Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được nối kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại.... -
T Ổ NG QUAN V Ề M Ạ NG MÁY TÍNH
Khái ni ệ m m ạ ng máy tính
Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi đƣợc nối kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng
2 Ưu và nhược điểm của mạng máy tính :
- Tiết kiệm được tài nguyên phần cứng: nhƣ các bạn biết trong 1 số hệ thống mạng thì các máy trạm không cần ổ cứng luôn(mạng Boot room), mỗi lần chạy thì load hệ điều hành trên máy chủ lôi về mà thôi Ngoài ra còn có hệ thống mạng mà các máy con không cần dùng case luôn, chỉ cần có màn hình chuột bàn phím là làm đƣợc luôn
- Giảm được chi phí bản quyền phần mềm: Khi kết nối mạng lại chúng ta có thể sử dụng tính năng chia sẽ ứng dụng trên máy chủ server xuống cho các máy trạm, khi đó các máy trạm không cần cài phần mềm đó mà chỉ cần kết nối đến server để chạy mà thôi Trong trường hợp này tức nhiên các bạn cũng phải bỏ tiền ra mua bản quyền nhƣng sẽít hơn so với ban đầu
- Chia sẽ dữ liệu dễ dàng: Có thể nói đây là một trong các lý do chính để kết nối mạng, khi kết nối mạng thì mục đích chính có thể nói là dùng để chia sẽ dữ liệu cho các máy trong hệ thống mạng của mình
- Tập trung dữ liệu, bảo mật và backup dễ dàng: Nếu chúng ta không sử dụng mạng thì dữ liệu sẽ được lưu trữ ở mỗi máy riêng biệt nhưng khi ta kết nối mạng thì chỉ cần lưu trữ trên server Các máy trạm mỗi lần muốn truy xuất dữ liệu thì kết nối lên server lấy về Khi tập trung nhƣ thế này thì việc backup và bảo mật cũng hiệu quả hơn.
- Chia sẽ internet: Nếu nói lý do này là lý do chính dùng để kết nối mạng thì không phải là quá đáng Các bạn hãy thử nghĩ xem 1 phòng Internet có 30 máy tính chẳng lẽ phải đí thuê 30 đường truyền Internet; một cơ quan có 50 máy tinh cũng chẳng lẽ phải đi thuê 50 đường truyền internet sao? Khi kết nối mạng chỉ cần 1 đường truyền mà thôi đã giải quyết được tất cả!
- Dễ bị tê liệt toàn bộ hệ thống mạng: Nếu hệ thống mạng bị tấn công thì rất dễ làm tê liệt toàn bộ hệ thống mạng, các hacker tấn công vào các máy chủ để làm tê liệt nó Khi các máy chủ bị tê liệt rồi thì lấy sức đâu nữa mà phục vụ cho các máy trạm
- Trình độ người quản lý: Khi kết nối hệ thống mạng cao đến đâu thì đòi hỏi trình độ người quản lý cũng phải tương ứng đến đó, để có thể phục vụ cho việc thiết kế, cài đặt và quản trị nó
- Dễ bị lây lan virus: Khi các bạn kết nối hệ thống mạng thì cũng đang tạo đất sống rộng lớn cho những anh virus xinh đẹp đấy Các bạn thử nghĩ xem nếu một nhân viên cắm 1 usb vào 1 máy tính ở phòng Kế toàn và ec ec nó đã lây lan quan phòng Nhân sự rồi
3 Phân loại mạng máy tính
Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính tuỳ thuộc vào yếu tố chính đƣợc chọn làm chỉ tiêu để phân loại: khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc của mạng
3.1 Theo khoảng cách địa lý
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì mạng máy tính đƣợc phân thành 4 loại: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu
- Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN): cài đặt trong phạm vi tương đối hẹp (ví dụ như trong một tòa nhà, một cơ quan, một trường học, ), khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nối mạng là vài chục km trở lại
- Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN): cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trung tâm kinh tế xã hội, có bán kính nhỏhơn 100 km.
- Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN): phạm vi của mạng có thểvƣợt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa
- Mạng toàn cầu (Global Area Networks - GAN): phạm vi rộng khắp toàn cầu Mạng Internet là một ví dụ cho loại này
Chúng ta cũng cần lưu ý rằng: khoảng cách địa lý được dùng làm ―mốc‖ chỉ mang tính tương đối Cùng với sự phát triển của các công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng thì những ranh giới đó ngày càng mờ nhạt đi.
3.2 Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch
Nếu lấy ―kỹ thuật chuyển mạch‖ làm yếu tốchính để phân ploại thì ta có
3 loại: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói
Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một ―kênh‖ cố định và đƣợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉđược truyền theo con đường cốđịnh đó.
Hình 1.7 Mạng chuyển mạch kênh
+ Tốn thời gian để thiết lập kênh cốđịnh giữa hai thực thể
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền thấp vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không đƣợc phép sử dụng kênh truyền này
3.2.2 M ạ ng chuy ể n m ạ ch thông báo
Phân lo ạ i m ạ ng máy tính
Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính tuỳ thuộc vào yếu tố chính đƣợc chọn làm chỉ tiêu để phân loại: khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc của mạng
3.1 Theo khoảng cách địa lý
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì mạng máy tính đƣợc phân thành 4 loại: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu
- Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN): cài đặt trong phạm vi tương đối hẹp (ví dụ như trong một tòa nhà, một cơ quan, một trường học, ), khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nối mạng là vài chục km trở lại
- Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN): cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trung tâm kinh tế xã hội, có bán kính nhỏhơn 100 km.
- Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN): phạm vi của mạng có thểvƣợt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa
- Mạng toàn cầu (Global Area Networks - GAN): phạm vi rộng khắp toàn cầu Mạng Internet là một ví dụ cho loại này
Chúng ta cũng cần lưu ý rằng: khoảng cách địa lý được dùng làm ―mốc‖ chỉ mang tính tương đối Cùng với sự phát triển của các công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng thì những ranh giới đó ngày càng mờ nhạt đi.
3.2 Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch
Nếu lấy ―kỹ thuật chuyển mạch‖ làm yếu tốchính để phân ploại thì ta có
3 loại: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói
Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một ―kênh‖ cố định và đƣợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉđược truyền theo con đường cốđịnh đó.
Hình 1.7 Mạng chuyển mạch kênh
+ Tốn thời gian để thiết lập kênh cốđịnh giữa hai thực thể
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền thấp vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không đƣợc phép sử dụng kênh truyền này
3.2.2 M ạ ng chuy ể n m ạ ch thông báo
Thông báo (message) là một đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng được qui định trước Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích đến của thông báo Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đường dẫn tới đích của nó
Mỗi nút cần phải lưu trữ tạm thời để ―đọc‖ thông tin điều khiển trên thông báo để sau đó chuyển tiếp thông báo đi Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể truyền theo đường truyền khác nhau
Hình 1.8 Mạng chuyển mạch thông báo Ưu điểm so với mạng chuyển mạch kênh:
- Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà đƣợc phân chia giữa nhiều thực thể
- Mỗi nút mạng có thểlưu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, vì vậy giảm đƣợc tình trạng tắc nghẽn mạch
- Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ƣu tiên cho các thông báo
- Có thể tăng hiệu suất sử dụng dải thông bằng cách gán địa chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.
- Không hạn chế kích thước của các thông báo, dẫn đến phí tổn lưu trư tạm thời cao và ảnh hưởng tới thời gian đáp (respone time) và chất lượng truyền tin
- Thích hợp cho các dịch vụ thƣ tín điện tử hơn là các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút
Mỗi thông báo đƣợc chia làm nhiều phần nhỏ hơn đƣợc gọi là các gói tin có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) của gói tin Các gói tin của một thông báo có thể đi qua mạng tới đích bằng nhiều con đường khác nhau Ở bên nhận, thứ tự nhận đƣợc có thể không đúng thứ tựđƣợc gửi đi.
