tổng quan về công nghệ mobile ip và ứng dụng của nó trong mạng di động

4: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GPRS a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE: Thiết bị đầu cuối số liệu TE về bản chất là một máy tính, thường là mộtmáy tính xách tay, mà thông q

MỤC LỤC.

MỤC LỤC 1

CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 5

LỜI NÓI ĐẦU 7

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 8

CHƯƠNG 1: SƯ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG 10

1.1 Khái quát mạng điện thoại di động: 10

1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM: 12

1.2.1.Tiêu chuẩn GSM: 12

1.2.2 Hoạt động của GSM: 12

1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM: 14

a Sử dụng giao diện vô tuyến: 14

b Sử dụng phương pháp đa truy nhập: 14

1.2.4 Các tiêu chuẩn đang được phát triển: 16

1.3 DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI: 18

1.3.1 Kiến trúc hệ thống GPRS: 20

a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE: 21

b Đầu cuối di động: 21

c Trạm di động – MS: 21

d Hệ thống trạm gốc BSS: 22

e Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR: 23

g Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN: 23

h Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN: 24

1.3.2 Hoạt động của GPRS: 25

1.3.3 Các lựa chọn cấu hình triển khai: 28

a Kết nối trực tiếp: 29

b Kết nối gián tiếp: 30

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IP 32

2.1 Giới thiệu: 32

2.2 Bộ giao thức TCP/IP: 32

2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP/IP: 33

2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP: 34

2.2.3 Tầng mạng: 38

2.2.4 Tầng Internet: 39

a.Gói tin IP: 39

b.Gói tin ICMP: 42

c.Gói tin ARP: 43

2.2.5 Tầng giao vận: 43

a.Giao thức không kết nối UDP: 44

b Giao thức điều khiển truyền tin TCP: 46

2.2.6 Tầng ứng dụng: 49

a.Dịch vụ tên miền DNS: 49

b Đăng nhập từ xa Telnet: 49

c.Thư điện tử Email: 49

d.Giao thức truyền tệp FTP: 50

2.2.7 Cơ chế địa chỉ Internet: 50

a Địa chỉ lớp A: 51

b.Địa chỉ lớp B: 51

c Địa chỉ lớp C: 51

2.2.8 Subnet và Subnet Mask: 52

2.3 Vấn đề định tuyến trong mạng IP: 53

2.3.1 Định tuyến trực tiếp: 53

2.3.2 Định tuyến gián tiếp: 54

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MOBILE IP 56

3.1 Giới thiệu về công nghệ Mobile IP: 56

3.2 Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản dùng trong giao thức: 57

3.3 Các yêu cầu và mục tiêu của Mobile IP: 59

3.2.1 Các yêu cầu mà Mobile IP phải đáp ứng: 59

3.2.2 Các mục tiêu của Mobile IP: 60

3.4 Tổng quan về Mobile IP: 60

3.4.1 Các thành phần chính của mạng Mobile IP: 61

3.4.2 Các đặc tính của Mobile IP: 62

CHƯƠNG 4: HOẠT ĐỘNG CỦA MOBILE IPv4 64

4.1 Tổng quan về giao thức Mobile IP: 64

4.1.1 Khái niệm địa chỉ care – of: 64

4.1.2 Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4: 65

4.1.3 Cấu trúc chung của các bản tin sử dụng trong giao thức 67

4.2 Phương pháp phát hiện đại lý 68

4.2.1 Quảng cáo đại lý 68

a.Mở rộng quảng cáo đại lý di động 70

b Mở rộng độ dài tiền tố: 72

c Byte đệm mở rộng: 73

4.2.2 Tìm kiếm đại lý 73

4.2.3 Hoạt động của đại lý di động 74

4.2.4 Hoạt động của trạm di động 75

a Đăng ký khi có yêu cầu: 75

b Trở về mạng gốc: 76

4.2.5 Thông tin liên lạc với đại lý ngoại: 76

4.3 Đăng ký với đại lý gốc: 77

4.3.1 Thủ tục đăng ký với đại lý gốc: 77

4.3.2 Cấu trúc bản tin đăng ký 79

a.Các trường IP: 79

b Các trường UDP: 79

c Các trường Mobile IP: 80

4.4 Quá trình truyền và nhận gói tin 81

4.4.1 Vấn đề đi qua hai lần 82

4.4.2 Tối ưu hoá đường đi: 83

CHƯƠNG 5: GIAO THỨC MOBILE IPv6 85

5.1 Giới thiệu về IPv6: 85

5.2 Tổng quan về Mobile IPv6 87

5.2.1 Các đặc tính của Mobile IPv6: 87

5.2.2 Các bản tin điều khiển 89

5.2.3 Cấu trúc dữ liệu: 90

5.3 Hoạt động của Mobile IPv6: 91

5.3.1 Phát hiện sự di chuyển: 91

5.3.2 Đăng ký với đại lý gốc: 91

5.3.3 Định tuyến tam giác: 92

5.3.4 Tối ưu hoá đường đi: 93

5.3.5 Quản lý liên kết: 94

5.3.6 Cơ chế phát hiện đại lý gốc: 95

5.4 So sánh Mobile IPv4 và Mobile IPv6: 97

CHƯƠNG 6:ỨNG DỤNG CỦA MOBILE IP VÀO VIỆC TRUYỀN SỐ LIỆU TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 100

6.1 Triển khai Mobile IP trong mạng CDMA 2000: 100

6.2 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS: 102

6.2.1 Bước 1 - Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP: 103

6.2.2 Bước 2 - Tối ưu hoá đường đi 106

6.3 Kết luận: 107

KẾT LUẬN 109

BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.

Hình 1 1: Mô hình lặp tế bào điển hình 11

Hình 1 2: Cấu trúc của một mạng GSM 13

Hình 1 3: Tần số sóng mang GSM và các khung TDMA 16

Hình 1 4: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GPRS 20

Hình 1 5: Quyền sở hữu toàn trình và các khả năng kết nối 29

Hình 2 1: Tương ứng giữa các lớp của OSI và TCP/IP 34

Hình 2 2: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP 36

Hình 2 3: Quá trình truyền dữ liệu qua các lớp 37

Hình 2 4: Quá trình đóng gói gói tin qua các lớp mô hình TCP/IP 38

Hình 2 5: Cấu trúc gói tin IP 40

Hình 2 6: Gói tin đi qua Gateway 41

Hình 2 7: Cấu trúc gói tin ICMP 42

Hình 2 8: Gói tin ARP 43

Hình 2 9: Cấu trúc gói tin UDP 44

Hình 2 10: Quá trình phân kênh 45

Hình 2 11 : Cấu trúc gói tin TCP 48

Hình 2 12: Các lớp địa chỉ IP 51

Hình 2 13: Quá trình chuyển giao địa chỉ động 54

Hình 3 1: Một trạm di chuyển và không thay đổi địa chỉ IP 57

Hình 3 2: Thiết bị di động sang mạng khác và được cấp địa chỉ tạm 61

Hình 3 3: Các thành phần của Mobile IP và mối quan hệ của chúng 61

Hình 3 4: Tính trong suốt của Mobile IP 62

Hình 4 1: Mô hình định tuyến gói tin trong IPv4 66

Hình 4 2: Cấu trúc của mở rộng TLV 67

Hình 4 3: Cấu trúc bản tin quảng cáo đại lý 69

Hình 4 4: Mở rộng quảng cáo đại lý di động 71

Hình 4 5:Mở rộng độ dài tiền tố 73

Hình 4 6: Cấu trúc bản tin tìm kiếm đại lý 74

Hình 4 7: Đăng ký thông qua đại lý ngoại 78

Hình 4 8: Cấu trúc của bản tin đăng ký 79

Hình 4 9: Cấu trúc bản tin yêu cầu đăng ký 81

Hình 4 10: Quá trình chuyển và nhận gói tin IP 82

Hình 4 11: Vấn đề đi qua hai lần 83

Hình 4 12: Tối ưu hoá đường đi 84

Hình 5 1: Đăng ký với đại lý gốc trong Mobile IPv6 92

Hình 5 2: Định tuyến tam giác 93

Hình 5 3: Phát hiện địa chỉ của đại lý gốc động 95

Hình 5 4: Hoạt động của Mobile IPv6 Error! Bookmark not defined. Hình 6 1: Mô hình mạng CDMA 2000 1x với Mobile IP 101

Hình 6 2: Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP 104

Hình 6 3: Thủ thục đăng ký Mobile IP trong GPRS 106

Hình 6 4: Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS 108

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xã hội phát triển như hiện nay, với ngành công nghệ Điện tử thay đổitheo từng ngày, nhu cầu trao đổi và nắm bắt thông tin là vô cùng quan trọng Cáchình thức trao đổi thông tin cũng ngày càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi chấtlượng cao hơn Một đất nước muốn phát triển thì việc phát triển cơ sở hạ tầng củaviệc thông tin liên lạc của quốc gia đó là tối quan trọng Và với nước ta cũng khôngngoại lệ, Internet và thông tin di động là hai yếu tố phát triển mang tính chất toàncầu Cùng với các thông tin quan trọng, các dịch vụ và công nghệ điện tử mới hiệnnay thường được triển khai nhanh chóng trên mạng Internet Do đó với các thiết bịthông tin di động thì việc kết nối Internet là rất cần thiết

