Collision Domain (miền xung đột): Miền xung đột được định nghĩa là vùng mạng mà trong đó các khung phát ra có thể gây xung đột với nhau. Càng nhiều trạm trong cùng một miền xung đột thì sẽ làm tăng sự xung đột và làm giảm tốc độ truyền, vì thế mà miền xung đột có thể gọi là miền băng thông( các trạm trong cùng miền này sẽ chia sẻ băng thông của miền) một trong những nguyên nhân chính làm cho hoạt động của mạng không hiệu quả .
Mỗi khi một đụng độ xảy ra trên một mạng, tất cả các hoạt động truyền dừng lại trong một khoảng thời gian. Khoảng thời gian ngưng tất cả các hoạt động truyền này thay đổi và được xác định bằng thuật toán vãn hồi ( backoff) trong mỗi thiết bị mạng.
Khi tiến hành sử dụng Hub, Repeater cần chú ý đến luật 5-4-3-2-1 để hạn chế miền xung đột .
+ Năm đoạn mạng hình thành môi trường truyền toàn mạng . + Bố Repeater hay Hub.
+ Ba đoạn mạng có chứa các host tham gia truyền thông . + Hai đoạn mạng không chứa host
+ Một miền xung đột lớn.
Broadcast Doamin (Miền quảng bá): Miền quảng bá được định nghĩa là tập hợp các thiết bị mà trong đó khi một thiết bị phát đi một frame quảng bá ( khung broadcast) thì tất cả các thiết bị còn lại đều nhận được. Khi sử dụng các thiết bị nối khác nhau, ta sẽ phân chia mạng thành các miền xung đột và miền quảng bá khác nhau.
Miền quảng bá là một nhóm các miền collision domain được kết nối bởi các thiết bị lớp 2, vì vậy các thiết bị lớp 2 không thể nhận diện các frame broadcast và việc tạo ra các miền
quảng bá làm giảm hiệu năng của mạng, để hạn chế nó cần nối các miền quảng bá bởi các thiết bị lớp 3 (router).
Miền quảng bá
Sử dụng router để phân chia miền quảng bá
5.2 Hoạt động của Bridge
Khái niệm: Là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu, nhận tín hiệu vật lý từ một cổng, nhận dạng dataframe, phân tích địa chỉ máy đích( địa chỉ MAC: địa chỉ vật lý – số hiệu NIC).
Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển chúng đi hay không .
Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI
Khi một bridge nhận được một frame, nó dò địa chỉ MAC với bảng để quyết định lọc, truyền hay sao chép frame này lên đoạn mạng khác.
Cơ chế hoạt động:
+ Nếu địa chỉ máy nhận và máy gửi cung nằm trên một đoạn mạng thì cầu chặn lại không cho chuyển qua.
+ Nếu là khác đoạn mạng thì cầu cho chuyển qua.
+ Nếu cầu không xác định được địa chỉ đích, nó chuyển frame dữ liệu tới tất cả các đoạn mạng trừ đoạn mạng nguồn.
+ Việc sử dụng cầu làm tăng hiệu quả của mạng.
Bridge phân chia một mạng thành các phân đoạn mạng.
Máy A truyền cho máy B, qua Bridge, nó so sánh với bảng địa chỉ MAC thấy địa chỉ nguồn và địa chỉ đích cùng chung cổng 1 vậy nó sẽ không phát tin qua cổng 2, hạn chế các gói tin dư thừa.
Các loại Bridge :
Có hai loại Bridge dùng để nối các đoạn mạng với nhau tùy theo mục đích sử dụng. + Bridge vận chuyển: dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức của
tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nói khác nhau.Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và vạn chuyển gói tin đó đi.
+ Bridge biên dịch: dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua. Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet với một mạng Token Ring. Khi đó Bridge thực hiện như một nút trên mạng token ring trên mạng Token ring và một nút ethernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể thực hiện truyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Ethernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token Ring. Tuy nhiên chú ý ở đây là việc cầu nối không thể phân chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên phải giới hạn kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng trên.
Ví dụ: Kích thước của gói tin trên mạng Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Token ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạm trên mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì đi qua cầu nối số lượng byte dư sẽ bị cắt bỏ.
5.3 Hoạt động của Switch
Khái niệm: Switch được coi như cầu nhiều cổng, là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu . Một Switch có nhiều port với nhiều đoạn mạng nối đến chúng .
