UDP là giao thức không liên kết , cung cấp dịch vụ giao vận không tin cậy đợc, sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận. Khác với TCP, UDP không có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận (ACK), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo cho ngời gửi. Khuân dạng của UDP datagram đợc mô tả nh sau:
- Số hiệu cổng nguồn (Source Port -16 bit): số hiệu cổng nơi đã gửi datagram.
- Số hiệu cổng đích (Destination Port – 16 bit): số hiệu cổng nơi datagram đã chuyển tới.
- Độ dài UDP (Length – 16 bit): độ dài tổng cộng kể cả phần header của UDP datagram.
- UDP Checksum(16 bit): dùng để kiểm soát lỗi, nếu phát hiện lỗi thì UDP datagram sẽ bị loại bỏ mà không có một thông báo nào trả lại cho trạm gửi.
UDP có chế độ gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để định danh duy nhất cho nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP. Nó thờng dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.
2.2.3.3. Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol):
TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận và cùng sử dụng giao thức IP trong tầng mạng. Nhng không giống nh UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy và có liên kết .
28
Source Port Destination Port
Length Checksum
Port Data begins here…
Bits
0 31
16
Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phải thiết lập liên kết với nhau trớc khi trao đổi dữ liệu. Sự tin cậy trong dịch vụ đợc cung cấp bởi TCP đợc thể hiện nh sau:
- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến đợc TCP chia thành các segment có kích thớc phù hợp nhất để truyền đi.
- Khi TCP gửi 1 segment , nó duy trì một thời lợng để chờ phúc đáp từ trạm nhận. Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đáp không gửi tới đợc trạm gửi thì segment đó đợc truyền lại.
- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúc đáp tuy nhiêm phúc đáp không đợc gửi lại ngay lập tức mà th- ờng trễ một khoảng thời gian .
- TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Header của dữ liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn. Nếu 1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi truyền lại segment bị lỗi đó.
TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng. Mỗi của liên kết TCP có vùng đệm (buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi truyền một lợng dữ liệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại). Điều này tránh sảy ra trờng hợp trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn.
Khuân dạng của TCP segment đợc mô tả nh sau:
Source Port Destination Port Sequence Number
Acknowledgment Number
Offset Reserved Flags Window
Words Header
Bits
0 4 3 12 16 20 24 28 31
Checksum Urgent Pointer Options Padding
Data begins here… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 2 3 4 5 6
Các tham số trong khân dạng trên có ý nghĩa nh sau:
- Source Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm nguồn. - Destination Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm đích.
- Sequence Number (32 bits) là số hiệu byte đàu tiên của segment trừ khi bit SYN đợc thiết lập. Nếu bit SYN đợc thiết lập thì sequence number là số hiệu tuần tự khởi đầu ISN (Initial Sequence Number ) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN +1. Thông qua trờng này TCP thực hiện việc quản lý từng byte truyền đi trên một kết nối TCP.
- Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ để nhận và ngầm định báo nhận tốt các segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn.
- Header Length (4 bits): Số lợng từ (32 bits) trong TCP header, chỉ ra vị trị bắt đầu của vùng dữ liệu vì trờng Option có độ dài thay đổi. Header length có giá trị từ 20 đến 60 byte.
- Reserved(6 bits) : dành để dùng trong tơng lai. - Control bits: các bit điều khiển .
URG : xác định vùng con trỏ khẩn có hiệu lực. ACK : vùng bao nhận ACK Number có hiệu lực. PSH : Chức năng PUSH.
RST : khởi động lại liên kết .
SYN :đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự (sequence number) FIN : không còn dữ liệu từ trạm nguồn.
- Window size(16 bits): cấp phát thẻ để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa sổ trợt).
- Checksum (16 bits) : mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment cả phần header và dữ liệu .
- Urgent Pointer(16 bits): con trỏ trỏ tới số hiệu tuần tự của byte cuối cùng trong dòng dữ liệu khẩn cho phép bên nhận biết đợc độ dài của dữ liệu khẩn. Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG đợc thiết lập.
- Option (độ dài thay đổi): Khai báo các tuỳ chọn cuat TCP.
- TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng ứng dụng có độ dài ngầm định là 536 byte. Giá trị này có thể điều chỉnh đợc bằng cách khai báo trong vùng Option.
Chơng 3
Mạng LAN và thiết kế mạng LAN 3.1 Các thiết bị LAN cơ bản:
Mạng cục bộ LAN lad hệ chuyền thông tốc độ cao đợc thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác nhau cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ nh ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà…. Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc.
Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những ngời sử dụng dùng chung những tàI nguyên quan trọng nh máy in màu, ổ đĩa CD- ROM, các phần mềm ứng dụng và những thông tin cần thiết khác. Trớc khi phát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lợng các chơng trình tiện ích, sau khi nối mạng LAN rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội.
3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN:
3.1.1.1.Card mạng ” NIC(Network Interface Card)
Card mạng _ NIC là một thiết bị đợc cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết nối vào mạng.Card mạng đợc coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI. Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media Access Control. Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phơng tiện truyền dẫn trên mạng. Card thực hiện các chức năng quan trọng:
- Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máy tính.
- Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC. - Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải.
- Điều khiển truy xuất môi trờng: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻ môi trờng.
- Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trờng bằng cách dùng các bộ thu phát tích hợp sẵn.
Card mạng quyết định phần lớn các đặc tính của LAN nh: - Kiểu cáp.
- Phơng pháp truy nhập mạng. - Tốc độ truyền thông tin.
Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúng hoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với môi trờng mạng bằng một card mạng với các lớp OSI khác đợc thực hiện bằng phần mềm bên trong host.
3.1.1.2. Repeater Bộ lặp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Repeater l một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đạià
v định thời lại tín hiệu. Thiết bị n y hoạt động ở mức 1 (Physical.à à
repeater khuyếch đại v gửi mọi tín hiệu m nó nhận đà à ợc từ một port ra tất cả các port còn lại. Mục đích của repeater l phục hồi lại các tín hiệuà
trên đờng truyền mà không sửa đổi gì.
3.1.1.3. Hub:
Là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN đợc kết nối thông qua hub. Một hub thông thờng có nhiều cổng nối với ngời sử dụng để gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng. Khi có tín hiệu Ethernet đợc truyền tự một trạm tới hub, nó đợc lặp đI lặp lại trên khắp các cổng của hub. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi ngời điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub.
Có ba loại hub:
- Hub đơn (stand alone hub ).
- Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp ). - Hub modun (modular hub ) Modular hub rất phổ biến cho các
hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức năng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun 10 BASET.
Stackable hub là một ý tởng cho những cơ quan muốn đầu t tối thiểu ban đầu cho nhng kế hoạch phát triển LAN sau này.
Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:
- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức n- ng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng.
- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện tử có thể khuyếch đại và x lý tín hiệu điện t truyền giữa các thiết bị của mạng. Quá trình xử lý dữ liệu đợc gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhậy cảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên. Tuy nhiên những u điểm đó cũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub bị động.
Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động nh một repeater có nhiều cổng.
Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE 0 ) đền nghị dùng các tên sau đây
để chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3.
- Dây cáp đồng trục sợi tơ (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m ).
- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m ).
- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn ).
- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL.
3.1.1.4.Liên mạng (Iternetworking )
Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi là Iternetworking. Iternetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router và switch.
3.1.1.5.Cầu nối (bridge ):
Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau nó có thể đợc dùng với các mạng có giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không nh bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận đợc thì cầu nối đọc đợc các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trớc khi quyết định có truyền đi hay không.
Khi nhận đợc các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà nó thấy cần thiết. Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.
Để thực hiện đợc điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉ các trạm đợc kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận đợc bằng cách đọc địa chỉ của nơI gửi và nhận và dựa
34 Bridge A B C D E F A B C D E F
trên địa chỉ phía nhận đợc gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không gửi và bổ sung bảng địa chỉ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận đợc gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không gửi gói tin đó đi, nếu ngợc lại thì Bridge mới huyển gói tin dó đi sang phía bên kia.
ỏ đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi.
Để đánh giá một Bridge ngời ta thờng đa ra khái niệm: lọc và vận chuyển.
- Qua trình xử lý mỗi gói tin đợc gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọc thể hiện trực tiếp khả năng hoạt động của Bridge.
- Tốc độ chuyển vận đợc thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khả năng của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khá.
Hiện nay có hai loại Bridge đang đợc sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch. Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau. Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận đợc mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi.
Application Presentation Session Transport Network Datalink Physic Application Presentation Session Transport Network Datalink Physic Datalink Datalink Physic Physic
Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trớc khi chuyển qua.
Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token
ring . Khi đó cầu nối thực hiện nút token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token ring.
Tuy nhien chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên phait hạn chế kích thớc tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng. Ví dụ nh kích thớc tối đa của các gói tin trên mangh Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Token ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạm mạng Ethernet với kích thớc lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lợng bytes d sẽ bị chặt bỏ.
Ngời ta sử dụng Bridge trong các trờng hợp sau:
- Mở rộng mạng hiện nay khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi xử lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức.
- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge khi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộ từng phần mạng sẽ không đợc cho phép qua phần mạng khác 36 Bridge Token ring Ethernet Hình 3-5: Bridge biên dịch.
Để nối các mạng có giao thức khác nhau.
Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tợng vận chuyển. Nó có thể chỉ chuyển vận những gói tin của những địa chỉ xác định.
Ví dụ: Cho phép gói tin của máy A, B qua Bridge 1, gói tin của máy
C, D qua Bridge 2.
Một số Bridge đợc chế tạo thành một bộ riêng biệt, chỉ cần có dây và bật. Các Bridge khác chế tạo nh card dùng cắm vào máy tính, khi đó trên máy sẽ sử dụng phần mềm Bridge. Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép uyển chuyển hơn trong hoạt động của Bridge.
Bridge là thiết bị liên kết mạng đợc dùng để giảm bớt các miền đụng độ lớn, tăng băng thông cho một host nhờ chia mạng thành những segment nhỏ hơn và giảm số lợng tải phải chuyển qua giữa các segment.
Bridge tăng lẵng phí trên mạng 10-30% do mất thời gian đa ra các quyết