Bộ giao thức TCP/IP: Nền tảng của mạng Internet

Phương thức hoạt động

Tương ứng với ba giai đoạn trao đổi, ba thủ tục cơ bản được sử dụng, chẳng hạn đối với tầng N có: N-CONNECT ( thiết lập liên kết ), N-DATA(Truyền dữ liệu ), và N-DISCONNECT (Huỷ bỏ kết nối). So sánh hai phương thức hoạt động trên chúng ta thấy rằng phương thức hoạt động có kết nối cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do đó có cơ chế kiểm soát và quản lý chặt chẽ từng kết nối logic. Ngược lại, phương thức không kết nối cho phép các PDU (Protocol Data Unit) được truyền theo nhiều đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di chuyển tới người sử dụng.

Bộ giao thức TCP/IP

Bộ giao thức TCP/IP, ngắn gọn là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho cỏc giao thức tầng cấp trờn một dịch vụ được định nghĩa rừ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Kỹ thuật ARPA bao gồm một thiết lập của các chuẩn mạng xác định rừ những chi tiết của việc làm thế nào để cỏc mỏy tớnh cú thể truyền thụng với nhau cũng như một sự thiết lập các quy ước cho kết nối mạng, lưu thông và chọn đường.

TCP/IP và OSI

Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP được minh hoạ tổng quát như hình trên với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn được sử dụng có so sánh với kiến trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao thức này. • Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa với Telnet người sử dụng có thể từ một máy tính của mình ở xa máy chủ, đăng ký truy nhập vào máy chủ để xử dụng các tài nguyên của máy chủ như là mình đang ngồi tại máy chủ. • SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và các thiết bị kết nối mạng.

Bộ giao thức TCP/IP

Đóng gói dữ liệu trong TCP/IP

Những tầng trên đỉnh gần với người sử dụng hơn, những tầng thấp nhất gần với thiết bị truyền thông hơn. Trong mỗi tầng là một nhóm nhiều giao thức, trong đó có một giao thức để phục vụ tầng trên của nó và một giao thức sử dụng dịch vụ của tầng dưới của nó (ngoại trừ tầng đỉnh và tầng đáy).

Các tầng trong mô hình TCP/IP

Phần mềm giao thức chia dòng dữ liệu ra thành những đơn vị dữ liệu nhỏ hơn (thường được gọi là các Packets) và chuyển mỗi packet cùng với địa chỉ đích tới tầng tiếp theo để tiếp tục quá trình truyền dẫn. Ví dụ với giao thức TCP hay UDP của tầng giao vận, nó sẽ bọc gói tin trong một IP Datagram, điền đầy vào trong phần header, sử dụng giải thuật chọn đường để quyết định là giao phát gói tin trực tiếp hay là gửi nó tới một Router, và chuyển datagram tới giao diện phối ghép mạng thích hợp cho việc truyền dẫn.tầng mạng cũng xử lý các Datagram đến, kiểm tra tính hợp lệ của chúng, và sử dụng giải thuật chọn đường đẻ quyết định là datagram sẽ được xử lý cục bộ hay là sẽ được chuyển đi tiếp. Đối với các datagrams có địa chỉ đích cục bộ, thì phần mềm tầng mạng sẽ xoá phần header của các datagram đó, và chọn trong số các giao thức tầng giao vận một giao thức thích hợp để xử lý packet.

Những host có địa chỉ IP Private có thể kết nối đến Internet bằng cách sử dụng 1 Proxy Server hay 1 máy tính chạy Windows Server 2003 đã cấu hình như là 1 Network Address Translation (NAT) Server. Mỗi Trạm trong mạng TCP/IP yêu cầu có 1 Subnet Mask.Nó được gọi là Subnet Mask mặc định, nếu nó chưa được chia Subnet (và vì vậy nó chỉ có 1 Subnet Đơn), và được gọi là Subnet Mask tùy ý nếu nó được chia thành nhiều Subnet. Những Subnet Mask được sử dụng bởi nhiều host để xác định đâu là phần chia của 1 địa chỉ IP được xem như là Net ID của địa chỉ đó.Lớp A, B và C sử dụng Subnet Mask mặc định được che lần lượt là 8, 16, 24bit tương đương với những địa chỉ 32bit.

