1. Giới thiệu về chồng giao thức ATM.
Cụng nghệ truyền tải dị bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) ra đời như một nền tảng cho mạng tổ hợp dịch vụ số băng rộng B-ISDN. ATM cho phộp truyền thụng đa phương diện đỏp ứng đầy đủ cỏc loại dich vụ khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ theo yờu cầu.
ATM hoạt động theo phương thức truyền khụg đồng bộ (dị bộ ), cỳ một số đặc trưng khỏc với cụng nghệ chuyển mạch khỏc. Đơn vị dữ liệu dựng trong ATM gọi là Cell (tế bào). Cỏc tế bào trong ATM cú độ dài cố định 53byte (5 byte header và 48byte dữ liệu), trong khi với cỏc cụng nghệ khỏc độ dài của Frame thay đổi (từ 64 đến 1500byte). Những Cell này là đơn vị cơ sở cho truyền dữ liệu. Lưu lượng dữ liệu từ nhiều kờnh được ghộp với nhau tại mức Cell. Kớch thước Cell cố định , nờn cỏc cơ chế chuyển mạch hoạt động truyền thụng tin của mạng ATM hiệu qủa cao, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu cao. Một số mạng ATM cú thể hoạt động tới tốc độ 622 mbps , cũn tốc độ chung cỡ 155 Mbps.
ATM hoạt động ở tầng 2 và trong 3 tầng dịch vụ. Tầng vật lý cỳ cỏc giao thức hỗ trợ như SONET , FDDI . . . ATM hoạt động khụng phụ thuộc vào đường truyền vật lý . ATM được chia làm 2 Chancel cú chứa cỏc ụ (Cell ) hoạt động như tốc độ truyền bit cố định. Khi dữ liệu được truyền giứa cỏc mạch (Circuit) cú kớch thước khỏc nhau.
Cỏc thiết bị trong mạng ATM kết nối với nhau bằng cỏch thiết lập đường ảo theo tờn VPI (Virtual Path Identifier). Trong mỗi đường ảo, cỏc kờnh cũng được thiết lập theo tờn kờnh VCI . (Virtual Circuit Indentifier- tờn kờnh ảo). VPI và VCI chiếm 3 byte trong phần header của tế bào ATM . Mặc dự ATM được phỏt triển nhờ cụng nghệ mạng WAN nhưng ATM cú nhiều chức năng hỗ trợ cho mạng LAN hiệu năng cao.Đỳ là ATM cho phộp sử dụng cựng một cụng nghệ cho cả mạng LAN và WAN .
Như đú nờu ở phần mạng cục bộ LAN , trong kĩ thuật ATM ,giao thức ATN cú thể dựng cho cả mạng LAN và WAN . ATM sử dụng trong mạng LAN là bộ đIều khiển mạng đặt trong tổng đài ATM , tổng đài định lộ trỡnh cỏc thụng bỏo và kiểm soỏt và truy nhập trong trường hợp nghẽn mạch. ATM trong mạng LAN cũn sử bộ định tuyến chuyển mạch ATM và giao tiếp ATM tại cỏc trạm làm việc. Mỗi trạm làm việc liờn lạc với tổng đài ATM bằng một liờn kết riờng. Như vậy là ATM đó hỗ trợ rất tớch cực cho mạmg LAN, nó khụng giống cỏc kĩ thuật LAN khỏc, người sử dụng khụng cần phải truyền thụng tốc độ dữ liệu.
2. Cỏc tầng giao thức ATM .
Chồng giao thức ATM tiờu biểu cho một quỏ trỡnh truyền thụng ATM . Kiến trúc ATM khụng cú sự tương ứng hoàn toàn với cỏc tầng của mụ hỡnh OSI.
2.1. Tầng vật lý ( Physical Layer ) gồm hai tầng con :
a. Tầng PMD (Physical Media Dependent ): Liờn quan đến chức năng vật lý như truyền cỏc chuỗi bớt ,sắp xếp bit mú hoỏ và chuỷờn đổi tớn hiệu điện. ATM
cú hỗ trợ nhiều loại đường truyền như dõy xoắn đụi, cỏp sợi quang, cỏp đồng trục ...
b. Tầng con TC (Transmission Convergence ):hỗ trợ việc chuyển đổi giữa cỏc
Cell ATM sử dụng bởi cỏc tầng trờn và những bit được sử dụng bởi lớp PMD .Lớp con TC này cũng thực hiện việc phỏt sinh khung truyền và khụi phục lại , mụ tả Cell, phỏt sinh va kiểm tra tuần tự việc kiểm soỏt lỗi header, tỏch tốc độ Cell .
