Tham khảo tài liệu ''giáo trình hình thành ứng dụng phân tích các thành phần cơ bản cấu thành nên mạng máy tính p2'', công nghệ thông tin, quản trị mạng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
h a n g e Vi e N y to k lic c Bài MƠ HÌNH THAM CHIẾU OSI Tóm tắt Lý thuyết tiết - Thực hành tiết Mục tiêu Kết thúc học cung cấp học viên kiến thức giao thức, mơ hình OSI, TCP/IP trình xử lý, vận chuyển gói tin … Các mục I Mơ hình OSI II Quá trình xử lý vận chuyển gói liệu Bài tập bắt buộc Bài tập làm thêm Dựa vào tập Dựa vào môn mạng máy tập mơn mạng máy tính tính III Mơ hình tham chiếu TCP/IP Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 28/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c I MƠ HÌNH OSI I.1 Khái niệm giao thức (protocol) Là quy tắc giao tiếp (tiêu chuẩn giao tiếp) hai hệ thống giúp chúng hiểu trao đổi liệu với Ví dụ: Internetwork Packet Exchange (IPX), Transmission control protocol/ Internetwork Protocol (TCP/IP), NetBIOS Extended User Interface (NetBEUI)… I.2 Các tổ chức định chuẩn ITU (International Telecommunication Union): Hiệp hội Viễn thông quốc tế IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers): Viện kĩ sư điện điện tử ISO (International Standardization Organization): Tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế, trụ sở Geneve, Thụy Sĩ Vào năm 1977, ISO giao trách nhiệm thiết kế chuẩn truyền thơng dựa lí thuyết kiến trúc hệ thống mở làm sở để thiết kế mạng máy tính Mơ hình có tên OSI (Open System Interconnection - tương kết hệ thống mở) I.3 Mơ hình OSI Mơ hình OSI (Open System Interconnection): mơ hình tổ chức ISO đề xuất từ 1977 công bố lần đầu vào 1984 Để máy tính thiết bị mạng truyền thơng với phải có qui tắc giao tiếp bên chấp nhận Mơ hình OSI khuôn mẫu giúp hiểu liệu xuyên qua mạng đồng thời giúp hiểu chức mạng diễn lớp Trong mơ hình OSI có bảy lớp, lớp mô tả phần chức độc lập Sự tách lớp mơ hình mang lại lợi ích sau: - Chia hoạt động thơng tin mạng thành phần nhỏ hơn, đơn giản giúp dễ khảo sát tìm hiểu - Chuẩn hóa thành phần mạng phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm - Ngăn chặn tình trạng thay đổi lớp làm ảnh hưởng đến lớp khác, giúp lớp phát triển độc lập nhanh chóng Mơ hình tham chiếu OSI định nghĩa qui tắc cho nội dung sau: - Cách thức thiết bị giao tiếp truyền thông với - Các phương pháp để thiết bị mạng truyền liệu, khơng - Các phương pháp để đảm bảo truyền liệu bên nhận - Cách thức vận tải, truyền, xếp kết nối với - Cách thức đảm bảo thiết bị mạng trì tốc độ truyền liệu thích hợp - Cách biểu diễn bit thiết bị truyền dẫn Mơ hình tham chiếu OSI chia thành bảy lớp với chức sau: - Application Layer (lớp ứng dụng): giao diện ứng dụng mạng Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 29/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c - Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khn dạng trao đổi liệu - Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập kết nối - Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông hai hệ thống - Network Layer (lớp mạng): định hướng liệu truyền môi trường liên mạng - Data link Layer (lớp liên kết liệu): xác định việc truy xuất đến thiết bị - Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi liệu thành bit truyền Hình 