Đồ án Ghép nối mạng LAN bằng giao thức TCP/IP

ư đối với phương pháp trên. Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài "rỗi" (free). Khi đó trạm sẽ đổi bít trạng thái của thẻ bài thành “bận" (busy) và truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo chiều của vòng. Giờ đây không còn thẻ bài "rỗi" trên vòng nữa, do đó các trạm có dữ liệu cần truyền cũng phải đợi. Dữ liệu đến trạm đích sẽ được sao lại, sau đó cùng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xoá bỏ dữ liệu đổi bít trạng thái trở về "rỗi “ và cho lưu chuyển tiếp trên vòng để các trạm khác có thể nhận được quyền truyền dữ liệu. Qủá trình mô tả ở trên được minh hoạ trong hình 1-8 free token A B C D nguồn Đích busy token A B C D nguồn Đích Đata A B C D nguồn Đích A có dữ liệu cần chuyển đến C. Nhận được thẻ bài “rồi” , nó đổi bít trạng thái thành “bận” và truyền dữ liệu đi cùng với thẻ Trạm đích C sao cho dữ liệu dành cho nó và chuyển tiếp dữ liệu cùng thẻ bài về hướng trạm nguồn A sau khi đã gửi thông tin báo nhận và đơn vị dữ liệu A nhận được dữ liệu cùng thẻ bài quay về, đổi bít trạng thái của thẻ bài thành “rỗi” và chuyển tiếp trên vòng, xoá dữ liệu đã truyền. Hình 1-8 : Hoạt động của phương pháp Token Ring. * So sánh CSMA/CD với các phương pháp dùng thẻ bài : + Độ phức tạp của các phương pháp dùng thẻ bài đều lớn hơn rất nhiều so với CSMA/CD. Những công việc mà một trạm phải làm trong phương pháp CSMA/CD đơn giản hơn nhiều so với hai phương pháp dùng thẻ bài. + Hiệu quả của các phương pháp dùng thẻ bài không cao trong điều kiện tải nhẹ : một trạm có thể phải đợi khá lâu mới đến lượt (có thẻ bài). + Tuy nhiên các phương pháp dùng thẻ bài cũng có những ưu điểm quan trọng: - Đó là khả năng điều hoà lưu thông trong mạng hoặc bằng cách cho phép các trạm truyền số lượng đơn vị dữ liệu khác nhau khi nhận được thẻ bài hoặc bằng cách lập chế độ ưu tiên cấp phát thẻ bài cho các trạm cho trước. - Đặc biệt các phương pháp dùng thẻ bài có hiệu quả cao hơn CSMA/CD trong các trường hợp tải nặng. Các thiết bi mạng Bộ giao tiếp mạng (NIC) Việc kết nối các máy tính với một dây cáp được dùng như một phương tiện truyền tin chung cho tất cả các máy tính. Công việc kết nối vật lý vào mạng được thực hiện bằng cách cắm một card giao tiếp mạng NIC ( Network interface Card) vào trong máy tính và nối nó với cáp mạng. Sau khi kết nối vật lý đã hoàn tất, quản lý việc truyền tin giữa các trạm trên mạng tuỳ thuộc và phần mềm mạng. Đầu nối của NIC với dây cáp có nhiều loại ( phụ thuộc vào cáp mạng), hiện nay có một số NIC có hai hoặc ba loại đầu nối. Bộ tiếp sức (Repeater) Trong mạng, khi tín hiệu di chuyển trên đường truyền, chúng sẽ bị biến dạng, không nhận diện được hoặc nhận diện sai. Và do đó để mở rộng mạng đáp ứng nhu cầu phát triển thì cần có thiết bị cho phép truyền tín hiệu đi xa, đó chính là bộ tiếp sức. Repeater Hình 1-7 : Mở rộng LAN bằng Repeater. Bộ tiếp sức hoạt động chính ngay tại lớp Vật lý theo mô hình OSI. Bộ tập chung tín hiệu (Hub) Hub là bộ chia hay còn gọi là bộ tập chung tín hiệu, nó là thiết bị kết nối, bắt tay giữa những người sử dụng có nhu cầu trao đổi thông tin. Hub đưa các gói dữ liệu mà nó nhận được từ một cổng tới tất cả các cổng còn lại. Do đó Hub làm việc tại lớp Physical (Vật lý) trong mô hình OSI. Hub là bộ chia (hay cũng được gọi là bộ tập chung : concentrators ) dùng để đấu mạng. Bộ chuyển mạch (Switch) Switch là một thiết bị làm việc ở lớp Data Link (liên kết dữ liệu) theo mô hình OSI. - Switch thông minh