PC PC PC PC PC PC PC P C Hình 1.12 : Cấu hình mạng Ring.
Trong cấu hình mạng Star ( hình sao ) các máy tính thành phần đ−ợc kết nối với một bộ phận trung tâm ( có thể là Hub ). Tín hiệu đ−ợc truyền từ máy tính gửi qua Hub để đến với tất cả các máy tính khác trên mạng.
Đỗ Văn Trinh - Lớp : PC PC PC PC PC PC PC PC HUB Hình 1.12 : Cấu hình mạng Star.
Mạng Star cung cấp tài nguyên, và chế độ quản lý tập trung. Tuy nhiên, do mỗi máy tính đều nối vào trung tâm điều khiển, nên cấu hình này cần nhiều cáp khi cài đặt ở quy mô lớn. Nếu trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động. Tr−ờng hợp một máy tính hoặc đoạn cáp nối máy tính đó với Hub bị hỏng thì máy tính đó không còn có thể gửi hoặc nhận dữ liệu từ mạng, các máy tính còn lại trên mạng vẵn hoạt động bình th−ờng.
1.4. Hệ đIều hành mạng (NOS) .
Với việc ghép nối các máy tính thành mạng, và tất cả các giao thức của tầng mạng nói trên thì cần thiết phải có một hệ điều hành (Hệ thống phần mềm) trên phạm vi toàn mạng có chức năng quản lý tài nguyên, tính toán và xử lý truy nhập một cách thống nhất trên mạng, hệ nh− vậy đ−ợc gọi là hệ điều hành mạng (Network Operating System - NOS). Mỗi tài nguyên của mạng nh− tệp, đĩa, thiết bị ngoại vi đ−ợc quản lý bởi một tiến trình nhất định và hệ điều hành mạng điều khiển sự t−ơng tác giữa các tiến trình và truy cập tới các tiến trình đó.
Căn cứ vào việc truy nhập tài nguyên ng−ời ta chia các thực thể trong mạng thành hai loại chủ và khách, trong đó máy khách (Client) truy nhập đ−ợc vào tài nguyên của mạng nh−ng không chia sẻ tài nguyên của nó với mạng, còn máy chủ (Server) là máy tính nằm trên mạng và chia sẻ tài nguyên của nó với các ng−ời dùng mạng.
Hiện nay các hệ điều hành mạng th−ờng đ−ợc chia làm 3 loại : Hệ điều hành mạng ngang hàng (Peer to Peer), hệ điều hành dựa trên nhà cung cấp dịch vụ và hệ điều hành mạng phân biệt (Client/Server).
1.4.1. Hệ điều hành mạng có chức năng ngang hàng nhau (Peer to Peer).
Với hệ điều hành này mọi phần tử trên mạng là ngang nhau, mỗi máy tính trên mạng có thể vừa có vai trò là chủ vừa có vai trò là khách tức là chúng vừa có thể sử dụng tài nguyên của mạng lẫn chia sẻ tài nguyên của nó cho mạng. Ví dụ: LANtastic của Artisoft, NetWarelite của Novell,Windows (for Workgroup, 95, NT Client) của Microsoft.
1.4.2. Hệ điều hành mạng dựa trên nhà cung cấp dịch vụ (Base Server).
Loại hệ điều hành này phân biệt trạm làm việc và trạm phục vụ – ví dụ nh− hệ điều hành Novell NetWare. Trong khi đó trạm phục vụ (Server) chỉ dùng để cung cấp
các thông tin cho trạm làm việc (WorkStation) qua mạng mà không cho xử lý thông tin tại nó cũng nh− hạn chế khả năng làm việc tại Server.
Đối với hệ điều hành này không cho phép xử lý phân bố, chỉ cho phép xử lý phân tán. Là hệ điều hành dựa trên nền DOS tr−ớc đây không có giao diện đồ hoạ, ngày nay có thể dựa trên nền Window nh−ng do tính chất của hệ điều hành chỉ thích hợp với môi tr−ờng tr−ờng học, doanh nghiệp hay cơ quan nhỏ.
