BÀI 8 : MẠNG INDUSTRIAL ENTHERNET
3. Industrial Enthernet:
3.5. TCP/IP và Industrial Ethernet:
Mơ hình TCP/IP chỉ có 4 lớp.Mơ hình tham chiếu của TCP/IP khơng trực tiếp giống mơ hình của OSI. Mặc dù mỗi mơ hình mạng đều có chung một mục đích là để truyền thơng dễ dàng giữa các mạng, giữa các loại máy tính chạy trên nền hệ điểu hành khác nhau. Nhưng mỗi mơ hình mạng đều có đặc điểm riêng và cách thực thi cũng chút ít khác nhau. Mơ hình OSI do ISO tạo ra trong một thời gian dài, nó được dùng làm mơ hình chuẩn cho các mơ hình khác. Cịn TCP/IP ra đời do yêu cầu cấp thiết của chính phủ Mỹ trước tình hình lúc bấy giờ, do đó sự phát triển của TCP/IP khơng bị đè nặng bởi những yêu cầu chặt chẻ như OSI.
Do đặc tính của OSI là một mơ hình tham khảo nên việc áp dụng OSI vào thực tế là khó có thể thực hiện (hiệu suất kém vì dữ liệu khi truyền trong mạng phải qua tất cả các lớp của mơ hình OSI). Do đó, OSI chỉ là một tiêu chuẩn để các nhà nghiên cứu dựa vào đó để phát triển các mơ hình khác tối ưu hơn. Có rất nhiều mơ hình khác nhau đã được phát minh, tuy nhiên hiện nay trên thế giới cùng với sự phát triển như vũ bão của Internet thì mơ hình TCP/IP là được sử dụng phổ biến nhất.
Bộ giao thức TCP/IP là rất quan trọng trong việc lựa chọn cách thức truyền thông nhằm hạn chế lỗi và tăng hiệu quả. TCP/IP có các đặc điểm nổi bậc sau:
Độc lập với cầu hình mạng: TCP/IP có thể dung cho mạng bus, start, ring, cho mạng cục bộ, mạng diện rộng hay các liên mạng. Độc lập với phần cứng vật lý của mạng: TCP/IP có thể dung cho
Ethernet, token-ring hay bất cứ loại phần cứng nào.
Là một chuẩn giao thức mở: TCP/IP có thể thực hiện trên nhiều hệ điều hành (Operating System – OS) khác nhau, nên nó thích hợp dung cho các mạng hỗn tạp các loại phần cứng và phần mềm như Internet.
Định địa chỉ một cách tổng quát: mỗi trạm trên mạng TCP/IP có một địa chỉ IP duy nhất được dùng để liên lạc với bất kì trạm nào khác trên mạng.
Hỗ trợ đắc lực mạng theo mơ hình Client – Server.
Các protocol chuẩn lớp ứng dụng: TCP/IP không những cung cấp cho lập trình viên phương pháp để truyền dữ liệu giữa các ứng dụng mà còn cung cấp cơ sở của nhiều giao thức lớp ứng dụng.
Kiến trúc của TCP/IP
Phát triển từ mơ hình tham chiếu OSI, TCP/IP được phân làm 4 lớp: Lớp truy xuất mạng (Network Access layer).
Lớp liên mạng (Internet Layer). Lớp giao vận (Transport layer). Lớp ứng dụng (Application layer). Việc phân lớp này đảm bảo một số nguyên tắc sau:
Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hóa tương ứng. Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng. Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa
các quy tắc chuẩn hóa quốc tế.
Ranh giới các mức cần chọn sao cho thơng tin đi qua là ít nhất ( tham số cho chương trình con là ít).
Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để mơ hình khơng q phức tạp.
Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ cần thiết. Các mức con có thể lại bị loại bỏ.
Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thơng với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông).
Các chức năng được tổ chức thành một tập các lớp đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các lớp đồng mức phải sử dụng giao thức chung.
Một lớp không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thơng có thể thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi lớp có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của lớp. Mỗi lớp phải được chuẩn hóa để giao tiếp với lớp tương đương với nó.Trên lý thuyết, giao thức chỉ liên quan tới lớp của nó mà khơng quan tâm tới lớp trên hoặc dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự đồng ý để làm sao chuyển dữ liệu giữa các lớp trên một máy tính, bởi mỗi lớp lại liên quan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng này tới một ứng dụng tương đương trên một máy khác. Lớp cao hơn dựa vào lớp thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía
dưới.Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ lớp này xuống lớp thấp hơn cho tới khi được truyền qua mạng nhờ giao thức của lớp vật lý.Tại nơi nhận, dữ liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận.Những lớp riêng lẻ không cần biết các lớp trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển thơng tin tới lớp đó mà thơi.Sự cô lập các hàm truyền thông trên các lớp khác nhau giảm thiểu sự tích hợp cơng nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổi lớp vật lý của mạng, phần cứng có thể được bổ sung mà không cần viết lại các phần mền ứng dụng.
Các lớp kiến trúc mơ hình TCP/IP và các nghi thức tương ứng như sau:
OSI TCP/IP TCP/IP Protocol Stack
Application layer Process/Application layer FTP, SMTP, TELNET, SNMP Presentation layer Session layer
Transport layer Transport layer TCP or UDP Network layer Internet layer IP, ARP, RARP, ICMP DataLink layer Network Access
layer
Network interface card Transmission media Physical layer
Hình 8.6: Tương quan hai mơ hình OSI model và TCP/IP model
TCP (Transmission Control Protocol): một nghi thức có cầu nối
(connection-oriented) cung cấp khả năng truyền dịng dữ liệu khơng lỗi, hai chiều song cơng (full duplex) cho các q trình của người sử dụng.
UDP (User Datagram Protocol): một khi thức không thiết lập cầu nối
(connectionless) cho các q trình của user. Do đó, nó khơng dảm bảo dữ liệu khi truyền có đến nơi chính xác hay không.
ICMP (Internet Control Message Protocol): nghi thức sử lý lỗi và điều
khiển thông tin giữa các gateway và các host.
IP (Internet Protocol): đây là protocol cung cấp dịch vụ phân phối các
packet cho TCP, UDP và ICMP.
ARP (Adress Resolution Protocol): protocol ánh xạ một địa chỉ Internet
vào trong một địa chỉ phần cứng.
RARP (Reverse Address Resolution Protocol): ánh xạ một địa chỉ phần
cứng thành một địa chỉ Internet.