Dựa vào chức chia thành loại server sau: + File Server : phục vụ yêu cầu hệ thống tập tin + Print Server : phục vụ yêu cầu in ấn + Mail Server : cung cấp dịch vụ gửi nhận email + Web Server : cung cấp dịch vụ web + Database Server : cung cấp dịch vụ lưu trữ, tìm kiếm thơng tin Ưu điểm : liệu lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup đồng với nhau.Tài nguyên dịch vụ tập trung nên dễ chia sẻ quản lý, phục vụ cho nhiều ngừơi dùng Khuyết điểm : server chuyên dụng đắt tiền, cần có nhà quản trị cho hệ thống 1.4.2 Mơ hình mạng ngang hàng Mạng ngang hành cung cấp việc kết nối máy tính khơng có máy tính đóng vai trị phục vụ Một máy tính mạng vừa client, vừa server Trong môi trường này, người dùng máy tính chịu trách nhiệm điều hành chia sẻ tài ngun cuả máy tính Mơ hình phù hợp với tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thường nhỏ 10 người), không quan tâm đến vấn đề bảo mật CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN H1.5 Mơ hình mạng ngang hàng Ưu điểm : mơ hình đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức quản trị, chi phí thiết bị thấp Khuyết điểm : không cho phép quản lý tập trung nên liệu phân tán, khả bảo mật thấp, dễ bị xâm nhập Các tài nguyên khơng xếp nên khó định vị tìm kiếm 1.5 PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH 1.5.1 Phạm vi địa lí Mạng máy tính phân bố vùng lãnh thổ định phân bố phạm vi quốc gia hay quốc tế dựa vào phạm vi phân bố mạng người ta phân loại mạng sau: Mạng cục LAN (Local Area Network): mạng lắp đặt phạm vi hẹp, khoảng cách nút mạng nhỏ 10km LAN thường sử dụng nội quan, xí nghiệp, trường học,… LAN kết nối thành WAN Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network): mạng cài đặt pham vi đô thị trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính 100km trở lại mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): phạm vi mạng vượt qua biên giới quốc gia chí châu lục Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network): mạng thiết lặp phạm vi trải rộng khắp châu lục trái đất Thông thường thường kết nối thông qua mạng viễn thông vệ tinh Trong khái niệm WAN LAN hai khái niệm sư dụng nhiều 1.5.2 Phương pháp chuyển mạch Mạng chuyển mạch kênh (circuit – switched network): CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Trong trường hợp có hai trạm cần trao đổi thơng tin với chúng thiết lặp kênh (circuit) cố định trì bên ngắt liên lạc Các kiệu truyền theo đường cố định H1.6 Mạch chuyển mạng kênh Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao an tồn hiệu xuất sử dụng đường truyền thấp có lúc kênh bị bỏ khơng hai bên hết thông tin cần truyền trạm khác không phép sử dụng kênh truyền phải tiêu tốn thời gian thiết lặp đường (kênh) cố định hai trạm Mạng điện thoại ví dụ điển hình mạng chuyển mạch kênh Mạch chuyển mạch gói (packet – switched network): Phương pháp thông báo chia thành nhiều phần nhỏ gọi gói tin (packet) có khn dạng quy định trước Mỗi gói tin thơng tin điều khiển, có địa nguồn (người gửi) đích (người nhận) gói tin Các gói tin thơng báo gửi qua mạng để đến đích nhiều khác Căn vào số thứ tự gói tin tái tạo thành thông tin ban đầu Phương pháp chuyển mạch tin phương pháp chuyển mạch gói gần