Thuật ngữ segment mạng cú nhiều ý nghĩa trong lập mạng và định nghĩa chớnh xỏc phụ thuộc vào tỡnh huống trong đú được dựng. Ta cú thể định nghĩa một segment nhận dạng một mụi trường lớp 1 là đường dẫn chung cho truyền dữ liệu trong một LAN. Như đó đề cập trước đõy, cú giới hạn chiều dài truyền số liệu cho mỗi loại mụi trường. Mỗi lần một thiết bị điện được sử dụng để mở rộng chiều dài và quản lý dữ liệu trờn mụi trường thỡ một segment mới được tạo ra.
Định nghĩa khỏc của segment được Cisco định nghĩa như sau: mỗi segment là một miền đụng độ. Định nghĩa này giống với định nghĩa trước chỉ khỏc là nú đi sõu vào bản chất sự việc. Ta hiểu sự đụng độ là thế nào? Sau đõy ta sẽ tỡm hiểu vấn đề này và hiểu cỏch truyền của ethernet hay token.
Sự đụng độ xảy ra khi hai bit từ hai mỏy tớnh truyền khỏc nhau chạy trờn một mụi trường chia sẻ tại một thời điểm. Rừ ràng sự kết hợp của hai bit dưới dạng tớn hiệu sẽ phỏt sinh nhiều hiện tượng như giao thoa, chồng chập... là nguyờn nhõn gõy mất bit. Cả hai bit đều mất. Chớnh vỡ vậy chỳng ta cần cú cỏc quy tắc chia sẻ mụi trường truyền dẫn chung nhằm trỏnh sự đụng độ và dẫn đến sự ra đời của ethernet, token...
Mai Thanh Dương - 37 -
II.2 Chồng giao thức TCP/IP
Trước hết ta tỡm hiểu một số khỏi niệm:
Giao thức là một tập hợp cỏc quy tắc, quy ước để truyền tớn hiệu trờn mạng Chồng giao thức là tập hợp cỏc giao thức cựng kết hợp với nhau để tạo thành quỏ trỡnh trao đổi thụng tin hoàn chỉnh.
Chồng giao thức TCP/IP là sự kết hợp của cỏc qui tắc khỏc nhau ở cỏc lớp khỏc nhau khụng chỉ cú cỏc giao thức TCP, IP.
Mụ hỡnh chồng giao thức TCP/IP cho phộp cỏc loại mỏy tớnh cú kớch cỡ cũng như được sản xuất bởi cỏc hóng khỏc nhau và cỏc hệ thống vận hành khỏc nhau cú thể truyền thụng được với nhau.
TCP/IP là giao thức phõn cấp từ cỏc khối tương tỏc, mỗi khối cung cấp chức năng riờng nhưng cỏc khối khụng nhất thiết phải phụ thuộc lẫn nhau. TCP/IP chứa cỏc giao thức khỏ độc lập với nhau, chỳng cú thể trộn lẫn và phối hợp với nhau tuỳ theo nhu cầu hệ thống. Thuật ngữ phõn cấp cú nghĩa là mỗi giao thức lớp trờn được một hay nhiều giao thức lớp dưới hỗ trợ.
Mụ hỡnh phõn lớp TCP/IP:
Lớp 1: Network Access Layer: Lớp truy cập mạng. Lớp này cung cấp cỏc giao tiếp vật lý thụng thường là cỏc driver thiết bị trong hệ thống điều hành và cỏc card giao diện mạng tương ứng trong mỏy tớnh. Lớp này thực hiện nhiệm vụ điều khiển tất cả cỏc chi tiết phần cứng hoặc thực hiện giao tiếp vật lý với mụi trường truyền dẫn. Cung cấp kiểm soỏt lỗi phõn bố trờn mạng vật lý, cung cấp cỏc địa chỉ vật lý cho thiết bị. Lớp này khụng định nghĩa một giao thức riờng nào cả, nú hỗ trợ tất cả cỏc giao thức chuẩn và độc quyền như ethernet, Token Ring, FDDO, X25, wireless,ATM...
Lớp 2: Internet Layer: Lớp mạng : Cung cấp chức năng đỏnh địa chỉ độc lập phần cứng mà nhờ đú dữ liệu cú thể di chuyển qua cỏc mạng con cú kiến trỳc vật lý khỏc nhau. Lớp này điều khiển việc chuyển gúi qua mạng, định tuyến gúi.Hỗ trợ giao thức liờn mạng IP.
