3. Cỏc phương phỏp truy cập đường truyền dữ liệu
3.3. Phương phỏp TOKEN RING
- Phương phỏp này dựa trờn nguyờn lý dựng thẻ bài để cấp phỏt quyền truy nhập đường truyền. Thẻ bài lưu chuyển theo vũng vật lý chứ khụng cần thiết lập vũng logic như phương phỏp trờn
Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đú cú một bớt biểu diễn trạng thỏi sử dụng của nú (bận hoặc rụĩ). Một trạm muốn truyền dữ liệu thỡ phải đợi đến khi nhận
được một thẻ bài rỗi. Khi đú nú sẽ đổi bớt trạng thỏi thành bận và truyền một đơn vị dữ liệu cựng với thẻ bài đi theo chiều của vũng. Giờ đõy khụng cũn thẻ bài rỗi trờn vũng nữa, do đú cỏc trạm cú dữ liệu cần truyền buộc phải đợi. Dữ liệu đến trạm đớch sẽ được sao lại, sau đú cựng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xoỏ bỏ dữ liệu, đổi bớt trạng thỏi thành rỗi cho lưu chuyển tiếp trờn vũng để cỏc trạm khỏc cú thể nhận được quyền truyền dữ liệu
D A free token C nguồn đích B A có dữ liệu cần truyền đến C. Nhận đ- ợ c thẻ bài rỗi nó đổi trạ ng thá i thành bận và truyền dữ liệu đi cù ng vớ i thẻ bài D busytoken A C nguồn data đích B Trạ m đích C sao dữ liệu dành cho nó và chuyển tiếp dữ liệu cù ng thẻ bài đi về h- ớ ng trạ m nguồn A sau khi đã gửi thông tin bá o nhận và đơn vị dữ liệu. D data A C nguồn đích B A nhận đ- ợ c dữ liệu cù ng thẻ bài quay về, đổi trạ ng thá i của thẻ bài thành “ rỗi” và chuyển tiếp trêb vòng, xoá dữ liệu đã truyền
Hỡnh 4-6: Hoạt động của phương phỏp Token Ring
-Sự quay về trạm nguồn của dữ liệu và thẻ bài nhằm tạo một cơ chế nhận từ nhiờn: trạm đớch cú thể gửi vào đơn vị dữ liệu cỏc thụng tin về kết quả tiếp nhận dữ liệu của mỡnh.
+ Trạm đớch khụng tồn tại hoặc khụng hoạt động + Trạm đớch tồn tại nhưng dữ liệu khụng sao chộp được + Dữ liệu đó được tiếp nhận
- Phương phỏp này cần phải giải quyết hai vấn đề cú thể gõy phỏ vỡ hệ thống: + Mất thẻ bài: trờn vũng khụng cũn thẻ bài lưu chuyển nữa
+ Một thẻ bài bận lưu chuyển khụng dừng trờn vũng
- Giải quyết: Đối với vấn đề mất thẻ bài, cú thể quy định trước một trạm điều khiển chủ động. Trạm này sẽ phỏt hiện tỡnh trạng mất thẻ bài bằng cỏch dựng cơ chế ngưỡng thời gian (time out) và phục hồi bằng cỏch phỏt đi một thẻ bài “rỗi” mới.
Đối với vấn đề thẻ bài bận lưu chuyển khụng dừng, trạm monitor sử dụng một bit trờn thẻ bài (gọi là monitor bit) để đỏnh dấu đặt giỏ trị 1 khi gặp thẻ bài bận đi qua nú. Nếu nú gặp lại một thẻ bài bận với bớt đó đỏnh dấu đú thỡ cú nghĩa là trạm nguồn đó khụng nhận lại được đơn vị dữ liệu của mỡnh và thẻ bài “bận” cứ quay vũng mói. Lỳc đú trạm monitor sẽ đổi bit trạng thỏi của thẻ thành rỗi và chuyển tiếp trờn vũng. Cỏc trạm cũn lại trờn trạm sẽ cú vai trũ bị động: chỳng theo dừi phỏt hiện tỡnh trạng sự cố của trạm monitor chủ động và thay thế vai trũ đú. Cần cú một giải thuật để chọn trạm thay thế cho trạm monitor hỏng.