Trong khuôn khổ báo cáo này thì em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile

IP và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.Mục đích của quyển đồ án này là đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ Mobile IP

và ứng dụng của nó trong mạng di động

Do sự hạn chế về thời gian cũng như sự hiểu biết chưa được đầy đủ, quyển

đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được thầy cô và bạn bè đónggóp ý kiến

Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ của rất

nhiều tập thể và cá nhân Trước hết em xin chân thành cảm ơn TS.Phạm Văn Bình,

giảng viên khoa Điện Tử Viên Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp

đỡ em thực hiện đồ án này Thầy cũng đã dành nhiều thời gian quý báu của mình đểđọc và góp ý cho đồ án được hoàn thiện hơn Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn

bè đã động viên giúp đỡ trong quá trình làm đồ án

Vinh tháng 5 năm 2009

Sinh Viên:

Quan Chế Linh

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Trong khuôn khổ đồ án này, em tập trung nghiên cứu công nghệ Mobile IP

và ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di động.Nội dung của đồ án gồm 6 chương:

Chương 1: Chương này giới thiệu tổng quát về cấu trúc và thành phần mạng GSM;

về sự phân vùng địa lý và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM Giới thiệu vềdịch vụ truyền số liệu gói, kiến trúc cũng như các thành phần chính của mạngGPRS

Chương 2: Tổng quan về công nghệ IP, về giao thức TCP/IP, các vấn đề về định

tuyến trong mạng IP

Chương 3: Khái quát chung về giao thức Mobile IP.

Chương 4: Tập trung vào giao thức Mobile IPv4 với các nội dung như: cấu trúc

bản tin dùng trong giao thức, các thủ tục tìm kiếm, đăng ký và định tuyến gói tin

Chương 5: Giới thiệu về hoạt động của các trạm sử dụng giao thức IPv6 có hỗ trợ

khả năng di động (hay Mobile IPv6), với mục đích tìm hiểu về nguyên lý hoạt động

và các đặc trưng cơ bản của giao thức so sánh với giao thức Mobile IPv4

Chương 6: Ứng dụng của Mobile IP vào việc truyền số liệu trong mạng thông tin di

động

THE SUMMARISATION OF PROJECT

In the framework of this project, I focus on studying Mobile IP technologyand Mobile IP applications in data transmission in a mobile information system.The content includes six chapters in total

Chapter 1: General introduction of structure and elements of a GSM network;

geographical placement anh technical characteristics of a GSM system Introduction

of services data packet transmission; structure and elements of a GPRS network

Chapter 2: Overview of IP technology, TCP/IP protocol, and routing in a IP

network

Chapter 3: General introduction of Mobile IP Protocol.

Chapter 4: Focusing on Mobile IPv4 with content: Structure of message, searching

procedures, information packet registration and routing

Chapter 5: Introduction of operation of station using IPv6 protocol with mobile

ability, or Mobile IPv6, in order to study operation principles and its basiccharacterisations compared to Mobile IPv4 protocol

Chapter 6: Mobile IP applications in data transmission in a mobile information

system

CHƯƠNG 1: SỰ BÙNG NỔ THÔNG TIN DI ĐỘNG1.1 Khái quát mạng điện thoại di động:

Tốc độ phát triển mạng điện thoại di động là đáng ghi nhận Trong vòng hơn

20 năm nó đã trở thành đối thủ cạnh tranh với mạng cố định đã phát triển 100 năm

để đạt tới trạng thái hiện nay.Và con người ngày càng phải di chuyển nhiều hơn, xahơn nên thiết bị di động ngày càng trở thành một phương tiện không thể thiếu đượctrong công việc cũng như trong cuộc sống Người ta dự báo sẽ có khoảng 1 tỷ máyđiện thoại di động được sử dụng vào năm 2003

Sự phát triển nhanh như mạng điện thoại di động - với tốc độ phát triển điểnhình là 40% năm - chắc chắn các dịch vụ mới sẽ phát triển cho cộng đồng rất nhiềungười sử dụng Chính điều đó là động lực để phát triển dịch vụ dịch vụ dữ liệu vàokhả năng thoại hiện có Để hiểu điều này sẽ xảy ra như thế nào, ta hãy xem bứctranh về mạng hiện tại và cho thấy mạng đó sẽ phát triển như thế nào để hỗ trợ dịch

vụ dữ liệu di động

Hai yếu tố hạn chế của bất kì hệ thống nào dựa trên truyền dẫn vô tuyến là:Nguồn tài nguyên phổ tần số là hữu hạn công nghệ hiện có để khai thác nguồn tàinguyên phổ tần số này Giới hạn đầu tiên đã được khắc phục phần nào khi việnnghiên cứu Bell (Bell labs) phát minh ra kĩ thuật sử dụng lại tần số vào những năm

1950 Nhưng phải đến đầu những năm 1980 với sự ra đời của bộ vi sử lý phát minhnày mới được triển khai trong các mạng và thiết bị thực tế

Công nghệ tế bào cho phép sử dụng có hiệu quả phổ tần số bằng cách chiavùng phủ sóng địa lý thành các vùng nhỏ ( hoặc tế bào), mỗi vùng có trạm gốcriêng Các tế bào được ghép nhóm vào thành các cụm (cluster) và các kênh vôtuyến được phân bổ cho mỗi cụm tương ứng với một quy luật không đổi, lặp đi lặplại trong vùng phủ sóng

Số lượng các tế bào trong cụm càng nhỏ thì số kênh và tuyến trong một cụmcàng lớn và do đó khả năng truyền tải lưu lượng của các tế bào càng lớn Song cómột nhược điểm là trong khoảng cách giữa các cụm càng gần thì nhiễu giữa cáccụm càng lớn Tỉ số giữa khoảng cách lặp trên bán kính tế bào và của cường độ tínhiệu nhiễu đối với mỗi cấu hình được trình bày hình dưới và bảng 1.1

Hình 1 1: Mô hình lặp tế bào điển hình

Bảng 1.1: Hướng dẫn lập quy hoạch cho các mô hình lặp tế bào

Một số công nghệ hệ thống vô tuyến hiện đang được sử dụng Các hệ thốngtương tự cũ bao gồm hệ thống truyền thông truy nhập toàn bộ ( TACS – TotalAccess Communication System ) và hệ thống điện thoại di động tiên tiến ( APMS –Advanced Mobile Phone System ) Các hệ thống số được đưa ra gần đây bao gồm

hệ thống truyền thông di động toàn cầu ( GSM – Global System for MobileCommunication ) và DSC – 1800 ( hiện nay gọi là GSM – 1800 ) GSM cũng xuấthiện trên băng tần 1900MHz ( GSM – 1900 ) ở Bắc Mỹ, Chilê, gần đây đã được quyđịnh cho băng tần 450MHz ở một số nơi GSM chịu sự cạnh tranh của các hệ thốngIS-136 và IS-95 Tiêu chuẩn IS-136 triển khai kỹ thuật vô tuyến giống GSM, cònIS-95 khai thác kỹ thuật vô tuyến trải phổ Ở đây chúng ta sử dụng GSM vì có rất

2

2

1 4

nhiều nhu cầu về dịch vụ dữ liệu di động dựa trên công nghệ GSM, cho tới nay đây

là công nghệ di động tế bào số quan trọng nhất

Cũng như mạng điện thoại di động thì mạng Internet hiện nay cũng phát triểnvới một tốc độ chóng mặt Người ta tính rằng, cứ mỗi năm thì số lượng thuê baointernet lại tăng gấp đôi so với năm trước đó Cùng với đó, giao thức TCP/IP đã trởthành giao thức sử dụng để trao đổi dữ liệu phổ biến nhất trên thế giới Và do sựphát triển kể trên đã đặt ra một nhu cầu tất yếu là kết hợp hai hướng phát triển nàynhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của khách hàng

1.2 Tìm hiểu mạng di động GSM:

1.2.1.Tiêu chuẩn GSM:

GSM sử dụng độ rộng băng tần 200KHz cho mỗi kênh độc lập và trongphạm vi mỗi kênh cho tốc độ bít là 270kbit/s Luồng bit được chia thành chuỗi cáckhung với một mẫu lặp với tốc độ 270 lần/s Mỗi khung có khe thời gian Mỗi khethời gian có độ dài 0.577 m/s và tương đương với 156.25 bit

Các bit chứa trong mỗi khe thời gian được bổ xung một số bit mào đầu(overhead bits ), một vài mẫu cố định và theo chu kỳ các bit được phân bổ cho bảnthân tín hiệu Các mẫu cố định cho phép các bộ điều chỉnh trong phạm vi toàn hệthống thích ứng các đặc tính của tín hiệu vô tuyến còn các bit mào đầu cho phépkiểm soát cuộc gọi từ máy cầm tay tới trạm gốc

GSM mã hoá tín hiệu tiếng nói tại tốc độ 13kbit/s và tín hiệu này bảo vệchống lỗi bằng cách cho thêm một số bit bổ xung vào luồng tín hiệu truyền dẫn kếtquả tốc độ dữ liệu toàn bộ là 22,8 kbit/s