Lớp 3: Transport Layer: Lớp chuyển tiếp : Chịu trỏch nhiệm truyền thụng điệp từ một tiến trỡnh này đang chạy sang một tiến trỡnh khỏc. Lớp này cú hai giao thức quan trọng là giao thức điều khiển truyền dẫn TCP và giao thức dữ liệu đồ người sử dụng UDP.
Lớp 4: Application layer:Lớp ứng dụng : Lớp này điều khiển chi tiết từng ứng dụng cụ thể. Nú tương ứng với cỏc lớp ứng dụng, trỡnh diễn, phiờn trong mụ hỡnh OSI. Nú gồm cỏc giao thức mức cao, mó hoỏ, điều khiển hội thoại. Hiện nay cú hàng trăm hoặc thậm chớ hàng nghỡn cỏc giao thức lớp này.
Mai Thanh Dương - 38 -
ping SMTP FTP Telnet NNTP RPC DNS TFTP BOOTP
TCP UDP
OSPF ICMP IGMP BGP RIP
IP DATA LINK ARP RARP Media Network Access layer Internet layer Transport layer Application layer h.2.8. Mụ hỡnh phõn lớp bộ giao thức TCP/IP II.3 Địa chỉ IP
II.3.1 Khỏi niệm
Mọi thiết bị muốn tham gia mạng internet cần phải cú một địa chỉ IP. Địa chỉ IP được xỏc định ở lớp mạng của mụ hỡnh TCP/IP. Địa chỉ này được phõn theo vựng và nú cú vai trũ quan trọng trong việc định tuyến. Địa chỉ IP rất quan trọng bởi nú quyết định một thiết bị cú được tham gia mạng hay khụng. Bờn cạnh đú nú cũn giải quyết vấn đề liờn lạc giữa cỏc thiết bị tham gia mạng với nhau: một thiết bị muốn liờn lạc với thiết bị khỏc thỡ nú cần phải biết địa chỉ IP của đối tỏc. Chớnh vỡ vậy IP là một tài nguyờn quan trọng của mạng. Sau đõy ta xột đến địa chỉ IPv4.
a. Đỏnh địa chỉ IP
Địa chỉ IP được biểu diễn bởi một số nhị phõn gồm 32 bit 0,1. Như vậy theo lý thuyết sẽ cú 232 địa chỉ. 32 bit này được chia nhỏ ra thành 4 cụm 8 bit, mỗi cụm này gọi là một octet. Sở dĩ người ta lại chia thành cỏc octet nhàm mục đớch chuyển đổi từ số nhị phõn sang số thập phõn cho gần gũi với giao tiếp của con người. Mỗi octet cú giỏ trị tối
Mai Thanh Dương - 39 -
đa là 255. Mỗi địa chỉ IP được chuyển thành kiểu nhị phõn sẽ gồm 4 số cỏch nhau bởi một dấu chấm.
Vớ dụ:
11000000.00000000.11111111.00000011 tương ứng 192.0.255.3
b. Cỏc trường thành phần trong địa chỉ IP
Trong một địa chỉ IP được chia thành cỏc phần định danh mạng và host
N e t w o r k H o s t
3 2 b it
Số bit dựng làm thành phần host hay mạng tuỳ thuộc từng vựng trờn thế giới. Ghi nhớ rằng địa chỉ đầu tiờn trong mỗi mạng được dành riờng cho cỏc địa chỉ mạng thực sự (hay chỉ số mạng) và địa chỉ cuối cựng trong mỗi mạng được dựng làm địa chỉ broadcast.
c. Cỏc lớp địa chỉ:
Để thuận tiện người ta phõn ra thành 5 lớp địa chỉ được ký hiệu là A,B,C,D,E. Lớp A: 0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Lớp B: 10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp C: 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp D: 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp E: 1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Lớp A : bao gồm cỏc địa chỉ bắt đầu bằng bit 0. Như vậy trong lớp A sẽ chiếm một nửa số địa chỉ IP hiện cú. Lớp A sử dụng 8 bit đầu làm thành phần mạng và 24 bit sau dựng cho host. Vậy với 24 bit làm địa chỉ host lớp A sẽ cú hơn 16 triệu host trờn một mạng. Cỏc địa chỉ lớp A được dựng ở Mỹ.
