3.1. Phân tích cấu trúc dữ liệu Internet trên thông tin liên lạc vệ tinh 5 1-
3.1.3.3.2. Cấu trúc giao thức UDP 7 2-
Cấu trúc khung UDP:
Hình 3-21: Cấu trúc header của giao thức UDP Trong đó:
Source port (16 bit) và Destination port (16 bit): số hiệu cổng của host nguồn và đích.
Length: chỉ độ dài của bản tin UDP bao gồm cả phần header và data.
Checksum: sử dụng kiểm tra lỗi cho phần header.
Một số cổng truyền dữ liệu lưu ý:
Giá trị (Dec) Giá trị (Hexa) Từ khoá Giao thức 5000, 5004 13 88, 13 8C
RTP Real-Time Transport Protocol
Hình 3-22: Cấu trúc header của giao thức RTP
Trong đó: - Trường Ver (Version): 2 bit, quy định giá trị version của RTP. - Trường P (Padding): 1 bit. - Trường X (Extension): 1bit. - Trường CC (CSRC Count): 4 bit. - Trường M (Marker): 1 bit.
- Trường PT (Payload Type): 7 bit, (0-PCMU, 2-G721, 3-GSM, 4-G723, 8- PCMA, 9-G722, 15-G728, 18-G729, …).
- Trường SN (Sequence Number): 16 bit. - Trường TS (Timestamp): 32 bit. - Trường SSRC (Synchronization source): 32 bit.
- Trường CSRC (Contributing source): 32 bit.
Phân tích thực tế dạng giao thức RTP, sử dụng chuẩn thoại G729:
Hình 3-23: Phân tích số liệu thực tế chuẩn thoại G.729 trong giao thức RTP 3.1.3.4. Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng ứng dụng gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng. Được sử dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng. Người sử dụng thực hiện các chương trình ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ hiện hữu trên TCP/IP Internet. Tuỳ từng ứng dụng cụ thể mà sử dụng giao thức phù hợp để tương tác với các giao thức ở tầng giao vận để gửi hoặc nhận dữ liệu.
Cổng UDP (11)
(0x12)00010010 PT = 18(G729)
Ngày nay mạng Internet cung cấp nhiều loại dịch vụ cho người sử dụng, tuỳ theo thông tin lưu trữ và mục đích phục vụ mà các Server trên mạng Internet sẽ được phân chia thành các loại như Web server, E-mail server, Chat server, hay FPT server,….. mỗi loại sẽ được tối ưu hoá theo mục đích sử dụng giao thức và cổng kết nối khác nhau.
3.2. Chƣơng trình ứng dụng
3.2.1. Yêu cầu chương trình
- Phân tích, xử lý thực hiện chính xác các khung, gói số liệu, cũng như khôi phục dữ liệu gốc đúng, đầy đủ thông tin.
- Thể hiện kết quả phân tích rõ ràng, đầy đủ thông tin các giao thức truyền cần thiết và các file dữ liệu rõ xử lý ra được.
3.2.2. Quy trình của ứng dụng
3.2.2.1. Công đoạn thực hiện chương trình
Hình 3-24: Mô hình thu, phân tích và xử lý số liệu Internet vệ tinh
Qua mô hình trên cho ta thấy, tín hiệu từ Anten thu vệ tinh ở mức cao tần, được hạ xuống trung tần (IF = 70 MHz hoặc 140 MHz). Tín hiệu này đi qua bộ chia tín hiệu đến máy tính (có card xử lý số) hoặc modem (thu, phát tín hiệu). Tại đây với thiết bị phần cứng, card xử lý số và phần mềm đi cùng có chức năng thực hiện giải điều chế, giải mã đường truyền, giải xáo trộn và giải nhân kênh (nếu có). Sau đó số liệu được đăng ký qua phần mềm trên máy tính. Số liệu đăng ký này được đưa vào chương trình ứng dụng để phân tích hoặc xử lý ra dữ liệu rõ.
Với đặc thù của tín hiệu vệ tinh thu được, hiện tại chúng ta chưa có một công cụ nào để thực hiện xử lý ra dữ liệu rõ.
3.2.2.2. Quy trình phân tích và xử lý
Trên cơ sở các kết quả đăng ký được, từ nghiên cứu lý thuyết và phân tích luồng bit thực tế, xây dựng quy trình phân tích và xử lý offline như sau:
Các bước phân tích luồng Internet vệ tinh:
Chương trình đọc File số liệu đầu vào, tìm cờ của khung HDLC, PPP, Ethernet II, FrameRelay. Nếu chương trình phát hiện có gói số liệu nằm giữa 2 cờ thì tiến hành cắt bỏ cờ, lọc lấy khung dữ liệu:
- Cắt bỏ các cờ, gỡ bit nhồi, thể hiện khung dữ liệu lên danh sách hiển thị; - Từ danh sách các khung, người dùng kích chuột vào khung cần phân tích; - Chương trình tiến hành phân tích từ header mức cao (HDLC, PPP, Ethernet II, FrameRelay), đến header gói IP và header giao thức TCP, UDP tầng giao vận.