Hoạt động của Switch trong mô hình OSI (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cơ chế hoạt động: Switch có hai cơ chế hoạt động cơ bản:
+ Hoạt động thứ nhất được gọi là chuyển mạch frame dữ liệu . Là quá trình mà qua đó một frame được tiếp nhận từ đầu vào và được truyền đi trên một đầu ra.
+ Hoạt động thứ hai là hỗ trợ hoạt động chuyển mạch, ở Switch duy trì các bảng chuyển mạch và tìm kiếm.
Switch có hai nguyên tắc hoạt động gọi là :
+ Store and Forward: nhận đủ data frame thì phát tín hiệu qua, nếu chưa nhận đủ thì lơu lại cho đến khi nhận đủ, nếu data frame lỗi thì không tiến hành phát.
+ Cut- Though: Nhận ra địa chỉ MAC thì tiến hành phát tín hiệu luôn, không cần chờ cho đủ frame dữ liệu .
+ Bridge và Switch được sử dụng khi cần chia một mạng LAN lớn thành các phần nhỏ hơn. Điều này làm giảm lưu lượng trên một LAN đơn và có thể mở rộng phạm vi địa lý mà một LAN có thể hỗ trợ. Bridge và Switch được dùng để nối các đoạn mạng với nhau và chúng cùng hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu (tầng 2- Data link) trong mô hình OSI .
CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH TCP/IP 1. Lịch sử phát triển của mô hình TCP/IP
Vào cuối những năm 1960 và đầu 1970, Trung tâm nghiên cứu cấp cao ( Advanced Research Projects Agency – ARPA) thuộc bộ quốc phòng Mỹ (Department of Defense – DoD) được giao trách nhiệm phát triển mạng ARPANET bao gồm mạng của những tổ chức quân đội, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu nó được dùng để hỗ trợ cho các dự án nguyên cứu khoa học và quân đội. Bởi họ muốn thiết kế một mạng có thể tồn tại dưới bất cứ hoàn cảnh nào, ngay cả một cuộc chiến tranh hạt nhân. Trong một thế giới được kết nối bằng các đường truyền khác nhau như cáp đồng, sóng vi ba, cáp sợi quang và các liên kết vệ tinh, DoD muốn truyền dẫn các gói vào mọi lúc dưới bất kỳ điều kiện nào .
Đầu những năm 1980, một bộ giao thức mới được đưa ra làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạng của DoD mang tên DARPA Internet Protocol Suit, thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP hay còn gói tắt là TCP/IP( Tranmission Control Protocol/ Internet Protocol) .Bộ giao thức này cũng được sử dụng cho các hệ thống sử dụng Unix.
2. Các tầng của mô hình TCP/IP2.1 Tầng ứng dụng ( Applucation layer) 2.1 Tầng ứng dụng ( Applucation layer)
Tầng ứng dụng của mô hình TCP/IP kiểm soát các giao thức lớp cao, các chủ đề về trình bày, biểu diễn thông tin, mã khoá, điều khiển hộp thoại. Tại tầng ứng dụng của mô hình có các giao thức hỗ trợ sau :
+ FTP (File Transfer Protocol): là dịch vụ để truyền file giữa các hệ thống có hỗ trợ FTP. Nó hỗ trợ truyền file nhị phân hai chiều và tải các file ASCII.
+ NFS (Network File System): là một bộ giao thức hệ thống file phân tán cho phép truy xuất file đến các thiết bị lưu trữ ở xa như là một đĩa cứng qua mạng.
+ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): quản lý hoạt động truyền mail qua mạng máy tính. Dữ liệu dưới dạng plaintext.
+ Telnet (Terminal emulation): cung cấp khả năng truy nhập từ xa vào máy tính khác. + SNMP (Simple Network Management Protocol): là giao thức cung cấp một phương
pháp để giám sát và điều khiển các thiết bị mạng và để quản lý các cấu hình, thu thập thống kê, hiệu suất và bảo mật.
+ DNS (Domain Name System): dùng để thông dịch tên của các miền và các nút mạng được quảng bá công khai sang các địa chỉ IP.
2.2 Tầng vận chuyển (Transport Layer)
Tầng vận chuyển cung cấp các dịch vụ vận chuyển và thiết lập các cầu nối giữa các host trong mạng. Tầng vận chuyển định ra sự kết nối xuyên suốt giữa các ứng dụng của host. Các dịch vụ vận chuyển bao gồm các dịch vụ cơ bản sau:
+ Sự phân đoạn dữ liệu ứng dụng lớp trên.