Tần số phân bổ cho toàn bộ hệ thống GSM là từ 900 đến 960 MHz cho cáctrạm gốc và 890 đến 915 MHz cho các máy cầm tay Các băng tần 1800 đến 1880MHz cho các trạm gốc và 1710 đến 1785 MHz cho các máy cầm tay đã giành choviệc triển khai GSM – 1800

1.2.2 Hoạt động của GSM:

Một thiết bị GSM hoạt động giống như hệ thống tương tự đã được thiết lập(hình trên) Thứ nhất, máy cầm tay liên lạc với trạm gốc gần nhất và sau đó là bộđiều khiển trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc này xác định vị trí hiện tại của máy

cầm tay này ở đâu Bộ điều khiển trạm gốc được kết nối với một trung tâm chuyểnmạch di động có thể liên lạc với các trung tâm chuyển mạch khác cũng như mạng cốđịnh Trong một tiến trình gọi, liên lạc đến máy cầm tay được duy trì thông qua mộttrạm gốc phù hợp Tính liên tục của cuộc gọi được thể hiện thông qua thanh ghiđịnh vị tạm trú, đảm bảo tất cả các cuộc gọi đang đàm thoại được theo dõi và kết nốitới các trạm gốc phù hợp Bản thân các trạm gốc được triển khai trong một tổ chức

tế bào theo địa lý sao cho máy cầm tay có thể được liên lạc liên tục

Hình 1 2: Cấu trúc của một mạng GSM.

Ngoài các khía cạnh giám sát của hệ thống, một số các hình thức kiểm soátkhác cũng được triển khai Một thanh ghi nhận dạng thiết bị đươc duy trì sao cho hệthống biết cái gì có thể hoặc không thể được kết nối tới mạng Một bộ thanh ghinhận thực chứa đựng chi tiết các mô-đun nhận dạng thuê bao có thể chấp nhận được( có các thể được đưa vào các máy cầm tay ) Một bộ đăng kí vị trí thường trú chứacác thông tin về lớp dịch mà một khách hàng cụ thể được pháp sử dụng

1.2.3 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống GSM:

a Sử dụng giao diện vô tuyến:

Trong mỗi ô, trạm BTS liên lạc với nhiều trạm di động Qua giao diện vôtuyến trạm di động có thể thiết lập và thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuê bao nàokhác, bao gồm các thuê bao di động cũng như các thuê bao của mạng cố địnhPSTN, ISDN,….Việc phân chia các kênh liên lạc cho mỗi trạm di động được gọi là

kỹ thuật đa truy nhập

Ưu điểm của việc sử dụng giao diện vô tuyến là có thể xây dựng được một

hệ thống đa truy nhập Điều đó có nghĩa là, trong vùng phủ sóng bất kỳ thuê baonào ở bất kỳ vị trí nào đều có thể truy nhập vào mạng

Hạn chế của việc sử dụng giao diện vô tuyến chính là sự giới hạn về băngtần Với hệ thống GSM, tốc độ truyền số liệu bị hạn chế ở mức 9,6kbit/s; GPRS chophép thay đổi tốc độ linh hoạt hơn, từ 9,6 đến 179kbit/s (trường hợp sử dụng đồngthời cả 8 khe thời gian) Tuy nhiên không thể tăng tốc độ lên quá lớn vì sẽ ảnhhưởng đến lưu lượng của các thuê bao khác Tốc độ 9,6 nhỏ hơn rất nhiều so vớimạng dial – up 56kbit/s dành cho các máy PC truy cập Internet qua đường điệnthoại Tốc độ 56kbit/s vẫn được xem là chậm so với sự phát triển nhanh chóng và đadạng của các loại hình dịch vụ trên Internet và tạm thời được chấp nhận để truyềntải dự liệu đơn thuần như các trang Web, hình ảnh, âm thanh,…

Tỷ lệ lỗi bit trên đường truyền vô tuyến cao hơn nhiều so với các phương tiệntruyền hữu tuyến hiện có Điều đó dẫn tới chất lượng đường truyền vô tuyến thấp.Trong các kênh vô tuyến, tạp âm lớn, trực tiếp là tạp âm KTB, tiếp đến là tạp âm dogiao thoa giữa các kênh Tín hiệu trên đường truyền vô tuyến chịu tác động nhiềubởi điều kiện môi trường như mưa, che chắn địa hình, nhà cửa,…Ngoài ra, do việc

sử dụng lại tần số, công suất của máy phát cũng bị hạn chế để tránh ảnh hưởng đếncác vùng khác cũng như ảnh hưởng đến các tần số lân cận

b Sử dụng phương pháp đa truy nhập:

Trong GSM, giao diện vô tuyến sử dụng kết hợp hai phương thức đa truynhập là FDMA và TDMA Như hình 1.3, trong hệ thống GSM 900MHz, hai dải tần

số của tuyến lên và tuyến xuống cách nhau 45MHz.Dải tần số 890 – 915 MHz được

sử dụng cho các kênh kết nối trạm di động với hệ thống trạm gốc - tuyến lên; Còndải tần số 935 – 960MHz được sử dụng để truyền dẫn từ trạm gốc tới trạm di động -tuyến xuống Như vậy độ rộng của mỗi băng tần cho tuyến lên và tuyến xuống là25MHz.Mỗi băng tần kể trên được chia thành 124 sóng mang tương ứng với 124kênh tần số (FCH – Frequency Channel) khác nhau Mỗi kênh tần số có độ rộng là200KHz Mỗi ô trong hệ thống GSM sẽ được phân bổ một số lượng nhất định cáckênh kể trên.

Mỗi kênh tần số FCH được chia thành 8 khe thời gian (TS – Time Slot) hay 8kênh vật lý khác nhau Thông tin được phát đi trong một khe thời gian được gọi làmột cụm (burst) Như vậy số kênh vật lý trong hệ thống GSM là 124 x 8 = 992kênh Phương pháp phân chia kênh như vậy được gọi là phương pháp đa truy cậpphân chia theo thơi gian – TDMA

Tám khe thời gian này tạo thành một khung TDMA Mỗi khe thời gian trongkhung TDMA có độ rộng là 156,25 lần chiều dài bit (tương ứng với 577µs) Do vậy,một khung TDMA sẽ có chiều dài là 4,615 ms Hệ thống GSM sử dụng cùng mộtkhe thời gian để truyền các kênh của tuyến lên và tuyến xuống Trong đó khe thờigian của tuyến lên trễ hơn so với khe thời gian tuyến xuống với độ rộng bằng 3 lần

độ rộng của một khe thời gian, để thuận tiện cho việc chuyển đổi từ thu sang phát vàngược lại

Một kênh vô tuyến trong hệ thống GSM sử dụng 2 tần số riêng biệt, mộtdùng cho tuyến lên và một dùng cho tuyến xuống Các kênh này được gọi là kênhsong công (FDD – Frequency Division Duplex) Khoảng cách giữa 2 tần số nói trên

là không đổi và bằng 25MHz Do đó đảm bảo được mạch lọc ở máy thu không thutín hiệu của máy phát của cùng một trạm

Hình 1 3: Tần số sóng mang GSM và các khung TDMA.

Vùng mạng trong hệ thống GSM được chia thành nhiều ô vô tuyến, mỗi ô vôtuyến được điều khiển bởi một trạm thu phát BTS Để sử dụng triệt để băng tần, hệthống GSM đã được ra phương pháp sử dụng lại tần số một cách hiệu quả, qua đómột nhóm tần số có thể được sử dụng lại ở một khu vực khác với khoảng cách thíchhợp để tránh nhiễu đồng kênh Kỹ thuật này được gọi là phân chia theo không gian

1.2.4 Các tiêu chuẩn đang được phát triển:

Nếu dự báo bức tranh tương lai các công nghệ của hệ thống vô tuyến thì cóthể nhận thấy sự hội tụ giữa các mạng di động và cố định hiện đang được khai thácthông qua sáng kiến với các tên gọi khác nhau là Truyền thông di động quốc tế(IMT – 2000), Dịch vụ viễn thông di động toàn cầu (UMTS – Universal MobileTelecommunication Services) hoặc di động thế hệ thứ ba (3G – Third GenerationMobile) Các giấy phép khai thác hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba đã đượccấp ở một số nước nhưng các dịch vụ vẫn chưa được cung cấp nên các ý kiến thảoluận về triển vọng tương lai vẫn còn tiếp tục Cho đến nay, chúng ta sử dụng tiêu

chuẩn GSM đã được thiết lập như một chuẩn Tình trạng của một số công nghệ vàtiêu chuẩn của các ứng cử viên khác cho mạng di động trong bảng 1.2 sau:

Tốc độ dữ liệu nâng cao cho

phát triển GSM (toàn cầu)

(EDGE – Enhanced Data

rate for GSM Evulation)

UMTS

Đa truy nhập phân chia theo

thời gian (TDMA-Time

Division Multiple Access)

Đa truy nhập phân chia theo

mẫu (CDMA – Code

Division Multiple Access)

Một tiêu chuẩn toàn cầu thực thụ có thể có lợi thế rất lớn so với GPRS

Được thiết lập ở Mỹ không thể thay thế đến khi UMTS ra đời.TDMA đang hội tụ với GSM trong các côngnghệ dịch vụ vô tuyếnchuyển mạch gói chung và EDGE

