Mạng Lan và thiết kế mạng Lan

- Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kêt logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kêt này, việc có liên kêt logic sẽ nâng cao

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 4

CÁC TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN 6

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 6

CHƯƠNG 1 6

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 7

1.1 Khái niệm về mạng máy tính 7

1.2 Phân loại mạng máy tính 8

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý 8

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ) 9

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (circuit - switched network ) 9

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network) 10

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói 10

1.2.3 Phân loại máy tính theo TOPO: 11

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology) 11

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology) 12

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology) 13

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp 14

1.2.4 Phân loại theo chức năng: 14

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server: 14

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer): 14

CHƯƠNG 2 15

MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP 15

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect): 15

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI: 16

2.1.2 Các giao thức trong mô hình OSI: 17

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI: 19

2.2 Bộ giao thức TCP/IP: 22

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP: 22

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI: 27

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP : 27

2.2.3.1 Giao thức hiệu năng IP (Internet Protocol): 27

2.2.3.2 Giao thức hiệu năng UDP (User Datagram Protocol): 30

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol): 31

CHƯƠNG 3 35

MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN 35

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản: 35

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN: 35

3.1.1.1.Card mạng - NIC (Network Interface Card) 35

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp: 36

3.1.1.3 Hub: 36

3.1.1.4 Liên mạng (Iternetworking ) 38

3.1.1.5 Cầu nối (bridge ): 38

3.1.1.6 Bộ dẫn đường (router ): 40

3.1.1.7 Bộ chuyển mạch (switch ): 43

3.1.2 Hệ thống cáp dùng cho LAN: 43

3.1.2.1.Cáp xoắn: 43

3.1.2.2 Cáp đồng trục: 44

3.1.2.3 Cáp sợi quang 45

3.2 Các công nghệ sử dụng trong mạng LAN : 46

3.2.1 Các phương thức truy cập đường truyền 46

3.2.1.1 Phương pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có pháp hiện xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 47

3.2.1.2 Phương pháp Token Bus 49

3.2.1.3 Phương pháp Token Ring 50

3.2.1.4 Phương thức FDDI 52

3.2.2 Các công nghệ truyền dẫn sử dụng trong mạng LAN 52

3.2.2.1 Ethernet 52

3.2.2.2 Token Ring: 55

3.2.2.3 FDDI 56

3.3 Mô hình thiết kế mạng LAN 57

3.3.1 Mô hình phân cấp (Hierarchical models): 57

3.3.2 Mô hình an ninh - an toàn: 58

3.3.3 Một số công cụ triển khai mô hình an ninh - an toàn 61

3.4 Các bước thiết kế mạng LAN 63

3.4.1 Khảo sát hiện trạng 63

3.4.2 Phân tích 64

3.4.3 Thiết kế 65

3.4.4 Thiết kế sơ đồ mạng logic 65

3.4.4.1 Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng 66

3.4.4.2 Thiết kế sơ đồ mạng vật lý 66

3.4.4.3 Chọn hệ điều hành mạng và các phần mềm ứng dụng 66

3.4.5 Cài đặt 67

3.4.5.1 Lắp đặt phần cứng 67

3.4.5.2 Cài đặt và cấu hình phần mềm 67

3.4.6 Kiểm thử 67

3.4.7 Bảo trì 68

PHẦN II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠNG LAN CHO MỘT CÔNG TY 69

1 Yêu cầu thiết kế 69

2 Mô hình thiết kế 69

2.1 Sơ đồ tòa nhà 69

2.1.1 Tầng trệt .69

2.1.2 Tầng 1 70

2.1.3 Tầng 2 71

2.1.4 Tầng 3 73

2.2 Yêu cầu của công ty 74

2.3 Mô hình logic 76

2.4 Các thiết bị sử dụng 76

2.4.1 Máy chủ (Server) 76

2.4.2 Máy client dùng trong công ty 78

2.4.3 Máy in : 79

2.4.4 Switch 82

2.5 Cài đặt dịch vụ 88

2.5.1 Cài đặt Domain Controller 88

2.5.2 Cài đặt máy chủ DHCP 98

2.5.3 Cài đặt Mail Exchange 107

2.5.4 Cài đặt máy chủ ISA 112

2.6 Kiểm thử 119

KẾT LUẬN 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHỤ LỤC 123

LỜI MỞ ĐẦU

Có thể nói ngày nay trong khoa học máy tính không lĩnh vực nào có thể quan trọng hơn lĩnh vực nối mạng Mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau, dung chung hoặc chia sẽ dữ liệu thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CDroom…