2.2. Tầng ATM.
Hỗ trợ cho việc tỏch / ghộp Cell , dịch vụ VPI và VCI , phỏt sinh header Cell. Cell multiplexing and Demultiplexing :thực hiện chức năng ghộp cell theo
chiều truyền và tỏch Cell theo chiều nhận . Trong chiều truyền , cỏc Cell được truyền trờn một kờnh ảo riờng biệt và cỏc kờnh ảo được đặt trong một luồng Cell. Trong chiều nhận , cell được truyền đến VP (Virtual Path ) hoặc VC (virtual chanel ) thớch hợp .
VPI and VCI tranalation : giỏ trị trường VPI và VCI trong cỏc cell ATM
đang truyền đến được ỏnh xạ với một giỏ trị VPI và VCI mới dựa trờn bảng tỡm kiếm với bộ chuyển mạch ATM.
Cell Header Geneation and Extraction: thực hiện tại điểm cuối của kết
nối ATM, như mỏy tớnh để bàn . . . cần truyền cỏc Cell ATM cho quỏ trỡnh xử lý lớp cao hơn .
2.3. Tầng AAL (ATM adaption layer ) .
Tầng AAL đặt trờn tầng ATM nhằm mục đớch cung cấp cỏc phương tiện hội tụ cho phộp cỏc dạng truyền thụng khỏc nhau cú thể tương thớch với dịch vụ ATM.
3. Khuụn dạng Cell ATM .
Đơn vị dữ liệu dựng trong mạng ATM gọi là tế bào Cell. Cỏc Cell ATM cú độ dài 53 byte, trong đú 5 byte dựng cho phần thụng tin điều khiển( Cell Header) và 48 byte dữ liệu của tầng trờn.
Kỹ thuật ATM, cỏc tế bào chứa cỏc dữ liệu khỏc nhau dồn kờnh trờn một đường truyền chung gọi là đường dẫn ảo VPI ( Virtual Path Indentifer), thường một đường chung kế tốc độ cao giữa cỏc mỏy hoặc một kết nối sử dụng ATM . Trong một đường dẫn ảo cú thể cú một số kờnh ảo VCI (Virtual channel Indentifer) riờng biệt. VPI là trường 1 byte, tiếp theo là trường VCI 2 byte.
VPI / VCI ,phải qua quỏ trỡnh ỏnh xạ dựa trờn bảng lộ trỡnh lưu trữ tại cỏc tổng đài chuyển mạch ATM . Khi một kờnh ảo được thiết lập bảng chọn đường tại cỏc nỳt node chuyển mạch ATM tỡm kiếm, cung cấp địa chỉ đớch của cỏc Cell dựa trờn địa chỉ header của Cell.
Tham số PT ( Playload – Type) dựng để chỉ rừ kiểu dữ liệu chứa trong Cell ATM ... Tham số CLP ( Cell loss Priority) dựng để ưu tiờn khi sử dụng loại bỏ cỏc Cell ATM nếu CLP = 1 , nếu CLP = 0 cho biết cell cú độ ưu tiờn cao và sẽ khụng bị loại bỏ .
PHẦN II Bẫ GIAO THỨC TCP/IP.
Giới thiệu về giao thức TCP/IP.
Năm 1978, bộ giao thức TCP/IP đó trở thành tiờu chuẩn của DOD (Deparment Of Defense), vỡ vậy bộ giao thức TCP/IP được gọi là bộ giao thức của mụ hỡnh DOD. Thỏng 1/1983, TCP/IP chớnh thức được chấp nhận là giao thức được chấp nhận là giao thức diện rộng ARPANET và nỳ đú trỏ thành bộ giao thức của mạng Internet ngày nay.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) thực chất là chồng giao thức cựng làm việc với nhau để cung cấp truyền thụng liờn mạng. Đến năm 1981, TCP/IP phiờn bản 4(IPv4) mới hoàn tất và phổ biến cho toàn bộ những mỏy tớnh sử dụng hệ điều hành UNIX. Sau này Microsoft cũng đó đưa TCP/IP trở
thành một trong những giao thức căn bản của hệ điều hành Windows 9x mà hiện nay đang được sử dụng. Đến năm 1994, một bản thảo của phiờn bản mới của TCP/IP là IPv6 được hỡnh thành với sự cộng tỏc của nhiều nhà khoa học thuộc cỏc tổ chức Internet trờn thế giới để cải tiến những hạn chế của IPv4.