Hình 1.9 Mạng chuyển mạch gói
So sánh mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói:
♦ Giống nhau: phương pháp giống nhau
♦ Khác nhau: Các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa Vì thế mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh chóng và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo Nhƣng vấn đề khó khăn của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của người sử dụng, đặc biệt trong trường hợp các gói được truyền theo nhiều đường khác nhau Cần phải cài đặt cơ chế ―đánh dấu‖ gói tin và phục hồi gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng
Do có ƣu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển mạch gói đƣợc sử dụng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống nhất
(đƣợc gọi là mạng dịch vụ tích hợp số- Intergrated Services Digital Networks, viết tắt là ISDN) đang là một xu hướng phát triển của mạng ngày nay
3.3 Phân loại theo kiến trúc mạng
Người ta còn phân loại mạng theo kiến trúc mạng (topo và giao thức sử dụng)
Các mạng thường hay được nhắc đến như: mạng SNA của IBM, mạng ISO, mạng TCP/IP
3.4 Phân loại theo hệ điều hành
Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia ra theo mô hình mạng ngang hàng, mạng khách/chủhoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sửdụng: Windows NT, Unix, Novell
Ki ế n trúc m ạ ng máy tính
Network topology là sơ đồ dùng biểu diễn các kiểu sắp xếp, bố trí vật lý của máy tính, dây cáp và những thành phần khác trên mạng theo phương diện vật lý
Có hai kiểu kiến trúc mạng chính là: kiến trúc vật lý (mô tả cách bố trí đường truyền thực sự của mạng), kiến trúc logic (mô tả con đường mà dữ liệu thật sự di chuyển qua các node mạng)
4.2 Lược đồ Bus (Kiến trúc thẳng)
Nối mạng các máy tính đơn giản và phổ biến nhất
Dùng một đoạn cáp nối tất cả máy tính và các thiết bị trong mạng thành một hàng
Tín hiệu dữ liệu truyền sẽ đƣợc lan truyền trên đoạn cáp đến các máy tính còn lại, tuy nhiên chỉcó 1 máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hóa trong dữ liệu chấp nhận
Tại một thời điểm, chỉ có một máy có thể gởi dữ liệu lên mạng Càng nhiều máy thì tốc độ càng chậm
Hình 4.2 - Kiến trúc mạng Bus
Hi ện tượ ng d ộ i tín hi ệ u: khi dữ liệu đƣợc gởi lên mạng, dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này đến đầu cáp kia Nếu tín hiệu tiếp tục không ngừng nó sẽ dội tới lui trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác gởi dữ liệu Sử dụng thiết bị terminator (điện trở cuối) đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thu các tín hiệu điện tự do Ưu điể m: dùng ít cáp, dễ lắp đặt, giá thành rẻ, mở rộng mạng tương đối đơn giản, nếu khoảng cách xa thì có thểdùng repeater để khuếch đại tín hiệu
Khuy ết điể m: khi đoạn cáp đứt đôi hoặc các đầu nối bị hở ra thì sẽ có hai đầu cáp không nối với terminator nên tín hiệu sẽ dội ngƣợc và làm cho toàn bộ hệ thống mạng sẽ ngƣng hoạt động Những lỗi nhƣ thế rất khó phát hiện ra là hỏng chỗ nào nên công tác quản trị rất khó khi mạng lớn (nhiều máy và kích thước lớn)
4.3 Lược đồ Star (kiến trúc hình sao)
Các máy tính đƣợc nối vào một thiết bị đấu nối trung tâm (Hub hoặcSwitch)
Tín hiệu đƣợc truyền từ máy tính gởi qua hub tín hiệu đƣợc khuếch đại và truyền đến tất cả các máy tính khác trên mạng
Hình 4.3 - Kiến trúc mạng Star Ưu điể m: cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung Khi một đoạn cáp bị hỏng thì chỉ ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp đó, mạng vẫn hoạt động bình thường Kiến trúc này cho phép chúng ta có thể mở rộng hoặc thu hẹp mạng một cách dễ dàng