Chương 5: CÁC BỘ GIAO THỨC Mó chương: MHSCMT 15.6
Mục tiờu
- Trỡnh bày được cấu trỳc của một địa chi mạng. - Trỡnh bày được cỏc giao thức điều khiển.
- Xỏc định gúi dữ liệu IP và cỏch thức truyền tải cỏc gúi dữ liệu trờn mạng.
- Xõy dựng được phương thức định tuyến trờn IP. - Tuõn thủ cỏc quy định trong giờ thực hành. - Rốn luyện tư duy logic để phõn tớch, tổng hợp. - Thao tỏc cẩn thận, tỉ mỉ.
- Làm việc theo nhúm tăng tớnh chia sẻ và làm việc cộng đồng.
1. Cỏc mụ hỡnh và giao thức 1.1. Giới thiệu chung
Giao thức liờn mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộ giao thức TCP/IP. Mục đớch của giao thức liờn mạng IP là cung cấp khả năng kết nối cỏc mạng con thành liờn mạng để truyền dữ liệu. IP là giao thức cung cấp dịch vụ phõn phỏt datagram theo kiểu khụng liờn kết và khụng tin cậy nghĩa là khụng cần cú giai đoạn thiết lập liờn kết trước khi truyền dữ liệu, khụng đảm bảo rằng IP datagram sẽ tới đớch và khụng duy trỡ bất kỳ thụng tin nào về những datagram đó gửi đi. Khuụn dạng đơn vị dữ liệu dựng trong IP được thể hiện trờn hỡnh vẽ .
Hỡnh 5-1: Khuụn dạng dữ liệu trong IP
í nghĩa cỏc tham số trong IP header:
- IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tớnh theo đơn vị từ (word - 32 bit) - Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yờu cầu dịch vụ
- Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tớnh theo byte. Dựa vào trường này và trường header length ta tớnh được vị trớ bắt đầu của dữ liệu trong IP datagram.
- Indentification (16 bit): là trường định danh, cựng cỏc tham số khỏc như địa chỉ nguồn (Source address) và địa chỉ đớch (Destination address) để định danh duy nhất cho mỗi datagram được gửi đi bởi 1 trạm. Thụng thường phần định danh (Indentification) được tăng thờm 1 khi 1 datagram được gửi đi.
- Flags (3 bit): cỏc cờ, sử dụng trong khi phõn đoạn cỏc datagram.
Bit 0: reseved (chưa sử dụng, cú giỏ trị 0) bit 1: ( DF ) = 0 (May fragment)
= 1 (Don’t fragment)
bit 2 : ( MF) =0 (Last fragment) =1 (More Fragment)
- Fragment Offset (13 bit): chỉ vị trớ của đoạn phõn mảnh (Fragment) trong datagram tớnh theo đơn vị 64 bit.
- TTL (8 bit): thiết lập thời gian tồn tại của datagram để trỏnh tỡnh trạng datagram bị quẩn trờn mạng. TTL thường cú giỏ trị 32 hoặc 64 được giảm đi 1 khi dữ liệu đi qua mỗi router. Khi trường này bằng 0 datagram sẽ bị hủy bỏ và sẽ khụng bỏo lại cho trạm gửi.
- Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trờn kế tiếp
- Header checksum (16 bit): để kiểm soỏt lỗi cho vựng IP header. - Source address (32 bit): địa chỉ IP trạm nguồn
- Destination address (32 bit): địa chỉ IP trạm đớch
- Option (độ dài thay đổi): khai bỏo cỏc tựy chọn do người gửi yờu cầu, thường là: ỹ Độ an toàn và bảo mật,
ỹ Bảng ghi tuyến mà datagram đó đi qua được ghi trờn đường truyền, ỹ Time stamp,
ỹ Xỏc định danh sỏch địa chỉ IP mà datagram phải qua nhưng datagram khụng bắt buộc phải truyền qua router định trước,
ỹ Xỏc định tuyến trong đú cỏc router mà IP datagram phải được đi qua.
Cỏc giao thức.
• Giao thức cú khả năng định tuyến:Là cỏc giao thức cho phộp đi qua cỏc thiết bị liờn mạng như Router để xõy dựng cỏc mạng lớn cú qui mụ lớn hơn
Vớ dụ, cỏc giao thức cú khả năng định tuyến là: TCP/IP, SPX/IPX
• Giao thức khụng cú khả năng định tuyến: Ngược với giao thức cú khả năng định tuyến, cỏc giao thức này khụng cho phộp đi qua cỏc thiết bị liờn mạng như Router để xõy dựng cỏc mạng lớn.