Vì vậy hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức hay các công ty Trong điều kiện kinh tế hiện nay hầu hết đa số các tổ chức hay công ty có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình được thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật dữ liệu mặt khác mạng Lan còn giúp các nhân viên trong tổ chức hay công ty truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao Một điểm thuận lợi nữa là mạng LAN còn giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện giúp cho những người có trách nhiệm lãnh dậo công ty dễ dàng quản lý nhân viên và điều hành công ty

Để hoàn thành được đồ án này, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ Trước hết, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Mạnh Thắng

đã tận tâm hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất về nơi làm việc cũng như thiết

bị trong quá trình em thực hiện đồ án Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô, cán bộ trong viện Điện Tử Viễn Thông, viện Đại Học Mở Hà Nội đã nhiệt tình chỉ dạy em trong bốn năm học vừa qua Cảm ơn các thành viên SIPLAB - những người đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em trong quá trình thực hiện đồ án này

Đồ án được bố cục làm 2 phần:

Phần 1: Tổng quan về mạng.

Chương 1 - Tổng quan về mạng máy tính, trong chương này trình bày các

kiến thức cơ bản về mạng, phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý (LAN, WAN, GAN, MAN), theo TOPO và theo từng chức năng

Chương 2 - Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và bộ quản thúc mô hình TCP/IP, trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng chạy

trên bộ giao thức TCP/IP, mô hình OSI

Chương 3 - Mạng Lan và thiết kế mạng Lan, trong chương này trình bày

các kiến thức cơ bản về LAN, các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN, các công nghệ và các chuẩn cáp, các phương pháp đi cáp

Phần 2: Mô hình mạng LAN của một doanh nghiệp

CÁC TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN

CPU Center Processor Unit

DNS Domain Name System

FTP File Transfer Protocol

GAN Global Area Network

HTTP Hypertext Transfer Protocol

ICMP Internet Control Message Protocol

IGMP Internet Group Messages Protocol

IP Internet Protocol

ISO International Standard Oranization

LAN Local Area Network

MAC Media Access Control

MAN Metropolitan Area Network

NIC Network Information Center

NLSP Netware Link Servise Protocol

OS - IS Open System Interconnection Intermediate System To

Intermediate SystemOSI Open Systems Interconnect

OSPF Open Shortest Path First

RIP Routing Information Protocol

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

STP Shield Twisted Pair

TCP Transmission Control Protocol

TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

UDP User Datagram Protocol

UTP Unshield Twisted Pair

WAN Wide Area Network

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

Vào những năm 50 , những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn điện tử nên kích thức rất cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệu máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người

sử dụng

Đến những năm 60 cùng với sự phát triển của máy tính và nhu cầu trao đổi

dữ liệu với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chình là những dạng sơ khai của hệ thống máy tính

Và cho đến những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng khả năng tính toán của Trung tâm máy tính đến các vùng xa Vào năm 1977 công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường mạng của mình cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối bằng dây cáp mạng,

và đó chính là hệ điều hành đầu tiên

1.1 Khái niệm về mạng máy tính

Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cách nào đó Khác với các trạm truyền hình gửi thông tin

đi, các mạng máy tính luôn hai chiều, sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máy tính B thì B có thể trả lời lại A

Nói một cách khác, một số máy tính được kết nối với nhau và có thể trao đổi thông tin cho nhau gọi là mạng máy tính

Hình 1-1: Mô hình mạng căn bản

Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung

dữ liệu Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn

chia sẻ vời nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép trên đĩa mền, CD Rom…điều này gây nhiều bất tiện cho người dùng

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu ta kết nối chúng lại thành mạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điễm sau:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề án,

họ trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn , trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ…)

- Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (Email ) và có thể sử dụng mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chính sách mới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cả thị trường, tin rao vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó ), hoặc sắp xếp thời khoá biểu của mình chen lẫn với thời khoá biểu của các người khác …

- Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp mà các chức năng lại mạnh )

- Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này có thể sử dụng các chương trình tiện ích của các trung tâm máy tính khác cong rỗi, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống

- Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá các tệp (files ) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thư mục đó

1.2 Phân loại mạng máy tính

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý

Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế.