Khuy ết điể m: đòi hỏi nhiều cáp và phải tính toán vị trí đặt thiết bị trung tâm Khi thiết bị trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ hệ thống mạng cũng ngừng hoạt động
4.4 Lược đồ Ring (kiến trúc vòng)
Các máy tính và các thiết bị nối với nhau thành một vòng khép kín, không có đầu nào bị hở Tín hiệu đƣợc truyền đi theo một chiều và qua nhiều máy tính
Kiến trúc này dùng phương pháp chuyển thẻ bài (token passing) để truyền dữ liệu quanh mạng
Hình 4.4 - Kiến trúc mạng Ring
Phương pháp chuyển thẻ bài là phương pháp dùng thẻ bài chuyển từ máy tính này sang máy tính khác cho đến khi tới máy tính muốn gởi dữ liệu Máy này sẽ giữ thẻ bài và bắt đầu gởi dữ liệu đi quanh mạng Dữ liệu chuyển qua từng máy tính cho đến khi tìm đƣợc máy tính có địa chỉ khớp với địa chỉ trên dữ liệu Máy tính đầu nhận sẽ gởi một thông điệp cho máy tính đầu gởi cho biết dữ liệu đã đƣợc nhận Sau khi xác nhận máy tính đầu gởi sẽ tạo thẻ bài mới và thả lên mạng Vận tốc của thẻ bài xấp xỉ với vận tốc ánh sáng
4.5 Các kiến trúc mạng kết hợp
Star bus là mạng kết hợp giữa mạng star và mạng bus Trong kiến trúc này một vài mạng có kiến trúc hình star đƣợc nối với trục cáp chính (bus) Nếu một máy tính nào đó bị hỏng thì nó không ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng Nếu một Hub bị hỏng thì toàn bộ các máy tính trên Hub đó sẽ không thể giao tiếp đƣợc
Hình 4.5.1 - Kiến trúc mạng Star-Bus
M ạ ng Star Ring tương tự như mạng Star Bus Các Hub trong kiến trúc Star Bus đều đƣợc nối với nhau bằng trục cáp thẳng (bus) trong khi Hub trong cấu hình Star Ring đƣợc nối theo dạng hình Star với một Hub chính
Hình 4.5.2 - Kiến trúc mạng Star-Ring
M ạ ng k ế t n ố i h ỗ n h ợ p: Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau
Hình 4.5.3 Một kết nối hỗn hợp
Các mô hình m ạ ng
Trình bày đƣợc khái niệm và cấu trúc của các lớp trong mô hình OSI, TCP/IP
- So sánh mô hình OSI và TCP/IP
Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình đƣợc tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp đƣợc các bên chấp nhận Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng nhƣ thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu đƣợc các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp
Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập Sự tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau:
Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn.
- Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm
Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp khác, nhƣ vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các qui tắc cho các nội dung sau:
- Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông đƣợc với nhau
- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu, khi nào thì không đƣợc
- Các phương pháp đểđảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận
- Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau
- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp
Mô hình OSI đƣợc chia thành 7 lớp có chức năng nhƣ sau:
Application Layer (lớp ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng.
Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.
Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết
nối.Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.
Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên mạng
Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị
Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.
