Các trƣờng của tiêu đề:
Version (Phiên bản): Trƣờng 4 bít này chỉ rõ phiên bản IP tạo phần tiêu đề này. Phiên bản hiện tại sử dụng là 4. Tuy nhiên phiên bản IPv6 sẽ thay thế IPv4 trong tƣơng lai.
IHL (IP Header Length): Trƣờng 4 bít này cho biết chiều dài của phần tiêu đề IP của Datagram, tính theo đơn vị từ. Trƣờng này là cần thiết vì chiều dài của phần tiêu đề thay đổi (từ 20 đến 60 byte). Khi không có phần tuỳ chọn (option), chiều dài phần tiêu đề là 20 byte và giá trị của trƣờng này là 5 (5 x 4 = 20). Khi phần tuỳ chọn có kích thƣớc tối đa thì giá trị của trƣờng là 15 (15 x 4 = 60).
Precedence (Mức ưu tiên): Trƣờng 3 bít này chỉ rõ độ ƣu tiên của các datagram trong trƣờng hợp mạng có tắc nghẽn. Giá trị trƣờng này nằm trong khoảng từ 0 (000) đến 7 (111). Trong trƣờng hợp router bị tắc nghẽn và cần bỏ một số datagram, nó sẽ bỏ các datagram có mức ƣu tiên thấp nhất.
Type of Service (Loại dịch vụ): Trƣờng 5 bít này đặc tả các tham số về dịch vụ, có dạng cụ thể nhƣ sau:
Loại dịch vụ
X C R T D
+ C (Cost): Chỉ giá yêu cầu:
R = 1 - Giá tối thiểu
+ R (Reliability): Chỉ độ tin cậy yêu cầu: R = 0 - Độ tin cậy bình thƣờng R = 1 - Độ tin cậy tối đa
+ T (Throughput): Chỉ thông lƣợng yêu cầu: T = 0 - Thông lƣợng bình thƣờng T = 1 - Thông lƣợng tối đa
+ D (Delay): Chỉ độ trễ yêu cầu: D = 0 - Độ trễ bình thƣờng D = 1 - Độ trễ tối thiểu
Total length (Chiều dài tổng): Trƣờng 16 bít này cho biết chiều dài của cả datagram, tính theo byte.
Datagram ID (Số hiệu Datagram): Trƣờng này là trƣờng 16 bít. Cùng với các tham số khác (nhƣ địa chỉ nguồn và địa chỉ đích) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn tồn tại trên liên mạng. Giá trị này đƣợc tăng lên 1 đơn vị mỗi khi một datagram
đƣợc gửi đi. Do vậy giá trị này sẽ quay lại 0 khi đã gửi 65535 datagram.
Fragmentation (Phân đoạn): Trƣờng 16 bít này sử dụng khi datagram đƣợc phân đoạn.
Time To Live (Thời gian tồn tại): Trƣờng 8 bít này qui định thời gian tồn tại (tính bằng giây) của datagram trong liên mạng để tránh tình trạng một
datagram bị chuyển vòng quanh trên liên mạng. Thời gian này đƣợc đặt bởi trạm gửi và bị giảm đi 1 khi datagram qua mỗi Router trên liên mạng.
Protocol (Giao thức): Trƣờng 8 bít này chỉ rõ giao thức tầng trên sử dụng dịch vụ của tầng IP. IP datagram có thể đóng gói dữ liệu từ nhiều giao thức tầng trên, chẳng hạn TCP, UDP và ICMP. Trƣờng này chỉ rõ giao thức đích cuối cùng mà IP datagram phải chuyển đến.
Checksum (Kiểm tra lỗi): Trƣờng 16 bít này chứa mã kiểm tra lỗi theo phƣơng pháp CRC (chỉ kiểm tra phần tiêu đề).
Source Address (Địa chỉ nguồn): Trƣờng 32 bít này chứa địa chỉ IP của trạm nguồn.
Destination Address (Địa chỉ đích): Trƣờng 32 bít này chứa địa chỉ IP của trạm đích.
Option (Tuỳ chọn): Trƣờng này có chiều dài thay đổi. Sử dụng để định nghĩa các dịch vụ bổ sung. Trƣờng này không sử dụng cho mọi gói IP mà chủ yếu sử dụng cho quản lý và chẩn đoán mạng.
2.2.4.2 Giao thức thông báo điều khiển liên mạng (ICMP)
Nhƣ đã trình bày ở trên, IP là giao thức chuyển gói không kết nối và không tin cậy. Nó đƣợc thiết kế nhằm mục đích sử dụng có hiệu quả tài nguyên mạng. IP cung cấp dịch vụ chuyển gói "nỗ lực tối đa", nó chuyển một datagram từ nguồn đến đích. Tuy nhiên nó có hai thiếu hụt: thiếu điều khiển lỗi và thiếu các cơ chế hỗ trợ.
Giao thức IP không có cơ chế thông báo lỗi và sửa lỗi. Điều gì xảy ra nếu có một cái gì đó không đúng? Điề u gì xảy ra nếu Router phải bỏ một datagram do không tìm thấy bƣớc nhảy tiếp theo để đến đích hoặc khi giá trị trƣờng thời gian tồn tại bằng 0? Điều gì xảy ra nếu trạm đích cuối cùng phải bỏ tất cả các mảnh của datagram do không nhận đƣợc tất cả các mảnh trong một khoảng thời gian định trƣớc? Đấy là những ví dụ về tình trạng xảy ra lỗi nhƣng IP không có những cơ chế đƣợc xây dựng sẵn để thông báo lỗi cho trạm nguồn.