1.4.3. Hệ điều hành Clien/Server.
Với hệ điều hành mạng phân biệt các máy tính đ−ợc phân biệt chủ và khách, trong đó máy chủ mạng (Server) giữ vai trò chủ và các máy cho ng−ời sử dụng giữ vai trò khách (các trạm). Khi có nhu cẩu truy nhập tài nguyên trên mạng các trạm tạo ra các yêu cầu và gửi chúng tới máy chủ sau đó máy chủ thực hiện và gửi trả lời. Ví dụ các hệ điều hành mạng phân biệt: Novell Netware, LAN Manager của Microsoft, Windows NT Server của Microsoft, LAN Server của IBM… Với server dùng UNIX.
1.5. Mô hình mạng.
Do hiện nay mạng máy tính đ−ợc phát triển khắp nơi với những ứng dụng ngày càng đa dạng cho nên việc phân loại mạng máy tính là một vấn đề hết sức phức tạp. Ng−ời ta có thể chia các mạng máy tính theo khoảng cách địa lý ra làm nhiều loại : Mạng cục bộ (LAN) và Mạng đô thị (MAN), Mạng diện rộng (WAN) và mạng toàn cầu (Internet). Tiêu biểu ta xét hai loại mạng là LAN và WAN :
1.5.1. Mạng cục bộ – LAN ( Local Are Network ):
Là mạng đ−ợc thiết lập để liên kết các máy tính trong một khu vực nh− một toà nhà, một khu nhà, tuỳ thuộc vào nhu cầu của tổ chức và công nghệ đ−ợc sử dụng. Mạng LAN cung cấp một ph−ơng pháp hiệu quả, rẻ tiền để chia sẻ những thiết bị ngoại vi đắt tiền giữa những ng−ời sử dụng chung. Nói chung trong mỗi mạng LAN chỉ sử dụng một kiểu truyền dẫn và một loại giao thức truyền tin
1.5.2.Mạng diện rộng – WAN ( Wide Are Network ):
Là mạng đ−ợc thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau giữa các thành phố hay các tỉnh. Th−ờng là sở hữu của các tập đoàn viễn thông nhằm liên kết các mạng cục bộ tạo thành một mạng có quy mô lớn (Tầm cỡ quốc gia hay khu vực) để quản lý. Mạng WAN có thể có tới hàng triệu PC và các hệ thống chuyển mạch định tuyến giữa các mạng cục bộ với nhau.
Sự phân biệt trên chỉ mang tính chất −ớc lệ, các phân biệt trên càng trở nên khó xác định với việc phát triển của khoa học và kỹ thuật cũng nh− các ph−ơng tiện
truyền dẫn. Tuy nhiên với sự phân biệt trên ph−ơng diện địa lý đã đ−a tới việc phân biệt trong nhiều đặc tính khác nhau của hai loại mạng trên, việc nghiên cứu các phân biệt đó cho ta hiểu rõ hơn về các loại mạng.
1.5.3. Sự phân biệt giữa mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN).
Mạng cục bộ và mạng diện rộng có thể phân biệt bởi : Địa ph−ơng hoạt động, tốc độ đ−ờng truyền và tỷ lệ lỗi trên đ−ờng truyền, chủ quản của mạng, đ−ờng đi của thông tin trên mạng, dạng chuyển giao thông tin.
Địa ph−ơng hoạt động: Liên quan đến khu vực quản lý thì mạng sẽ là mạng liên kết các máy tính nằm trong một khu vực nhỏ. Điều đó hạn chế bởi khoảng cách đ−ờng dây cáp đ−ợc dùng để liên kết các máy tính của mạng cục bộ. Ng−ợc lại mạng diện rộng là mạng có khả năng liên kết các máy tính trong một vùng rộng lớn nh− là một thành phố, một đất n−ớc, mạng diện rộng đ−ợc xây dựng để nối hai hoặc nhiều khu vực địa lý riệng biệt.