Lớp B : bao gồm cỏc địa chỉ bắt đầu bằng 10. Lớp B sử dụng 16 bit đầu làm thành phần mạng, như vậy cú 214 mạng, 16 bit sau làm thành phần host. Mỗi mạng sẽ cú tối đa 65000 host. Địa chỉ lớp B do cỏc nước Chõu Âu sử dụng.
Lớp C : bao gồm cỏc địa chỉ bắt đầu bằng 110. Lớp C sử dụng 24 bit đầu làm thành phần mạng, chỉ dựng 8 bit cho host. Cỏc địa chỉ lớp C được chia cho cỏc nước cũn lại.
Lớp D,E sử dụng cho cỏc multicast và anycast hay cho một số tổ chức quốc tế. Tuy với 32 bit cú thể cung cấp địa chỉ IP cho khoảng 4 tỷ mỏy, và với số mỏy tớnh truy cập mạng trờn thế giới chỉ cỡ hàng trăm triệu thỡ con số 4 tỷ là rất thừa tuy nhiờn do cỏch phõn bố địa chỉ IP khụng đều dẫn đến một số vựng miền thừa địa chỉ IP
Mai Thanh Dương - 40 -
trong khi đú cỏc vựng khỏc lại thiếu trầm trọng. Thờm vào đú xu hướng hợp nhất cỏc mạng thụng tin thành một mạng chung duy nhất đũi hỏi ngày càng nhiều địa chỉ IP, do vậy đó dẫn đến sự ra đời của IPv6 với vựng địa chỉ được sử dụng lờn đến 128 bit.
NETWORK
24 bit
HOST HOST HOST
NETWORK
16 bit
NETWORK HOST HOST
NETWORK
8 bit
NETWORK NETWORK HOST
Class A
Class B
Class C
h2.9: Cỏc lớp địa chỉ A,B,C
d. Địa chỉ IP global và địa chỉ IP private:
Để giải quyết tỡnh trạng thiếu địa chỉ IP hiện nay, người ta đưa ra khỏi niệm địa chỉ IP global và địa chỉ IP private.
IP private: Trong mỗi lớp địa chỉ A,B,C người ta dành ra một vựng địa chỉ khụng cấp phỏt cụ thể cho một quốc gia nào để làm địa chỉ IP private. Như vậy đõy là lớp địa chỉ chung mà bất cứ mỏy tớnh nào cũng cú thể nhận. Một mạng cú thể cú cựng lỳc rất nhiều mỏy cú cựng địa chỉ IP private nhưng cỏc địa chỉ này khụng tham gia quỏ trỡnh định tuyến trờn mạng chung mà quỏ trỡnh tham gia mạng thụng qua địa chỉ IP global.
IP global: Cỏc địa chỉ nằm ngoài dải địa chỉ IP private là cỏc địa chỉ IP global. Trong mạng tại một thời điểm chỉ cú duy nhất một địa chỉ IP global và địa chỉ này tham gia định tuyến.
Dải địa chỉ IP private:
Lớp A: 10.0.0.0 – 10.255.255.255.255 Lớp B: 172.16.0.0 – 172.31.255.255 Lớp C: 192.168.0.0 -- 192.168.255.255
Người ta đưa ra khỏi niệm IP global và IP private nhằm mục đớch để tăng số địa chỉ qua đú cú thể sử dụng hiệu quả tài nguyờn này. Ta xột vớ dụ sau: Một trung tõm cú
Mai Thanh Dương - 41 -
một mạng LAN gồm 500 mỏy tớnh muốn tham gia mạng internet chung. Nếu chỳng ta cấp 500 mỏy tớnh này 500 địa chỉ IP toàn cầu thỡ rất khú đỏp ứng vỡ số lượng cỏc địa chỉ IP là cú hạn. Giải phỏp đưa ra là ta cú thể sử dụng dải địa chỉ IP private để đặt cho cỏc mỏy tớnh. Chỉ những mỏy nối trực tiếp với mạng ta sử dụng cỏc địa chỉ IP global. Yờu cầu đặt ra cho cỏc mỏy này là phải sử dụng chức năng NAT- chức năng nhằm phõn chia cỏc port đảm bảo cỏc mỏy tớnh khỏc trong mạng liờn lạc được với bờn ngoài. Khi đú mạng LAN này chỉ sử dụng một số ớt địa chỉ IP và như vậy chỳng ta đó tiết kiệm được rất nhiều địa chỉ IP. Ngày nay địa chỉ IP đang ngày càng trở lờn khan hiếm, thỡ giải phỏp sử dụng địa chỉ IP private ngày càng được chỳ trọng. Tuy nhiờn chắc chắn rằng nếu nhiều mỏy tớnh cựng sử dụng một địa chỉ IP thụng qua chức năng NAT phõn phối đường truyền chung thỡ tốc độ của dữ liệu đối với riờng cỏc mỏy sẽ bị giảm sỳt.