Phiên bản CDMA của chuẩn mở rộng GPRS của GSM

Hệ thống chuyển mạch kênh chỉ đòi hỏi nâng cấp phần mềm của GSM nhưng lại yêu cầu đổi mới các thiết

bị người tiêu dùng

Bổ xung tính năng trình duyệt Web và thư điện tử và các máy di động WAP

Bảng 1.2: Một số công nghệ ứng cử viên cho dịch vụ dữ liệu di động

Ngoài ra còn có rất nhiều mạng điện thoại di động trị giá nhiều tỷ USD khác.Thậm chí còn có nhiều công nghệ cho mạng cục bộ vô tuyến (LAN) và mạng truy

cập cá nhân (PAN – personal Access Network) Do vậy, chúng tôi sẽ giới thiệu cácphần tử cơ bản cần thiết để liên kết cho máy di động tới các máy tính cung cấp dịch

vụ của nó

1.3 DỊCH VỤ TRUYỀN SỐ LIỆU GÓI:

Sự phát triển của Internet đã thúc đẩy sự phát triển của một số công nghệ truynhập dữ liệu nhanh cho điện thoại di động Và gần đây dữ liệu được truyền quamạng GSM giống như cách mà một máy tính gọi đến số kết nối của một nhà cungcấp dịch vụ Internet (ISP) Kết nối là một kết nối dành riêng mà người sử dụng đượcgắn vào mạng trong thời gian cuộc gọi Tốc độ kết nối thông thường bị giới hạn ở14,4 kbit/s GSM thế hệ thứ hai đã đưa ra chuẩn Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch góichung GPRS cho phép thiết bị di động gửi và nhận các gói tin mà không cần mộtkết nối dành riêng

Khác với kỹ thuật truyền sô liệu theo phương thức kênh, trong phương thứctruyền số liệu gói, mạng chỉ truyền thông tin tới thuê bao khi có nhu cầu Do đócùng một kênh vô tuyến có thể được sử dụng đồng thời cho nhiều trạm di động khácnhau Không những thế một trạm di động có thể sử dụng đồng thời 8 khe thời gian

vô tuyến Khi trạm di động cần truyền một gói tin, mạng sẽ chuyển gói tin này lênkhe thời gian đầu tiên còn trống, và các tin tiếp theo trên khe thời gian khác nếu cóthể Do bản chất của thông tin số liệu thường tồn tại dưới dạng cụm nên việc cấpkhe thời gian động như trên giúp cho việc sử dụng các kênh vô tuyến trở nên hiệuquả hơn

Công nghệ dữ liệu chuyển mạch gói lại rất quan trọng bởi vì các gói cungcấp một kết nối tức thời và thông suốt từ một máy di động tới Internet hoặc tớimạng Intranet công ty Điều này cho phép tất cả các ứng dụng Internet hiện có nhưthư điện tử, trình duyệt web được khai thác thuận lợi mà không phải quay số vàomột ISP Các dịch vụ như BT Gennie là ví dụ cho khả năng này

Từ quan điểm của nhà cung cấp mạng, ưu điểm của cách tiếp cận chuyểnmạch gói như GPRS là nó chỉ sử dụng phương tiện dùng chung mà trong trườnghợp này là một phổ tần số quý hiếm, trong thời gian dữ liệu thực sự được truyềnhoặc được nhận Điều này có nghĩa là nhiều người sử dụng chung một kênh vôtuyến và và hứa hẹn việc sử dụng hiệu quả phổ tần số vô tuyến Ngược lại, các kết

nối chuyển mạch kênh hiện tại cho phép người sử dụng gửi và nhận các gói tin của

họ qua các kết nối dành riêng trong toàn bộ thời gian gọi, bất kể họ có dang gửi haynhận dữ liệu hay không Do nhiều ứng dụng có thời gian trống trong một phiên liênlạc nên lãng phí là khó có thể tránh khỏi đối với các kết nối chuyển mạch kênh, đặcbiệt khi các ứng dụng trở nên phi đối xúng Với dữ liệu chuyển mạch gói, người sửdụng sẽ chi trả tiền cho lượng dữ liệu họ thực tế liên lạc và không trả tiền cho thờigian trống Thời gian bị lãng phí trong các kết nối giành riêng có thể cho ngườidùng khác sử dụng chung dải tần số đó Trong thực tế, với GPRS, người dùng có thểđược kết nối “ảo” nhiều giờ tại một thời điểm, nhưng chỉ trả cước “kết nối” mộtcách khiêm tốn

Nếu bản tin cần truyền có dung lương quá lớn , bản tin này có thể được chianhỏ thành nhiều gói tin Khi các gói tin này tới nơi nhận, bên nhận tin có nhiệm vụsắp xếp và nối ghép các gói tin lại thành bản tin ban đầu Việc định tuyến các gói tintới đích dựa vào các thông tin địa chỉ được gửi kèm trong mỗi gói tin

Một khía cạnh thú vị của GPRS là nó đạt được tốc độ cao như thế nào khi mà

dữ liệu chuyển mạch kênh ngày nay bị giới hạn ở mức 9.6 hoặc 14.4 kbit/s GPRS

sử dụng chung một kênh vô tuyến như một cuộc gọi thoại, một kênh rộng 200kHz.Kênh vô tuyến này truyền tải một luồng tín hiệu vô tuyến số gốc 271 kbit/s Đối vớicác cuộc gọi thoại, luồng dữ liệu này được chia thành 8 luồng dữ liệu riêng rẽ, mỗiluồng tốc độ 34 kbit/s Ngoài phần tiêu đề của giao thức và sửa lỗi, khoảng 14 kbit/snên kết quả là một nhóm người sử dụng có thể đạt tốc độ cao nhất lên tới 100 kbit/s

Nhưng không phải tất cả các kênh thoại được sử dụng Trong thực tế, việctriển khai kinh tế nhất sẽ là giới hạn băng thông cung cấp cho mỗi người sử dụng,

để giành một phần dung lượng dự phòng cho các mục đích khác Tiêu chuẩn GPRSđịnh nghĩa một cơ chế mà một máy di động có thể yêu cầu lượng băng thông cầnthiết tại thời điểm nó thiết lập một phiên liên lạc dữ liệu

1.3.1 Kiến trúc hệ thống GPRS:

GPRS được xem như là một dịch vụ của mạng GSM GPRS được thiết kếbởi ETSI để triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng có sẵn của GSM mà không ảnhhưởng đến các dịch vụ hiện tại Mục đích là để cho phép triển khai nhanh các dịch

vụ số liệu gói trên mạng GSM với chi phí đầu vào thấp Các phần tử hiện hữu của

mạng GSM chỉ cần nâng cấp về phần mềm, ngoại trừ khối BSC phải nâng cấp vềphần cứng Một số tuyến truyền dẫn được sử dụng chung cho cả dịch vụ chuyểnmạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói, ví dụ như tuyến giữa BTS và BSC Hai nútmới được bổ xung là: nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (SGSN) và nút hỗtrợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng.

Các giao diện của GSM cũng được sử dụng lại và bổ xung thêm chức năng

để hỗ trợ các nút GPRS Trạm BTS của GSM được bổ xung thêm các giao thức mới

để truyền tải dữ liệu dưới dạng gói Ngoài ra một số các chức năng như phân bổ tàinguyên khe thời gian và phân bổ kênh số liệu gói cũng được thực thi tại đây.Do đócác kênh số liệu gói (PDCH) của GPRS được trộn lẫn với các kênh lưu lượng(TCH) của chuyển mạch kênh Trong khi một số kênh lưu lượng được phân bổ chochỉ một người dùng thì một kênh số liệu gói có thể được chia sẽ đồng thời bởi nhiềuthuê bao GPRS khác nhau

Dưới đây là kiến trúc chính của một hệ thống GPRS và chức năng cụ thể củatừng khối

Hình 1 4: Các phần tử và giao diện chính của một mạng GPRS

a.Thiết bị đầu cuối số liệu – TE:

Thiết bị đầu cuối số liệu (TE) về bản chất là một máy tính, thường là mộtmáy tính xách tay, mà thông qua nó người sử dụng có thể truy cập và lấy các thôngtin từ mạng Thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ trao đổi các gói tin với mạng Hệ thống

GPRS sẽ cung cấp kết nối IP giữa thiết bị đầu cuối số liệu với một nhà cung cấpdịch vụ (ISP) hay một mạng LAN cộng tác.

b Đầu cuối di động:

Nếu nhìn từ góc độ người sử dụng, đầu cuối di động (MT) có thể được xemnhư một modem làm nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối với hệ thống GPRS Đầucuối di động có nhiệm vụ kết nối thiết bị đầu cuối số liệu với hệ thông GPRS thôngqua giao diện vô tuyến Xét về bản chất, đầu cuối di động là một máy điện thoạiGSM thông thường, tuy nhiên nó được trang bị thêm một số chức năng để cung cấpdịch vụ chuyển mạch gói di động