2.1 – Mơ hình tham chiếu OSI I.4 Chức lớp mơ hình tham chiếu OSI Lớp ứng dụng (Application Layer): giao diện chương trình ứng dụng người dùng mạng Lớp Application xử lý truy nhập mạng chung, kiểm soát luồng phục hồi lỗi Lớp không cung cấp dịch vụ cho lớp mà cung cấp dịch vụ cho ứng dụng như: truyền file, gởi nhận E-mail, Telnet, HTTP, FTP, SMTP… Lớp trình bày (Presentation Layer): lớp chịu trách nhiệm thương lượng xác lập dạng thức liệu trao đổi Nó đảm bảo thơng tin mà lớp ứng dụng hệ thống đầu cuối gởi đi, lớp ứng dụng hệ thống khác đọc Lớp trình bày thơng dịch nhiều dạng liệu khác thông qua dạng chung, đồng thời nén giải nén liệu Thứ tự byte, bit bên gởi bên nhận qui ước qui tắc gởi nhận chuỗi byte, bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái Nếu hai bên khơng thống có chuyển đổi thứ tự byte bit vào trước sau truyền Lớp presentation quản lý cấp độ nén liệu nhằm giảm số bit cần truyền Ví dụ: JPEG, ASCCI, EBCDIC Lớp phiên (Session Layer): lớp có chức thiết lập, quản lý, kết thúc phiên thông tin hai thiết bị truyền nhận Lớp phiên cung cấp dịch vụ cho lớp trình bày Lớp Session cung cấp đồng hóa tác vụ người dùng cách đặt điểm kiểm tra vào luồng liệu Bằng cách này, mạng khơng hoạt động có liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối phải truyền lại Lớp thi hành kiểm soát hội thoại trình giao tiếp, điều chỉnh bên truyền, nào, Ví dụ như: RPC, NFS, Lớp kết nối theo ba cách: Haft-duplex, Simplex, Full-duplex Lớp vận chuyển (Transport Layer): lớp vận chuyển phân đoạn liệu từ hệ thống máy truyền tái thiết lập liệu vào luồng liệu hệ thống máy nhận đảm bảo việc bàn giao thông điệp thiết bị đáng tin cậy Dữ liệu lớp gọi segment Lớp thiết lập, trì kết thúc mạch ảo đảm bảo cung cấp dịch vụ sau: Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 30/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c - Xếp thứ tự phân đoạn: thông điệp lớn tách thành nhiều phân đoạn nhỏ để bàn giao, lớp vận chuyển xếp thứ tự phân đoạn trước ráp nối phân đoạn thành thông điệp ban đầu - Kiểm sốt lỗi: có phân đoạn bị thất bại, sai trùng lắp, lớp vận chuyển yêu cầu truyền lại - Kiểm soát luồng: lớp vận chuyển dùng tín hiệu báo nhận để xác nhận Bên gửi không truyền phân đoạn liệu bên nhận chưa gởi tín hiệu xác nhận nhận phân đoạn liệu trước đầy đủ Lớp mạng (Network Layer): lớp mạng chịu trách nhiệm lập địa thông điệp, diễn dịch địa tên logic thành địa vật lý đồng thời chịu trách nhiệm gởi packet từ mạng nguồn đến mạng đích Lớp định đường từ máy tính nguồn đến máy tính đích Nó định liệu truyền đường dựa vào tình trạng, ưu tiên dịch vụ yếu tố khác Nó quản lý lưu lượng mạng chẳng hạn chuyển đổi gói, định tuyến, kiểm soát tắc nghẽn liệu Nếu thích ứng mạng định tuyến (router) khơng thể truyền đủ đoạn liệu mà máy tính nguồn gởi đi, lớp Network định tuyến chia liệu thành đơn vị nhỏ hơn, nói cách khác, máy tính nguồn gởi gói tin có kích thước 20Kb, Router cho phép gói tin có kích thước 10Kb qua, lúc lớp Network Router chia gói tin làm 2, gói tin có kích thước 10Kb Ở đầu nhận, lớp Network ráp nối lại liệu Ví dụ: số giao thức lớp này: IP, IPX, Dữ liệu lớp gọi packet datagram Lớp liên kết liệu (Data link Layer): cung cấp khả chuyển liệu tin cậy xuyên qua liên kết vật lý Lớp liên quan