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:

• Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ) : là mạng được lắp đặt trong phạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10 Km Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ cơ quan, xí nghiệp… Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

• Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) : Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng 100 Km trở lại.Các kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s )

• Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

• Mạng toàn cầu Internet

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu )

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (circuit - switched network )

Trong trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường

Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu xuất

xử dụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tiêu tốn thời gian thiết lập con đường (kênh) cố định giữa

2 trạm

Mạng điện thoại là ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network)

Thông tin cần truyền được cấu trúc theo một phân dạng đặc biệt gọi là bản tin Trên bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơi nhận để chuyển bản tin tới đích Tuỳ thuộc vào điều khiện về mạng, các thông tin khác nhau có thể được gửi đi theo các con đường khác nhau

Ưu điểm :

• Hiệu xuất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa các trạm

• Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch bản tin) có thể lưu dữ thông báo cho đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng

• Có điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo

• Có thể tăng hiệu xuất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời đến nhiều đích

Nhược điểm :

Phương pháp chuyển mạch bản tin là không hạn chế kích thước của các thông báo, làm cho phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng và chất lượng truyền đi Mạng chuyển mạch bản tin thích hợp với các dịch

vụ thông tin kiểu thư điện tử hơn là với các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói

Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi

là các gói tin (pachet) có khuôn dạng quy định trước Mối 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 về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằng nhiều con đường khác nhau Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tin ban đầu.

Phương pháp chuyển mach bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gần giống nhau Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa Nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với chuyển mạch bản tin

1.2.3 Phân loại máy tính theo TOPO:

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách

bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có ba dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star topology ), mạng dạng vòng (Ring Topology ) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology ) Ngoài ba dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ ba dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hình hỗn hợp,…

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology)

Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng ( hình 2)

Hình 1-3 Cấu trúc mạng sao

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trục bus, nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng

Mô hình kết nối dạng sao này đã trở lên hết sức phổ biến Với việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mở rộng bằng cách

tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành

Ưu điểm :

• Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào

đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

• Cấu trúc mạng đơn giản và các giải thuật toán ổn định

• Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

• Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm

• Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m với công nghệ hiện tai)

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology)

Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

Ưu điểm:

• Mạng dạng vòng có thuận lợi có thể mở rộng ra xa, tổng đườn dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên

• Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ tối đa khi truy nhập

Nhược điểm:

• Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng

Hình 1-4 Cấu hình mạng vòng

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology)

Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác Các nút đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này

Ở hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu

và dữ liệu khi truyền đi đều mang theo địa chỉ nơi đến

Ưu điểm :

• Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất

• Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ

terminator

Hình1-5: Mạng hình tuyến

Nhược điểm :

• Sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn

• Khi có sự cố hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, lỗi trên đường dây cũng làm cho toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động Cấu trúc này ngày nay ít được sử dụng

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp

Là mạng kết hợp dạng sao và tuyến ( star/bus topology) : Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology Ưu điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc

ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất kỳ toà nhà nào

Kết hợp cấu hình sao và vòng (Star/Ring Topology) Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một thẻ bài liên lạc được chuyển vòng quanh một cái bộ tập trung

1.2.4 Phân loại theo chức năng:

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server:

Một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, web server, printer server….Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client

Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản

lý, có thể phục vụ cho nhiều người dùng

Nhược điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho

hệ thống

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer):

Các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một Client vừa như một Server

CHƯƠNG 2

MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI

VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP

2.1 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect):

Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu ngang qua mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, HoneyWell và Digital Equipment Corporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy tính

Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế – ISO(International Standard Oranization) chính thức đưa ra mô hình OSI(Open Systems Interconnect) là tập hợp các đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối các thiết

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

Hình 2-1:Mô hình OSI bảy tầng

2.1.1 Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI:

Mô hình OSI (Open System Interconnection ): là mô hình tương kết những

hệ thống mở, là mô hình được tổ chức ISO được đề xuất năm 1977 và công bố năm 1984 Để các máy tính và các thiết bịi mạng có thể truyền thông với nhau phải có những quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hình OSI là mộ khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu được 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 rời của mô hình nay mang lại 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 hoá 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, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn,

- Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho các nội dung sau:

 Cách thức các thiết bị giao tiếp và chuyền thông được với nhau

 Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì đựơc truyền

dữ liệu, khi nào thì không được

 Các phương pháp để đảm bảo truyền 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

 Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

- Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp với các chức năng 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