Đầu cuối di động gắn liền với một thuê bao GSM thông thường Khi thiết bịđầu cuối cần trao đổi số liệu thì đầu cuối di động sẽ thiết lập một liên kết với nútSGSN Nhiệm vụ của đầu cuối di động là phải làm sao cho thiết bị đầu cuối số liệukết nối được với mạng thông qua giao thức IP mà không nhận biết được sự di độngcủa nó Nghĩa là TE không nhận biết được rằng nó đang di chuyển và địa chỉ IP của

nó còn được gán chừng nào MT còn liên kết với hệ thống GPRS

c Trạm di động – MS:

Để hỗ trợ dịch vụ số liệu gói, trạm di động (MS) sẽ bao gồm một thiết bị đầucuối di động (MT) và một thiết bị đầu cuối số liệu (TE) Đầu cuối di động và thiết bịđầu cuối số liệu có thể được đặt trên hai phần tử vật lý riêng biệt Tuy nhiên trạm diđộng cũng có thể là một thiết bị duy nhất thực hiện cả hai chức năng MT và TE

Các hệ thống GPRS và GSM phải có khả năng tương tác với nhau và chia

sẻ tài nguyên động giữa những người sử dụng Chính lý do này, ba kiểu thiết bịđầu cuối (ứng với ba chế độ làm việc khác nhau của trạm di động) được địnhnghĩa , đó là:

o Nhóm A: Một trạm di động thuộc nhóm A có thể đồng thời sử dụng các kếtnối chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói (khi trạm di động đang trong chế

độ truyền gói), cho pép thuê bao thực hiện cuộc gọi mà không phải ngắt quátrình truyền số liệu Kiểu thiết bị này có thể không được đưa ra thị trườngkhi mạng GPRS mới được triển khai do sự phức tạp và giá thành cao

o Nhóm B: Một trạm di động thuộc nhóm B có thể giám sát tất cả các dịch vụchuyển mạch kênh và chuyển mạch gói nhưng tại một thời điểm chỉ có thể hỗtrợ một loại dịch vụ Trường hợp trạm di động đang trong chế độ truyền gói

và đang trao đổi dữ liệu mà có một cuộc gọi của chuyển mạch kênh đến, đểnhận cuộc gọi, trạm di động phải tạm dừng trao đổi dữ liệu Khi cuộc gọi kếtthúc, quá trình trao đổi dữ liệu tiếp tục được thực hiện

o Nhóm C: Trạm di động chỉ có thể sử dụng một trong hai loại dịch vụ tại mộtthời điểm Chế độ hoạt động này thường được áp dụng với các trạm di độngchỉ hỗ trợ dịch vụ GPRS mà không hỗ trợ các dịch vụ của chuyển mạchkênh

Tuỳ theo yêu cầu đặc điểm của trạm di động và khả năng của mạng mà trạm

di động có thể lựa chọn chỉ sử dụng các dịch vụ chuyển mạch gói hoặc kết hợp cácdịch vụ chuyển mạch gói và các dịch vụ chuyển mạch kênh

d Hệ thống trạm gốc BSS:

Hệ thống GPRS sử dụng chung các tài nguyên với GSM trên giao diện vôtuyến Nghĩa là có thể trộn lẫn các kênh GPRS với các kênh của chuyển mạch kênhtrong cùng một ô GPRS có thể phân tài nguyên động, xen giữa các khoảng hở trongcác phiên làm việc của chuyển mạch kênh, do đó dải phổ được sử dụng hiệu quảhơn Với GPRS nhiều người sử dụng có thể cùng chia sẽ một kênh vật lý Ngoài racác kênh vật lý GPRS chỉ được phân bổ khi cần truyền hoặc nhận dữ liệu

Hệ thống GPRS tận dụng hiệu quả cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng GSM.GPRS sử dụng BTS và BSC của GSM Để có thể truyền dữ liệu dưới dạng gói thì

cả BTS và BSC, cùng với một số bộ phận khác của hệ thống GSM cũ như MSC,VLR, HLR,… đều phải nâng cấp về phần mềm; chỉ riêng BSC phải bổ xung thêm

cả phần cứng, đó là khối điều khiển gói (PCU)

PCU bao gồm cả phần cứng và phần mềm, có nhiệm vụ điều khiển các kênh

số liệu gói và chia sẻ các kênh vô tuyến giữa GPRS và GSM Dữ liệu chuyển mạchkênh được gửi qua giao diện A tới MSC trong khi dữ liệu gói qua giao diện Gb tớiSGSN và mạng đường trục GPRS

e Bộ đăng ký định vị thường trú – HLR:

HLR là cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về thuê bao thuộc phạm vi quản lýcủa nó, bao gồm thông tin của tất cả các dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụchuyển mạch gói Các thông tin trong HLR gồm có: Các dịch vụ mà thuê bao đăng

ký, bộ ba tham số nhận thực, thuê bao có sử dụng dịch vụ chuyển mạch gói haykhông, tên của điểm truy cập (APN) hay nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP), địachỉ IP tĩnh (nếu có) được phân bổ cho trạm di động, vị trí hiện thời của thuê bao,…Các thông tin này được thiết lập bởi nhà khai thác mạng Trong GPRS các thông tin

về thuê bao sẽ được trao đổi giữa HLR và SGSN

g Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động – SGSN:

SGSN là bộ phận không thể thiếu trong các mạng di động GSM có hỗ trợdịch vụ chuyển mạch gói Nhiệm vụ chính của SGSN là chuyển các gói tin IP đi vàđến tất cả các trạm di động trong vùng phục vụ của nó

SGSN giám sát mọi thuê bao nằm trong vùng phục vụ của nó Một SGSNthực thi hầu hết các chức năng trong GPRS, giống như MSC trong hệ thông GSM.Nghĩa là nó phải điều khiển việc liên kết, huỷ liên kết, cập nhật vị trí cho trạm diđộng,

Các thuê bao GPRS có thể được phục vụ bởi bất kỳ SGSN nào tuỳ theo vị tríhiện tại của chúng SGSN thực hiện các chức năng chủ yếu sau:

- Quản lý di động: SGSN quản lý sự di động của thuê bao tại giao diện vôtuyến Các thủ tục quản lý di động bao gồm: liên kết GPRS, cập nhật vùngđịnh tuyến (RA) và các thủ tục cập nhật RA và LA kết hợp

- Quản lý phiên làm việc: Thủ tục quản lý phiên làm việc bao gồm: kích hoạt,giải kích hoạt, và hiệu chỉnh giao thức số liệu gói (PDP) Việc kích hoạt giaothức số liệu gói sẽ thiết lập một kênh dữ liệu ảo giữa thiết bị đầu cuối số liệuvới một GGSN thích hợp

- Truyền và định tuyến gói tin đi và đến các trạm di động trong vùng phục vụcủa mình Gói tin từ SGSN sẽ được định tuyến tới BSC, qua BTS tới trạm diđộng

- Bảo mật đường truyền vô tuyến bằng các thủ tục nhận thực và mã hoá

- Lựa chon GGSN thích hợp cho trạm di động dựa trên các thông tin như: kiểugiao thức số liệu gói, tên điểm truy nhận (APN) và các tham số cấu hình.

- Kết nối tới các nút GSM như: MSC, HLR, BSC, SMS – SC,…

- Đưa ra các thông tin về cước: SGSN ghi nhận các thông tin về cước sử dụngtài nguyên vô tuyến của trạm di động Cả SGSN và GGSN đều ghi các thôngtin về cước sử dụng tài nguyên mạng của từng trạm di động

- Thực hiện các chức năng của bộ đăng ký định vị tạm trú (VLR): SGSN thựchiện tất cả các chức năng giống như chức năng của VLR (trong GSM) chocác dịch vụ chuyển mạch gói di động Nghĩa là SGSN chứa các thông tinhiện thời của thuê bao cũng như các thông tin về thuê bao tạm trú Khi trạm

di động chuyển tới vùng phục vụ của SGSN mới, SGSN này (đóng vai trònhư một VLR) gửi yêu cầu đến bộ đăng ký định vị thường trú (HLR) củatrạm di động đó và yêu cầu HLR gửi các thông tin về trạm di động Cácthông tin này được SGSN lưu trữ trong suốt quá trình thuê bao lưu chuyểntrong vùng phục vụ của nó Khi trạm di động cần truyền số liệu thì SGSN cóthể cung cấp ngay các thông tin cần thiết

h Nút hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động cổng – GGSN:

GGSN có chức năng chủ yếu là giao tiếp với các mạng số liệu gói bên ngoài,điển hình là mạng dựa tren giao thức IP Do đó nó phải có các chức năng truy cậpmạng Cụ thể GGSN liên kết với các phần tử ở mạng ngoài như: các bộ định tuyến,các máy chủ RADIUS (dùng cho mục đích nhận thực), các máy chủ phục vụ,… Nếunhìn từ mạng ngoài GGSN hoạt động như một bộ định tuyến cho toàn bộ địa chỉ IPcủa tất cả các thuê bao được phục vụ bởi mạng GPRS GGSN phải thực hiện địnhtuyến gói tin đến đúng SGSN hiện thời đang phục vụ trạm di động và chuyển đổigiao thức giữa mạng GPRS với mạng ngoài GGSN thực hiện các chức năng cơ bảnsau:

- Kết nối với mạng IP bên ngoài

- Quản lý phiên làm việc: GGSN hỗ trợ các thủ tục quản lý phiên làm việc,bao gồm: kích hoạt, giải kích hoạt và hiêu jchỉnh giao thức số liệu gói

- Đưa ra các thông tin về cước: GGSN có nhiệm vụ ghi nhận các thông tin vềcước liên quan tới việc sử dụng tài nguyên của mạng bên ngoài đối với tưngthuê bao Cả GGSN và SGSN đều ghi nhận các thông tin về cước liên quantới việc sử dụng tài nguyên của bản thân mạng di động.