Vớ dụ về giao thức khụng cú khả năng định tuyến là : NETBEUI Hiện cú 3 loại giao thức thường hay sử dụng:
- TCP/IP
- SPX/IPX (Novell Netware) - Microsoft Network
- Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
TCP/IP được thiết kế hoàn toàn độc lập với cỏc phương phỏp truy cập mạng, cấu trỳc gúi dữ liệu (data frame), mụi trường truyền, do đú mà TCP/IP cú thể dựng để liờn kết cỏc dạng mạng khỏc nhau như mạng LAN Ethernet, LAN Token Ring hay cỏc dạng WAN như: Frame Relay, X.25
TCP/IP là một lớp cỏc giao thức ( protocol stack) bao gồm cỏc giao thức sau:
+ FTP (File Transfer Protocol): FTP cung cấp phương phỏp truyền nhận file
giữa cỏc mỏy với nhau, nú cho phộp người sử dụng cú thể gởi một hay nhiều file từ mỏy mỡnh lờn hệ thống bất kỳ (upload) và nhận một hay nhiều file từ một hệ thống bất kỳ về mỏy mỡnh (download)
+Telnet: Với Telnet, người sử dụng cú thể kết nối vào cỏc hệ thống ở xa
thụng qua mạng Internet
+SMTP (Simple Mail Transfer protocol): Là giao thức cho phộp thực hiện
dịch vụ truyền nhận mail trờn mạng Internet.
Hỡnh 5-2: So sỏnh giao thức TCP/IP với mụ hỡnh OSI
+ TCP và UDP: Hai giao thức này đúng vai trũ của tầng transport, cú trỏch nhiệm tạo liờn kết và dịch vụ kết nối dữ liệu (datagram communication service).
TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức chuyển giao chớnh trong TCP/IP. TCP cung cấp một đường truyền cú độ tin cậy cao, là liờn kết cú định hướng (connection oriented protocol), khụi phục cỏc gúi dữ liệu bị mất trong qỳa trỡnh truyền. Quỏ trỡnh truyền dữ liệu theo TCP là cỏc byte, gúi dữ liệu TCP bao gồm cỏc thụng tin sau
Thụng tin Chức năng
Source Port Thụng tin về địa chỉ cổng (port) của mỏy gởi Destination port Thụng tin về port của mỏy nhận
Chỉ số thứ tự Chỉ số thứ tự tớnh từ byte đầu tiờn trong dữ liệu TCP ACK Chỉ số byte mà người gởi nhận được từ người nhận Window Bộ đệm dữ liệu cho TCP
TCP Checksum Xỏc định tớnh toàn vẹn dữ liệu trong TCP header và TCP data
Một số port TCP thụng dụng Số port Dịch vụ 20 FTP ( Data) 21 FTP (Control) 23 Telnet 80 HTTP 139 NETBIOS
UDP (User Datagram protocol) là loại liờn kết một một hay một nhiều, khụng
định hướng (Connectionless), khụng cú độ tin cậy cao, thường hay dựng khi dung lượng dữ liệu truyền tải trờn mạng là nhỏ. Cỏc thụng tin trong UDP header bao gồm:
Thụng tin Chức năng
Source Port Thụng tin về port của mỏy gởi Destination port Thụng tin về port của mỏy nhận
TCP Checksum Xỏc định tớnh toàn vẹn dữ liệu trong TCP header và TCP data
Một số port UDP thụng dụng:
Số port Dịch vụ
53 Domain name system
137 NETBIOS NAME
138 NETBIOS Datagram
161 SNMP
+ Cỏc giao thức IP, ARP, ICMP, RIP.