CHƯƠNG I CẤU TRÚC PHÂN LÍP CỦA TCP/IP. I. Vai trũ và chức năng cỏc tầng của TCP/IP.
1. Tầng truy nhập mạng (Network Access Layer).
Tương ứng với tầng vật lý và tầng liờn kết dữ liệu trong mụ hỡnh OSI, tầng truy nhập mạng cung cấp cỏc phương tiện kết nối vật lý cỏp, bộ chuyển đổi (Transceiver), Card mạng, giao thức kết nối giao thức truy nhập đường truyền như CSMA/CD, Token Ring, Token Bus. . . Nó cung cấp cỏc dịch vụ cho tầng Internet.
2.Tầng liờn kết mạng (Internet Layer).
Ứng với tầng mạng (Network Layer) trong mụ hỡnh OSI. Liờn mạng cung cấp một địa chỉ logic cho giao diện vật lý mạng. Giao thức thực hiện của tầng liờn mạng trong bộ giao thức TCP/IP là giao thức kết nối khụng liờn kết (Conectionless) IP, tạo thành hạt nhõn hoạt động của Internet. Cựng với cỏc thuật toỏn định tuyến RIP,OSPF, BGP tầng liờn kết mạng IP cho phộp kết nối một cỏch mềm dẻo và linh hoạt cỏc loại mạng “vật lý”khỏc nhau như: Ethernet, Token Ring, X.25... Ngoài ra tầng này cũn hỗ trợ cỏc ỏnh xạ giữa địa chỉ vật lý (MAC) do tầng Network Access Layer cung cấp với địa chỉ logic bằng cỏc giao thức phõn giải địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) và phõn giải địa chỉ ảo RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Cỏc vấn đề cú liờn quan đến chuẩn đoỏn lỗi và cỏc tỡnh huống bất thường liờn quan đến giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol) thống kờ và bỏo cỏo .Tầng trờn sử dụng cỏc dịch vụ do tầng liờn mạng cung cấp.
7 Application Process/Application
layer 6 Presentation
5 Serrion
4 Transport Host - to - Host layer 3 Network Internet layer
2 Data Link Network Access layer 1 Physical
Hỡnh 1.1: Bộ giao thức TCP/IP.
3. Tầng cung cấp dịch vụ. (Host to Host hoặc Service Provider)
Ứng với tầng vận chuyển (Transport Layer) trong mụ hỡnh OSI, giao thức Host to Host thực hiện cỏc kết nối giữa hai mỏy chủ trờn mạng hỗ trợ bằng hai giao thức: giao thức điều khiển trao đổi dữ liệu TCP (Transmission Control Protocol) và giao thức bú dữ liờụ người sử dụng UDP (User Datagram Protocol). Giao thức TCP là giao thức kết nối liờn kết (Conection- Oriented) chịu trỏch nhiệm đảm bảo tớnh chớnh xỏc và độ tin cậy cao trong việc trao đổi dữ liệu giữa cỏc thành phần của mạng, tớnh đồng thời và kết nối song cụng (Full Duplex), dữ liệu cú thể trao đổi trờn một kết nối đơn theo hai chiều. Giao thức UDP được sử dụng cho những ứng dụng khụng đũi hỏi độ tin cậy cao trong tầng Host to Host.
4.Tầng ứng dụng. (Process/ Application Layer):
Ứng với cỏc tầng Session, Presentation và Application trong mụ hỡnh OSI, tầng ứng dụng hỗ trợ cỏc ứng dụng phổ biến cỏc giao thức tầng Host to Host, đú là cỏc giao thức truy nhập từ xa (Telnet), truyền tệp (FTP), dịch vụ World Wide Web (HTTP), thư điện tử (SMTP), dịch vụ tờn miền (DNS) ngày càng được cài đặt phổ biến như những bộ phận cấu thành của cỏc hệ điều hành thụng dụng như UNIX (và cỏc hệ điều hành thụng dụng cựng họ cỏc nhà cung cấp thiết bị tớnh toỏn như AIX của IBM, SINIX của Simenr Digital UNIX của DEC), Windows 9x/ NT. Tầng ứng dụng đại diện cho người sử dụng với chồng giao thức TCP/IP.