- Bảo mật IP (IPSec): Đặc trưng bảo mật IP ( là các biện pháp bảo mật đượcthực hiện tại lớp IP) cho phép truyền dẫn một cách an toàn giữa GGSN vàSGSN (giao diện Gn) và giữa GGSN với các máy trạm và các bộ định tuyến

ở mạng ngoài (Giao diện Gi) Điều này là cần thiết khi mà các thuê baoGPRS muốn kết nối với các mạng cộng tác của họ hay các mạng riêng ảo(VPN) Nó cũng tăng cường tính bảo mật trong việc quản lý di động giữa nút

hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch gói di động (GSN) và hệ thống quản lý IPSeccho phép mã hoá toàn bộ dữ liệu truyền tải trên mạng, chống lại những truycập trái phép, đảm bảo độ tin cậy, tính toàn vẹn và nhận thực được nguồngốc dữ liệu

- Chức năng bức tường lửa (firewall): Khi GGSN kết nối với mạng ngoài,nhiều lựa chọn gói được thực thi để chống lại sự tấn công và xâm nhập tráiphép Các thông tin được sử dụng để lọc gói bao gồm: Địa chỉ nguồn, địa chỉđích, giao thức, số hiệu cổng,…

- Chức năng cổng biên (BG): Hoạt động như một điểm truy cập mạng trongtrường hợp kết nối các mạng GPRS khác nhau Chức năng BG thường đượctích hợp trong GGSN và nó sử dụng cùng một bộ định tuyến với GGSN Dovậy các giao diện vật lý cũng được dùng chung để truyền số liệu Trong thực

tế, để tăng khả năng xử lý, BG và GGSN có thể được đặt trên hai phần tử vật

lý riêng biệt

1.3.2 Hoạt động của GPRS:

Khi hoạt động một thiết bị GPRS làm việc giống như một điện thoại di độngchuẩn - cả hai liên lạc với một trạm gốc và cơ sở hạ tầng gắn kèm cung cấp tínhnăng xác thực, kết nối và dịch vụ Có một số khác biệt lớn, tuy nhiên khác biệtchính là GPRS cho phép người sử dụng “được kết nối” liên tục tới mạng

Thay vì gửi dữ liệu tới một đích cố định, kết nối quay số, GPRS cho phép cácgói dữ liệu được chèn vào một luông kết nối thưòng trực Các gói tin từ nhữngngười sử dụng khác nhau trong một tế bào được đan xen sao cho dung lượng truyềndẫn luôn có được chia sẻ mà không có khe thời gian định trước thường trực đượcphân bổ cho một cá nhân Do đó, dung lượng có thể được phân bổ khi cần thiết vàgiải phóng khi không cần.

Tốc độ dữ liệu GSM là 14.4 thông qua một kết nối cố định được thay thếtrong GPRS bằng cách truy nhập lên tới 8 khe thời gian với dung lượng kết nối vàokhoảng 14.4 kbit/s cho mỗi khe Tốc độ dữ liệu chính xác phụ thuộc vào các điềukiện vô tuyến Dung lượng này có được đến mức nào thì có thể biến đổi khác nhau.Các phiên bản GPRS khác nhau có các đặc tính khác nhau Ví dụ, GPRS lớp 8 khe(class 8 GPRS) có thể xử lý tới năm khe thời gian kế tiếp nhau, 4 khe cho nhận vàmột khe cho phát tín hiệu, cho tốc độ dữ liệu về lên tới 50 kbit/s Lớp 12 (class 12)cho phép bất kì tổ hợp nào của 5 khe thời gian giữa thu và phát

Tất cả các gói tin được truyền dẫn trên các khe thời gian được gửi từ trạmgốc (BTS) bằng nút mạng hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) Một SGSNcó thể hỗ trợnhiều trạm gốc Như đã đề cập ở trên, SGSN truy tìm tất cả các máy di động trongphạm vi vùng phục vụ của nó Khi một thiết bị di động gửi tới gói dịch vụ, chúng điqua SGSN đến GGSN, tại đây các gói được biến đổi để truyền qua mạng, mạng đó

có thể là Internet, X25 hoặc một mạng riêng Các gói tin nhận từ Internet ( nghĩa làgói IP) gửi đến máy di động được nhận bởi GGSN, chuyển tiếp đến SGSN phù hợp

và sau đó gửi tới người sử dụng di động

Để chuyển tiếp các gói tin cho nhau, SGSN cà GGSN bọc gói chúng bằngmột giao thức chuyên dùng được gọi là giao thức chuyên dùng GPRS (GTP – GPRSTunnel Protocol) hoạt động trên nền giao thức TCP/IP chuẩn Chi tiết cảu SGSN vàGGSN đều không nhìn thấy và không liên quan đến người sử dụng là những ngườichỉ đơn giản cảm thấy một kết nối IP thông suốt nó mới chỉ xảy ra dưới phươngthức vô tuyến

Các giao thức và thủ tục đã được thiết lập để quản lý cách thức mà một thiết

bị di động truy nhập và làm việc với một mạng GPRS Chúng khá phức tạp – cáctiêu chuẩn liên quan (đặc biệt là ETSI, EN 301 204 – mô tả dịch vụ GPRS) cho

chúng ta một nền tảng dặc biệt Bây giờ chúng ta cần nhấn mạnh cụ thể vào sựtương tác giữa thiết bị di động với mạng bởi vì chúng liên quan trực tiếp đến các nộidung tiếp theo.

Thứ nhất là cách thức mà thiết bị di động nhận biết về nó Tác nghiệp này gọi

là một “gắn kết” (attach) sẽ thiết lập một liên kết logic giữa thiết bị với SGSN Tácnghiệp gắn kết cũng tồn tại trong các mạng di động chuyển mạch kênh truyền thốngtrong đó nó được sử dụng để làm cho mạng biết vị trí và việc nhận thực của máyđiện thoại di động Kết nối chỉ được thiết lập khi máy di động cần chuyển lưu lượngqua giao diện vô tuyến, cũng giống như khi nhận thực và xác định vị trí của thiết bị,thủ tục gắn kết thiết lập địa chỉ của thiết bị di động Một giải pháp cho vấn đề này làphân bổ một địa chỉ IP tĩnh; được gọi là đánh địa chỉ PDP tĩnh trong các thông số kĩthuật của GPRS Địa chỉ PDP tĩnh thường được giữ tại HLR ( Mặc dù có thể giữ nótrong mo-đun nhận dạng thuê bao hay SIM card của máy di động ) Giải pháp thaythế là địa chỉ IP tạm thời có thể được phân bổ Địa chỉ này được gọi là địa chỉ động

có thể được liên kết với thiết bị di động trong khoảng thời gian xác định bởi một vài

sự kiện Ví dụ, khi kết thúc một phiên liên lạc hoặc thời điểm người sử dụng đi khỏiđiểm cố định của anh ta có thể kích hoạt sự cấp phát một địa chỉ động khác

Có một số giải pháp khác nhau cho địa chỉ động Nó được phân bổ bằngmạng di động khách hoặc mạng thường trú của người sử dụng Nó có thể được cấutrúc theo bất cứ khuôn dạng địa chỉ IP nào

Thứ hai là nút GGSN của GPRS sẽ phải kết nối tới một vài thiết bị trên mạngkhác ( ví dụ: một bộ định tuyến ranh giới thông qua giao diện Gi để kết nối tớiInternet ) Bên cạnh kết nối vật lý, giao thức được sử dụng tại giao diện mạng nàycần được xem xét như một phần của một thiết kế mạng tổng thể Một số lựa chọn vàcân đối khác nhau trong lĩnh vực này cũng cần được xem xét kĩ

Khi vấn đề đánh địa chỉ và kết nối đã được xem xét dường nhu GPRS đã chophép vận chuyển “thông suốt” các gói tin, nghĩa là “thương mại điện tử tiêu chuẩn”với khả năng chuyển vùng bổ xung Tuy nhiên, một số vấn đề cơ hội thực tế cũngcần được xem xét ở mức này

1.3.3 Các lựa chọn cấu hình triển khai:

Với nhiều điểm linh hoạt như vậy, các nhà khai thác di động, các nhà cungcấp dịch vụ và các mạng công ty có thể đóng vai trò khác nhau trong việc hỗ trợngười sử dụng chuyển vùng phù hợp với cấu hình mạng Cho đến nay, chúng tachưa đề cập xem ai cung cấp bit hoặc các bit mạng Trong thực tế, điều này có tácđộng lớn đến cách thức dịch vụ được cung cấp