Hình 3-25: Lưu đồ thuật toán phân tích số liệu Internet vệ tinh
Tổng quát các bước xử lý luồng Internet vệ tinh miêu tả như sau:
Chương trình đọc các File số liệu đầu vào, tìm cờ của khung HDLC, PPP, Ethernet II, FrameRelay. Nếu chương trình phát hiện có gói số liệu nằm giữa 2 cờ thì chương trình bắt đầu xử lý: Đ S Đ S Bắt đầu Kết thúc Đầu vào: file bit
Còn khung
Đọc file
Cấu trúc PPP, HDLC, Ethernet
II, Frame Relay
Hiển thị khung số liệu
S Đ S Bắt đầu Kết thúc Khung phân tích Kiểm tra IP4 Phân tích khung IP4 Kiểm tra TCP/UD P Đ Phân tích khung TCP/UDP Phân tích Application
- Cắt bỏ các cờ, gỡ bit nhồi, cắt toàn bộ header của khung;
- Xác định gói IP4, kích thước header và kích thước của gói IP, tìm địa chỉ đích, địa chỉ nguồn của gói IP;
- Xác định giao thức TCP, UDP của tầng giao vận, cắt bỏ header IP, header TCP và header UDP.
- Xác định loại dịch vụ của từng gói số liệu đóng trong các khung dữ liệu trong file thu được, xử lý theo giao thức đó để lấy ra số liệu mang thông tin;
- Tìm tất cả các gói số liệu của cùng một dịch vụ, của cùng phiên làm việc để ghép lại với nhau theo đúng thứ tự mà bên phát đã phát đi.
- Kết quả ở đầu ra chương trình xử lý ta thu được các file thông tin: .html; .doc; .pdf; .gif; .mpeg; .eml; xls; .mp3; .g729; ...
Hình 3-27: Lưu đồ thuật toán xử lý số liệu Internet vệ tinh với dạng HTTP
Hình 3-28: Giao diện phân tích, xử lý của chương trình ứng dụng
3.2.4. Kết quả thử nghiệm
Với cấu hình thu thực tế tại cơ quan chúng tôi, đã tiến hành thử nghiệm công cụ với số liệu trên 05 vệ tinh địa tĩnh (Sinosat 1 – 110.50
E, Apstar 2R – 76.50E, Vinasat 1 – 1320E, AsiaSat 4 – 122.20E, Intelsat 906 – 64.20E) với các bước như sau:
Bước 1: Tiến hành đặt các tham số kỹ thuật (Tần số, Tốc độ truyền) cho hai trang thiết bị (qua máy tính (có card xử lý số) hoặc modem) đúng với dạng giải điều chế, giải mã đường truyền và giải xáo trộn (nếu có).
Bước 2: Đăng ký số liệu với dung lượng tùy ý, nhỏ nhất là 50 Mb.
Bước 3: Dùng chương trình tiến hành phân tích với số liệu đã đăng ký. Kết quả:
Nhận ra được chuẩn giao thức truyền ở mức giao tiếp mạng: PPP, HDLC, FrameRelay, Ethernet II; giao thức tầng mạng: IPv4; giao thức tầng giao vận: TCP, UDP; giao thức tầng ứng dụng: HTTP.
Thể hiện các giao thức theo đúng mô hình TCP/IP, với định dạng khung của từng giao thức ở mỗi tầng.
Tách và thể hiện phần dữ liệu (dạng Hexa và Ascii) đi cùng với từng lớp giao thức truyền.
Bước 4: Dùng chương trình tiến hành xử lý các số liệu đăng ký. Kết quả là: Xử lý được các dạng số liệu đã đăng ký được trên thông tin liên lạc vệ tinh. Cho phép lựa chọn lọc các định dạng file theo mục đích.
Trên giao diện xử lý, trong quá trình xử lý đã thể hiện các giao thức truyền theo mô hình TCP/IP.
Thể hiện các file xử lý ra được với các thông tin: tên file, giao thức tầng ứng dụng, kích thước, thời gian tạo, địa chỉ IP gửi, địa chỉ IP nhận.
Thống kê số lượng các file xử lý ra được theo: Documents (*.doc, *.docx, *.html, *.pdf, *.xls, *.xlsx, *.ppt, *.pptx), Emails (*.eml), Images (*.png, *.jpeg, *.gif, *.bmp), Lotus (*.nsf), Audio (*.g729), Video (*.avi, *.flv, *.mp3), Summary.
Kết quả chi tiết được trình bày ở các phụ lục:
- Phụ lục 1: Hình ảnh kết quả phân tích các luồng số liệu đăng ký được từ thông tin liên lạc vệ tinh.
- Phụ lục 2: Hình ảnh kết quả xử lý các luồng số liệu đăng ký được từ thông tin liên lạc vệ tinh.