Đúng vai trũ của tầng Internet cú chức năng tỡm đường (routing), nhận dạng địa chỉ (addressing), đúng gúi (package)
IP (Internet protocol) là dạng giao thức cho phộp tỡm đường (routable protocol),
nhận dạng địa chỉ (addressing), phõn tớch và đúng gúi. Một gúi IP bao gồm IP header và IP payload, trong đú IP header bao gồm cỏc thụng tin sau:
IP Header Chức năng
éịa chỉ IP gởi Thụng tin về địa chỉ IP của mỏy gởi éịa chỉ IP nhận Thụng tin về địa chỉ IP của mỏy nhận
Identification Nhận dạng cỏc mạng con nếu cú trong địa chỉ IP Checksum Xỏc định tớnh toàn vẹn dữ liệu trong phần IP header
ARP (Address Resolution Protocol) cú chức năng phõn giải một địa chỉ IP thành
một địa chỉ giao tiếp trờn mạng.
ICMP (Internet Control Message Protocol) cú chức năng thụng bỏo lại cỏc lỗi
xảy ra trong qua trỡnh truyền dữ liệu.
NDIS (Network Driver Interface Specification) và ODI (Open Data Interface): Hai giao thức này đúng vai trũ của tầng DataLink, cho phộp một card giao tiếp (interface card) cú thể giao tiếp với nhiểu giao thức khỏc nhau trờn mạng.
ODIđược phỏt triển bởi Novell và Apple, ban đầu ODI driver được viết cho Novell và Macintosh
NDISđược phỏt triển bởi Microsoft và 3 COM cú cỏc phiờn bản như NDIS, NDIS2 và NDIS3. Cỏc phiờn bản cũ dựng cho Windows for workgroup, NT 3.5, cũn cỏc phiờn bản mới dựng cho WinNT 4.0 hay Windows 2000.
- Bộ giao thức IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packet Exchange)
2. Netware IPX/SPX2.1. Lịch sử 2.1. Lịch sử
Internetwork Packet Exchange (IPX) làlớp mạng giao thức trongbộ giao thức IPX/SPX. IPX cú nguồn gốc từ IDP củaXerox Network Systems. Nú cũng cú thể
hoạt động như một giao thứctầng giao vận.
Bộ giao thức IPX / SPX rất phổ biến từ cuối những năm 1980 đến giữa những năm 1990 vỡ nú được sử dụng bởihệ điều hành mạng Novell NetWare. Vỡ sự phổ biến của Novell NetWare, IPX đó trở thành một giao thức liờn kếtmạng nổi bật.
Một lợi thế lớn của IPX là dung lượng bộ nhớ nhỏ của trỡnh điều khiển IPX, điều này
rất quan trọng đối vớiDOS vàWindows cho đến phiờn bảnWindows 95 do kớch thước
hạn chế của bộ nhớ thụng thường. Một ưu điểm IPX khỏc là cấu hỡnh dễ dàng của cỏc mỏy khỏch. Tuy nhiờn, IPX khụng mở rộng tốt cho cỏc mạng lớn như Internet,[1] và do đú, việc sử dụng IPX giảm khi sự bựng nổ củaInternet khiếnTCP / IP gần như phổ
biến. Mỏy tớnh và mạng cú thể chạy nhiềugiao thức mạng, vỡ vậy hầu như tất cả cỏc trang web IPX cũng sẽ chạy TCP / IP để cho phộp kết nối Internet.[2] Cũng cú thể
chạy cỏc sản phẩm Novell sau mà khụng cần IPX, với sự bắt đầu hỗ trợ đầy đủ cho cả
IPX và TCP / IP của NetWare phiờn bản 5[3] vào cuối năm 1998.
2.2. Cấu trỳc, nguyờn tắc hoạt động
IPX/SPX
IPX (Internetwork Packet Exchange): Là giao thức chớnh được sử dụng trong hệ
điều hành mạng Netware của hóng Novell. Nú tương tự như giao thức IP (Internet Protocol) trong TCP/IP. IPX chứa địa chỉ mạng (Network Address) và cho phộp cỏc gúi thụng tin được chuyển qua cỏc mạng hoặc phõn mạng (subnet) khỏc nhau. IPX khụng bảo đảm việc chuyển giao một thụng điệp hoặc gúi thụng tin hoàn chỉnh, cũng như IP, cỏc gúi tin được "đúng gúi" theo giao thức IPX cú thể bị "đỏnh rơi" (dropped) bởi cỏc Router khi mạng bị nghẽn mạch. Do vậy, cỏc ứng dụng cú nhu cầu truyền tin "bảo đảm" (giống như "gửi thư bảo đảm" ) thỡ phải sử dụng giao thức SPX thay vỡ IPX.