II. Mụ hỡnh kiến trỳc của TCP/IP.
Cỏc giao thức và ứng dụng của TCP/IP, được gọi chung là bộ giao thức TCP/IP, được định nghĩa bởi cỏc khuyến nghị RFC (Reqest For Comment) và số hiệu chuẩn của giao thức (Standard Number).
Cỏc dịch vụ ứng dụng TCP/IP và phần lớn cỏc giao thức Network Access hỗ trợ TCP/IP.
OSITCP/IP TCP/IP Application
Hỡnh 1.2: Mụ hỡnh OSI và kiến trỳc của TCP/IP.
III. Đơn vị dữ liệu sử dụng trờn mạng TCP/IP.
Tương tự như mụ hỡnh OSI, trong mụ hỡnh kiến trỳc của TCP/IP mỗi tầng cú mỗi tầng cú một cấu trỳc dữ liệu riờng, độc lập độc lập với cấu trỳc dữ được dựng ở tầng trờn hay tầng dưới kề nú. Khi dữ liệu được truyền từ tầng ứng dụng cho đến tầng vật lý mỗi tầng đều điền thờm phần thụng tin điều khiển của mỡnh để đảm bảo cho việc truyền dữ liệu được chớnh xỏc. Phần chứa thụng tin điều khiển được gọi là Header (thụng tin điều khiển) và đặt trước phần dữ liờụ được truyền .
Việc cộng thờm cỏc Header ở mỗi tầng trong quỏ trỡnh truyền dữ liệu được gọi là Encapsulation. Quỏ trỡnh nhận dữ liệu diễn ra theo chiều ngựoc lại: mỗi phần sẽ tỏch ra phần tiờu đề thuộc tầng của mỡnh trước khi chuyển dữ liệu cho tầng trờn. TCP UDP IP ICMP IGMP ARP RARP SMTP FTP TELNET DNS
Protocol Defined by The Underlying Network Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Process/ Application Layer : Message (Thụng điệp).
Host to Host Layer : Segment (đoạn).
Internet Layer : Datagram (Bú dữ liệu).
Network Layer : Frame (Khung dữ liệu).
CHƯƠNG II. GIAO THỨC IP VÀ CÁC GIAO THỨC KHÁC LÍP IP. I. Giao thức mạng IP. (Internet Protocol).
1. Cỏc chức năng của giao thức mạng IP.
IP là giao thức kết nối khụng liờn kết. Chức năng chủ yếu của IP là cung cấp dịch vụ Datagram và cỏc khả năng kết nốicỏc mạng con thành liờn mạng để truyền dữ liệu với phương thức chuyển mạch gúi IP Datagram, thực hiện tiến trỡnh địa chỉvà chọn đường. IP Header được thờm vào đầu cỏc gỳi tin và được giao thức tầng thấp truyền theo dạng khung dữ liệu (Frame). IP định tuyến cỏc gúi tin thụng qua liờn mạng bằng cỏch sử dụng bảng định tuyến động tham chiếu tại mỗi bước nhảy. Xỏc định tuyến được tiến hành bằng cỏch tham khảo thụng tin thiết bị mạng vật lý và logic như ARP(giao thức phõn giải địa chỉ). IP thực hiện thỏo rời và khụi phục cỏc gỳi tin theo yờu cầu kớch thước được định nghĩa cho cỏc tầng vật lý và liờn kết dữ liệu thực hiện. IP kiểm tra lỗi thụng tin điều khiển, phần đầu IP bằng giỏ trị tổng Checksum. Túm lại IP cung cấp cỏc chức năng chớnh sau:
Định nghĩa cấu trỳc cỏc gỳi dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc truyền
dữ liệu trờn Internet.
Định nghĩa phương thức đỏnh địa chỉ IP.
Truyền giữ liệu giữa tầng giao vận và tầng mạng.
Định tuyến để chuyển cỏc gỳi dữ liệu trong mạng.