giống Điểm kkhasc biệt gói tin gới hạn kích thước tối đa choc ác nút mạng xử lí tồn thơng tin nhớ mà khôn cần hải lưu trữ tạm thời đĩa Nên mạn chuyển mạch gói truyền gói tin qua mạng nhanh hiệu so với chuyển mạch tin 1.5.3 Đồ hình mạng – TOPO mạng Topology củ mạng cấu trúc hình học khơng gian mà thực chất cách bố trí phần tử mạng cách nối chúng với Thơng thường mạng có dạng cấu trúc: mạng dạng hình (Star topology), mạng dạng vịng (Ring topology) mạng dạng tuyến (Linear Bus topology) Ngoài dạng cấu hình kể cịn có số dạng khác biến tướng từ ba dạng mạng dạng cây, mạng dạng hình sao-vịng, mạng hình hỗn hợp,… Mạng hình (Star topology): Mạng bao gồm kết nối trung tâm nút Các nút trạm đầu cuối, máy tính thiết bị khác mạng Bộ kết nối trung tâm mạng điều phối hoạt động mạng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN H1.7 Cấu trúc mạng hình Mạng dạng cho phép kết nối máy tính vào trung tâm cáp, giải pháp cho phép nối trực tiếp máy tính với tập trung không cần thông qua trục bus, nên tránh yếu tố ngừng trệ mạng Mô hihf kết nối dạng trở nên hêt sức phổ biến Với việc sử dụng tập trung chuyển mạch, cấu trúc mở rộng cách tối chức nhiều mức phân cấp, dễ dàng việc quản lí vận hành Mạng dạng vòng (Ring topology): Mạng dạng bố trí theo mạng xoay vịng, đường dây cáp thiết kế làm thành vịng trịn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo vịng Các nút truyền tín hiệu cho thời điểm nút mà thơi Dữ liệu truyền phải có kềm theo địa cụ thể trạm tiếp nhận H1.8 Mạch dạng vòng Mạng dạng Bus (Bus Topology): Thực theo cách bố trí theo hàng, máy tính thiết bị khác Các nút nối với trục đường dây cáp để truyền tải tín hiệu Tất nút sử dụng chung đường dây cáp Ở hai đầu dây cáp bịt thiết bị gọi terminatior Các tín hiệu liệu truyền mang theo địa nơi đến H1.9 Mạch dạng Bus CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 2.IP Header Length (HLEN): (4 bits) Chỉ chiều dài header , đơn vị word , word = 32 bit = byte Ở trường Header Length có bit => 2^4 -1= 15 word = 15 x 4byte = 60byte nên chiều dài header tối đa 60 byte(Đó bao gồm chiều dài trường Options Padding, chiều dài tối đa không bao gồm chiều dài trường Options Padding 24 byte) Giá trị bình thường trường khơng có Options sử dụng (5 từ 32-bit = * = 20 byte) Đây chiều dài tất cảc thông tin Header Trường giúp ta xác định byte Data nằm đâu gói tin IP datagram 3.Type Of Services (TOS): (8bit) Đặc tả tham số dịch vụ nhằm thông báo cho mạng biết dịch vụ mà gói tin muốn sử dụng, chẳng hạn ưu tiên, thời hạn chậm trễ, suất truyền độ tin cậy Hình sau cho biết ý nghĩ trường bits Precedence bits thị quyền ưu tiên gửi datagram, có giá trị từ (gói tin bình thường) đến (gói tin kiểm sốt mạng) D bit: độ trễ yêu cầu D=0: Độ trễ bình thường D=1: Độ trễ thấp 47 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP T (Throughput) (1 bit): độ thông lượng yêu cầu sử dụng để truyền gói tin với lựa chọn truyền đường thông suất thấp hay đường thông suất cao T bit.Maximize throughput T = thơng lượng bình thường T = thơng lượng cao R (Reliability) (1 bit): độ tin cậy yêu cầu R = độ tin cậy bình thường R = độ tin cậy cao M bit Chi phí tối thiểu M = chi phí bình thường M = chi phí tối thiểu Bảng giá trị