hơn Hub và nó cung cấp nhiều giải thông hơn Hub. - Switch có thể kết hợp nhiều đoạn mạng hoặc các nhóm LAN, có khả năng phân chia mạng, giúp người quản trị mạng có thể tạo mạng ảo (VLAN -Virtual LAN) nhằm cải thiện lưu lượng mạng và hạn chế lỗi. Switch chỉ đưa gói dữ liệu tới cổng thích hợp dựa vào Header của gói đó. Để ngăn chặn việc truyền tới các cổng khác, Switch thiết lập một kết nối tạm thời giữa cổng gói truyền đến và cổng gói muốn đến và kết nối này được huỷ bỏ khi việc truyền dữ liệu kết thtíc, chính vì thế mà lưu lượng qua mạng nhiều hơn Hub. Bộ điều chế và giải điều chế (Modem) Modem (Modulation/Demodulation) là thiết bị có chức năng chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tượng tự và ngược lại (digital analog) để kết nối các máy tính qua đường điện thoại. Modem cho phép trao đổi thư điện tử, truyền tệp, truyền fax và trao đổi dữ liệu theo yêu cầu. Lưu ý : Modem không thể dùng để nối các mạng xa với nhau và trao đổi dữ liệu trực tiếp được. Nói cách khác, Modem không phải là một thiết bị lên mạng (intemetwork device) như là Router. Tuy nhiên Modem có thể được dùng kết hợp với một Router để nối kết các mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN). Modem có thể lắp ngoài hoặc lắp ngay trong máy, với các chuẩn khác nhau quy định về tốc độ và tính năng. Cầu nối (Bridge) Cầụ nối có nhiều điểm tương đồng với cả Repeater lẫn Router, Bridge hoạt động tại lớp Data Link trong mô hình OSI. Một cầu nối có một thiết bị độc lập có hai mạch giao tiếp mạng hoặc một máy trạm được hoàn toàn cho chức năng cầu nối. Chức năng của Brige là liên kết hai LAN với nhau (Hình 1. 8) và thực hiện việc chọn lọc, lựa những thông tin luân chuyển qua nó một cách thông minh. Thiết bị này tiếp nhận những thông tin truyền tới từ một trong hai mạch giao tiếp rồi chuyển tiếp một cách có chọn lọc thông tin đó "ngang qua cầu “nối” : - Tăng số lượng máy tính trên mạng, - Giảm hiện tượng tắc nghẽn do số lượng máy tính nối vào mạng quá nhiều. - Nối kết các phương tiện Vật lý khác nhau như dây xoắn đôi và cáp đồng trục. - Nối kết các đoạn mạng khác nhau như Ethemet, Token Ring và truyền gói dữ liệu giữa chúng. Bridge LANB LANA Hình 1- 8 : Nối hai mạng cục bộ bằng một Bridge. Bộ định tuyến (Router) Trong môi trường gồm nhiều đoạn mạng với giao thức và kiến trúc mạng khác nhau, cầu nối có thể không đảm bảo truyền thông nhanh trong tất cả các đoạn mạng. Mạng có độ phức tạp lớn cán có một thiết bị không những biết địa chỉ của mỗi đoạn mạng mà còn phải biết quyết định tuyến đường đi tốt nhất để truyền dữ liệu và sàng lọc lượng phát rộng trên mạng cục bộ. Bộ định tuyến hoạt động tại tầng mạng (Network) trong mô hình OSI. Điều đó có nghĩa chúng có thể chuyển đổi và định tuyến gói dữ liệu qua nhiều mạng. Router đọc thông tin địa chỉ mạng trong gói và một số thông tin khác, dùng thông tin này để cải thiện việc phân phát gói dữ liệu. Các bộ định tuyến có thể chia sẻ thông tin trạng thái và thông tin định tuyến với nhau và sử dụng thông tin này bỏ qua các kết hỏng và chậm. Cổng giao tiếp (Gateway) Gateway cho phép truyền thông giứa các kiến trúc mạng và môi trường khác nhau. Chúng đóng gói lại và biến đổi dữ liệu được truyền từ môi trường này đến môi trường khác sao cho các môi trường có thể hiểu dữ liệu của nhau. Quản lý mạng bằng một số HĐH phổ biến. Hệ điều hành UNIX Đây là hệ điều hành đa nhiệm; đa người sử dụng nhưng nó có nhược điểm là hiện nay có nhiều version khác nhau không thống nhất gây khó khăn cho người sử