Thực hiện việc phõn mảnh và hợp nhất (Fragmentation- Reassembly)
cỏc gỳi dữ liệu và nhỳng / tỏch chỳng trong cỏc gỳi dữ liệu ở tầng liờn kết .
2. Một số địa chỉ đặc biệt.
Loopback (Lập ngược): 127..x..x..x với x= 0 255, được gọi là cỏc địa chỉ
Loopback. Bất kỳ một gúi dữ liệu nào được truyền đi bổi một ứng dụng TCP/ IP đến địa chỉ 127..x..x..x thỡ gỳi dữ liệu đú sẽ được truyền ngược lại cho ứng dụng đú mà khụng qua một thiết bị trung gian mạng. Địa chỉ Loopback được ứng dụng kiểm tra nhanh phần mềm TCP/ IP cú được cấu hỡnh thớch hợp khụng.
Nếu trong một địa chỉ IP, giỏ trị của Hostid chúa tất cả bit 0, đõy là địa chỉ
mạng.
Nếu trong một địa chỉ IP, giỏ trị của Hostid chứa tất cả bớt 1, đõy là địa chỉ
Broadcast cú định hướng. Một địa chỉ Broadcast định hướng được nhỡn thấy bởi tất cả cỏc nỳt trờn mạng đú.
Địa chỉ IP 255. 255. 255. 255 được gọi là Local Broadcast hoặc Limite Broadcast. Được sử dụng trong mạng LAN.
Địa chỉ IP. 0. 0. 0. 0 sử dụng trong bảng định tuyến để trỏ vào mạng cho bộ định tuyến mặc định(cổng giao tiếp mặc định).
3. Mạng con (Subneting).
Trong nhiều trường hợp, một mạng cú thể chia thành nhiều mạng con (Subnet)
cựng sử dụng một số hiệu mạng bằng cỏch cú thể đưa thờm cỏc vựng Subnetid để định danh cỏc mạng con. Vựng Subnetid được lấy từ vựng Hostid, cụ thể đối với 3 lớp A, B, C như sau:
0... 7 8... 15 16... 23 24... 26 27... 31
Class A 0 Netid Subnetid Hostid
Class B 10 Netid Subnetid Hostid Class C 110 Netid Subnetid Hostid
Hỡnh 2.1 : Mạng con và địa chỉ IP mạng con.
Việc phõn chia thành cỏc mạng con cú những ưu điểm sau: Làm đơn giản việc quản lý mạng.
Xõy dựng lại cấu trỳc bờn trong mà khụng lầm ảnh hưởng đến bờn ngoài.
Nõng cao được tớnh bảo mật.
4. Mặt lạ mạng con (Subnet Mask).
Nhiều mạng con kết nối với nhau dựng chung một dịa chỉ IP phải sử dụng bộ
định tuyến (Router) giữa chỳng. Bộ định tuyến phải thực hiện việc phõn chia mạng con và biết cú nhiều bit của vựng Hostid đang đuực sử dụng cho cỏc mạng con, tức là nú biết vựng địa chỉ Hostid được sử dụng bao nhiờu bit cho dịa chỉ mạng con .
Mặt lạ mạng con chia vựng Hostid làm địa chỉ mạng con và địa chỉ mỏy chủ. Gồm 32 bits mà giỏ trị của nú được tớnh theo qui luật sau:
Cỏc bit trong mặt lạ mạng con ứng với cỏc bit của Netid và Subnet
Number trong địa chỉ IP chứa cỏc bit 1.
Cỏc bit trong mặt lạ mạng con ứng với cỏc bit của Host Number trong địa chỉ IP chứa cỏc bit 0.
5. Cấu trỳc gúi dữ liệu IP.
IP là giao thức dịch vụ truyền thụng theo kiểu “khụng liờn kết” (Conectionless). Phương thức khụng liờn kết cho phộp cặp trạm truyền nhận khụng cần phải thiết lập liờn kết trước khi truyền dữ liệu và do đú khụng cần phải giải phúng liờn kết khi khụng cũn truyền dữ liệu nữa. Phương thức kết nối “khụng liờn kết” cho phộp thiết kế và thực hiện giao thức trao đổi dữ liệu đơn giản (khụng cú cơ chế phỏt hiện và khắc phục lỗi truyền). Cũng chớnh vỡ vậy độ tin cậy trao đổi dữ liệu của loại giao thức này khụng cao.