2.1.2 Các giao thức trong mô hình OSI:

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng : Giao thức liên kết ( Connection- Oriented )và giao thức không liên kết (Connection Less)

- Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kêt logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kêt này, việc có liên kêt logic sẽ nâng cao sự an toàn trong truyền dữ liệu

- Giao thức không liên kêt : Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kêt logic mà mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó

Như vậy với giao thức có liên kết , quá trình truyền thông phải gồm ba giai đoạn phân biệt:

- Thiết lập liên kêt (logic): Hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau(truyền

dữ liệu)

- Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèm theo ( như kiểm soat lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/ hợp dữ liệu …)

Để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

- Huỷ bỏ liên kêt (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kêt để dùng cho liên kêt khác

Đối với giao thức không liên kêt thì chỉ duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu mà thôi

Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet ) được hiểu như là một đơn vị thông tin dùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Những thông điệp (message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo thành các gói tin ở các gói nguồn Và những gói tin này khi đích sẽ được kết hợp lại thành các thông điệp ban đầu Mỗi gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữ liệu

Hdr: Phần đầu gói tin

Trl: phần kiểm lỗi (tầng liên kết dữ liệu )Data: phần dữ liệu của gói tin

Hình 2-2:Phương thức xác lập gói tin mô hình OSI

Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng , mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới

và ngược lại Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header) đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi Nói cách khác, từng gói tin bao gồm phần đầu(header) và phần dữ liệu Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một phần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến bên nhận

hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tương ứng và đây cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào.

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI:

 Tầng ứng dụng (Application Layer):

Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa các chương trình ứng dụng của người dùng và mạng Giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng Tầng ứng dụng xử lý truy cập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi Tầng này không cung cấp dịch vụ cho tầng nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gửi nhận mail, Telnet, HTTP, FTP,SMTP…

 Tầng trình bầy (Presentation Layer):

Lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu được trao đổi nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi, lớp ứng dụng của một hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời nó cũng nén

và giải nén dữ liệu Thứ tự byte, bit bên gửi và bên nhận quy ước quy tắc gửi nhận một chuỗi byte và bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte, bit vào trước hoặc sau khi truyền Lớp trình bày cũng quản lý các cấp độ nén dữ liệu làm giảm số bít cần truyền

Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau

 Tầng phiên (Session Layer)

Lớp này có tác dụng thiết lập quản lý và kết thúc các phiên thông tin giữa hai thiết bị truyền nhận Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ của chúng Lớp phiên cung cấp các dịch vụ cho lớp trình bày, cung cấp sự đồng bộ hoá giữa các tác vụ người dùng bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu Bằng cách này nếu mạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối

cùng mới phải truyền lại Lớp này cũng thi hành kiểm soát hội thoại giữa các quá trình giao tiếp, điều chỉnh bên nào truyền, khi nào, trong bao lâu.

Trong trường hợp mạng là hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấn đề hai người sử dụng luân phiên phải lấy lượt để truyền dữ liệu ở một thời điểm chỉ có một người sử dụng đó quyền đặc biệt được gọi các dịch vụ nhất định của tầng phiên Việc phân bổ tầng này thông qua việc trao đổi thẻ bài

 Tầng vận chuyển(Transport Layer):

Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các tầng trên, nó phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết dữ liệu vào một luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết bị đáng tin cậy Tầng này thiết lập duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo cung cấp các dịch vụ sau:

- Xếp thứ tự các phân đoạn: Khi một thông điệp lớn được tách thành nhiều phân đoạn nhỏ để bàn giao , tầng vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự trước khi giáp nối các phân đoạn thành thông điệp ban đầu

- Kiếm soát lỗi: Khi có phân đoạn bị thất bại , sai hoạc trùng lặp, tầng vận chuyển sẽ yêu cầu truyền lại

- Kiểm soát luồng : Tầng vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận để xác nhận Bên gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kế tiếp nếu bên nhận chưa gửi tín hiệu xác nhận rằng đã nhận được phân đoạn dữ liệu trước đó đầy đủ

Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của tầng mạng

 Tầng mạng (network layer)

Chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gửi packet từ mạng nguồn đến mạng đích Tầng này quyết định hướng đi từ máy nguồn đến máy đích… Nó cũng quản lý lưu lượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến va kiểm soát tắc nghẽn dữ liệu Nếu bộ thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ dữ liệu mà máy tính nguồn gửi đi, tầng mạng trên bộ định tuyến sẽ chia sẻ dữ liệu thành những đơn vị nhỏ hơn