Hình 1 – Mô hình tham chiếu OSI
4.1.1 Tầng vật lí (Physical Layer)
Tầng vật lí định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị Trong đó bao gồm bố trí của các chân cắm (pin), các hiệu điện thế, và các đặc tả về cáp nối (cable) Các thiết bị tầng vật lí bao gồm Hub, bộ lặp (repeater), thiết bị tiếp hợp mạng (network adapter) và thiết bị tiếp hợp kênh máy chủ (Host Bus Adapter)- (HBA dùng trong mạng lưu trữ (Storage Area Network)) Chức năng và dịch vụcăn bản đƣợc thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm:
* Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium)
* Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông đƣợc chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention) và điều khiển lưu lượng
* Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền thông (communication channel)
Cáp (bus) SCSI song song hoạt động ở tầng cấp này Nhiều tiêu chuẩn khác nhau của Ethernet dành cho tầng vật lý cũng nằm trong tầng này; Ethernet nhập tầng vật lý với tầng liên kết dữ liệu vào làm một Điều tương tự cũng xảy ra đối với các mạng cục bộnhƣ Token ring, FDDI và IEEE 802.11
4.1.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có Cách đánh địa chỉ mang tính vật lý, nghĩa là địa chỉ(địa chỉ MAC) đƣợc mã hóa cứng vào trong các thẻ mạng (network card) khi chúng đƣợc sản xuất Hệ thống xác định địa chỉ này không có đẳng cấp (flat scheme) Chú ý: Ví dụđiển hình nhất là Ethernet Những ví dụ khác về các giao thức liên kết dữ liệu (data link protocol) là các giao thức HDLC; ADCCP dành cho các mạng điểm-tới-điểm hoặc mạng chuyển mạch gói (packet- switched networks) và giao thức Aloha cho các mạng cục bộ Trong các mạng cục bộ theo tiêu chuẩn IEEE 802, và một số mạng theo tiêu chuẩn khác, chẳng hạn FDDI, tầng liên kết dữ liệu có thể đƣợc chia ra thành 2 tầng con: tầng MAC (Media Access Control – Điều khiển Truy nhập Đường truyền) và tầng LLC (Logical Link Control –Điều khiển Liên kết Lôgic) theo tiêu chuẩn IEEE 802.2
Tầng liên kết dữ liệu chính là nơi các cầu nối (bridge) và các thiết bị chuyển mạch (switches) hoạt động Kết nối chỉ đƣợc cung cấp giữa các nút mạng đƣợc nối với nhau trong nội bộ mạng Tuy nhiên, có lập luận khá hợp lý cho rằng thực ra các thiết bị này thuộc về tầng 2,5 chứ không hoàn toàn thuộc về tầng 2
Tầng mạng cung cấp các chức năng và qui trình cho việc truyền các chuỗi dữ liệu có độ dài đa dạng, từ một nguồn tới một đích, thông qua một hoặc nhiều mạng, trong khi vẫn duy trì chất lƣợng dịch vụ (quality of service) mà tầng giao vận yêu cầu Tầng mạng thực hiện chức năng định tuyến Các thiết bịđịnh tuyến (router) hoạt động tại tầng này — gửi dữ liệu ra khắp mạng mở rộng, làm cho liên mạng trở nên khả thi (còn có thiết bị chuyển mạch (switch) tầng 3, còn gọi là chuyển mạch IP) Đây là một hệ thống định vị địa chỉ lôgic (logical addressing scheme) – các giá trị đƣợc chọn bởi kỹ sƣ mạng Hệ thống này có cấu trúc phả hệ Ví dụđiển hình của giao thức tầng 3 là giao thức IP
4.1.4 Tầng giao vận (Transport Layer)
Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối được cho trước Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and connection orientated) Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP Tầng này là nơi các thông điệp đƣợc chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP Ở tầng 4 địa chỉ đƣợc đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt đƣợc ứng dụng trao đổi
Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) – giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã đƣợc đánh dấu – trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart) Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm ―ngắt mạch nhẹ nhàng‖ (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP
4.1.6 Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng Nó thực hiện các tác vụ nhƣ mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tương tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo nhƣ cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp Chẳng hạn: chuyển đổi tệp văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tƣợng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure)
4.1.7 Tầng ứng dụng (Application layer)
Tầng ứng dụng là tầng gần với người sử dụng nhất Nó cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng, và qua đó với mạng Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thƣ điện tử SMTP, HTTP, X.400 Mail remote
Mô hình TCP/IP là gì?
TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol - Giao thức điều khiển truyền nhận/ Giao thức liên mạng), là một bộ giao thức trao đổi thông tin đƣợc sử dụng để truyền tải và kết nối các thiết bị trong mạng Internet TCP/IP đƣợc phát triển để mạng đƣợc tin cậy hơn cùng với khả năng phục hồi tựđộng
Địa chỉ IP
Trình bày đƣợc các lớp địa chỉ IP, chia mạng con
Trình bày địa chỉ IP
Các lớp địa chỉ IP
Một số quy tắc đánh địa chỉ IP
Địa chỉ chung và địa chỉ riêng
Là địa chỉ có cấu trúc, đƣợc chia làm hai hoặc ba phần là: networ_id&host_id hoặc network_id&subnet_id&host_id
Là một con sốcó kích thước 32 bit Khi trình bày, người ta chia con số 32 bit này thành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bit, gọi là octet hoặc byte Có các cách trình bày sau:
Ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted-decimal notation) Ví dụ: 172.16.30.56
Ký pháp nhị phân Ví dụ: 10101100 00010000 00011110
Ký pháp thập lục phân Ví dụ: AC 10 1E 38
Không gian địa chỉ IP (gồm 232 địa chỉ) đƣợc chia thành nhiều lớp (class) để dễ quản lý Đó là các lớp: A, B, C, D và E; trong đó các lớp A, B và C đƣợc triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet; lớp D dùng cho các nhóm multicast; còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu Địa chỉ IP còn đƣợc gọi là địa chỉ logical, trong khi địa chỉ MAC còn gọi là địa chỉ vật lý (hay địa chỉphysical)
Network_id: là giá trị để xác định đường mạng Trong số 32 bit dùng địa chỉ IP, sẽ có một sốbit đầu tiên dùng để xác định network_id Giá trị của các bit này được dùng để xác định đường mạng
Host_id: là giá trị để xác định host trong đường mạng Trong số 32 bit dùng làm địa chỉ IP, sẽ có một số bit cuối cùng dùng để xác định host_id Host_id chính là giá trị của các bit này Địa chỉ host: là địa chỉ IP, có thể dùng để đặt cho các interface của các host Hai host nằm thuộc cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau
Mạng (network): một nhóm nhiều host kết nối trực tiếp với nhau Giữa hai host bất kỳ không bị phân cách bởi một thiết bị layer 3 Giữa mạng này với mạng khác phải kết nối với nhau bằng thiết bị layer 3 Địa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng Địa chỉ này không thể dùng để đặt cho một interface Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0 Ví dụ 172.29.0.0 là một địa chỉ mạng
Mạng con (subnet network): là mạng có đƣợc khi một địa chỉ mạng (thuộc lớp A, B, C) đƣợc phân chia nhỏ hơn (để tận dụng số địa chỉ mạng đƣợc cấp phát) Địa chỉ mạng con đƣợc xác định dựa vào địa chỉ IP và mặt nạ mạng con (subnet mask) đi kèm (sẽđề cập rõ hơn ở phần sau) Địa chỉ broadcast: là địa chỉ IP đƣợc dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng Phần host_id chỉ chứa các bit 1 Địa chỉ này cũng không thể dùng đểđặt cho một host đƣợc Ví dụ 172.29.255.255 là một địa chỉ broadcast
Ví dụ sau minh hoạ phép AND giữa địa chỉ 172.29.14.10 và mask 255.255.0.0
Mặt nạ mạng (network mask): là một con số dài 32 bit, là phương tiện giúp máy xác định đƣợc địa chỉ mạng của một địa chỉ IP (bằng cách AND giữa địa chỉ IP với mặt nạ mạng) để phục vụ cho công việc routing Mặt nạ mạng cũng cho biết số bit nằm trong phần host_id Đƣợc xây dựng theo cách: bật các bit tương ứng với phần network_id (chuyển thành bit 1) và tắt các bit tương ứng với phần host_id (chuyển thành bit 0)
Mặt nạ mặc định của lớp A: sử dụng cho các địa chỉ lớp A khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị 255.0.0.0
Mặt nạ mặc định của lớp B: sử dụng cho các địa chỉ lớp B khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị 255.255.0.0