II.3.2 Subnet, subnet mask và kỹ thuật subnetting
Cỏc nhà quản trị mạng đụi khi cần chia cỏc mạng đặc biệt là cỏc mạng lớn thành cỏc mạng nhỏ hơn. Cỏc phần chia nhỏ hơn được gọi là cỏc mạng con (subnet) và được thực hiện đỏnh địa chỉ khỏ linh hoạt. Lý do chớnh cần dựng cỏc mạng con là để giảm kớch thước vựng quảng bỏ. Hoạt động quảng bỏ là gửi thụng tin đến tất cả cỏc host nằm trờn một mạng hay mạng con. Khi tải dựng cho quảng bỏ chiếm quỏ nhiều băng thụng, cỏc nhà quản trị mạng sẽ nghĩ đến việc phõn mạng thành cỏc mạng con. Cỏc mạng con này được phõn ra từ cỏc host gốc. Như vậy phần địa chỉ IP được phõn ra làm 3 phần: Network, Subnet và host như hỡnh vẽ.
Network Subnet Host
32 bit
h2.10: Cỏc thành phần của địa chỉ IP
Quỏ trỡnh phõn cỏc host gốc thành phần mạng con và phần host được gọi là quỏ trỡnh subnetting. Để phõn ra thành phần của địa chỉ IP người ta dựng subnet mask. Một subnet mask cú chiều dài 32 bit hay 4 octet giống như địa chỉ IP, subnet mask sẽ chứa cỏc bit 1 cho phần mạng và mạng con, cũn bit 0 cho phần host. Như vậy nếu xột lớp B sẽ cú subnet mask là 11111111.11111111.00000000.00000000 hay đổi ra dạng thập phõn là 255.255.0.0. Trong thực tế chỳng ta thường bắt gặp một ký hiệu IP address/N vớ dụ 10.0.0.0/16 chẳng hạn, điều này cú nghĩa là ta cú một dải địa chỉ IP với subnet mask là 255.255.0.0 (16 số 1 ). Dải địa chỉ này bắt đầu từ 10.0.0.0 đến 10.0.255.255.
Sau đõy ta tỡm hiểu về quỏ trỡnh subnetting:
Ta cú một dải IP/N cần cấp cho một mạng, mạng này được phõn thành cỏc mạng con.
Bước 1: Ta đếm số mạng con trờn sơ đồ mạng (căn cứ vào số router)- giả sử cú x mạng và tớnh số host tối đa cú trong một mạng y. Chọn n (số bit mượn) thoả món :
Mai Thanh Dương - 42 -
thụng thường người ta thường chọn n nhỏ nhất thoả món điều kiện trờn.
Bước 2: Xỏc định subnet mask mới sẽ bao gồm N+n số 1 đứng dầu và 32-(N+n) số 0. Phần subnet mask mới này thường được gọi là segment mạng.
Bước 3: Xỏc định cỏc subnet ID – là địa chỉ đầu tiờn của dải địa chỉ phõn cho cỏc mạng con, và địa chỉ quảng bỏ (broadcast) là địa chỉ cuối cựng trong dải địa chỉ này.
Bước 4: Đỏnh địa chỉ cho cỏc thiết bị, xỏc định default gateway cho phần segment mạng.
