2.3.3. Chuẩn liên kết dữ liệu
Các chức năng chính của tầng liên kết dữ liệu:
• Đóng gói:
• Đơn vị dữ liệu: khung tin (frame)
• Bên gửi: thêm header, trailer cho gói tin nhận được từ tầng mạng • Bên nhận: bỏ header và trailer, đẩy lên tầng mạng
• Địa chỉ hóa: sử dụng địa chỉ MAC
• Điều khiển truy nhập đường truyền: nếu mạng đa truy nhập, cần có giao thức điều khiển đa truy nhập
• Kiểm soát luồng: đảm bảo bên nhận không bị quá tải • Kiểm soát lỗi: phát hiện và sửa lỗi bit trong các khung tin • Chế độ truyền: simplex, half-duplex, full-duplex
Điều khiển truy nhập đường truyền
• Các dạng liên kết
• Điểm-điểm(point-to-point): ADSL, Telephone modem, Leased line… • Điểm-đa điểm (point-to-multipoint):
• Mạng LAN có dạng bus, mạng LAN hình sao dùng hub • Mạng không dây
• Cần giao thức điều khiển truy nhập để tránh xung đột
Điều khiển truy nhập đường truyền cảm nhận sóng mang
• CSMA:Carrier Sense Multiple Access
• Cảm nhận sóng mang để quyết định đường truyền có bận hay không? • Nghe trước khi nói
• Đụng độ xảy ra do trễ trên đường truyền
• CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Phát hiện đụng độ : nghe trong khi nói
• Giải quyết đụng độ với backoff
2.4. Điều khiển truy cập
2.4.1. Mô hình vật lý điểm – điểm
2.4.2. Điều khiển truy cập đến các phương tiện truyền thông
Vì chỉ có một đường truyền vật lý trong mạng LAN, tại một thời điểm nào đó LAN chỉ cho phép một thiết bị được sử dụng đường truyền để truyền tin. Nếu có hai máy tính cùng gởi dữ liệu ở tại một thời điểm sẽ dẫn đến tình trạng đua tranh. Dữ liệu của hai thiết bị này sẽ bị phủ lấp lẫn nhau, không sử dụng được. Vì thế cần có một cơ chế để giải quyết sự cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị. Người ta gọi phương pháp giải quyết cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị trong một mạng cục bộ là Giao thức điều khiển truy cập đường truyền (Media Access Control Protocol hay MAC Protocol). Có hai giao thức chính thường được dùng trong các mạng cục bộ là: Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) và Token Passing.
Trong các mạng sử dụng giao thức CSMA/CD như Ethernet chẳng hạn, các thiết bị mạng tranh nhau sử dụng đường truyền. Khi một thiết bị muốn truyền tin, nó phải lắng nghe xem có thiết bị nào đang sử dụng đường truyền hay không. Nếu đường truyền đang rãnh, nó sẽ truyền dữ liệu lên đường truyền. Trong quá trình truyền tải, nó đồng thời lắng nghe, nhận lại các dữ liệu mà nó đã gởi đi để xem có sự đụng độ với dữ liệu của các thiết bị khác hay không. Một cuộc đụng độ xảy ra nếu cả hai thiết bị cùng
truyền dữ liệu một cách đồng thời. Khi đụng độ xảy ra, mỗi thiết bị sẽ tạm dừng một khoản thời gian ngẫu nhiên nào đó trước khi thực hiện truyền lại dữ liệu bị đụng độ. Khi mạng càng bận rộn thì tần suất đụng độ càng cao. Hiệu suất của mạng giảm đi một cách nhanh chóng khi số lượng các thiết bị nối kết vào mạng tăng lên.
Trong các mạng sử dụng giao thức Token-passing như Token Ring hay FDDI, một gói tin đặc biệt có tên là thẻ bài (Token) được chuyển vòng quanh mạng từ thiết bị này đến thiết bị kia. Khi một thiết bị muốn truyền tải thông tin, nó phải đợi cho đến khi có được token. Khi việc truyền tải dữ liệu hoàn thành, token được chuyển sang cho thiết bị kế tiếp. Nhờ đó đường truyền có thể được sử dụng bởi các thiết bị khác. Tiện lợi lớn nhất của mạng Token-passing là ta có thể xác định được khoản thời gian tối đa một thiết bị phải chờ để có được đường truyền và gởi dữ liệu. Chính vì thế mạng Token-passing thường được sử dụng trong các môi trường thời gian thực, như điều khiển thiết bị công nghiệp, nơi mà thời gian từ lúc phát ra một tín hiệu điều khiển cho đến khi thiết bị nhận được tín hiệu luôn đảm bảo phải nhỏ hơn một hằng số cho trước.