Mặt nạ mặc định của lớp C: sử dụng cho các địa chỉ lớp C khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị 255.255.255.0
5.2 Trình bày địa chỉ IP
Dành một byte cho phần network_id và ba byte cho phần host_id Để nhận diện ra lớp A, bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0 Dưới dạng nhị phân, byte này có dạng 0xxxxxxx Vì vậy, những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 (00000000) đến 127 (01111111) sẽ thuộc lớp A
Ví dụ địa chỉ 50.14.32.8 là một địa chỉ lớp A (50 < 127) Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm ID nhận dạng lớp A, còn lại bảy bit để đánh thứ tự các mạng, ta đƣợc 128 (27) mạng lớp A khác nhau Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt là 0 và 127 Kết quả là lớp A chỉ còn 126 (27-2) địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0
Phần host_id chiếm 24 bit, tức có thể đặt địa chỉ cho 16.777.216 (224) host khác nhau trong mỗi mạng Bỏ đi một địa chỉ mạng (phần host_id chứa toàn các bit 0) và một địa chỉ broadcast (phần host_id chứa toàn các bit 1) nhƣ vậy có tất cả 16.777.214 (224-2) host khác nhau trong mỗi mạng lớp A Ví dụ, đối với mạng 10.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến 10.255.255.254
Dành hai byte cho mỗi phần network_id và host_id
Dấu hiệu để nhận dạng địa chỉ lớp B là byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng hai bit 10 Dưới dạng nhị phân, octet có dạng 10xxxxxx Vì vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 128 (10000000) đến 191 (10111111) sẽ thuộc về lớp B
Ví dụ 172.29.10.1 là một địa chỉ lớp B (128 < 172 < 191)
Phần network_id chiếm 16 bit bỏ đi 2 bit làm ID cho lớp, còn lại 14 bit cho phép ta đánh thứ tự 16.384 (214) mạng khác nhau (128.0.0.0 đến 191.255.0.0)
Phần host_id dài 16 bit hay có 65536 (216) giá trị khác nhau Trừ 2 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B Ví dụ, đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ 172.29.0.1 đến 172.29.255.254
Dành ba byte cho phần network_id và một byte cho phần host_id
Byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng ba bit 110 và dạng nhị phân của octet này là 110xxxxx
Nhƣ vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 192 (11000000) đến 223
(11011111) sẽ thuộc về lớp C Ví dụ một địa chỉ lớp C là 203.162.41.235 (192
Phần network_id dùng ba byte hay 24 bit, trừ đi 3 bit làm ID của lớp, còn lại 21 bit hay 2.097.152 (221) địa chỉ mạng (từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0)
Phần host_id dài một byte cho 256 (28) giá trị khác nhau Trừ đi hai trường hợp đặc biệt ta còn 254 host khác nhau trong một mạng lớp C Ví dụ, đối với mạng 203.162.41.0, các địa chỉ host hợp lệ là từ 203.162.41.1 đến 203.162.41.254
Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 255 là các địa chỉ thuộc lớp D hoặc E Do các lớp này không phục vụ cho việc đánh địa chỉ các host nên không trình bày ởđây
5.3 Các lớp địa chỉ IP
L ớ p A : Bao gồm tất cả địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên từ 1 đến 126 (1.0.0.1 đến 126.0.0.0) Lớp A dành riêng cho địa chỉ IP của những tổ chức lớn nhất trên thế giới
L ớ p B : Những địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên từ 128 đến 191 (128.1.0.0 đến 191.254.0.0) Lớp B dành riêng cho các tổ chức trên thế giới xếp hạng trung bình
L ớ p C : Những địa chỉ IP có oc-tet đầu tiên từ 192 đến 223 (192.0.1.0 đến 223.255.254.0) Lớp C dành cho các tổ chức nhỏ
L ớ p D : Bao gồm các địa chỉ Ip có oc-tet đầu tiên từ 224 đến 239 (224.0.0.0 đến 239.255.255.255) Lớp D đƣợc dùng để phát các thông tin Multicast/Broadcast