đồ án GIAO THỨC TCP/IP

Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT nay là ITU dùng cho liên mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thứ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC TCP/IP

1.1 Lịch sử phát triển củaTCP/IP và mạng Internet

Mạng Internet là một mạng máy tính toàn cầu, bao gồm hàng chục triệu

người sử dụng, được hình thành từ cuối thập kỷ 60 từ một thí nghiệm của Bộ quốc phòng Mỹ Tại thời điểm ban đầu đó là mạng ARPAnet của Ban quản lý

dự án nghiên cứu Quốc phòng ARPAnet là một mạng thử nghiệm phục vụ các nghiên cứu quốc phòng, một trong những mục đích của nó là xây dựng một mạng máy tính có khả năng chịu đựng các sự cố (ví dụ một số nút mạng bị tấn côngvà phá huỷ nhưng mạng vẫn tiếp tục hoạt động) Mạng cho phép một máy tính bất kỳ trên mạng liên lạc với mọi máy tính khác

Khả năng kết nối các hệ thống máy tính khác nhau đã hấp dẫn mọi người,

vả lại đây cũng là phương pháp thực tế duy nhất để kết nối các máy tính của các hãng khác nhau Kết quả là các nhà phát triển phần mềm ở Mỹ, Anh và Châu

Âu bắt đầu phát triển các phần mềm trên bộ giao thức TCP/IP (giao thức được

sử dụng trong việc truyền thông trên Internet) cho tất cả các loại máy Điều này cũng hấp dẫn các trường đại học, các trung tâm nghiên cứu lớn và các cơ quan chính phủ, những nơi mong muốn mua máy tính từ các nhà sản xuất, không bị phụ thuộc vào một hãng cố định nào

Bên cạnh đó các hệ thống cục bộ LAN bắt đầu phát triển cùng với sự xuất

hiện các máy để bàn (Desktop Workstations) vào năm 1983 Phần lớn các máy

để bàn sử dụng Berkeley UNIX, phần mềm cho kết nối TCP/IP đã được coi là một phần của hệ điều hành này Một điều rõ ràng là các mạng này có thể kết nối với nhau dễ dàng

Trong quá trình hình thành mạng Internet, NSFNET (được sự tài trợ của Hội khoa học Quốc gia Mỹ) đóng một vai trò tương đối quan trọng Vào cuối những năm 80, NFS thiết lập 5 trung tâm siêu máy tính Trước đó, những máy tính nhanh nhất thế giới được sử dụng cho công việc phát triển vũ khí mới và một vài hãng lớn Với các trung tâm mới này, NFS đã cho phép mọi người hoạt động trong lĩnh vực khoa học được sử dụng Ban đầu, NFS định sử dụng ARPAnet để nối 5 trung tâm máy tính này, nhưng ý đồ này đã bị thói quan liêu

và bộ máy hành chính làm thất bại Vì vậy, NFS đã quyết định xây dựng mạng riêng của mình, vẫn dựa trên thủ tục TCP/IP, đường truyền tốc độ 56 Kbps Các

trường đại học được nối thành các mạng vùng và các mạng vùng được nối với các trung tâm siêu máy tính

Ngày nay mạng Internet đã được phát triển nhanh chóng trong giới khoa học và giáo dục của Mỹ, sau đó phát triển rộng toàn cầu, phục vụ một cách đắc lực cho việc trao đổi thông tin trước hết trong các lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục

và gần đây cho thương mại

Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói và dùng giao thức TCP/IP Ngày nay nhiều mạng với kiến trúc khác nhau có thể nối vào Internet nhờ các cầu nối đa giao thức

1.2 Giao thức TCP/IP

Khái niệm giao thức (Protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng truyền

thông Có thể hiểu một cách khái quát đó là tập hợp tất cả các quy tắc cần thiết (các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ ) cho phép các giao thức trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn

Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT (nay là ITU) dùng cho liên mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối các hệ thống mở Trên Internet họ giao thức được sử dụng là bộ giao thức TCP/IP

Hai giao thức được dùng chủ yếu ở đây là TCP ( Transmision Control Protocol

) và IP (Internet Protocol ) TCP là một giao thức kiểu có kết nối

(Connection-Oriented), tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu Còn giao thức IP là một

giao thức kiểu không kết nối (Connectionless), nghĩa là không cần phải có giai

đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể nào đó trước khi trao đổi dữ liệu Khái niệm TCP/IP không chỉ bị giới hạn ở hai giao thức này Thường thì TCP/IP được dùng để chỉ một nhóm các giao thức có liên quan đến TCP và IP như UDP (User Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol), TELNET (Terminal Emulation Protocol) và v.v

Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng hầu hết các mạng

máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mỗi hệ

thống thành phần của mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên cơ sở tầng trước đó Số lượng các tầng cùng như