Tốc độ đ−ờng truyền và tỷ lệ lỗi trên đ−ờng truyền: Do các đ−ờng cáp quang của mạng cục bộ xây dựng trong một khu vực nhỏ cho nên nó ít bị ảnh h−ởng bởi tác động thiên nhiên (nh− là sấm chớp, ánh sáng…). Điều đó cho phép mạng cục bộ có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao (Từ 4 đến 16 Mbps) mà chỉ chịu một tỷ lệ lỗi nhỏ (khoảng 1/107-108 ). Ng−ợc lại mạng diện rộng do phải truyền ở những khoảng cách xa. Do vậy nó không thể truyền với tốc độ quá cao (T1 với 1.544 Mbps, E1 với 2.048 Mbps) vì khi đó tỷ lệ lỗi sẽ trở nên khó chấp nhận đ−ợc.
Chủ quản và đíều hành mạng: Do sự phức tạp trong việc xây dựng, quản lý duy trì các đ−ờng truyền đẫn nên khi xây dựng mạng diện rộng ng−ời ta th−ờng sử dụng các đ−ờng truyền đ−ợc thuê từ các công ty viễn thông hay các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu. Tùy theo cấu trúc của mạng những đ−ờng truyền đó thuộc cơ quan quản lý khác nhau. Còn trong mạng cục bộ thì khi một cơ quan cài đặt mạng cục bộ thì toàn bộ mạng sẽ thuộc quyền quản lý của cơ quan đó.
Đ−ờng đi của thông tin trên mạng: Trong mạng LAN thông tin đ−ợc đi theo con đ−ờng xác định bởi cấu trúc mạng, Còn mạng WAN dữ liệu cấu trúc có thể phức tạp hơn nhiều do việc sử dụng các dịch vụ truyền dữ liệu.
Dạng chuyển giao thông tin: Phần lớn các mạng diện rộng hiện nay đ−ợc phát triển cho việc truyền đồng thời trên đ−ờng truyền nhiều dạng trông tin
khác nhau : Video, tiếng nói, dữ liệu…Trong khi các mạng cục bộ chủ yếu phát triển trong việc truyền dữ liệu thông th−ờng.
Các hệ thống mạng hiện nay ngày càng phức tạp về chất l−ợng, đa dạng về chủng loại và phát triển rất nhanh về chất. Trong sự phát triển đó số l−ợng những nhà sản xuất từ phần mềm, phần cứng máy tính, các sản phẩm viễn thông cũng tăng nhanh với nhiều sản phẩm đa dạng. Chính vì vậy vai trò chuẩn hoá cũng mang ý nghĩa quan trọng. Tại các n−ớc cơ quan chuẩn quốc gia đã đ−a ra những chuẩn về phần cứng và các quy định về giao tiếp nhằm giúp cho các nhà sẩn xuất có thể làm ra các sản phẩm có thể kết nối với các sản phẩm do các hãng khác sản xuất.
Ch−ơng 2 :
Giao thức TCP/IP trong mạng INTERNET và hệ thống tên miền - DNS
2.1. Giao thức TCP/IP.
Giao thức mạng là khái niệm nói đến các cách thức, quy tắc, quy −ớc trao đổi trong quá trình trao đổi thông tin giữa các phần tử mạng. Giao thức truyền thông mạng quy định các mặt nh− : Khuôn dạng dữ liệu, các thủ tục gửi nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả chất l−ợng truyền tin và sử lý lỗi, sự cố,…Giao thức mạng sẽ càng phức tạp nếu yêu cầu về chất l−ợng truyền tin cao. Bởi vì khi đó các thủ tục truyền tin cần số l−ợng nhiều, đồng thời độ phức tạp cũng lớn hơn. Mỗi một mạng có thể sử dụng một giao thức riêng biệt, tùy vào sự lựa chọn của ng−ời thiết kế. Giao thức đ−ợc biết đến nhiều nhất phải nói đến là họ giao thức TCP/IP sử dụng cho Internet.