CHƯƠNG 3: GIAO THỨC MẠNG VÀ QUÁ TRÌNH TRUYỀN THÔNG
3.1. Quy tắc trong truyền thông
3.1.1. Truyền thông trong mạng là gì?
Truyền thông trong mạng là quá trình trao đổi và chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị trong hệ thống mạng máy tính.
3.1.2. Thiết lập quy tắc truyền thông
3.2. Giao thức mạng và các tiêu chuẩn
3.2.1. Quy tắc truyền thông
3.2.2. Giao thức mạng
* Giao thức HTTP
HTTP (HyperText Transfer Protocol) là giao thức truyền tải siêu văn bản được sử dụng trong www dùng để truyền tải dữ liệu giữa Web server đến các trình duyệt Web và ngược lại.
HTTP sử dụng kết nối TCP cổng 80. HTTP được định nghĩa trong RFC 1945 (HTTP 1.0) và RFC 2616 (HTTP 1.1).
HTTP hoạt động dựa trên mô hình client-server. Trình duyệt client thực hiện yêu cầu, nhận và hiển thị đối tượng web (gồm dữ liệu HTML, hình ảnh JPEG, Java applet, video, âm thanh, …). Trong khi, web server sẽ gửi trả lời khi nhận được yêu cầu từ client.
Kết nối HTTP
Có hai loại kết nối HTTP là kết nối không bền vững và kết nối bền vững. Kết nối không bền vững: sau khi, server gửi đi một đối tượng thì kết nối TCP sẽ được đóng. Như vậy, mỗi kết nối TCP chỉ truyền được duy nhất một yêu cầu từ client và nhận lại một thông điệp trả lời từ server.
Kết nối bền vững: server sẽ duy trì kết nối TCP cho việc gửi nhiều đối tượng. Như vậy, sẽ có nhiều yêu cầu từ client được gửi đến server trên cùng một kết nối.
Thông thường kết nối TCP này sẽ được đóng lại trong một khoảng thời gian định trước.
Quy trình hoạt động của kết nối HTTP không bền vững:
* Giao thức TCP/IP Giới thiệu:
TCP/IP là viết tắt của cụm từ Transmission Control Protocol/Internet Protocol. TCP/IP là một tập hợp các giao thức (protocol) điều khiển truyền thông giữa tất cả các máy tính trên Internet. Cụ thể hơn, TCP/IP chỉ rõ cách thức đóng gói thông tin (hay còn gọi là gói tin ), được gửi và nhận bởi các máy tính có kết nối với nhau. TCP/IP được phát triển vào năm 1978 bởi Bob Kahn và Vint Cerf
Hoạt động của TCP/IP
Như tên của nó, TCP/IP là sự kết hợp của hai giao thức riêng biệt: Giao thức kiểm soát truyền tin (TCP) và giao thức Internet (IP). Giao thức Internet cho phép các gói được gửi qua mạng; Nó cho biết các gói tin được gửi đi đâu và làm thế nào để đến đó. IP có một phương thức cho phép bất kỳ máy tính nào trên Internet chuyển tiếp gói tin tới một máy tính khác thông qua một hoặc nhiều khoảng (chuyển tiếp) gần với người nhận gói tin. Bạn có thể nghĩ về nó giống như các công nhân trong một đường chuyền tảng đá từ một mỏ đá đến một chiếc xe tải khai thác mỏ.
Giao thức điều khiển truyền dẫn có trách nhiệm đảm bảo việc truyền dữ liệu đáng tin cậy qua các mạng kết nối Internet. TCP kiểm tra các gói dữ liệu xem có lỗi không và gửi yêu cầu truyền lại nếu có lỗi được tìm thấy.
Các giao thức TCP/IP phổ biến nhất:
HTTP –Được sử dụng giữa một web client và một web server, để truyền dữ liệu không an toàn. Một web client(tức là trình duyệt Internet trên máy tính) gửi một
yêu cầu đến một web server để xem một trang web. Máy chủ web nhận được yêu cầu đó và gửi thông tin trang web về cho web client.
HTTPS –Được sử dụng giữa một web client và một web server, để truyền dữ liệu an toàn. Thường được sử dụng để gửi dữ liệu giao dịch thẻ tín dụng hoặc dữ liệu cá nhân khác từ một web client(ví dụ trình duyệt Internet trên máy tính) tới một web server.
FTP –Được sử dụng giữa hai hoặc nhiều máy tính. Một máy tính gửi dữ liệu đến hoặc nhận dữ liệu từ máy tính khác một cách trực tiếp.