Các bit 1 : dùng để chỉ định địa chỉ mạng trên địa chỉ IP

Các bit 0 : dùng để chỉ định địa chỉ máy trạm trên địa chỉ IP

Ví dụ đối với mạng A có địa chỉ là 25.0.0.0, nếu dành 8 bits cho Subnet thì mặt nạ có giá trị là 255.255.0.0 , nếu dành 16 bits cho Subnet thì mặt nạ có giá trị là 255.255.255.0

Từ địa chỉ IP ta thực hiện phép toán logic AND với địa chỉ Subnet Mask kết quả sẽ tạo ra được địa chỉ mạng nơi đến Kết quả này được sử dụng để tìm bước tiếp theo trong thuật toán tìm đường trên mạng Nếu kết quả này trùng với địa chỉ mạng tại trạm đang làm việc thì sẽ xét tiếp địa chỉ máy trạm để truyền đi Theo cấu trúc của Subnet Mask thì ta thấy tất cả các trạm làm việc trong cùng một mạng con có cùng giá trị Subnet Mask

Với phương pháp này số bits dùng để đánh địa chỉ host có thể nhỏ hơn 8 bits (đối với lớp C) tức là một địa chỉ lớp C có thể phân nhỏ hơn nữa và khi đó các mạng con này thường được xác định bởi các địa chỉ có thêm phần chú thích

số bits dành cho địa chỉ mạng, ví dụ 203.160.0.0/25 mô tả Subnet 203.160.0.0

(thuộc lớp C) nhưng có 25 bits dùng cho địa chỉ mạng và 7 bits dùng cho địa chỉ Hosts tức là Subnet này chỉ có tối đa là 128 Hosts chứ không phải là 256 Hosts

Trong tất cả các lớp địa chỉ mạng cũng như các Subnets, các điạ chỉ đầu

và cuối của mạng được dùng cho các mục đích riêng Một địa chỉ IP cùng với tất cả các bits địa chỉ máy trạm có giá trị có là 0 (địa chỉ đầu mạng) được dùng

để chỉ chính mạng đó (hay địa chỉ xác định mạng) Ví dụ địa chỉ 203.160.1.0 được dùng để chỉ mạng 203.160.1.0 Còn nếu tất cả các bits địa chỉ trong phần

địa chỉ của trạm đều có giá trị là 1 (địa chỉ cuối mạng) thì địa chỉ này được

dùng làm địa chỉ quảng bá Ví dụ địa chỉ quảng bá của mạng 203.160.1.0 là 203.160.1.255 Một gói dữ liệu gửi đến địa chỉ này sẽ được truyền đến tất cả

các máy trạm trên địa chỉ này

Trên mạng Internet, việc quản lý và phân phối địa chỉ IP là do NIC (Network Information Center) Với sự bùng nổ của số máy tính kết nối vào mạng Internet, địa chỉ IP đã trở thành một tài nguyên cạn kiệt, người ta đã phải xây dựng nhiều công nghệ để khắc phục tình hình này Ví dụ như công nghệ

cấp phát địa chỉ IP động như BOOTP hay DHCP (Dynamic Host Configuration

Protocol) Khi sử dụng công nghệ này thì không nhất thiết mọi máy trên mạng đều phải có một địa chỉ IP định trước mà nó sẽ được Server cấp cho một địa chỉ

IP khi thực hiện kết nối Tuy nhiên giải pháp này chỉ là tạm thời trong tương lai thì địa chỉ IPv6 sẽ đượcđưa vào sử dụng

2 Tầng liên kết dữ liệu (Data link): Cung cấp phương tiện để truyền thông

tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết

3 Tầng mạng (Network): Thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông

tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/ hợp dữ liệu nếu cần

4 Tầng giao vận (Transport): Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu

mút (end - to - end), thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng

dữ liệu giữa hai đầu mút Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt / hợp

dữ liệu nếu cần

5 Tầng phiên (Session): Cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa

các ứng dụng, thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng

6 Tầng trình diễn (Presentation): Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng

yêu cầu truyền dữ liệu của các tầng ứng dụng qua mô hình OSI

7 Tầng ứng dụng (Application): Cung cấp các phương tiện để người sử

dụng có thể truy cập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán

1.2.2 Giao thức TCP/IP và mô hình 7 lớp OSI

Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP được minh hoạ tổng quát như hình 1.2 với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn được sử dụng có so sánh với kiến trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao thức này

OSI Model TCP/IP Architectual Model

UserDatagram Protocol (UDP)

RIP ICMP

Internet Protocol (IP)

ARP

Ethernet Tokenbus Token Ring FDDI IEEE802.3 IEEE802.4 EEE802.5 ANSI X3 T95

Trong đó :

TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ tục liên lạc ở tầng giao vận của

TCP/IP TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông suốt và tính đúng đắn của dữ liệu giữa 2 đầu của kết nối, dựa trên các gói tin IP