đến: - Địa vật lý - Mơ hình mạng - Cơ chế truy cập đường truyền - Thông báo lỗi - Thứ tự phân phối frame - Điều khiển dịng Tại lớp data link, bít đến từ lớp vật lý chuyển thành frame liệu cách dùng số nghi thức lớp Lớp data link chia thành hai lớp con: - Lớp LLC (logical link control) - Lớp MAC (media access control) Lớp LLC phần so với giao thức truy cập đường truyền khác, cung cấp mềm dẻo giao tiếp Bởi lớp LLC hoạt động độc lập với giao thức truy cập đường truyền, giao thức lớp (ví dụ IP lớp mạng) hoạt động mà không phụ thuộc vào loại phương tiện LAN Lớp LLC lệ thuộc vào lớp thấp việc cung cấp truy cập đường truyền Lớp MAC cung cấp tính thứ tự truy cập vào môi trường LAN Khi nhiều trạm truy cập chia sẻ môi trường truyền, để định danh trạm, lớp cho MAC định nghĩa trường địa phần cứng, gọi địa MAC address Địa MAC số đơn giao tiếp LAN (card mạng) Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 31/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Lớp vật lý (Physical Layer): định nghĩa qui cách điện, cơ, thủ tục đặc tả chức để kích hoạt, trì dừng liên kết vật lý hệ thống đầu cuối Một số đặc điểm lớp vật lý bao gồm: - Mức điện - Khoảng thời gian thay đổi điện - Tốc độ liệu vật lý - Khoảng đường truyền tối đa - Các đầu nối vật lý II QUÁ TRÌNH XỬ LÝ VÀ VẬN CHUYỂN CỦA MỘT GĨI DỮ LIỆU Application L7 Data Application L7 Data Presentation L6 L7 Data Presentation L6 L7 Data Session L5 L6 L7 Data Transport L4 L5 L6 L7 Data Network L3 L4 L5 L6 L7 Data Session L5 L6 L7 Data Transport L4 L5 L6 L7 Data Network L3 L4 L5 L6 L7 Data Data Link L2H L3 L4 L5 L6 L7 Data L2H Data Link L2H L3 L4 L5 L6 L7 Data L2H Physical L2H L3 L4 L5 L6 L7 Data L2H Physical L2H L3 L4 L5 L6 L7 Data L2H Hình 2.2 – Quá trình xử lý vận chuyển gói tin II.1 Q trình đóng gói liệu (tại máy gửi) Đóng gói liệu trình đặt liệu nhận vào sau header (và trước trailer) lớp Lớp Physical không đóng gói liệu khơng dùng header trailer Việc đóng gói liệu khơng thiết phải xảy lần truyền liệu trình ứng dụng Các lớp 5, 6, sử dụng header trình khởi động, phần lớn lần truyền khơng có header lớp 5, 6, lý khơng có thơng tin để trao đổi Hình 2.3 – Tên gọi liệu tầng mơ hình OSI Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 32/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Các liệu máy gửi xử lý theo trình tự sau: - Người dùng thông qua lớp Application để đưa thơng tin vào máy tính Các thơng tin có nhiều dạng khác như: hình ảnh, âm thanh, văn bản… - Tiếp theo thơng tin chuyển xuống lớp Presentation để chuyển thành dạng chung, mã hố nén liệu - Tiếp liệu chuyển xuống lớp Session để bổ sung thông tin phiên giao dịch - Dữ liệu tiếp tục chuyển xuống lớp Transport, lớp liệu cắt thành nhiều Segment bổ sung thêm thông tin phương thức vận chuyển liệu để đảm bảo độ tin cậy truyền - Dữ liệu tiếp tục chuyển xuống lớp Network, lớp Segment cắt thành nhiều Packet bổ sung thêm thông tin định tuyến - Tiếp liệu chuyển xuống lớp Data Link, lớp Packet cắt thành nhiều Frame bổ sung thêm thông tin kiểm tra gói tin (để kiểm tra nơi nhận) - Cuối cùng, Frame tầng Vật Lý chuyển thành chuỗi bit, đẩy lên phương tiện truyền dẫn để truyền đến thiết bị khác II.2 Quá trình truyền liệu từ máy gửi đến máy nhận Bước 1: Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo liệu chương trình phần cứng, phần mềm cài đặt lớp bổ sung vào header trailer (q trình đóng gói liệu máy gửi) Bước 2: Lớp Physical (trên máy gửi) phát sinh tín hiệu lên mơi trường truyền tải để truyền liệu Bước 3: Lớp Physical (trên máy nhận) nhận liệu Bước 4: Các chương trình phần cứng, phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header trailer xử lý phần liệu (quá trình xử lý liệu máy nhận) Giữa bước bước q trình tìm đường gói tin Thông thường, máy gửi biết địa IP máy nhận Vì thế, sau xác định địa IP máy nhận lớp Network máy gửi so sánh địa IP máy nhận địa IP nó: - Nếu địa mạng máy gửi tìm bảng MAC Table để có địa MAC máy nhận Trong trường hợp khơng có địa MAC tương ứng, thực giao thức ARP để truy tìm địa MAC Sau tìm địa MAC, lưu địa MAC vào bảng MAC Table để lớp Datalink sử dụng lần gửi sau Sau có địa MAC máy gửi gởi gói tin (giao thức ARP nói thêm chương 6) - Nếu khác địa mạng máy gửi kiểm tra xem máy có khai báo Default Gateway hay khơng + Nếu có khai báo Default Gateway máy gửi gởi gói tin thơng qua Default Gateway + Nếu khơng có khai báo Default Gateway máy gởi loại bỏ gói tin thơng báo "Destination host Unreachable" II.3 Chi tiết trình xử lý máy nhận Bước 1: Lớp Physical kiểm tra trình đồng bit đặt chuỗi bit nhận vào vùng đệm Sau thơng báo cho lớp Data Link liệu nhận Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 33/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Bước 2: Lớp Data Link kiểm lỗi frame cách kiểm tra FCS trailer Nếu có lỗi frame bị bỏ Sau kiểm tra địa lớp Data Link (địa MAC) xem có trùng với địa máy nhận hay khơng Nếu phần liệu sau loại header trailer chuyển lên cho lớp Network Bước 3: Địa lớp Network kiểm tra xem có phải địa máy nhận hay không (địa IP) ? Nếu liệu chuyển lên cho lớp Transport xử lý Bước 4: Nếu giao thức lớp Transport có hỗ trợ việc phục hồi lỗi số định danh phân đoạn xử lý Các thông tin ACK, NAK (gói tin ACK, NAK dùng để phản hồi việc gói tin gởi đến máy nhận chưa) xử lý lớp Sau trình phục hồi lỗi thứ tự phân đoạn, liệu đưa lên lớp Session Bước 5: Lớp Session đảm bảo chuỗi thông điệp trọn vẹn Sau luồng hoàn tất, lớp Session chuyển liệu sau header lớp lên cho lớp Presentation xử lý Bước 6: Dữ liệu lớp Presentation xử lý cách chuyển đổi dạng thức liệu Sau kết chuyển lên cho lớp Application Bước 7: Lớp Application xử lý header cuối Header chứa tham số thoả thuận hai trình ứng dụng Do tham số thường trao đổi lúc khởi động trình truyền thơng hai trình ứng dụng III MƠ HÌNH THAM CHIẾU TCP/IP III.1 Vai trị mơ hình tham chiếu TCP/IP Các phận, văn phịng Chính phủ Hoa Kỳ nhận thức quan trọng tiềm kĩ thuật Internet từ nhiều năm trước, cung cấp tài chánh cho việc nghiên cứu, để thực có mạng Internet tồn cầu Sự hình thành kĩ thuật Internet kết nghiên cứu tài trợ Defense/Advanced Research Projects Agency (ARPA/DARPA) Kĩ thuật ARPA bao gồm tập hợp chuẩn mạng, đặc tả chi tiết cách thức mà máy tính thơng tin liên lạc với nhau, quy ước cho mạng interconnecting định tuyến giao thơng Tên thức TCP/IP Internet Protocol Suite thường gọi TCP/IP, dùng để thông tin liên lạc qua tập hợp mạng interconnected Nó dùng để liên kết mạng công ty, không thiết phải nối kết với mạng khác bên III.2 Các lớp mơ hình tham chiếu