khuyến nghị trường TOS 48 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 4.Total Length: (16 bits) Chỉ chiều dài tồn gói tính theo byte, bao gồm liệu header Vì trường rộng 16 bit, nên chiều dài gói tin liệu IP 65.535 byte, hầu hết nhỏ Hiện giới hạn lớn tương lai với mạng Gigabit gói tin có kích thước lớn cần thiết Để biết chiều dài liệu cầnlấy tổng chiều dài trừ HLEN 5.Identification: (16 bits) Tham số dùng để định danh cho IP datagram khoảng thời gian cịn liên mạng, giúp bên nhận ghép mảnh IP datagram lại với IP datagram phân thành mảnh mảnh thuộc IP datagram có Identification Đây số Nó gia tăng lần gói tin liệu gửi Trường Identification rộng 16 byte, có 65 535 định danh sử dụng 6.Flag: (3 bits) Một field có bit, có bit có thứ tự thấp điều khiển phân mảnh Một bit cho biết gói có bị phân mảnh hay khơng gói cho biết gói có phải mảnh cuối chuỗi gói bị phân mảnh hay khơng Flags bits R, reserved bit: Nên để giá trị DF, Don't fragment bit: Quản lý việc phân mảnh gói tin liệu 49 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP - DF = : Phân mảnh, cần thiết - DF=1 : Không phân mảnh Bit DF biểu thị mệnh lệnh cho router khơng phân mảnh datagram gói tin biết đủ nhỏ để qua Router, gói tin cần nhanh sử dụng cho mục đích đặc biệt nên cần đặt DF = 0.Điều có ý nghĩa datagram phải tránh mạng có kích thước packet nhỏ đường đi,nói cách khác phải chọn đường tối ưu Các máy khơng u cầu nhận gói tin liệu lớn 576 byte MF, More fragments bit - MF= phân mảnh cuối - MF = có nhiều phân mảnh Bit có ý nghĩa : Nếu gói IP datagram bị phân mảnh mảnh cho biết mảnh có phải mảnh cuối khơng Tất mảnh (trừ mảnh cuối ) phải có bit thiết lập Điều cần thiết để xác định tất mảnh datagram đến đích hay chưa Fragment Offset: (13 bits) Báo bên nhận vị trí offset mảnh so với gói IP datagram gốc để ghép lại thành IP datagram gốc Ví Dụ : theo hình minh họa - gói tin IP datagram chiều dài 4000 byte , có 20 byte header + 3980 byte liệu - Mà đường truyền cho phép truyền tối đa 1500 byte ,cho nên gói tin phần thành mảnh nhỏ Mỗi mảnh có header 20 byte , phần liệu lần lượng mảnh 1480 byte , 1480 byte , 1020 byte Nên offset mảnh , 1480 , 2960 Dựa vào offset để ráp lại thành mảnh lớn bên nhận Cuối trường Flag bên nhận xác định mảnh cuối -ID mảnh nhỏ = x , nghĩa thuộc mảnh lớn 50 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 8.Time To Live (TTL) (8 bits) Chỉ số bước nhảy (hop) mà gói qua.Con số giảm một gói tin qua router Khi đếm đạt tới gói bị loại Trường TTL rộng bit người gửi khởi tạo Giá trị đề nghị khởi tạo xác định Assigned Numbers RFC 64 Các hệ thống cũ thường khởi tạo từ 15-32 Chúng ta nhận thấy số lệnh Ping, gói ICMP echo replies thường gửi với TTL thiết lập với giá trị lớn 255 Đối với máy tính cài Windows, mặc định TTL = 124, máy Linux 64, máy Sun Scolari 256 Đây giải pháp nhằm ngăn chặn tình trạng lặp vịng vơ hạn gói 9.Protocol: (8bit) Chỉ giao thức tầng (tầng Transport) nhận phần data trạm đích, giao thức có mã Ví dụ: TCP có giá trị trường Protocol 6, UDP có giá trị trường Protocol 17 10.Header CheckSum: (16 bits) Giúp bảo dảm toàn vẹn IP Header, có 16 bit 11.Source Address: (32 bits) Chỉ địa node truyền IP diagram, có 32 bit Chú ý thiết bị