Thực tế ta xem xét triển vọng cho một nhà khai thác di động hiên tại cungcấp giao diện vô tuyến cho các nhà khai thác và trở thành nhà khai thác mạng ảo diđộng (MVNO – Mobile Virtual Network Operator ) cho một nhà cung cấp dịch vụ.Điều này thật hấp dẫn vì nhà khai thác di động không pahỉ xây dựng mạng dữ liệuriêng họ - họ chỉ đơn giản “bám vào” một mạng đã có như mạng con có mục đíchđặc biệt

Trong trường hợp này, một số tình huống có thể xảy ra Nếu chúng ta đứngtại giao diện Gi ( là điểm linh hoạt giữa mạng di động của chúng ta và mạng IP ) vàxem xét quyền sỡ hữu và kết nối thì có bốn tình huống cơ bản như trình bày tronghình như sau:

Lựa chọn 1: Truy nhập mạng IP cơ bản cho các khách hàng của riêng nhàkhai thác di động của mình

Lựa chọn 2: Truy nhập mạng IP cơ bản cho các khách hàng của nhà khai thác

di động khác, những đơn vị sử dụng mạng di động ( nghĩa là hỗ trợ cho các kháchhàng chuyển vùng )

Lựa chọn 3: Như trong lựa chọn 1 nhưng tới một mạng Intranet hoặc một ISP

mà không trực tiếp được kết nối tới mạng di động

Lựa chọn 4: Như trong lựa chọn 2 nhưng tới một mạng Intranet hoặc một ISP

mà không trực tiếp được kết nối mạng tới mạng di động

Hình 1 5: Quyền sở hữu toàn trình và các khả năng kết nối

Hai lựa chọn đầu tiên trong danh sách có nghĩa là nhà khai thác di động có sựkiểm soát nào đó đối với phiên liên lạc toàn trình ( kết nối trực tiếp) Hai lựa chọntiếp theo nhà khai thác di động cách biệt hơn, phụ thuộc vào một bên thứ 3 để hoànthành dịch vụ ( Kết nối không trực tiếp) Ta có thể đánh giá ưu điểm, nhược điểmcủa cả hai trường hợp tổng quát này

a Kết nối trực tiếp:

Tại điểm này, cần làm rõ sự khác biệt khi người sử dụng đang ở mạngthường trú hay tạm trú Một khi nút GPRS đã chấp nhận người sử dụng, người đó đãgắn kết về mặt logic tới cùng một GGSN ( có thể có sự khác biệt trong các hồ sơngười sử dụng là thuê bao của các mạng khác nhau)

Khi khách hàng riêng của mạng di động muốn truy nhập tới một mạng IPđược kết nối trực tiếp, địa chỉ được phân bổ cho các thiết bị di động của họ có thểđược xử lý hoặc bởi nút GPRS hoặc bởi ISP được kết nối trực tiếp Điều này phụthuộc vào vị trí chức năng DHCP được đặt ở đâu Một người sử dụng vãng lai sẽ cómột địa chỉ do mạng thường trú của anh ta phân bổ

Đối với cả người sử dụng vãng lai hoặc thường trú, nút GPRS sẽ phải nhậntrách nhiệm xác thực thiết bị di động trước khi nó kết nối tới một mạng IP bên

ngoài Và có thể mạng này từ chối kết nối đối với một số người sử dụng nhất định(ví dụ những người có địa chỉ IP không hợp lệ ) hoặc có thể ngắt kết nối ( ví dụchúng gửi một luồng dữ liệu nhiều hơn so với thoả thuận).

Nhà khai thác di động và/hoặc nhà cung cấp dịch vụ IP ở xa có thể cần triểkhai bức tường lửa để bảo vệ các mạng tương ứng của họ Các đặc tính của bứctường lửa cần được thống nhất ( ví dụ: có được phép truyền FTP hay không) Trongtrường hợp này, đây là một vấn đề chính sách khi cả hai phía có chung sỡ hữu

b Kết nối gián tiếp:

Trong hai trường hợp cuối đã được liệt kê, cần một con đường hần giữa nútGPRS và ISP hoặc Internet được kết nối gián tiếp Các đặc tính của đường hầm cầnđược thống nhất giữa nhà khai thác di động với ISP Thực tế, đây có thể đơn giản làmột tuyến chuyển tiếp khung hoặc kênh thuê Thực sự, lựa chọn ( trong hình vẽtrên) thường là giải pháp ưa chuộng bởi vì nút GPRS có thể phục vụ như một tuyếntruy nhập thay thế đến một mạng dùng riêng

Trong cả hai trường hợp, khi số lượng người sử dụng tăng lên, có thể cần đưamột kết nối phức tạp hơn vào mạng IP Ví dụ: có thể sử dụng một hệ thống phân cấpcác bộ định tuyến kết nối để cung cấp một số đường hầm Do số lượng đường hầmlớn, người thiết kế cần đảm bảo chất lượng đường hầm Bên cạnh đó, nhà khai thác

di động có thể đảm bảo sự công bằng giữa những người sử dụng ( Những người cóthể có các đặc tính dịch vụ được thống nhất khác nhau đặc biệt là tốc độ kết nối)

Trong lựa chọn 4 ở hình trên có thể không có đường hầm trực tiếp tới mạngintranet hoặc ISP ( nghĩa là khi các gói tin được chuyển đường hầm từ GGSN), thiết

bị di động được cho một địa chỉ thuộc về ISP/Intranet Trong trường hợp này,GGSN cần một liên kết tới máy chủ phân bổ địa chỉ ( ví dụ máy chủ DHCP hoặcmáy chủ khu vực ) thuộc về ISP hoặc Intranet cho việc xác thực và cấu hình giaothức

Hầu hết các thảo luận nêu trên liên quan đến phân phối dịch vụ Các vấn đềnêu ra cần được giải quyết bởi một thoả thuận giữa nhà khai thác di động với nhàcung cấp mạng IP hoặc bằng thiết kế của nút GPRS và mạng IP Ngay cả khi nhàkhai thác di động muốn kết nối tới một vài mạng IP, việc lập cấu hình các kết nốicần thiết là tương đối dễ dàng

Trong thực tế, lựa chọn đơn giản nhất là kết nối trực tiếp của người sử dụngcủa nhà khai thác di động ( bất kể họ là thường trú hay chuyển vùng từ nhà cung cấpdịch vụ khác) tới mạng IP

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IP

để chia sẻ các tài nguyên hệ thống, để trao đổi thông tin Ta biết rằng, trong thời đạithông tin hiện nay, khối lượng thông tin ngày càng phong phú, đa dạng thì vấn đềsắp xếp khối thông tin khổng lồ đó một cách khoa học, dễ truy tìm, dễ trao đổi, sửdụng một cách nhanh chóng là vấn đề cấp bách Mạng Internet đã ra đời và gópphần giải quyết các vấn đề nêu trên

Internet không phải là một mạng máy tính đơn lẻ mà là một mạng truyềnthông toàn cầu kết nối hàng trăm ngàn mạng máy tính khác nhau Các mạng máytính được kết nối này là những mạng lớn diện rộng (WAN) như là các mạng của cáccông ty xuyên quốc gia như IBM, AT&T, DEC… cho đến những mạng cục bộ(LAN) nhỏ của bất kỳ sở hữu nào nằm ở khắp nơi trên thế giới Mỗi mạng máy tínhlại có thể có nhiều máy chủ cung cấp dịch vụ và hàng trăm ngàn các máy tính đơn lẻkết nối để sử dụng các dịch vụ

Để có thể hiểu rõ khái niệm về internet ta hãy hình dung rằng, từ máy tínhđang sử dụng, người dùng có thể tìm kiếm bất kỳ thông tin nào, có thể liên lạc vớibất kỳ ai trên thế giới, có thể thiết lập một hội nghị từ xa, khai thác các tài nguyênthông tin phong phú, dò tìm các thư viện tốt nhất và thăm những bảo tàng đồ sộ nhấtthế giới Người dùng có thể xem phim, nghe nhạc, đọc tạp chí đa phương tiện đặcbiệt, thực hiện mua sắm mọi thứ Tất cả các điều trên đều có thể thực hiện đượcbằng cách khai thác từ mạng internet

2.2 Bộ giao thức TCP/IP:

Vào cuối những năm 1960 và đầu năm 1970, trung tâm nghiên cứu cấp cao(ARPA – Advanced Research Projects Agency) thuộc bộ quốc phòng Mỹ (DoD –

Department of Defence) được giao trách nhiệm phát triển mạng ARPANET ( tiềnthân của mạng Internet) Mạng ARPANET bao gồm mạng cảu những tổ chức quânđội, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu được dùng để hỗ trợ cho những

dự án nghiên cứu khoa học và quân đội Ngày nay ARPA được gọi là DARPA.Năm 1984, DoD chia ARPANET ra thành 2 phần ARPANET sử dụng cho nghiêncứu khoa học và MILNET sử dụng cho quân đội Đầu những năm 1980, một bộgiao thức mới được đưa ra làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạngcủa DoD mang tên DARPA Internet protocol suit, thường được gọi là bộ giao thứcTCP/IP hay còn gọi tắt là TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP này được đặt tên theo haigiao thức chính của nó là TCP (giao thức điều khiển giao vận) và IP (giao thức liênmạng)

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được xem là tậphợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền

dữ liệu và cung cấp cho các tầng lớp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựatrên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn Về mặt logic, các tầng trên gầnvới người sử dụng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào cácgiao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thểđược truyền đi một cách vật lý

2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP/IP:

Giao thức chuẩn mở sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điềuhành TCP/IP là giao thức lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khácnhau, ngay cả khi truyền thông trên internet Sự độc lập rành mạch với phần cứngvật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau TCP/IP có thểchạy trên mạng Ethernet, mạng Token Ring, mạng quay số ( Dial – up line ), mạngX-25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền thông

Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất mộtđịa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet

Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ ngườidùng Được tích hợp vào hệ điều hành UNIX, hỗ trợ mô hình client – server, môhình mạng bình đẳng, hỗ trợ kĩ thuật dẫn đường động

2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP:

Bộ giao thức TCP/IP được chia làm 4 tầng:

 Tầng mạng (Network layer)

 Tầng Internet ( Internet layer)

 Tầng giao vận (Transport layer)

 Tầng ứng dụng (Application layer)

Hình 2 1: Tương ứng giữa các lớp của OSI và TCP/IP.