dụng. Ngoài ra hệ điều hành này đòi hỏi cấu hình máy mạnh. Hệ điều hành mạng Windows NT Đây là hệ điều hành của hãng Microsoft cũng là hệ điều hành đa nhiệm, đa người sử dụng. Đặc điểm của nó là tương đối dễ sử dụng, hỗ trợ mạnh cho các phần mềm Windows. Hệ điền hành mạng Windows For Workgroup Đây là hệ điều hành mạng nhỏ cho phép một nhóm người làm việc dùng chung ổ đa trên máy của nhau, dùng chung máy in nhưng không cho phép chạy chung một ứng dụng. Hệ dễ cài đặt và cũng khá phổ biến. Hệ điều hành mạng Netware của Novell Đây là hệ điều hành phổ biến ở nước ta và trên thế giới, có thể áp dụng cho các mạng nhỏ và cũng có thể dùng cho các mạng lớn. Hệ điều hành này tương đối gọn nhẹ, dễ cài đặt (Máy chủ chỉ cần thậm chí AT 386). Nhu cầu ghép nối Các mạng LAN Mở đáu : Trong những năm vừa qua, công nghiệp mạng cục bộ (LAN) đã phát triển với tốc độ vô cùng nhanh chóng. Sự bùng nổ của công nghiệp LAN phản ánh nhu cầu thực tế của các cơ quan, trường học, doanh nghiệp cần kết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo ra khả năng trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên (phần cứng, phần mềm). Tuy nhiên mạng cục bộ thường được cài đặt trong một phạm vị địa lý tương đối nhỏ, với cự li ngắn (< 100m). Hơn nữa, nhu cầu trao đổi thông tin trong xã hội .phát triển ngày càng cao nên việc kết nối các mạng máy tính lại với nhau đã trở thành một vấn đề được quan tâm đạc biệt. Mục tiêu đề ra là phải làm sao để những người sử dụng mạng trên các mạng khác nhau (về chủng loaị, cấu trúc hoặc vị trí địa lý) có thể trao đổi thông tin với nhau một cách dễ dàng và hiệu quả. Để kết nối các mạng đang tồn tại lại với nhau, người ta thường xuất phát từ một trong hai quan điển sau đây .: (1) Xem mỗi nút của mạng con như là một hệ thống mở. (2) Xem mỗi mạng con như là một hệ thống mờ. Quan điểm (1) cho phép mỗi nút của mạng con có thể truyền thông trực tiếp với một nút của mạng con bất kỳ khác. Như vậy toàn bộ các mạng con cũng sẽ là nút của mạng lớn và tuân thủ theo một kiến trúc chung. Với quan điểm (2), hai nút thuộc hai mạng con khác nhau không thể "bắt tay” trực tiếp với nhau được mà phải thông qua một phần tử trung gian gọi là giao diện kết nối (Interconnection Interface) đặt giữa hai mạng con đó. Có nghĩa là cùng hình thành một mạng lớn gồm các giao diện nối kết và các máy chủ (host) được nối với nhau bởi các mạng con. Tương ứng với hai quan điểm đó, có hai chiến lược nối kết các mạng. Một chiến lược (tương ứng với quan điểm ( l)) tìm cách xây dựng các chuẩn chung cho các mạng (các công trình chuẩn hoá của CCITT, ISO, v.v. . .đi theo hướng này) và một chiến lược khác (tương ứng với quan điểm (2)) cố gắng xây dựng các giao diện nối kết để tôn trọng tính độc lập của các mạng hiện có. Xây dựng các chuẩn chung là điều lý tưởng, nhưng phải chấp nhận một thực tế là không thể loại bỏ tức khắc hàng ngàn mạng khác nhau đang tồn tại trên thế giới được mà phải tìm cách tận dụng chúng đến cùng. Từ đó việc trên thị trường xuất hiện hàng loạt các sản phẩm giao diện nối kết cho phép chuyển đổi giữa các mạng khác nhau là một minh chứng cho sức sống của quan điểm (2). Giao diện nối kết Hình 1- 12 cho một ví dụ kết nối các mạng con SN l, SN2, SN3 và SN4 nhờ các giao diện nối kết G1 , G2, G3 và G4. Ta cũng có thể xem mạng nối kết này như một mạng gồm các nút mạng là các giao diện nối kết G1, G2, G3, G4 được nối lại với nhau nhờ các "đường truyền đặc biệt"là các mạng con SN1, SN2, SN3 , SN4. Chức năng cụ thể của một giao