Tầng mạng quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ máy này sang máy khác và ngược lại.Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet- switched network) gồm các tập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu.Các gói

dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được chuyển qua một chuỗi các nút Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp

Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức

xử lý tập trung và xử lý tại chỗ:

- Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một (hoặc vài trung tâm điều khiển mạng, chúng thực hiện việc lập ra các bảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cắt giữ tại trung tâm điều khiển mạng

- Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việc chọn đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng Trong từng thời điểm , mỗi nút phải duy trì các thông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình Như vậy các thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút

 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link):

Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước , địa chỉ máy gửi

và nhận của mỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định được cơ chế truy cập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các máy tính , đó là phương thức “điểm- điểm” và phương thức “điểm- nhiều điểm”

Với phương thức “điểm - điểm” các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau Phương thức “điểm- nhiều điểm” tất cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý.

Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi Nếu một gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại

Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm hai loại chính là các giao thức hướng ký tự và các giao thức hướng bit Các giao thức hướng ký tự được xây dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã nào đó ( như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân( xâu bít ) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu , các thủ tục), và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một

0 và 1 ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghiã của các bit ở tầng vật lý sẽ được xác định

TCP/IP - Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP:

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau Ngày nay,TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu.

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng như sau:

- Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

- Tầng Internet (Internet Layer)

- Tầng giao vận (Host- to Host Transport Layer)

 Tầng giao vận:

ApplicationsTransportInternetwork

Network Interface

AndHardware

ApplicationsTCP/UDP ICMP

IP ARP/RARP

Network Interface

AndHardware

Hình 2-3: Kiến trúc TCP/IP

Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng của tầng mạng Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time- out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa

UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ trạm này đến trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên

 Tầng ứng dụng:

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử, www (World Wide Web)

User Data

User Data

Application data

Appl Header

TCP header

Application data

TCP header

IP header

Application data

TCP header

IP header

Cũng tương tự như mô hình OSI khi truyền dữ liệu quá trình tiến hành từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin điều khiển được gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình này xảy ra ngược lại, dữ liệu được truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi và khi đến tấng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa Hình vẽ 0-10 cho ta thấy lược đồ dữ liệu qua các tầng Trong hình

vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệu được mang những thuật ngữ khác nhau:

- Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream

- Trong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi là TCP segment

- Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IP datagram

- Trong tầng liên kết , dữ liệu được truyền đi gọi là frame

SVTH: Bùi Thùy Trang 26 Lớp: K11E

2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI:

TCP/IP với OSI: mỗi tầng trong TCP/IP có thể là một hay nhiều tầng của OSI.Bảng sau chỉ rõ mối tương quan giữa các tầng trong mô hình TCP/IP với OSI:

Physical Layer va Data link Layer Data link Layer

Session Layer, Presentation Layer,

Application Layer

Application Layer

Sự khác nhau giữa TCP/IP với OSI chỉ là:

- Tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP bao gồm luôn cả 3tầng trên của

mô hình OSI

- Tầng giao vận trong mô hình TCP/IP không phải luôn đảm bảo độ tin cậy của việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của mô hình OSI mà cho phép thêm một lựa chọn khác là UDP

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP :

2.2.3.1 Giao thức hiệu năng IP (Internet Protocol):

Giới thiệu chung:

Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của

bộ giao thức TCP/IP Mục đích của giao thức liên mạng IP là cung cấp khả năng kết nối của mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu IP là giao thức cung cấp dịch vụ phân phát datagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu , không đảm bảo rằng datagram sẽ tới đích và không duy trì thông tin nào về những datagram đã gửi đi

Khuân dạng đơn vị dữ liệu dùng trong IP được thể hiện như hình vẽ:

1 2 3 4 5 6

Destination Address

Time to live Protocol Header ChecksumIdentification Flags Fragment OffsetVersion IHL Type ofService Total Length

Source Address

Ý nghĩa các tham số trong IP header:

- Version (4 bit) : chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt

- IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ (word-32 bit)

- Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ

- Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theo byte

- Indentification (16 bit) : là trường định danh

- Flags (3 bit) : các cờ sử dụng trong khi phân đoạn các datagram

- Flagment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn phân mảnh trong datagram tính theo đơn vị 64 bit