+ Thiết lập các hoạt động xuyên suốt từ điểm này đến điểm kia.
+ Vận chuyển các phân đoạn dữ liệu (data segment) từ một host đến một host khác. + Điều khiển luồng được thực hiện thông qua cửa sổ trượt (Sliding Windows). + Tính tin cậy nhờ vào đánh chỉ số tuần tự và báo nhận.
Tầng vận chuyển sử dụng hai giao thức truyền tin là TCP hướng kết nối và UDP không hướng kết nối. Nội dung cụ thể từng phần được trình bày chi tiết dưới đây.
2.2.1 Giao thức TCP
Là giao thức hướng kết nối, nó cung cấp một hoạt động truyền tin tin cậy. TCP chịu trách nhiệm phân chia dữ liệu gửi thành các segment tại máy gửi và lắp gép các segment lại tại máy đích, trong quá trình truyền có thể truyền lại bất cứ segment nào nếu máy đích chưa nhận được.
Gói tin TCP
+ Source port: Số hiệu của cổng gọi (16 bits) . + Destination Port : Số hiệu của cổng đích(16 bits)
+ Sequence Number: Chữa số đảm bảo tuần tự chính xác của dữ liệu đến, giống như số thứ tự (32 bits)
+ Acknowledgment Number (ACK): dùng trong các gói dữ liệu hồi đáp của máy nhận cho máy gửi, báo hiệu để máy gửi biết lượng dữ liệu mà máy nhận đã nhận được và yêu cầu gửi dữ liệu tiếp theo (32 bits) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Header Length: Số lượng các từ 32 bit trong header (32 bits) + Reserved : Set thành zero (6 bits)
+ Code Bits: Các chức năng điều khiển như là thiết lập và kết thúc một phiên, nó giống như cờ gồm 6 bits.
1. Cờ URG.
2. Cờ ACK dùng để xác nhận.
3. Cờ PSH (push) yêu cầu xóa vùng đệm. 4. Cờ RST(Reset) tái thiết lập.
5. Cờ SYN (Synchronic) đồng bộ.
6. Cờ FIN (finsh) Kết thúc, sử dụng khi muốn hủy kết nối.
+ Window: ghi kích thước cửa sổ của máy gửi báo cho máy nhận biết có gửi tín hiệu trở lại thì không được vượt quá kích thước này(16 bits)
+ Checksum: tính từ header và các trường dữ liệu(16 bits) + Urgent: Chỉ ra điểm kết thúc của dữ liệu chuẩn(16 bits)
+ Options: Một tùy chọn định ra kích thước tối đa hiện hành của gói TCP. + Data: Dữ liệu giao thức của lớp trên.
2.2.2 Giao thức điều khiển UDP
UDP là giao thức không hướng kết nối trong giao thức TCP/IP. UDP là giao thức đơn giản dùng để trao đổi các datagram ma không có báo nhận cũng như sự đảm bảo gói tin đã đến đích. xử lý lỗi và truyền lại được giao phó cho giao thức mức cao hơn. Được dùng trong trường hợp không cần đặt các segment theo thứ tự.
Gói tin UDP
+ Source port: số hiệu của cổng gọi. + Destination port: số hiệu của cổng đích.
+ Length: số byte trong header và trường dữ liệu. + Data: dữ liệu của giao thức lớp trên.
+ Checksum: được tính từ header và các trường dữ liệu.
2.2.3 Bắt tay ba bước
TCP là một giao thức hướng kết nối, khi hai host có nhu cầu trao đổi thông tin, một kênh thông tin được thiết lập. Hai host phải đồng bộ các chữ số tuần tự ban đầu. _ISNs (initial sequence Numbers).
Sự đồng bộ yêu cầu mỗi phía truyền chữ số tuần tự ban đầu của mình và được xác nhận bằng một báo nhận ACK từ phía kia.
1. A -> B: SYN số tuần tự ban đầu của A là X (là số ngẫu nhiên do A sinh ra). ACKlà 0. cờ SYN được thiết lập là 1, cờ ACK là 0.