TCP/IP ( Transmission Control Protocol/Internet Protocol ) là một dãy giao thức chuẩn, cung cấp truyền thông trong môi tr−ờng đa chủng loại. Nó đ−ợc lấy làm chuẩn truyền thông cho các mạng, từ mạng cục bộ ( LAN ) cho tới mạng Internet.
TCP/IP trở thành giao thức tiêu chuẩn dùng cho khả năng liên kết hoạt động trong nhiều loại máy tính khác nhau. Khả năng liên kết hoạt động là một trong những
−u thế chính của TCP/IP.
Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP đ−ợc chia làm 4 tầng : Tầng ứng dụng ( Application Layer ).
Tầng giao vận ( Transport Layer ). Tầng Internet ( Internet Layer ).
Tầng truy cập mạng ( Network Access Layer ).
Hình vẽ sau miêu tả kiến trúc sơ bộ các lớp và các giao thức t−ơng ứng giữa OSI và TCP/IP.
SNMP RIP ICMP FDDI Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Transport Internet Network access FTP SMTP DNS
Tranmission User Datagram
Internet Protocol ARP Ethernet Token TELNET Mô hình TCP/IP Token
Hình 2.1 : Mô hình so sánh kiến trúc của TCP / IP với OSI
FTP : File Tranfer Protocol
SNMP : Simple Network Management Protocol. DNS : Domain Name Systems.
SMTP : Simple Mail Transfer Protocol. ICMP : Internet Control Message Protocol. ARP : Address Resolution Protocol.
RIP : Routing Information Protocol.
Vậy thực chất TCP/IP là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp ph−ơng tiện truyền thông liên mạng. Nó cung cấp tính năng giao tiếp giữa card mạng và ch−ơng trình điều khiển, cung cấp tập hợp các chuẩn cho các cách mà máy tính kết nối và cách mà mạng đ−ợc kết nối. TCP/IP cũng có thể sử dụng để xây dụng mạng riêng, không truy nhập tới mạng Internet. Là một giao thức độc lập với ch−ơng trình điều khiển.
2.1.1. Giao thức IP.
Giao thức lớp liên mạng IP ( Internet Protocol ) là một giao thức kiểu “không liên kết” ( Connectionless ) có nghĩa là không có giai đoạn thiết lập liên kết tr−ớc khi truyền dữ liệu. .Mục đích của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên
mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP t−ơng tự nh− vai trò của tầng mạng trong mô hình OSI. Giao thức IP cung cấp các chức năng sau :
+ Đơn vị cơ sở cho việc truyền dữ liệu ( Basic unit for datagram ). + Đánh số địa chỉ.
+ Chọn đ−ờng.
+ Phân đoạn các datagram.
Đơn vị dữ liệu dùng trong IP là Datagram đ−ợc chia thành 2 phần : Header và Data ( hình vẽ ). Kích th−ớc của Datagram có thể thay đổi tuỳ thuộc vào dữ liệu chứa trong nó và một số tr−ờng khác.
VER HLEN Type of Service Total Lenght
Identification Flags Fragment Offset Time to live Protocol Header Checksum
Source Address Destination Address Options + Padding Data ( Max : 65.535 bytes) Header Bit 0 3 4 7 8 15 16 31 Data
Hình 2.2 : Khuôn dạng của IP Datagram
Trong đó:
• VER ( 4 bits ) : Chỉ phiên bản hiện hành của IP trên mạng.
• HLEN ( 4 bits ) : Chiều dài phần đầu của datagram. Không phải tất cả các tr−ờng trong phần đầu đều đ−ợc sử dụng. Nó đ−ợc tính theo đơn vị từ (32 bit), độ dài tối thiểu là 5 từ (20 byte).