diện nối kết phụ thuộc vào sự khác biệt về kiến trúc của các mạng con. Sự khác nhau càng lớn thì chức năng của giao diện nối kết càng phức tạp. Lưu ý rằng một giao diện nối kết có thể thực hiện nối "tay đôi" , "tay ba” hoặc "nhiều tay” tuỳ thuộc vào người thiết kế. Ngoài ra giao diện nối kết có thể là một thiết bị (máy tính) độc lập, nhưng cũng có thể được cài đặt ghép vào một nút của mạng con nào đó. Tuỳ thuộc vào chức năng cụ thể mà giao diện nối kết có những tên gọi riêng, như là : Bridge, Router, Gateway. SN1 SN4 G3 G2 G111 SN2 G411 SN3 users Hình 1- 12 : Sơ đồ ví dụ kết nối mạng. Gateway (cổng giao tiếp) là tên gọi chung nhất cho các giao diện nối kết và thường dùng trong những trường hợp chức năng của các giao diện này là phức tạp, đòi hỏi sự chuyển đổi giữa các họ giao thức khác nhau được sử dụng trong các mạng con. Trong khi đó Bridge (cầu _ nối) được dùng để chỉ giao diện nối kết trong trường hợp đơn giản nhất, chẳng hạn để kết nối các mạng cục bộ (LAN) cùng loại. Còn Router (bộ định tuyến) hoạt động ở mức cao hơn so với Bridge vì nó đảm nhiệm cả việc chọn đường cho các đơn vị dữ liệu để hướng chúng đến đích. Chương 2 NGHIÊN CứU Về GIAO THứC TCP/IP Mô hình tham chiếu OSI Khi thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau….Sự không tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác của người sử dụng các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận được đối với người sử dụng. Sự thúc bách của khách hàng khiến cho các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu, thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc tế tích cực tìm kiếm một sự hội tục cho các sản phẩm mạng trên thị trường. Để có được điều đó, trước hết cần xây dựng được một khung chuẩn về kiến chúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng. Vì lý do đó, tổ chức tiểu chuẩn hoá quốc tế (International organization for Standardization – viết tắt là ISO) đã lập ra vào năm 1977, một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn như thế. Kết quả là năm 1984, ISO đã xây dựng được xong Mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (Referênc Model for Open Systems Interconnection hay gọn hơn : OSI Renference Model) Mô hình này đuợc dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tầng. Từ “mở” ở đây nói lên khả năng 2 hệ thống có thể nối kết để trao đổi thông tin với nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và các chuẩn liên quan. Mô hình OSI gồm có 7 tầng với tên gọi và chức năng chỉ ra trong hình 2-1 dưới đây: 7 application Giao thức Tầng 7 ứng dụng 7 6 Presentation Giao thức Tầng 6 Trình diễn 6 5 Sesssion Giao thức Tầng 5 Phiên 5 4 Transport Giao thức Tầng 4 Giao vận 4 3 Network Giao thức Tầng 3 Mạng 3 2 Data Link Giao thức Tầng 2 Liên kết dữ liệu 2 1 Physical Giao thức Tầng 1 Vật lý 1 Đường truyền vật lý Hình 2.1. Mô hình OSI 7 tầng Tầng vật lý (Physical) Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bít không có cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ, điện, hàm thủ tục. Chuyển đổi dữ liệu sang các dòng xung điện, đi qua bộ phận truyền tải trung gian và giám sát quá trình truyền dữ liệu. Lớp vật lý đảm bảo các công việc sau: + Lập cắt cuộn nối + Truyền tin dạng bít qua kênh vật lý. Tầng liên kết dữ liệu (Data Link) Cung cấp giao diện cho bộ điều hợp mạng, duy trì kết nối logic cho tiểu mạng Cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu (frame) với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết . Đảm bảo việc biến đổi