- TTL(Time to Live ) : thiết lập thời gian tồn tại của datagram

- Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp

- Header checksum (16 bit): kiểm soát lỗi cho vùng IP header

- Source address (32 bit) : địa chỉ IP trạm đích

- Option: Khai báo các tuỳ chọn do ngừơi gửi yêu cầu

 Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4):

0.0.0.0 đến 127.255.255.255128.0.0.0 đến 191.255.255.255192.0.0.0 đến 223.255.255.255224.0.0.0 đến 239.255.255.255240.0.0.0 đến 247.255.255.255

Hình 2-8: Bảng các lớp địa chỉ Internet

 Địa chỉ mạng con:

Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trong thực tế thường không có một số lượng trạm lớn như vậy kết nối vào một mạng đơn lẻ địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành các mạng con nhỏ hơn Ta có thể dùng một số bit đầu tiên của trường hostid trong địa chỉ IP để đặt địa chỉ mạng con

Chẳng hạn đối với một địa chỉ thuộc lớp A, việc chia địa chỉ mạng con có thể được thực hiện như sau:

 Mặt nạ địa chỉ mạng con:

Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉ mạng con: bao nhiêu bit trong trường hostid được dùng cho phần địa chỉ mạng con(subnetid) Thông tin này được chỉ ra trong mặt nạ địa chỉ mạng con (subnet mask) Subnet mask cũng là một số 32 bit với các bit tương ứng với phần netid và subnetid được đặt bằng 1 còn các bit còn lại được đặt bằng 0

2.2.3.2 Giao thức hiệu năng UDP (User Datagram Protocol):

UDP là giao thức không liên kết, cung cấp dịch vụ giao vận không tin cậy được, sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận Khác với TCP, UDP không có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận (ACK), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo cho người gửi Khuân dạng của UDP datagram được mô tả như sau:

- Số hiệu cổng nguồn (Source Port -16 bit): số hiệu cổng nơi đã gửi datagram

- Số hiệu cổng đích (Destination Port -16 bit): số hiệu cổng nơi datagram đã chuyển tới

- Độ dài UDP (Length – 16 bit): độ dài tổng cộng kể cả phần header của UDP datagram

- UDP Checksum(16 bit): dùng để kiểm soát lỗi, nếu phát hiện lỗi thì UDP datagram sẽ bị loại bỏ mà không có một thông báo nào trả lại cho trạm gửi

UDP có chế độ gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để định danh duy nhất cho nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP Nó thường dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol):

Source Port Destination

Port

PortData begins here…

TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận và cùng sử dụng giao thức IP trong tầng mạng Nhưng không giống như UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy và có liên kết

Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phải thiết lập liên kết với nhau trước khi trao đổi dữ liệu Sự tin cậy trong dịch vụ được cung cấp bởi TCP được thể hiện như sau:

- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến được TCP chia thành các segment

có kích thước phù hợp nhất để truyền đi

- Khi TCP gửi 1 segment , nó duy trì một thời lượng để chờ phúc đáp

từ trạm nhận Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đáp không gửi tới được trạm gửi thì segment đó được truyền lại

- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúc đáp tuy nhiêm phúc đáp không được gửi lại ngay lập tức mà thường trễ một khoảng thời gian

- TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Header của

dữ liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn Nếu 1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi truyền lại segment bị lỗi đó

TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng Mỗi của liên kết TCP có vùng đệm (buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi truyền một lượng dữ liệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại) Điều này tránh sảy

ra trường hợp trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn

Khuân dạng của TCP segment được mô tả như sau:

Source Port Destination Port Sequence Number

Acknowledgment Number Offset Reserved Flags Window

Data begins here…

1 2 3 4 5 6

Hình 2-11: Khuân dạng TCP segment

Các tham số trong khân dạng trên có ý nghĩa như sau:

- Source Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm nguồn

- Destination Port (16 bits) là số hiệu cổng của trạm đích

- Sequence Number (32 bits) là số hiệu byte đàu tiên của segment trừ khi bit SYN được thiết lập Nếu bit SYN được thiết lập thì sequence number là số hiệu tuần tự khởi đầu ISN (Initial Sequence Number )

và byte dữ liệu đầu tiên là ISN +1 Thông qua trường này TCP thực hiện việc quản lý từng byte truyền đi trên một kết nối TCP

- Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của segment tiếp theo

mà trạm nguồn đang chờ để nhận và ngầm định báo nhận tốt các segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn

- Header Length (4 bits): Số lượng từ (32 bits) trong TCP header, chỉ

ra vị trị bắt đầu của vùng dữ liệu vì trường Option có độ dài thay đổi Header length có giá trị từ 20 đến 60 byte

- Reserved(6 bits) : dành để dùng trong tương lai

- Control bits: các bit điều khiển

URG : xác định vùng con trỏ khẩn có hiệu lực

ACK : vùng bao nhận ACK Number có hiệu lực

PSH : Chức năng PUSH.