KẾT LUẬN
Kết quả đạt đƣợc
Mục tiêu của luận văn:
Tìm hiểu về cơ chế truyền thông trên thông tin liên lạc vệ tinh địa tĩnh, nguyên cứu về số liệu, giao thức truyền trên thông tin liên lạc vệ tinh và ứng dụng vào xây dựng công cụ phân tích, xử lý các số liệu đăng ký từ thông tin liên lạc vệ tinh địa tĩnh.
Kết quả luận văn đạt được:
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn “Nghiên cứu cơ chế truyền thông và xây dựng công cụ phân tích, xử lý số liệu Internet trên thông tin liên lạc vệ tinh địa tĩnh” đã đạt được một số kết quả sau:
- Nghiên cứu đặc điểm, tổng quan chung về thông tin liên lạc vệ tinh địa tĩnh.
- Nghiên cứu các nội dung liên quan đến nguyên lý truyền thông qua thông tin liên lạc vệ tinh: Kênh truyền, các cơ chế đa truy nhập trên thông tin liên lạc vệ tinh.
- Nghiên cứu về số liệu, giao thức truyền trên thông tin vệ tinh địa tĩnh. Tiến hành phân tích với các số liệu đăng ký được.
- Xây dựng công cụ phân tích và xử lý số liệu Internet vệ tinh địa tĩnh với các chuẩn giao thức truyền từ mức giao tiếp mạng: HDLC, PPP, FrameRelay, Ethernet II.
Do thời gian làm luận văn có hạn chế và đây là lĩnh vực công nghệ mới nên trong quá trình trình bày luận văn không tránh khỏi sai sót. Kính mong các thầy cô đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn thiện hơn.
Hƣớng phát triển
Từ những nghiên cứu trong thời gian làm luận văn, tôi xin có một số đề xuất hướng phát triển như sau:
Nghiên cứu rộng hơn về các kiểu đa truy nhập khác trên thông tin liên lạc vệ tinh.
Nghiên cứu mở rộng với nhiều giao thức truyền khác, ở mức giao tiếp mạng như: ATM, X.25, ODLC, ….
Sử dụng mã nguồn mở Wireshark, nghiên cứu tích hợp công cụ phân tích, xử lý vào chương trình Wireshark.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt
[1]. Thái Hồng Nhị (2008); Hệ thống thông tin vệ tinh; Nhà xuất bản Bưu điện; tr 9, 123-136.
[2]. Biên dịch: KS. Nguyễn Đình Lương; Hiệu định: PGS.TS Phạm Văn Đương (1997); Công nghệ thông tin vệ tinh; Nhà XB Khoa học và Kỹ thuật.
[3]. Biên dịch, Hiệu đính: TS. Nguyễn Quốc Bình (2003); Các hệ thống thông tin hiện nay trình bày thông qua sử dụng Matlab; Học viện kỹ thuật quân sự.
[4]. Hồ Văn Quân, Lý Thuyết Thông Tin, Khoa CNTT, Đại học Bách Khoa TP.HCM
Tiếng Anh
[5]. G. Maral & M. Bousquet (2009); Satellite Communications System; 5th Edition;John Wiley & Son Ltd, New York;
[6]. Walter L.Morgan & Gary D.Gordon (1989), Communication Satellite Handbook, Wiley Interscience Publication, New York.
[7]. Jonh G.Proakis & Masoud Salehi (2002); Communication System Engineering; Prentice Hall.
[8]. Nesrine Chaher, Chadi Barakat, Walid Dabbous, Eitan Altman (1998),
Improving TCP/IP over Geostationary Satellite Links, INRIA - France.
[9]. Radcom Ltd (1999); A comprehensive review of data and telecommunications protocols and technologies for network managers and field service engineers; Second Edition: July 1999.
[10]. Drew Heywood & Rob Scrimger (1997); Networking with Microsoft TCP/IP, Certified Administrator’s Resource Edition
PHỤ LỤC
1. Phụ lục 1: Hình ảnh kết quả phân tích các luồng số liệu đăng ký được từ thông tin liên lạc vệ tinh.
2. Phụ lục 2: Hình ảnh kết quả xử lý các luồng số liệu đăng ký được từ thông tin liên lạc vệ tinh
Phụ lục 1
Phân tích số liệu HDLC
Hình 4-1: Phân tích số liệu với giao thức truyền HDLC
Phân tích số liệu PPP
Phân tích số liệu ETHERNET
Hình 4-3: Phân tích số liệu với giao thức truyền ETHERNET
Phân tích số liệu FrameRelay
Hình 4-5: Phân tích số liệu kênh số 07 dạng truyền FrameRelay đa khung
Phụ lục 2
Kết quả xử lý số liệu HDLC
Hình 4-7: Kết quả xử lý số liệu giao thức truyền HDLC
Kết quả xử lý số liệu PPP
Kết quả xử lý số liệu ETHERNET
Hình 4-9: Kết quả xử lý số liệu giao thức truyền ETHERNET
Kết quả xử lý số liệu FrameRelay
Kết quả các file xử lý được
Hình 4-11: Xử lý được dịch vụ email (POP3, SMTP, IMAP …)
Hình 4-13: Xử lý ra được dịch vụ thoại (*.g729)