các tin dạng bít nhận được từ lớp dưới (vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết quả thu được sao cho thông tin truyền lên mức 3(Network) không có lỗi. Trong trường hợp song công toàn phần, lớp Data Link phải đảm bảo việc quản lý các thông tin số liệu và các thông tin trạng thái . Tầng mạng (Network) Hỗ trợ địa chỉ logic và định tuyến Thực hiện các việc cho đường và chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện việc kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệu nếu cần. Lớp mạng có thể gọi một cách khác là lớp liên mạng (Communication subnet layer) theo dõi toàn bộ hoạt động của subnet, các thông tin số liệu ở lớp này còn được tổ chức thành cac gói số liệu (packet) chứa đầy đủ các địa chỉ gốc (source) và đích (destination). Lớp mạng kiểm soát lưu lượng thông tin trong mạng để quyết định số lượng gói vận chuyển, tránh trường hợp có quá nhiều số liệu trên subnet gây ra nghẹt. Tầng giao vận (Transport) Kiểm tra lỗi và kiểm soát việc lưu chuyển liên mạng Tầng giao vận là tầng cao nhất trong 4 nhóm tầng thấp, nó cung cấp các dịch vụ truyền số liệu , ngăn cản ảnh hưởng giữa hai nhóm tầng, đảm bảo độ tin cậy giữa các dịch vụ mạng. Tầng giao vận thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai tầng đầu mút (end –to- end); thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút. Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh (multiplexing), cắt/hợp dự liệu nếu cần. Lớp này đảm bảo chức năng sau: nhận thông tin từ lớp phiên (Session) chia thành các phần nhỏ hơn và chuyển xuống lớp dưới hoặc nhận các gói thông tin từ lớp dưới chuyển lên, phục hồi theo các chia của hệ phát. Tầng phiên (Session) Thiết lập các khu vực cho các ứng dụng tương tác giữa các máy tính. Cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng: thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. Cho phép người sử dụng thâm nhập vào hệ xa, vận chuyển tệp giữa các hệ. Trong trường hợp đường truyền không/chưa vận chuyển hết thông tin cho hệ xa được, lớp phiên sẽ đảm bảo không/chưa chuyển giao các thông tin đó cho hệ xa (thí dụ trong khi truyền tệp số liệu lớp phiên sẽ đợi nhận đủ tệp mới chuyển cho người dùng ở hệ xa) Tầng trình diễn (Presentation) Dịch dữ liệu sang một dạng tiêu chuẩn, quản lý việc mã hoá và nén dữ liệu. Thực hiện việc chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi trường OIS tức là mức này sẽ giải quyết thủ tục tiếp nhận giữ liệu một cách chính quy vào mạng. Nó sẽ lựa chọn dữ liệu một cách hợp lý, biến đổi các kí tự chữ số, các kí tự đặc biệt thành mã nhị phân thống nhất, khi đó các máy tính mới có thể trao đổi dữ liệu cho nhau, trao đổi dữ liệu với các thiết bị ngoại vi, thiết bị mạng. Thực hiện các yêu cầu của người tiêu dùng. Chứa các thư viện tiện ích. Tầng ứng dụng (Application) Cung cấp giao diện cho các ứng dụng, hỗ trọ ứng dụng gửi file, truyền thông… Cung cấp các phương tiện để người sử dụng có thể truy nhập vào môi trường OSI, mức này sẽ cung cấp tất cả các yêu cầu phối ghép cần thiết, các yêu cầu phục vụ chung như truyền tệp tin, sử dụng các thiết bị đầu cuối, các thiết bị ngoại vi đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán. Lớp ứng dụng cho phép người sử dụng khai thác các tài nguyên trong mạng tương tự như tài nguyên tại chỗ. Điều hấp dẫn của tiếp cận OSI chính là ở chỗ nó hứa hẹn giải pháp cho vấn đề truyền thông giữa các máy tính không giống nhau (heterogeneous). Hai hệ thống, dù khác nhau thế nào đi nữa, đều có thể truyền