• Type of service ( 8 bits ) : Dùng để đặc tả các tham số và các dịch vụ, nó có dạng nh− sau:
Bit 0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence D T R Reserved Trong đó :
Precedence (3 bits) : Chỉ thị về quyền −u tiên gửi Datagram, cụ thể là : 1 1 1 – Network Control ( cao nhất ). 0 1 1 – Flash
1 1 0 – Internetwork Control. 0 1 0 – Immediate 1 0 1 – CRITIC/ECP. 0 0 1 – Priority 1 0 0 – Flas Override. 0 0 0 – Routine D ( Delay ) (1 bit): Chỉ độ trễ yêu cầu
D = 0 : Độ trễ bình th−ờng. D = 1 : Độ trẽ thấp.
T ( Throughput ) (1 bit) : Chỉ thông l−ợng yêu cầu T = 0 : Thông l−ợng bình th−ờng. T = 1 : Thông l−ợng cao.
R ( Reliability ) : Chỉ độ tin cậy yêu cầu R = 0 : Độ tin cậy bình th−ờng. R = 1 : Độ tin cậy cao.
• Total Length ( 16 bits ) : Chỉ độ dài toàn bộ Datagram, kẻ cả phần header
• Identification ( 16 bits ) : Tham số này dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn ở trên liên mạng.
• Flags ( 3bits ) : Tr−ờng này liên quan tới sự phân đoạn của datagram, cụ thể là :
Bit 0 : Reserved – ch−a sử dụng, luôn lấy giá trị 0 Bit 1 ( DF ) = 0 ( May Fragment)
= 1 ( Don’t Fragment ) Bit 2 ( MF ) = 0 ( Last Fragment)
Bit 0 1 2
MF DF
O
= 1 ( More Fragment )
• Fragment offset ( 13 bits ) : Chỉ vị trí độ lệch từ đầu gói tới điểm mà tại đó dữ liệu sẽ đ−ợc đặt vào trong đoạn dữ liệu để xây dựng lại gói.
• Time to Live ( 8 bits ) : Quy định thời gian tồn tại của datagram trong liên mạng tránh tình trạng một datagram bị quẩn trên liên mạng. Thời gian này đ−ợc cho bởi trạm gửi và đ−ợc giảm đi khi datagram đi qua mỗt Router của liên mạng.
• Protocol ( 8 bits ) : Chỉ ra giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích ( th−ờng là TCP hoặc UDP đ−ợc cài đặt trên IP ).
• Header Checksum ( 16 bits ) : Mã kiểm soát lỗi 16 bits theo ph−ơng pháp CRC, chỉ cho vùng header.
• Source Address ( 32 bits ) : Địa chỉ của trạm nguồn.
• Destination Address ( 32 bits ) : Địa chỉ của trạm đích.
• Options ( độ dài thay đổi ) : Dùng để khai báo các options do ng−ời gửi yêu cầu.
• Padding ( độ dài thay đổi ) : Vùng đệm, đ−ợc dùng để đảm bảo cho phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits.
• Data ( độ dài thay đổi ) : Vùng dữ liệu, có độ dài là bội số của 8 bits, và tối đa là 65535 bytes.
Sơ đồ địa chỉ hoá định danh các trạm ( Host ) trong liên mạng bằng địa chỉ IP. Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits, đ−ợc tách thành 4 vùng ( mỗi vùng 1 byte ), có thể biểu diễn d−ới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hoặc nhị phân. Cách viết phổ biến nhất là dùng ký pháp thập phân có dấu chấm ( Dotted Decimal Notation ) để tách các vùng. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một Host bất kỳ trên liên mạng.
Địa chỉ IP
Các địa chỉ IP trên liên mạng Internet đ−ợc quản lý bởi NIC ( Network Information Centre ). Có 2 cách đánh địa chỉ phụ thuộc vào cách liên kết của từng máy tính cụ thể :
• Nếu máy tính đ−ợc kết nối trực tiếp với mạng Internet thì NIC sẽ cấp cho máy tính đó một địa chỉ IP.
• Nếu các máy tính không kết nối trực tiếp với mạng Internet mà thông qua một mạng cục bộ thì ng−ời quản trị mạng sẽ cấp cho các máy tính đó một