Ta định nghĩa default gateway là địa chỉ IP của giao tiếp trờn router kết nối đến segment mạng mà host nguồn đang toạ lạc. Để hiểu rừ hơn ta xột một vớ dụ cụ thể như sau: Ta cú dải địa chỉ IP 10.0.0.0/24 muốn cấp cho một mạng cú sơ đồ như (h 2.11):
Bước 1: Đếm số mạng con: Là x=6 mạng con. Số host tối đa trong một mạng là y=4.
n được chọn bằng 3 thoả món 23 > 6 và 232-24-3 >4. Bước 2: Xỏc định subnet mask:
11111111.11111111.11111111.11100000 tương ứng với 255.255.255.224 D A B C E F R 2 R 3 R 1 S 0 S 0 S 1 S 0 S 1 S 1 E 0 E 0 E 0 h 2.11: Sơ đồ mạng IP . Bước 3: Xỏc định địa chỉ mạng:
Mai Thanh Dương - 43 -
Bảng 2: đỏnh địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.
Net ID Subnet mask Broadcast ID Độ khả dụng
10.0.0.0 255.255.255.224 10.0.0.31 ok 10.0.0.32 255.255.255.224 10.0.0.63 ok 10.0.0.64 255.255.255.224 10.0.0.95 ok 10.0.0.96 255.255.255.224 10.0.0.127 ok 10.0.0.128 255.255.255.224 10.0.0.159 Ok 10.0.0.160 255.255.255.224 10.0.0.191 ok
Tiếp tục ta xỏc định địa chỉ của từng host và cỏc giao diện:
Bảng 3: Địa chỉ Host và giao diện:
Tờn host Giao diện Địa chỉ IP Subnet mask Default gateway
R1 E0 10.0.0.1 255.255.255.224 Khụng A 10.0.0.2 255.255.255.224 10.0.0.1 B 10.0.0.3 255.255.255.224 10.0.0.1 C 10.0.0.4 255.255.255.224 10.0.0.1 R1 S0 10.0.0.33 255.255.255.224 Khụng R2 S0 10.0.0.34 255.255.255.224 Khụng R1 S1 10.0.0.65 255.255.255.224 Khụng R3 S0 10.0.0.66 255.255.255.224 Khụng R2 S1 10.0.0.97 255.255.255.224 Khụng R3 S1 10.0.0.98 255.255.255.224 Khụng R2 E0 10.0.0.129 255.255.255.224 Khụng D 10.0.0.130 255.255.255.224 10.0.0.129
Mai Thanh Dương - 44 -
R3 E0 10.0.0.161 255.255.255.224 Khụng
E 10.0.0.162 255.255.255.224 10.0.0.161
F 10.0.0.163 255.255.255.224 10.0.0.161
II.4 SIP ( Section initization Protocol)
Mục đớch của chỳng ta là xõy dựng nờn một mạng IP hoàn chỉnh cho 3G, chỳng ta sẽ nghiờn cứu giao thức SIP vỡ đõy là giao thức được lựa chọn cho việc thiết kế VoIP hayquản lý cỏc thiết bị trong mạng 3G. Trước khi IETF cho ra đời giao thức SIP, ITU-T đó hoàn thành chuẩn H323 để điều hành hệ thống VoIP song SIP vẫn tồn tại và ngày càng phỏt triển với những ưu điểm về sự đơn giản, đảm bảo cỏc khả năng mở rộng, khả năng mở rộng thờm mới những tớnh năng mà H323 khụng cú được. Thờm vào đú nhiều cụng nghệ mới như mạng 3G, NGN cũng được chuẩn hoỏ bởi IETF do vậy cỏc dịch vụ VoIP thường được xõy dựng dựa trờn SIP.
SIP là một phần trong bộ giao thức chuẩn cho việc truyền tin đa phương tiện do IETF khuyến nghị như RSVP (giao thức giữ trước tài nguyờn), RTP (giao thức truyền tải thời gian thực) RTSP (giao thức dũng tin đa phương thức), SAP (giao thức thụng bỏo phiờn) SDP (giao thức mụ tả phiờn). Tuy nhiờn SIP hoạt động độc lập với cỏc giao thức trờn.
SIP cú thể kết hợp với cỏc giao thức bỏo hiệu và thiết lập cuộc gọi khỏc. Theo cỏch đú một hệ thống đầu cuối dựng SIP để xỏc định địa chỉ hợp lệ của một hệ thống và giao thức từ một địa chỉ gửi đến là giao thức độc lập.
SIP là giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đớch thực hiện một hệ thống cú khả năng truyền qua mụi trường mạng IP. SIP dựa trờn ý tưởng của SMTP và HTTP. Nú