thông với nhau một cách hiệu quả nếu chúng đảm bảo những điều kiện chung sau đây: + Chúng cài đặt cùng một tập các chức năng truyền thông + Các chức năng đó được tổ chức thành cùng một tập các tầng. Các tầng đồng mức phải cung cấp các chức năng như nhau (nhưng phương thức cung cấp không nhất thiết phải giống nhau). + Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung. Để đảm bảo những điều trên cần phải có các chuẩn. Các chuẩn phải xác định các chức năng và dịch vụ được cung cấp bởi một tầng (nhưng không cẩn chỉ ra chúng phải cài đặt như thế nào - điều đó có thể là khác nhau trên các hệ thống) Các chuẩn cũng phải xác định các giao thức giữa các tầng đồng mức. Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở để xây dựng các chuẩn đó. Giao thức TCP/IP TCP/IP là một hệ thống ( hoặc bộ ) giao thức, và một giao thức là một hệ thống các quy định và thủ tục/ Đại đa số phần cứng và phần mềm giúp máy tính tham gia quá trình trao đổi thông tin đều thực hiện các quy chuẩn của TCP/IP - người sử dụng không cần thiết phải biết các quy chuẩn này. Tuy nhiên, một nền tảng kiến thức về TCP/IP sẽ rất cần thiết nếu muốn thiết lập cấu hính cũng như giải quyết các sự cố khi làm việc với mạng TCP/IP. Trước khi xem xét các thành phần của TCP/IP, chúng ta nên bắt đầu bằng cách tìm hiểu qua nhiệm của của một hệ thống giao thức. Một hệ thống giao thức như TCP/IP phải đảm bảo khả năng thực hiện những công việc sau: - Cắt thông tin thành những gói dữ liệu để có thể dễ dàng đi qua bộ phận truyền tải trung gian. - Tương tác với phần cứng của adapter mạng - Xác định địa chỉ nguồn và đích: Máy tính gửi thông tin đi phải có thể xác định được nơi gửi đến. Máy tính đích phải nhận ra dâu là thông tin gửi cho mình. - Định tuyến: Hệ thống phải có khả năng hướng dữ liệu tới các tiểu mạng, cho dù tiểu mạng nguồn và đích khác nhau về mặt vật lý. - Kiểm tra lỗi, kiểm soát giao thông và xác nhạn: Đối với một phương tiện truyền thông tin cậy, máy tính gửi và nhận phải xác định và có thể sửa chữa lỗi trong quá trình vận chuyển dữ liêu. - Chấp nhận dữ liệu từ ứng dụng và truyền tới mạng đích. Để có thể thể thực hiện công việc trên, những người sáng tạo ra TCP/IP đã chia nó thành những phần riêng biệt, theo lý thuyết, hoạt động độc lập với nhau. Mỗi thành phần chịu một trách nhiệm riêng biệt trong hệ thống mạng. So sánh mô hình OSI với TCP/IP application Application Presentation Sesssion Transport Transport Network NetWoRK Data Link Network Access Physical OSI TCP/IP Hình 2-5: So sánh các kiến trúc OSI và TCP/IP Hình 2-5 mô tả kiến trúc của mạng TCP/IP có so sánh với mô hình tham chiếu OSI, qua đó ta thấy được sự tương ứng về chức năng của các tầng. Thuật ngữ liên mạng được dùng để đề cập đến các mạng rộng lớn hơn, kết nối từ nhiều LAN. Tạo sự gắn kết giữa địa chỉ vật lý và địa chỉ logic Lợi thế của cấu trúc lớp nằm ở chỗ nó cho phép các nhà sản xuất dễ dàng áp dụng phần mềm giao thức cho các phần cứng và hệ điều hành. Các lớp giao thức TCP/IP bao gồm: Lớp truy cập mạng ( Network access) Cung cấp giao diện tương tác với mạng vật lý. Format dữ liệu cho bộ phận truyền tải trung gian và tạo địa chỉ dữ liệu cho các tiểu mạng dựa trên điạ chỉ phần cứng vật lý. Cung cấp việc kiểm tra lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. Nền tảng của giao thức TCP/IP là lớp truy cập mạng, tập hợp tất cả dịch vụ và quy định quản lý về tiếp cận phần cứng của mạng lưới. Sau đây sẽ tập trung về nhiệm vụ của Lớp truy cập mạng và liên quan của nó với mô