trung gian Router xử lý gói tin liệu, chúng thường không đặt địa chúng vào trường này, mà trường địa thiết bị ban đầu gửi gói tin liệu 12.Destination Address: (32 bits) Chỉ địa IP Node dự định nhận IP diagram, có 32 bit Một lần nữa, thiết bị router điểm tới trung gian gói liệu này, 51 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP trường luôn địa điểm đến cuối 13.IP Option : Khai báo lựa chọn người gửi yêu cầu (tuỳ theo chương trình) Kích thước khơng cố định , chứa thơng tin tùy chọn : - Time stamp : thời điểm qua router - Security : cho phép router nhận gói liệu khơng , khơng gói bị hủy - Record router : lưu danh sách địa IP router mà gói phải qua, -Source route : bắt buộc qua router Lúc khơng cần dùng bảng định tuyến Router C, Copy flag bit Chỉ tùy chọn để chép vào tất mảnh vỡ Class bits Option bits 52 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 53 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 13.Padding: Vùng đệm,các số bổ sung vào field để đảm bảo IP Header la bội số 32 bit 14.Data: Chứa thông tin lớp trên, chiều dài thay đổi đến 64Kb Là TCP hay UDP Segment tầng Transport gửi xuống cho tần Network , tầng Network thêm header vào thành gói tin IP datagram 4.3 NHIỄU TRONG BỘ THU QUANG 4.3.1 Giao thức phân giải địa (Address Resolution Protocol) Nếu máy tính muốn truyền gói tin IP cần đặt gói tin vào khung đường truyền vật lý mà nối kết vào Để truyền thành cơng khung, máy tính gởi cần thiết phải biết địa vật lý (MAC) máy tính nhận Điều thực cách sử dụng bảng để ánh xạ địa IP địa vật lý Giao thức IP sử dụng giao thức ARP (Address Resolution Protocol) để thực ánh xạ từ địa IP địa MAC H4.4 Giao thức ARP Một máy tính xác định địa vật lý vào lúc khởi động cách đọc thiết bị phần cứng xác định địa IP cách đọc tập tin cấu hình, sau lưu thông tin mối tương ứng địa chit IP MAC vào vùng nhớ tạm (ARP cache) Khi nhận địa IP mà ARP khơng thể tìm địa vật lý tương ứng dựa vào vùng nhớ tạm tại, thực khung quảng bá có định dạng sau 54 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP Nhờ vào việc gởi u cầu này, máy tính bổ sung thông tin cho vùng cache giao thức ARP, nhờ cập nhật kịp thời thay đổi sơ đồ mạng Thông thường thời gian hạn (Time-out) cho thông tin vùng cache 20 phút Một yêu cầu ARP cho máy tính khơng tồn nhánh mạng lặp lại vài lần xác định Nếu máy tính nối kết vào nhiều mạng giao diện mạng, tồn vùng cache ARP riêng cho giao diện mạng Lưu ý, ARP máy tính thực việc xác địa vật lý cho địa địa mạng / mạng với mà thơi Đối với gói tin gởi cho máy tính có địa IP không mạng / mạng với máy gởi chuyển hướng cho router nằm mạng với máy gởi để chuyển tiếp Vì yêu cầu ARP quảng bá rộng rãi, máy tính trì vùng cache theo dõi tất yều cầu quảng bá để lấy thông tin địa vật lý địa IP máy gởi yêu cầu bổ sung vào vùng cache cần thiết Khi máy tính khởi động, gởi u cầu ARP ( cho nó) để thơng báo với máy tính khác xuất mạng cục Có thể gán nhiều địa IP cho địa vật lý Chú ý rằng, định dạng yêu cầu ARP thiết kế để hỗ trợ cho giao thức khác IP Ethernet 55 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 4.3.2 Giao thức phân giải địa ngược RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Ngày nay, trạm làm việc không