RST : khởi động lại liên kết SYN :đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự (sequence number)FIN : không còn dữ liệu từ trạm nguồn

- Window size(16 bits): cấp phát thẻ để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa sổ trượt)

- Checksum (16 bits) : mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment cả phần header và dữ liệu

- Urgent Pointer(16 bits): con trỏ trỏ tới số hiệu tuần tự của byte cuối cùng trong dòng dữ liệu khẩn cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệu khẩn Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập

- Option (độ dài thay đổi): Khai báo các tuỳ chọn cuat TCP

- TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng ứng dụng có độ dài ngầm định là 536 byte Giá trị này có thể điều chỉnh được bằng cách khai báo trong vùng Option

CHƯƠNG 3 MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản:

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN:

3.1.1.1.Card mạng - NIC (Network Interface Card)

Card mạng _ NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết nối vào mạng.Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media Access Control Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng Card thực hiện các chức năng quan trọng:

- Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máy tính

- Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC

- Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải

- Điều khiển truy xuất môi trường: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻ môi trường

- Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cách dùng các bộ thu phát tích hợp sẵn

Card mạng quyết định phần lớn các đặc tính của LAN như:

- Kiểu cáp

- Topo

- Phương pháp truy nhập mạng

- Tốc độ truyền thông tin

Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúng hoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với môi trường mạng bằng một card mạng với các lớp OSI khác được thực hiện bằng phần mềm bên trong host

Hình 3-1 : Card mạng NIC

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp:

Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại

và định thời lại tín hiệu Thiết bị này hoạt động ở mức 1 (Physical repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port còn lại Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền mà không sửa đổi gì

3.1.1.3 Hub:

Hình 3-2 : Hub

Là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng Khi có tín hiệu Ethernet được truyền tự một trạm tới hub, nó được lặp đI lặp lại trên khắp các cổng của hub Các hub thông minh

có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub

Có ba loại hub:

- Hub đơn (stand alone hub )

- Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp)

- Hub modun (modular hub ) Modular hub rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức năng quản

lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun 10 BASET

Stackable hub là một ý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu cho nhưng kế hoạch phát triển LAN sau này

Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:

- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức nưng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng

- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện

tử có thể khuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết bị của mạng Quá trình xử lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhậy cảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub

bị động

Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng.

Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE 0 ) đền nghị dùng các tên sau đây

để chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3

- Dây cáp đồng trục sợi tơ (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc độ

10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m )

- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m )

- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc độ

10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn )

- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL

3.1.1.4 Liên mạng (Iternetworking )

Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi là Iternetworking Iternetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router

và switch

3.1.1.5 Cầu nối (bridge ):

Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau

nó có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì

nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có truyền đi hay không

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà

nó thấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Bridge

A B C

D E F

Hình 3-3: Hoạt động của cầu nối.

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơI gửi và nhận và dựa trên địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không gửi và bổ sung bảng địa chỉ.

Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng

đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không gửi gói tin đó đi, nếu ngược lại thì Bridge mới huyển gói tin dó đi sang phía bên kia

Ở đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi

Để đánh giá một Bridge người ta thường đưa ra khái niệm: lọc và vận chuyển

- Qua trình xử lý mỗi gói tin được gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọc thể hiện trực tiếp khả năng hoạt động của Bridge

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysic

- Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khả năng của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khá.Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng

có thể sử dụng loại dây nối khác nhau

Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi

Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó

có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua

3.1.1.6 Bộ dẫn đường (router ):

Hình3-5 Router

Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, nó có thể tìm được đường

đI tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối để đI từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhậnthuộc mạng cuối Router có thể được sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể đI theo nhiều đường khác nhau đẻ tới đích

Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tin trên đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận

và xử lý các gói tin gửi đến mà thôi Khi một trạm muốn gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router ( Trong gói tin đó phải chứa các thông tin khác về đích đến ) và khi gói tin đến Router thì Router mới

xử lý và gửi tiếp