IP cũng thiếu cơ chế truy vấn quản lý. Đôi khi, một trạm cần xác định xem một Router hoặc một trạm khác có hoạt động không. Và đôi khi thiết bị quản lý mạng cần thông tin từ một trạm hoặc một Router khác.
Giao thức thông báo điều khiển Internet (ICMP – Internet Control Management Protocol) đƣợc thiết kế để bù đắp hai thiếu hụt trên. Nó đƣợc đi kèm với giao thức IP.
2.2.4.3 Giao thức phân giải địa chỉ (ARP)
Giao thức ARP đƣợc IP sử dụng để phân giải các địa chỉ mạng. Trƣớc khi gửi một IP datagram, IP cần có đƣợc địa chỉ phần cứng (còn gọi là địa chỉ MAC) của trạm đích. ARP đƣợc sử dụng để lấy địa chỉ phần cứng đích khi đã biết địa chỉ IP đích.
Để lấy đƣợc địa chỉ phần cứng đích gắn với địa chỉ IP đích, trạm nguồn gửi một yêu cầu ARP. Yêu cầu này đƣợc gửi quảng bá bằng cách sử dụng địa chỉ phần cứng quảng bá. Tất cả các máy trong mạng cục bộ đang chạy phần mềm ARP lắng nghe yêu cầu này, nhƣng chỉ có máy có địa chỉ IP tƣơng ứng trả lời yêu cầu này. Máy đích khi nhận đƣợc yêu cầu ARP sẽ gửi trả địa chỉ phần cứng của mình bằng cách gửi lại thông báo trả lời ARP. Khi đã lấy đƣợc địa chỉ MAC của các trạm khác, trạm nguồn sẽ lƣu lại địa chỉ MAC này trong bộ nhớ. Thời gian lƣu địa chỉ MAC đối với Windows NT là 2 phút, còn đối với các hệ thống khác có thể là 15 hoặc 20 phút.
2.2.5 Lớp giao diện mạng
Tất cả mọi thứ nằm dƣới IP đƣợc xem nhƣ một giao diện mạng. Tầng giao diện mạng gồm các giao thức thực hiện việc giao tiếp với mạng.
Có rất nhiều giao thức tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu có thể đƣợc sử dụng để truyền IP. Thực tế, một trong các mục đích của các nhà thiết kế IP là tạo cho nó tính di động cao, do vậy xuất hiện câu nói IP trên tất cả.
Tầng giao diện mạng còn đƣợc gọi là tầng truy nhập mạng. Các giao thức tầng giao diện mạng tiêu biểu có thể chạy dƣới IP gồm:
DIX Ethernet & 802.3 Ethernet, Fast Ethernet và Gigabit Ethernet
Token Ring, cả loại 4 Mb/s và 16 Mb/s.
FDDI
SLIP (Serial Line IP)
PPP (Point-to-Point Protocol)
Frame Relay
ATM (Asynchronous Tranfer Mode)
SMDS (Switched Multimegabit Data Service)
2.3 HỆ THỐNG THOẠI IP
Truyền thoại thời gian thực từ đầu phát đến đầu thu trong hệ thống thoại IP bao gồm nhiều bƣớc. Ở đầu phát, tín hiệu tho ại tƣơng tự đƣợc số hoá bằng cách lấy mẫu theo chu kỳ và mã hoá. Tín hiệu số sau đó đƣợc xử lý ở bộ triệt tiếng
vọng (EC). Bộ phát hiện khoảng lặng đƣợc sử dụng để nhận biết chu kỳ khoảng lặng. Trong suốt chu kỳ khoảng lặng, bộ phát không truyền gói hoặc ít ra nó cũng giảm tốc độ bít. Tín hiệu đƣợc đóng gói sử dụng bộ mã hoá thoại (coder). Bộ mã hoá thoại cũng có thể nén tín hiệu. Khung thoại sau khi đã đóng gói đƣợc truyền qua mạng. Gói giao thức truyền thời gian thực (RTP) đƣợc tạo ra bằng cách cộng 12 byte tiêu đề (header) vào khung thoại đã nén. Gói RTP sau đó đƣợc đóng gói thành gói UDP ở lớp giao vận và đóng thành gói IP ở lớp mạng. Sau đó, lớp IP sẽ gửi gói vào mạng IP (Internet), trong mạng gói đƣợc định tuyến và truyền đến đích.
Vì các gói có thể bị mất hoặc trễ trên mạng, nên đầu thu bộ đệm đƣợc sử dụng để giảm biến động trễ mạng và lƣu các gói cho đến khi chúng đƣợc đọc ra. Tại bộ thu, các gói thoại sẽ đƣợc tháo gói và giải nén để chuyển đổi chúng thành tín hiệu tƣơng tự ở đầu ra nhƣ ban đầu. Các gói không đến đƣợc đích hoặc đến quá muộn không đƣợc đọc ra thì coi nhƣ bị mất. Thuật toán che dấu mất có thể đƣợc sử dụng để bù lấp vào các gói đã mất.
Một hệ thống thu phát thoại IP điển hình đƣợc minh hoạ trong hình 2.5.