Hiện nay nó đang được sử dụng rất rộng rãi so với các giao thức khác như FDDI, Token Ring…Ethernet được dùng để gửi những khối dữ liệu giữa điểm nguồn và điểm đích được xác định dựa vào địa chỉ MAC (Media Access Control). Khi phần mền IP Routing tại một trạm hay một Router nhận được yêu cầu truyền một gói dữ liệu thì trước hết nó phải tham khảo bảng định tuyến của nó để quyết định xem sẽ phải gửi Datagram đến đâu. Quá trình gửi một Datagram từ trạm nguồn đến trạm đích gồm các bước sau: khi một trạm muốn gửi Datagram đến một trạm khác trên liên mạng, đầu tiên nó sẽ đóng gói Datagram và gửi đến một Router gần nhất.

Phương pháp cửa sổ trượt cho phép nới gửi (Sender) có thể gửi đi nhiều gói tin rồi sau đó mới đợi tín hiệu báo nhận ACK (Acknowledgement) của nơi nhận (Receiver).Với phương pháp cửa sổ trượt khi cần truyền các gói tin, giao thức sẽ đặt một cửa sổ có kích cố định lên các gói tin. Như ta đã biết TCP là một giao thức kiểu có liên kết, tức là cần phải có giai đoạn thiết lập một liên kết giữa một cặp thực TCP trước khi truyền dữ liệu và huỷ bỏ liên kết khi không còn nhu cầu trao đổi dữ liệu nữa. Nếu liên kết được thiết lập thành công thì thì hàm Open success primitive được dùng để thông báo cho người sử dụng biết (cũng được sử dụng trong trường hợp Passive Open) còn nếu thất bại thì hàm Open failure primitive được dùng để thông báo.

Định Tuyến

Các tiêu chuẩn có thể thay đổi vì bối cảnh mạng cũng có thể thay đổi theo thời gian hoặc các triển khai ứng dụng trên mạng, chính vì thế mà vấn đề tối ưu hoá định tuyến luôn được đặt ra trong thời gian triển khai mạng, nhất là sự đối lập về quan điểm người sử dụng dịch vụ và nhà khai thác dịch vụ mạng. Mô hình mạng định tuyến động với bản đồ trạng thái trung kế ở hình dưới đậy Mỗi tổng đài gởi định kỳ T giây thông tin về trạng thái rỗi trong các trung kế TSMP thông qua kênh báo hiệu (CCS) và sẽ nhận định kỳ thông tin cập nhật trạng thái trung kế từ TSMP. Thủ tục TSMR sẽ chọn hướng ưu tiên 1, hướng ưu tiên 1 là hướng có lưu lượng thấp nhất, nếu trên hướng này có mạch rỗi thì nó sẽ chọn, nếu không rỗi thì nó chọn hướng có tải thấp nhất, là hướng có số mạch rỗi lớn nhất nhờ vào bản đồ trạng thái trung kế tập trung.

Thủ tục TSMR sẽ chọn hướng ưu tiên 1, hướng ưu tiên 1 là hướng có lưu lượng thấp nhất, nếu trên hướng này có mạch rỗi thì nó sẽ chọn, nếu không rỗi thì nó chọn hướng có tải thấp nhất, là hướng có số mạch rỗi lớn nhất nhờ vào bản đồ trạng thái trung kế tập trung. Mô hình phân tán thực sự chiếm được ưu thế với độ động lớn hơn, vì các chức năng định tuyến được thực hiện trên nhiều thực thể mạng, các thông tin được lưu tại nhiều thực thể và vì thế độ tin cậy của mạng tăng lên. Các hệ thống sử dụng định tuyến tình thường là các hệ thống kết cuối, việc chuyển thông tin vào mạng có thể chỉ có một tuyến đường duy nhất và thường được gọi là hướng ngầm định, các bộ định tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu định tuyến.

Trong môi trường IP các bộ định tuyến không thể phát hiện ra các bộ định tuyến mới, chúng chỉ có thể chuyển gói tin tới các bộ định tuyến được chỉ định của nhà quản lý mạng. Trước tiên tổng đài sẽ chọn hướng ưu tiên 1 để định tuyến cuộc gọi, nếu không định tuyến được trên hướng này thì sẽ chọn đến hướng có mức ưu tiên thấp hơn và quá trình cứ thế được tiếp tục. Thông tin định tuyến cập nhật vào trong các bảng định tuyến của các node mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng.

Trong mạng phức hợp sử dụng định tuyến động, một mạng có thể bị tái tạo lại cấu hình một cách liên tục vì sự khác nhau về thiết bị và chính sách của rất nhiều nhà khai thác cùng hoạt động.