SPX (Sequenced Packet Exchange): Là một giao thức mạng thuộc lớp vận
chuyển (transport layer network protocol) trong mụ hỡnh mạng OSI gồm 7 lớp. Cũng như IPX, SPX là giao thức "ruột" (Native Protocol) của cỏc hệ điều mạng Netware của hóng Novell. Tương tự như giao thức TCP trong bộ TCP/IP, SPX là giao thức đảm bảo toàn bộ thụng điệp truyền đi từ một mỏy tớnh trong mạng đến một mỏy tớnh khỏc một cỏch chớnh xỏc. SPX sử dụng giao thức IPX của Netware như là cơ chế vận chuyển (TCP sử dụng IP). Cỏc chương trỡnh ứng dụng sử dụng SPX để cung cấp cỏc tương tỏc Khỏch/Chủ và điểm-tới-điểm giữa cỏc nỳt mạng. Tương tự như TCP và IP hợp thành bộ giao thức TCP/IP là giao thức chuẩn trong cỏc mạng hệ điều hành mạng của Microsoft (Windows 95, 97, 98... Windows NT 4.0, 2000, XP...) SPX và IPX hợp thành bộ giao thức IPX/SPX là giao thức chuẩn trong cỏc mạng sử dụng hệ điều hành mạng của Novell (Novell Netware 3.11, 3.12, 4.11, 4.12…).
Ưu điểm: nhỏ, nhanh và hiệu quả trờn cỏc mạng cục bộ đồng thời hỗ trợ khả năng
định tuyến
3. Internet Protocols3.1. Lịch sử giao thức IP 3.1. Lịch sử giao thức IP
a. Họ giao thức TCP/IP
Sự ra đời của họ giao thức TCP/IP gắn liền với sự ra đời của Internet mà tiền thõn là mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) do Bộ Quốc phũng Mỹ tạo ra. Đõy là bộ giao thức được dựng rộng rói nhất vỡ tớnh mở của nú. Hai giao thức được dựng chủ yếu ở đõy là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol). Chỳng đó nhanh chúng được đún nhận và phỏt triển bởi nhiều nhà nghiờn cứu và cỏc hóng cụng nghiệp mỏy tớnh với mục đớch xõy dựng và phỏt triển một mạng truyền thụng mở rộng khắp thế giới mà ngày nay chỳng ta gọi là Internet.
Đến năm 1981, TCP/IP phiờn bản 4 mới hoàn tất và được phổ biến rộng rói cho toàn bộ những mỏy tớnh sử dụng hệ điều hành UNIX. Sau này Microsoft cũng đó đưa TCP/IP trở thành một trong những giao thức căn bản của hệ điều hành Windows 9x mà hiện nay đang sử dụng.
Đến năm 1994, một bản thảo của phiờn bản IPv6 được hỡnh thành với sự cộng tỏc của nhiều nhà khoa học thuộc cỏc tổ chức Internet trờn thế giới để cải tiến những hạn chế của IPv4.
Khỏc với mụ hỡnh ISO/OSI tầng liờn mạng sử dụng giao thức kết nối mạng "khụng liờn kết" (connectionless) IP, tạo thành hạt nhõn hoạt động của Internet. Cựng với cỏc thuật toỏn định tuyến RIP, OSPF, BGP, tầng liờn mạng IP cho phộp kết nối một cỏch mềm dẻo và linh hoạt cỏc loại mạng "vật lý" khỏc nhau như: Ethernet, Token Ring , X.25...
Giao thức trao đổi dữ liệu "cú liờn kết" (connection - oriented) TCP được sử dụng ở tầng vận chuyển để đảm bảo tớnh chớnh xỏc và tin cậy việc trao đổi dữ liệu dựa trờn kiến trỳc kết nối "khụng liờn kết" ở tầng liờn mạng IP.
Cỏc giao thức hỗ trợ ứng dụng phổ biến như truy nhập từ xa (telnet), chuyển tệp (FTP), dịch vụ World Wide Web (HTTP), thư điện tử (SMTP), dịch vụ tờn miền (DNS) ngày càng được cài đặt phổ biến như những bộ phận cấu thành của cỏc hệ điều hành thụng dụng như UNIX (và cỏc hệ điều hành chuyờn dụng cựng họ của cỏc nhà