TCP/IP Hình 2.4 – Mơ hình tham chiếu TCP/IP Mơ hình tham chiếu TCP/IP tương tự kiến trúc OSI, sau số tính chất lớp mơ hình tham chiếu TCP/IP: Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 34/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c - Lớp Application: quản lý giao thức, hỗ trợ việc trình bày, mã hóa, quản lý gọi Lớp Application hỗ trợ nhiều ứng dụng, như: FTP (File Transfer Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name System), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - Lớp Transport: đảm nhiệm việc vận chuyển từ nguồn đến đích Tầng Transport đảm nhiệm việc truyền liệu thông qua hai nghi thức: TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) - Lớp Internet: đảm nhiệm việc chọn lựa đường tốt cho gói tin Nghi thức sử dụng tầng nghi thức IP (Internet Protocol) - Lớp Network Interface: có tính chất tương tự hai lớp Data Link Physical kiến trúc OSI III.3 Các bước đóng gói liệu mơ hình TCP/IP Data Application TCP Data Transport IP TCP Data Internet IP TCP Data LH LH Network Interface Hình 2.5 – Các bước đóng gói mơ hình TCP/IP III.4 So sánh mơ hình OSI TCP/IP OSI Application TCP/IP NetWare Presentation Session Application SAP, NCP Transport Network Data Link Physical TCP SPX UDP IP, ARP, ICMP IPX Network Interface MAC Protocols Hình 2.6 – So sánh mơ hình OSI mơ hình TCP/IP Các điểm giống nhau: - Cả hai có kiến trúc phân lớp - Đều có lớp Application, dịch vụ lớp khác - Đều có lớp Transport Network - Sử dụng kĩ thuật chuyển packet (packet-switched) - Các nhà quản trị mạng chuyên nghiệp cần phải biết rõ hai mơ hình Các điểm khác nhau: - Mơ hình TCP/IP kết hợp lớp Presentation lớp Session vào lớp Application - Mơ hình TCP/IP kết hợp lớp Data Link lớp Physical vào lớp Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 35/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c - Mơ hình TCP/IP đơn giản có lớp - Nghi thức TCP/IP chuẩn hóa sử dụng phổ biến tồn giới Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 36/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Bài ĐỊA CHỈ IP Tóm tắt Lý thuyết tiết - Thực hành tiết Mục tiêu Kết thúc học cung cấp học viên kiến thức cấu trúc địa IP, lớp địa chỉ, kỹ thuật chia mạng con, kỹ thuật NAT… Các mục I Tổng quan địa IP II Giới thiệu lớp địa III Các ví dụ tính tốn địa mạng Bài tập bắt buộc Bài tập làm thêm Dựa vào tập Dựa vào môn mạng máy tập môn mạng máy tính tính Học phần - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 37/555 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to Tài liệu hướng dẫn giảng dạy w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c ... Physical (trên máy nhận) nhận liệu Bước 4: Các chương trình phần cứng, phần mềm (trên máy nhận) gỡ bỏ header trailer xử lý phần liệu (quá trình xử lý liệu máy nhận) Giữa bước bước q trình tìm đường... liệu trình ứng dụng Các lớp 5, 6, sử dụng header trình khởi động, phần lớn lần truyền khơng có header lớp 5, 6, lý khơng có thơng tin để trao đổi Hình 2.3 – Tên gọi liệu tầng mơ hình OSI Học phần. .. chuyển thành chuỗi bit, đẩy lên phương tiện truyền dẫn để truyền đến thiết bị khác II.2 Quá trình truyền liệu từ máy gửi đến máy nhận Bước 1: Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo liệu chương trình phần