2. B ->A :ACK số tuần tự của A là X+1, số tuần tự ban đầu của B là Y, cờ SYN là 1, cờ ACK là 1. B đã nhận được các gói tin có số thứ tự là X và yêu cầu gói tin thứ X+1. đồng thời B thiết lập số thự tự là Y.
3. A - >B: Xác nhận đã nhận được số tuần tự của B là ACK= Y. Và yêu cầu một phản hồi ACK=Y+1.
2.2.4 Cửa sổ trượt
Các gói dữ liệu phải được truyền đi đến đích theo một thứ tự giống như khi chúng được truyền đi để có được một hoạt động truyền dữ liệu địch thực theo hướng tin cậy. Quá trình truyền tin có thể thất bại nếu một gói tin không đến đích.
Các giao thức cho phép máy gửi truyền cùng lúc nhiều gói tin. Số lượng gói dữ liệu mà máy phát được phép truyền mà chưa nhận được báo nhận được gọi là kích thước cửa sổ, hay gọi là cửa sổ.
Giả sử trong trường hợp kích thước cửa sổ bằng 3 tức là thiết bị nguồn có thể truyền ba gói đến đích một cách liên tục. Sau đó thiết bị nguồn phải đợi báo nhận. Nếu đích nhận được ba gói này, nó sẽ gửi một báo nhận đến nguồn, lúc này nguồn lại gửi tiếp ba gói. Nếu đích không nhận được nó sẽ có thông báo lại cho phía nguồn.
2.3 Chỉ số cổng (port) của TCP và UDP
Cả hai giao thức TCP và UDP đều dùng chỉ số cổng (port) để chuyển thông tin từ tầng vận chuyển lên tầng ứng dụng phía trên (quá trình phân kênh) và đóng gói dữ liệu được chuyển đến từ tầng ứng dụng (quá trình dồn kênh).
Dựa vào số hiệu cổng được gửi kèm với gói tin mà tại tầng vận chuyển sẽ nhận biết được cần chuyển gói tin đó đến ứng dụng nào ở tầng trên.
2.4 Tầng Internet (Internet Layer) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mục đích của tầng này là tìm đường đi tốt nhất tới đích cho gói tin trong quá trình truyền trên mạng. Giao thức chính của tầng này là giao thức IP (Internet Protocol). Sự dẫn đường và chuyển mạch gói diễn ra ở tầng này.
Các giao thức hoạt động tại tầng này là:
+ IP (Internet Protocol): cung cấp định tuyến đường đi của gói tin một cách tốt nhất, IP không quan tâm đến nội dung của các gói tin mà chỉ quan tâm tìm kiếm đường dẫn cho các gói tới đích.
+ ICMP (Internet Control Message Protocol): Cung cấp khả năng điều khiển và chuyển thông điệp. Các thông điệp của ICMP được kèm theo gói IP và được sử dụng để gửi các thông điệp lỗi và điều khiển. Các kiểu thông điệp:
1. Destination Unreachable : Đích không thấy 2. Time Exceeded : Vượt quá thời gian
3. Parameter Problem : Vấn đề về tham số 4. Subnet Mask Request : Yêu cầu Subnet Mask 5. Redirect : Chuyển hướng
6. Echo : Báo hiệu
7. Echo Reply : Báo hiệu lại 8. Time stamp :
9. Timestamp Reply 10. Information Request 11. Information Reply
12. Address Request 13. Address Reply
+ ARP(Address Resolution Protocol): xác định địa chỉ lớp liên kết số hiệu (địa chỉ MAC) khi đã biết trước địa chỉ IP.
Khi chưa biết địa chỉ MAC, nó sẽ gửi một thông điệp cho toàn mạng.
Máy nào có địa chỉ như trên sẽ gửi phản hồi lại.
+ RARP (Reverse Address Resolution Protocol): xác định các địa chỉ IP khi biết trước địa chỉ MAC.
2.5 Tầng truy nhập mạng (Network Access Layer)
Tầng này định ra các thủ tục để giao tiếp với phần cứng mạng và truy nhập môi trường truyền. Các chức năng của tầng này bao gồm ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và gói (encapsulation) các gói IP thành các frame. Căn cứ vào dạng phần cứng và giao tiếp mạng, tầng truy nhập mạng sẽ xác lập kết nối với đường truyền vật lý của mạng.
Một ví dụ về cấu hình tầng này là cài đặc Card mạng. Nếu đã được hỗ trợ bởi hệ điều