đĩa cứng (Diskless workstation) sử dụng rộng rãi Mỗi máy tính cần xử lý nhớ, tất không gian lưu trữ cung cấp từ máy chủ (Server) sử dụng hệ thống tập tin mạng theo chuẩn Do khơng có tập tin cấu hình, tiến trình khởi động máy tính thường sử dụng giao thức truyền tải tập tin đơn giản TFTP Tuy nhiên, trước nối kết đến server, trạm làm việc cần phải biết địa IP Giao thức RARP dùng trường hợp RARP sử dụng định dạng yêu cầu ARP trường Operation có giá trị cho yêu cầu cho trả lời Trên server trì bảng mơ tả mối tương quan địa vật lý địa IP máy trạm Khi nhận yêu cầu RARP, server tìm bảng địa trả địa IP tương ứng cho máy trạm gởi yêu cầu 4.3.3 Giao thức thông điệp điều khiển Internet ICMP (Internet Control Message Protocol) Giao thức ICMP cài đặt hầu hết tất máy tính TCP/IP Các thông điệp giao thức gởi gói tin IP dùng để gởi báo lỗi hay thông tin điều khiển ICMP tạo nhiều loại thơng điệp hữu ích : + Đích đến khơng tới (Destination Unreachable), + Thăm hỏi trả lời (Echo Request and Reply), + Chuyển hướng (Redirect), + Vượt thời gian (Time Exceeded), + Quảng bá chọn đường (Router Advertisement) + Cô lập chọn đường (Router Solicitation) + Nếu thông điệp khơng thể phân phát khơng gởi lại Điều để tránh tình trạng di chuyển không dừng thông điệp ICMP Nếu thơng điệp « Đích đến khơng tới » gởi router, điều có nghĩa router khơng thể gởi gói tin đến đích Khi router xóa gói tin khỏi hàng đợi Có hai nguyên nhân làm cho gói tin khơng thể đến nơi Phần lớn máy gởi mô tả địa nhận mà khơng tồn thực tế Trường hợp router đường đến nơi nhận gói tin Thơng điệp Đích đến khơng tới được chia thành bốn loại : + Mạng khơng đến (Network unreachable) : Có nghĩa có cố vấn đề vạch đường địa nhận gói tin + Máy tính khơng đến (Host unreachable) : Thông thường dùng để trục trặc vấn đề phân phát, sai mặt nạ mạng chẳng hạn + Giao thức không đến (Protocol unreachable) : Máy nhận không hỗ trợ giao thức tầng cao gói tin mơ tả + Cổng không đến (Port unreachable) : Socket giao thức TCP hay cổng không tồn Một thông điệp « Thăm hỏi trả lời » tạo lệnh ping từ máy tính để kiểm tra tính liên thơng liên mạng Nếu có thơng điệp trả lời, điều biểu máy gởi máy nhận giao tiếp với Một thơng điệp « Chuyển hướng » gởi router đến máy gởi gói 56 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP tin để khuyến cáo đường tốt Router chuyển tiếp gói tin mà nhận Thơng điệp chuyển hướng giữ cho bảng chọn đường máy tính nhỏ chúng cần chứa địa router mà thơi, chí router cung cấp đường tốt Đôi sau nhận thông điệp chuyển hướng, thiết bị gởi sử dụng đường cũ Một thông điệp « Vượt thời hạn » gởi router thời gian sống (Time–to-live) gói tin, tính số router hay giây, có giá trị Thời gian sống gói tin giúp phịng ngừa trường hợp gói tin gởi lịng vịng mạng không đến nơi nhận Router bỏ gói tin hết thời gian sống 4.4 GIAO THỨC TCP 4.4.1 Tổng quát TCP giao thức hướng byte, nghĩa bên gởi ghi bytes lên nối kết TCP, bên nhận đọc bytes từ nối kết TCP Mặc dù TCP mơ tả dịch vụ mà cung cấp cho tầng ứng dụng theo kiểu “luồng bytes”, tự thân TCP không truyền byte qua mạng Internet Thay vào đó, thực thể TCP máy nguồn trữ tạm đủ số bytes phát từ tiến trình gởi để tạo nên gói tin có kích thước hợp lý gởi gói