hình OSI. Lớp truy cập mạng là bộ phận “bí hiểm” nhất trong các lớp của TCP/IP. Về cơ bản, lớp truy cập mạng quản lý tất cả các dịch vụ và chức năng cần thiết cho việc chuẩn bị đưa dữ liệu sang mạng vật lý. Những trách nhiệm này gồm: - Tương tác với bộ điều hợp mạng của máy tính. - Điều phối quá trình truyền dữ liệu theo các quy ước xác định. - Format dữ liệu thành các đơn vị gọi là mảng ( frame ) và đổi mảng đó thành dòng điện từ hoặc các xung điện, có khả năng di chuyển qua bộ phận truyền trung gian. - Kiểm tra lỗi của các mảng dữ liệu gửi tới - Bổ sung thông tin kiểm tra lỗi cho các mảng gửi đi để máy tính nhận có thể phát hiện lỗi. - Xác nhận việc nhận mảng thông tin và gửi lại dữ liệu nếu như chưa có xác nhận của bên kia. Lớp truy cập mạng quy định trình tự tương tác với phần cứng mạng và tiếp cận bộ phận truyền trung gian. Mặc dù nguyên tắc hoạt động của nó rất phức tạp, nhưng Lớp Truy cập mạng hầu như không lộ hình đối với người sử dụng thông thường. Lớp Internet ( NETWORK) Cung cấp địa chỉ logic, độc lập với phần cứng, để dữ liệu có thể lướt qua các tiểu mạng có cấu trúc vật lý khác nhau. Cung cấp chức năng định tuyến để giao lưu lượng giao thông và hỗ trợ việc vận chuyển liên mạng. Lớp vận chuyển ( Transport ) Giúp kiểm soát luồn dữ liệu, kiểm tra lỗi và xác nhận các dich vụ cho liên mạng. Đóng vai trò giao diện cho các ứng dụng mạng Lớp ứng dụng ( Application ) Cung cấp các ứng dụng để giải quyết sự cố mạng, vận chuyển file, điều khiển từ xa và các hoạt động Internet. Đồng thời hỗ trợ Giao diện lập trình ứng dụng (API) mạng, cho phép các chương trình được thiết kế cho mỗi hệ điều hành nào đó có thể truy cập mạng Khi hệ thống giao thức TCP/IP chuẩn bị cho một khối dữ liệu di chuyển trên mạng, mỗi lớp trên máy gửi đi bổ sung thông tin và khối dữ liệu đủ để các lớp của máy nhận có thể nhận dạng được. Điều đặc biệt lưu tâm là TCP/IP và OSI là các tiêu chuẩn, không phải là các bộ lọc hay phần mềm tạo giao thức. TCP/IP thực chất là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Ta sẽ xét giao thức IP, giao thức TCP và một số ứng dụng ở tầng trên như Telnet, FTP, DNS, SMTP. Giao thức liên mạng IP Mục đích của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP tương tự vai trò của giao thức tầng mạng trong Mô hình OSI. IP là một kiểu giao thức “không liên kết” (connectionless) có nghĩa là không cần giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dự liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong IP được gọi là datagram, có khuôn dạng chỉ ra trong hình 2-7. Bit 0 3 4 7 8 15 16 31 VER IHL Type of Service Total Length Identification Flags Fragment offfser Header Time to live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options + Padding Data (max: 65,535 bytes) Hình 2-7: Khuôn dạng của IP datagram. + ý nghĩa của các con số như sau: - VER (4 bits): chỉ version hiện hành của IP được cài đặt. - IHL (4 bits): chỉ độ dài phần đầu (Internet Header Length) của datagram, tính theo đơn vị từ (word = 32 bits). Độ dài tối thiểu là5 từ (20 bytes). - Type of service (8bits): đặc tả các tham số về dịch vụ, có dạng cụ thể như sau: Precedence D T R Reserved Trong đó: Precedence (3bit): chỉ thị về quyền ưu tiên gửi datagram, cụ thể là: 111 – Network Control (cao nhất) 011 – Flash. 110 – Internetwork Control 010 – Immediate 101 – CRITIC/ECP 001 – Priority 100 – Flas 000 – Routine (thấp nhất). D (Delay) (1bit): Chỉ thông lượng yêu cầu. T = 0 thông lượng bình thường. T = 1 thông lượng cao. R (