Giao thức IP *Tóm lại:
Giao thưc truyên thông (Communication protocol) hay Giao thưc liên mang, Giao thưc trao đôi thông tin - trong công nghê thông tin goi tăt la giao thưc (protocol) - la môt tâp hơp cac quy tăc chuân danh cho viêc biêu diên dư liêu, phat tin hiêu, chưng thưc va phat hiên cac lôi dư liêu. Đo la nhưng viêc rât cân thiêt đê gưi thông tin qua cac kênh truyên thông, nhơ đo ma cac thiêt bi co thê kêt nôi va trao đôi thông tin vơi nhau.
Cac giao thưc dung cho viêc truyên thông tin tin hiêu sô trong mang may tinh co nhiêu tinh năng đê đam bao viêc trao đôi dư liêu môt cac đang tin cây tqua môt kênh truyên thông không hoan hao.
Co cac mô hinh giao thưc mang tinh ly thuyêt, đươc nganh công nghê thông tin tôn trong môt cach tương đôi như mô hinh OSI. Cung co nhưng giao thưc đươc triên khai va ưng dung rông rai như TCP, IP, HTTP, FTP, SMTP, POP3...
Có nhiều giao thức được sử dụng để giao tiếp hoặc truyền đạt thông tin trên Internet, dưới đây là một số các giao thức tiêu biểu:
TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính đểtruyền dữ liệu. Nó chia nhỏ dữ liệu ra thành những gói (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành công.
IP (Internet Protocol): định tuyến (route) các gói dữ liệu khi chúng đượctruyền qua Internet, đảm bảo dữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận.
HTTP (HyperText Transfer Protocol): cho phép trao đổi thông tin (chủ yếu ởdạng siêu văn bản) qua Internet.
FTP (File Transfer Protocol): cho phép trao đổi tập tin qua Internet. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): cho phép gởi các thông điệp thưđiện tử (e-mail) qua Internet.
POP3 (Post Office Protocol, phiên bản 3): cho phép nhận các thông điệp thưđiện tử qua Internet.
MIME (Multipurpose Internet Mail Extension): một mở rộng của giao thứcSMTP, cho phép gởi kèm các tập tin nhị phân, phim, nhạc,... theo thư điện tử.
WAP (Wireless Application Protocol): cho phép trao đổi thông tin giữa cácthiết bị không dây, như điện thoại di động.
Bitcoin: Cho phép thanh toán trực tiếp qua thiết bị kết nối Internet mà khôngcần thông qua bất kỳ tổ chức tài chính trung gian nào, với đơn vị tiền tệ là bitcoin.
3.3.1. Định tuyến là gì
Định tuyến là quá trình xác định đường đi tốt nhất trên một mạng máy tính để gói tin tới được đích theo một số thủ tục nhất định nào đó thông qua các nút trung gian là các bộ định tuyến router. Thông tin về những con đường này có thể được cập nhật tự động từ các router khác hoặc là do người quản trị mạng chỉ định cho router. Sau khi Router nhận gói tin, thì Router sẽ gỡ bỏ phần header lớp 2 để tìm địa chỉ đích thuộc lớp 3. Sau khi đọc xong địa chỉ đích lớp 3 nó tìm kiếm trong Routing Table cho mạng chứa địa chỉ đích.
Router dựa vào địa chỉ đích (destination IP) trong các gói tin và sử dụng bảng định tuyến (Routing table) để xác định đường đi cho chúng.
Trong bảng định tuyến, mọi mạng mà gói tin có thể đi thể hiện bằng một dòng. Mỗi mạng này có được có thể do đang kết nối trực tiếp với router đang xét hay router học được thông qua việc cấu hình định tuyến.
3.3.2. Router Cisco
Router:
- CPU – Bộ xử lý trung tâm, giống như CPU của hệ thống máy tính
-ROM – Chứa chương trình kiểm tra khởi động (POST), Bootstrap (giống BIOS của máy tính) và Mini-IOS (Recovery password, upgrade IOS). Nhiệm vụ chính của ROM là kiểm tra phần cứng khi khởi động, sau đó chép hệ điều hành Cisco IOS từ Flash vào RAM. Nội dung trong ROM không thể xóa được.
-RAM/DRAM – Lưu trữ routing table, ARP cache, fast switching cache, packet buffering (Shared RAM) và packet hold queues. Đa số hệ điều hành Cisco IOS chạy trên RAM còn lưu trữ file cấu hình đang chạy của Router (running-config). Nội dung RAM bị mất khi tắt nguồn hoặc restart router
- FLASH: Lưu toàn bộ hệ điều hành Cisco IOS giống như ổ cứng trên máy tính.
-NVRAM – none-volatile RAM lưu trữ file cấu hình backup/startup của router (startup-config). Nội dung của NVRAM vẫn được giữ khi tắt nguồn hoặc restart router.