Việc phân tầng này đảm bảo một số nguyên tắc sau:

- Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hoá tương ứng

- Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng

- Việc chọn chức năng cho mỗi lớp càng chú ý tới việc định nghĩa các quytắc chuẩn hoá quốc tế

- Ranh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham sốcho chương trình con là ít

- Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùngmột lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp

- Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết

- Các mức con có thể lại bị loại bỏ

- Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng đảm bảonhững quy tắc chung ( cài đặt cùng một giao thức truyền thông ).

- Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấpchức năng như nhau Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thứcchung

Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năngtruyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức Do vậy, mỗi tầng có thểchứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năngcủa tầng Ví dụ cả giao thức truyền file (file Transfer Protocol – FTP) và giao thứcthư điện tử (Electronic Mail Protocol) đều cung cấp dịch vụ cho người dùng và cảhai đều thuộc tầng ứng dụng Mỗi mức phải được chuẩn hoá để giao tiếp với mứctương đương với nó Trên lý thuyết, giao thức chỉ liên quan tới lớp của nó mà khôngquan tâm tới mức trên hoặc mức dưới của nó Tuy nhiên phải có sự đồng ý để làmsao chuyển dữ liệu giữa các tầng trên một máy tính, bởi mỗi tầng, mạng lại liênquan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng tới một ứng dụng tương đương trên một máykhác Tầng cao hơn dựa vào tầng thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía dưới

Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ tầng này xuống tầng thấp hơn cho tới khi đượcchuyền qua mạng nhờ giao thức của tầng vật lý Tại nơi nhận, dữ liệu đi lên ngănxếp tới ứng dụng nhận Những tầng riêng lẻ không cần biết các tầng trên và dưới nó

xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển thông tin tới các tầng đó Sự cô lập cáchàm truyền thông trên các tầng khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ của đầuvào mỗi bộ giao thức Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổitầng vật lý của mạng, phần cứng có thể được bổ xung mà không cần viết lại cácphần mềm ứng dụng

Hình 2 2: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP.

 FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập cho phép người

dùng lấy hoặc gửi tới một máy khác

 Telnet: Chương trình mô phỏng thiết bị đầu cuối cho phép người dùng

login vào một máy chủ từ một máy tính nào đó trên mạng

 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Các giao thức thư tín điện tử.

 DNS (Domain Name Server): Dịch vụ tên miền cho phép nhận ra máy

tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ internet kho nhớ

 SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản trị

mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng

 RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động.

 ICMP ( Internet Control Message Protocol): Giao thức bản tin điều

khiển Internet

 UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền thông không kết nối,

cung cấp dịch vụ truyền thông không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phítruyền

 TCP (Tranmission Control Protocol ): Giao thức hướng kết nối, cung

cấp dịch vụ truyền thông tin tưởng

 IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua

các máy tính đến đích

 ARP ( Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa chỉ TCP/IP

thành địa chỉ vật lý của thiết bị mạng

Hình 2 3: Quá trình truyền dữ liệu qua các lớp.

Giống như trong mô hình tham chiếu OSI, dữ liệu gửi từ tầng Application đixuống ngăn xếp, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dữ liệu mà nó sử dụng Tạinơi gửi mỗi tầng coi gói tin của tầng trên chuyển xuống là dữ liệu của nó và thêmvào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp xuống tầng dưới.Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngược lại, mỗi tầng lại tách thông tin điều khiển củamình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên

Hình 2 4: Quá trình đóng gói gói tin qua các lớp mô hình TCP/IP.

2.2.3 Tầng mạng:

Tầng mạng là tầng thấp nhất của kiến trúc giao thức TCP/IP, các giao thứctrong tầng này cung cấp biện pháp cho hệ thống chuyển giao dữ liệu giữa cácthiết bị được kết nối trực tiếp Nó mô tả cách sử dụng mạng để truyền một góithông tin IP

Không giống những giao thức của tầng cao hơn là sử dụng dịch vụ của tầngdưới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng trên, giao thức của tầng mạng cần phải biếtchi tiết của mạng vật lý phía dưới (cấu trúc của gói, địa chỉ, ….) để định dạng đúngthông tin sẽ được truyền tuân theo những quy định ràng buộc của mạng Tầng mạngcủa TCP/IP chứa các chức năng của tất cả hai tầng thấp nhất của mô hình thamchiếu OSI (tầng liên kết dữ liệu, tầng vật lý) Tầng mạng thường không được ngườidùng để ý tới vì thiết kế của TCP/IP che dấu những chức năng của tầng thấp nhấtnày và những điều cần biết cho người sử dụng cũng như người lập trình chỉ lànhững giao thức của tầng cao hơn ( IP, TCP, UDP, ….) Mỗi khi có công nghệ phầncứng xuất hiện, những giao thức tầng mạng phải được phát triển để TCP/IP có thể

sử dụng phần cứng mới (thông thường đó chính là các trình điều khiển của chínhnhà cung cấp phần cứng đó ) Các chức năng trình diễn trong phần này bao gồm

đóng gói thông tin IP thành các “Frame” được truyền dẫn trên mạng và chuyển địachỉ vật lý sử dụng bởi mạng máy tính Một trong số các điểm mạnh của TCP/IP làđịa chỉ của nó được phối hợp sao cho trên mạng Internet không có một thiết bị nàocùng tên Địa chỉ này phải được chuyển đổi thích hợp với mạng vật lý nơi mà dữliệu được truyền đi.

2.2.4 Tầng Internet:

Tầng IP cung cấp một hệ thống chuyển giao không kết nối và đôi khi người

ta còn gọi là không tin cậy Không kết nối bởi mỗi gói tin được truyền đi trên mạngmột cách độc lập, sự kết hợp dữ liệu của các gói tin được cung cấp bởi các dịch vụlớp trên Mỗi gói tin IP chứa địa chỉ nơi gửi, địa chỉ nơi nhận và dựa vào đó nó cóthể được truyền trên mạng tới đích Nhưng chính việc dữ liệu có thể đi tới đích trênnhiều đường khác nhau tạo nên sự mềm dẻo cho Internet khi một đường dây bị đứthay một nút nào đó bị quá tải, các gói tin có thể được truyền đi theo những conđường khác, nếu một gói tin nào có lỗi thì chỉ phải truyền lại gói tin đó thay vàoviệc phải truyền lại toàn bộ thông báo Không tin cậy bởi vì IP không có cơ chếkiểm tra tin đúng đắn của dữ liệu được truyền nhận, dịch vụ tin tưởng phải đượccung cấp bởi các giao thức lớp trên

a.Gói tin IP:

Cấu trúc gói tin IP được thể hiện như hình dưới đây:

0 7 8 15 16 31

Source IP AddressDestination IP Address

Hình 2 5: Cấu trúc gói tin IP.

 Vers: Dài 4 bit, mô tả chính xác version của IP

 Hlen: Dài 4 bit, mô tả độ dài của IP Header (tính bằng từ dài 32 bit)

 Type of Service: Dài 8 bit, mô tả thứ tự ưu tiên của dữ liệu

 Total length: Dài 16 bit (2 byte), đây là độ dài của datagram ( in byte – cónghĩa là độ dài vùng datagram là 1518 bytes) Do vậy khi size của datagramvượt quá kích thước cho phép, nó sẽ bị chia nhỏ ra và các trường hợp này sẽđảm bảo rằng các datagram đã bị phân chia này là từ một datagram ban đầu

 Time to live: Dùng để xác định xem datagram này có bị truyền lặp lại haykhông ( thông thường nó được gán là 1, nếu bị lặp lại nó bị gán là 0)

 Protocol: Trường này nó cho biết lớp giao thức cao hơn nào sẽ được sử dụng(UDP hay TCP)

 CRC: Trường này được sử dụng để kiểm tra sự toàn vẹn của header Nếu IPHeader lỗi, gói tin IP bị loại bỏ và giao thức lớp trên sẽ truyền một gói tinkhác

 IP option: Chứa các thông tin như: dò đường, bảo mật, xác nhận, thời gian

 Padding: Trường điền thêm các số 0 để đảm bảo header kết thúc tại một địachỉ bội của 32

 Source IP address, destination IP address: Chứa địa chỉ của trạm gửi và địachỉ của mạng đích