tin đến thực thể TCP ngang hàng bên máy đích Thực thể TCP bên máy đích bóc bytes liệu gói tin đặt chúng vào buffer Tiến rình bên nhận từ đọc bytes từ buffer tùy thích Q trình truyền nhận mơ Hình H4.5 H4.5 Cách thức TCP quản lý luồng bytes TCP cung cấp kết nối tin cậy hai máy tính, kết nối thiết lập trước liệu bắt đầu truyền TCP gọi giao thức hướng kết noois, với giao thức TCP trình hoạt động trải qua ba bước sau : + Thiết lập kết nối + Truyền liệu + Kết thúc kết nối Giao thức TCP thiết lập kết nối phương pháp bắt tay ba chiều: + Bước 1: Cient (bên chủ động) gởi đến server segment yêu cầu nối kết, chứa số thứ tự khởi đầu mà dùng (Flags = SYN, SequenceNum = x) 57 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP + Bước 2: Server trả lời cho client segment, báo nhận sẵn sàng nhận byte liệu số thứ tự x+1 (Flags = ACK, Ack = x + 1) báo số thứ tự khởi đầu bên server y (Flags = SYN, SequenceNum = y) + Bước 3: Cuối client báo cho server biết, biết số thứ tự khởi đầu server y (Flags = ACK, Ack = y+1) H4.6 Bắt tay chiều TCP Hủy kết nối : Việc hủy bắt tay TCP thực qua bước: + Bước 1: Cient (bên chủ động) gởi đến server segment yêu cầu hủy nối kết (Flags =FIN) + Bước 2: Server nhận segment FIN, trả lời segment ACK Sau hoàn tất hết thứ để đóng nối kết, server gởi cho client tiếp segment FIN + Bước 3: Client nhận FIN trả lời ACK sau chuyển sang trạng thái chờ đợi có định hạn Trong thời gian chờ đợi này, client trả lời ACK cho khung FIN Hết thời gian chờ đợi, client thật đóng nối kết + Bước 4: Server nhận ACK thật đóng nối kết 4.4.2 Cầu trúc gói tin TCP Các gói tin trao đổi hai thực thể TCP Hình H4.5 gọi segment (đoạn), gói tin mang theo đoạn luồng bytes Mỗi segment có header Hình H4.7 58 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP H4.7 Cấu trúc TCP header Giải thích: + Các trường SrcPort DstPort địa cổng nguồn đích, giống UDP Hai trường với hai địa IP nguồn đích kết hợp với để định danh kết nối TCP Nghĩa kết nối TCP định danh trường (Cổng nguồn, Địa IP nguồn, Cổng đích, Địa IP đích) + Các trường Acknowledgement, SequenceNum AdvertisedWindow tất sử dụng giải thuật cửa sổ trượt TCP Bởi TCP giao thức hướng byte, nên byte liệu có số thứ tự; trường SequenceNum chứa số thứ tự byte dãy bytes chứa segment Các trường Acknowledgement AdvertisedWindow dùng để thông báo tiến độ nhận bytes luồng liệu khả tiếp nhận chúng Để đơn giản hóa vấn đề, bỏ qua thật liệu chạy theo hai chiều, ta đưa sơ đồ sau: bên gởi gởi segment liệu, byte liệu segment có số thứ tự SequenceNum; bên nhận báo nhận trường Acknowledgement AdvertisedWindow H4.8 Gởi liệu báo nhận Cách thức hai bên sử dụng trường trình bày phần điều khiển luồng liệu + Trường Flags dài bits sử dụng để chứa thông tin điều khiển hai bên sử dụng giao thức TCP Một bit trường cờ, cụ thể sau: SYN, FIN, RESET, PUSH, URG, ACK Hai cờ SYN FIN dùng để thiết lập giải phóng nối kết Cờ ACK đặt trường Acknowledgement hợp lệ Cờ URG dùng để đánh dấu segment chứa liệu khẩn cấp Khi cờ đặt, trường UrgPtr nơi bắt đầu liệu không khẩn cấp (dữ liệu khẩn cấp nằm đầu phần liệu) + Cờ PUSH báo hiệu cho bên nhận bên gởi dùng thao tác PUSH, tức bên gởi không chờ nhận đủ bytes để lấp đầy segment, buffer gởi dù