-Interfaces: Còn gọi là cổng, được kết nối trên board mạch chủ hoặc trên interface modules riêng biệt, qua đó những packet đi vào và đi ra router. Cổng console sử dụng cáp rollover, dùng để cấu hình trực tiếp cho router. Cổng AUX giống với cổng console nhưng khi sử dụng kết nối dialup tới modem, hỗ trợ việc cấu hình từ xa. Còn lại là các cổng kết nối mạng thông thường: Gigabit, Fast Ethernet, Serial,…
Hình trên là cáp rollover có 1 đầu là RJ45 đầu còn lại là DB-9 cắm vào cổng COM trên máy tính.
Thông thường trong môi trường thiết bị thực, để bắt đầu config cho router ta phải kết nối cáp rollover từ cổng COM trên máy tính tới cổng console trên router.
Sau đó sử dụng phần mềm Hyper Terminal để kết nối đến router và bắt đầu cấu hình thông qua giao diện dòng lệnh (Command line)
Các chế độ cấu hình router cisco
Có 3 chế độ cấu hình cơ bản:
+User EXEC mode: Bắt đầu bằng dấu “>” , cho phép các câu lệnh hiển thịthông tin một cách hạn chế: ping, traceroute, telnet, ssh…
+Priviledged EXEC mode: Bắt đầu bằng dấu “#”, cho phép toàn bộ câu lệnh hiển thị, một số cấu hình cơ bản: clock, copy, earase…
+Global Configuration mode: Bắt đầu bằng “(config)#”, cho phép toàn bộ cấu hình lên router. Trong mode này còn có các mode con cho từng loại cấu hình riêng biệt
3.3.3. Định tuyến tĩnh
Định tuyến tĩnh là loại định tuyến mà trong đó router sử dụng các tuyến đường đi tĩnh để vận chuyển dữ liệu đi. Các tuyến đường đi tĩnh này có được do người quản trị cấu hình thủ công vào các router.
Định tuyến tĩnh không có hoạt động gửi thông tin cập nhật như các giao thức định tuyến động. Mặc định, router sẽ biết được đường đi đến các mạng đích đang kết nối trực tiếp với nó.
Cấu hình định tuyến tĩnh
Để cấu hình định tuyến tĩnh ta dùng cú pháp lệnh sau
Router(config)#ip route <destination-network> <subnet-mask> {<next- hop-address>|<out-bound-interface>} [<distance>]
Trong đó:
- destination-network: là địa chỉ mạng đích cần đi tới
- subnet-mask: là mặt nạ mạng con của destination-network
-next-hop-address: là địa chỉ ip của cổng trên router kế tiếp có kết nối trực tiếp với router đang xét.
- out-bound-interface: cổng của router sẽ gửi dữ liệu ra
- distance: thay đổi giá trị AD cho định tuyến này. Mặc định các tuyến tĩnh có AD=1
Ví dụ: Cấu hình định tuyến tĩnh cho mạng sau:
Nhận xét:
-Trong mô hình trên có 3 mạng: 172.16.10.0/24; 192.168.12.0/24; 172.16.20.0/24
- Để hệ thống mạng liên thông với nhau thì trong bảng định tuyến của các router phải có đường đi đến tất cả các mạng này. Do mặc định, router biết được đường đi đến các mạng đang kết nối trực tiếp với nó nên:
+Router R1 đã biết đường đi đến hai mạng đang kết nối trực tiếp là 172.16.10.0/24 và 192.168.12.0/24. Đối với mạng 172.16.20.0/24 ta phải thêm vào bảng định tuyến của router bằng lệnh:
R1(config)#ip route 172.16.20.0 255.255.255.0 fa0/0
Hoặc
R1(config)#ip route 172.16.20.0 255.255.255.0 192.168.12.2
+ Router R2 tương tự như router R1, mặc định R2 biết được đường đi đến 2 mạng đang kết nối trực tiếp với nó là 192.168.12.0/24 và mạng 172.16.20.0/24. Ta cần chỉ ra đường đi đến mạng 172.16.10.0/24 bằng định tuyến tĩnh như sau:
R2(config)#ip route 172.16.10.0 255.255.255.0 fa0/0
Hoặc
R2(config)#ip route 172.16.10.0 255.255.255.0 192.168.12.1
Default route
Default route nằm ở cuối bảng định tuyến và được sử dụng để gửi các gói tin đi trong trường hợp mạng đích không tìm thấy trong bảng định tuyến. Nó rất hữu dụng trong các mạng "stub network" như kết nối từ mạng nội bộ ra ngoài internet.
3.3.4. Định tuyến động
Định tuyến động là loại định tuyến mà trong đó router sử dụng các tuyến đường đi động để vận chuyển dữ liệu đi. Các tuyến đường đi động này có được do các router sử dụng các giao thức định tuyến động trao đổi thông tin định tuyến với nhau tạo ra.
Một số giao thức định tuyến động phổ biến: RIP, OSPF, BGP, EIGRP...