có bytes liệu bên gởi đóng vào segment gởi Cuối cùng, cờ RESET dùng để thông báo bên nhận bị rối (ví dụ nhận segment mà khơng phải segment đó), muốn hủy bỏ nối kết + Trường Checksum sử dụng xác giống giao thức UDP + Do header TCP có độ dài thay đổi, nên trường HdrLen độ dài cụ thể phần header 59 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP 4.5 GIAO THỨC UDP UDP dịch vụ truyền liệu dạng khơng nối kết Khơng có thiết lập nối kết hai bên truyền nhận, gói tin UDP (segment) xuất nút đích lúc Các segment UDP tự thân chứa thơng tin cần thiết để tự đến đích Khn dạng chúng sau: H4.9 Cấu trúc gói tin UDP Giải thích: + SrcPort: Địa cổng nguồn, số hiệu tiến trình gởi gói tin + DstPort: Địa cổng đích, số hiệu tiến trình nhận gói tin + Length: Tổng chiều dài segment, tính ln phần header + Checksum: Là phần kiểm tra lỗi UDP tính tốn phần kiểm tra lỗi tổng hợp phần header, phần liệu phần header ảo Phần header ảo chứa trường IP header: địa IP nguồn, địa IP đích, trường chiều dài UDP + Data: Phần liệu hai bên gởi cho UDP hoạt động không tin cậy cho lắm, vì: Khơng có báo nhận liệu từ trạm đích; khơng có chế để phát gói tin gói tin đến khơng theo thứ tự; khơng có chế tự động gởi lại gói tin bị mất; khơng có chế điều khiển luồng liệu, bên gởi làm ngập bên nhận UDP dịch vụ truyền liệu dạng khơng nối kết Khơng có thiết lập nối kết hai bên truyền nhận, gói tin UDP (segment) xuất nút đích lúc Các segment UDP tự thân chứa thông tin cần thiết để tự đến đích Khuôn dạng chúng sau: 60 CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP H4.9 Cấu trúc gói tin UDP Giải thích: + SrcPort: Địa cổng nguồn, số hiệu tiến trình gởi gói tin + DstPort: Địa cổng đích, số hiệu tiến trình nhận gói tin + Length: Tổng chiều dài segment, tính phần header + Checksum: Là phần kiểm tra lỗi UDP tính tốn phần kiểm tra lỗi tổng hợp phần header, phần liệu phần header ảo Phần header ảo chứa trường IP header: địa IP nguồn, địa IP đích, trường chiều dài UDP + Data: Phần liệu hai bên gởi cho UDP hoạt động không tin cậy cho lắm, vì: Khơng có báo nhận liệu từ trạm đích; khơng có chế để phát gói tin gói tin đến khơng theo thứ tự; khơng có chế tự động gởi lại gói tin bị mất; khơng có chế điều khiển luồng liệu, bên gởi làm ngập bên nhận BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Trình bày lớp nhiệm vụ lớp mơ hình TCP/IP Câu 2: So sánh(vẽ hình) mơ hình OSI TCP/IP Câu 3: Trình bày cấu trúc gói tin IP Ý nghĩa trường Câu 4: Vẽ hình, cho ví dụ q trình thiết lập, hủy kết nối giao thức TCP Câu 5: Số byte tối đa gói IP ? Trường (Fields) định số byte này? Câu 6: So sánh ưu, nhược điểm giao thức TCP UDP 61 ... hai bit 10 Dưới dạng nhị phân, octet có dạng 10 xxxxxx Vì địa nằm khoảng từ 12 8 (10 000000) đến 19 1 (10 111 111 ) thuộc lớp B Ví dụ 17 2.29 .10 .1 địa lớp B (12 8 < 17 2 < 19 1) Phần network_id chiếm 16 bit... Byte bắt đầu ba bit 11 0 dạng nhị phân octet 11 0xxxxx Như địa nằm khoảng từ 19 2 (11 000000) đến 223 (11 011 111 ) thuộc lớp C Ví dụ địa lớp C 203 .16 2. 41. 235 (19 2 < 203 < 223) Phần network_id dùng... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 MẠNG ĐIỆN BÁO MẠNG ĐIỆN THOẠI MẠNG HƯỚNG ĐẦU CUỐI .2 MẠNG MÁY TÍNH PHÂN LOẠI LỢI ÍCH MẠNG MÁY TÍNH