UDP: (User Datagram Protocol) Thủ tục liên kết ở tầng giao vận của

TCP/IP Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả năng thông suốt của dữ liệu, cũng không có chế độ sửa lỗi Bù lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn TCP

IP: (Internet Protocol) Là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nó có trách

nhiệm vận chuyển các Datagrams qua mạng Internet

ICMP: (Internet Control Message Protocol) Thủ tục truyền các thông tin

điều khiển trên mạng TCP/IP Xử lý các tin báo trạng thái cho IP như lỗi và các thay đổi trong phần cứng của mạng ảnh hưởng đến sự định tuyến thông tin truyền trong mạng

RIP: (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin đây

là một trong những giao thức để xác định phương pháp định tuyến tốt nhất cho truyền tin

ARP: (Address Resolution Protocol) Là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu

Chức năng của nó là tìm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đó Muốn vậy

nó thực hiện Broadcasting trên mạng, và máy trạm nào có địa chỉ IP trùng với địa chỉ IP đang được hỏi sẽ trả lời thông tin về địa chỉ vật lý của nó

DSN: (Domain name System) Xác định các địa chỉ theo số từ các tên của

máy tính kết nối trên mạng

FTP: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tệp để truyền tệp từ một

máy này đến một máy tính khác Dịch vụ này là một trong những dịch vụ cơ bản của Internet

Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa

với Telnet người sử dụng có thể từ một máy tính của mình ở xa máy chủ, đăng

ký truy nhập vào máy chủ để xử dụng các tài nguyên của máy chủ như là mình đang ngồi tại máy chủ

FTP – File Transfer Protocol SMTP- Simple Mail Transfer Protocol DNS – Domain Name System

SNMP – Simple Network Manage Protocol ICMP- Internet Control Message Protocol ARP - Address Resolution Protocol FDDI - - Fiber Distributed Data Interface RPI - - Routing Information Protocol

SMTP: (Simple Mail Transfer Protocol) Giao thức truyền thư đơn giản: là

một giao thức trực tiếp bảo đảm truyền thư điện tử giữa các máy tính trên mạng Internet

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

đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và các thiết bị kết nối mạng

1.2.3 Giao thức liên mạng IP

Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu Vai trò của IP tương tự vai trò của giao thức tầng

mạng trong mô hình OSI Mặc dù từ Internet xuất hiện trong IP nhưng giao

thức này không nhất thiết phải sử dụng trên Internet Tất cả các máy trạm trên Internet đều hiểu IP, nhưng IP có thể sử dụng trong các mạng mà không có sự liện hệ với Internet

IP là giao thức kiểu không kết nối (Connectionless) tức là không cần có

giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu Đơn vị dữ liệu dùng trong

giao thức IP là IP Datagram hay gọi tắt là Datagram

Một Datagram được chia làm hai phần : Phần tiêu đề (Header) và phần chứa dữ liệu cần truyền (Data) Trong đó phần Header gồm một số trường chứa

các thông tin điều khiển Datagram

1.2.3.1.Cấu trúc của IP Datagram

Cấu trúc tổng quát của một IP Datagram như sau:

Cấu trúc chi tiết của một IP Datagram Header được mô tả như hình 1.3

Version IHL Type of

Datas

Trong đó:

 Trường version (4 bits) cho biết phiên bản của IP đang được sử dụng,

hiện nay là IPv4 Trong tương lai thì địa chỉ IPv6 sẽ được sử dụng

 IHL (4 bits) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Header Length) của

Datagram tính theo đơn vị từ ( 32 bits)

 Type of service (8 bits), đặc tả các tham số về dịch vụ Khuôn dạng của

nó được chỉ ra như sau

0 1 2 3 4 5 6 7

8 Bits của trường Service được chia ra làm 5 phần cụ thể như sau :

 Precedence (3 bits) chỉ thị quyền ưu tiên gửi Datagram, các mức ưu

tiên từ 0 (bình thường) đến mức cao nhất là 7 (điều khiển mạng) cho phép người sử dụng chỉ ra tầm quan trọng của Datagram

 Ba bit D, T, R nói nên khiểu truyền Datagram, cụ thể như sau:

 Bit D (Delay)chỉ độ trễ yêu cầu

 Bit T (Throughput) chỉ thông lượng yêu cầu

 Bit R (Reliability) chỉ độ tin cậy yêu cầu

 Reserved (2 bits) chưa sử dụng

 Total Length (16 bits) : Chỉ độ dài toàn bộ Datagram kể cả phần Header

Đơn vị tính là Byte

 Identification (16 bits) Trường này được sử dụng để giúp các Host đích

lắp lại một gói đã bị phân mảnh, nó cùng các trường khác như Source Address, Destination Address để định danh duy nhất một Datagram khi

Bit 0 Chưa sử dụng lấy giá trị 0

Bit 1 (DF) DF=0: Thực hiện phân đoạn

DF=1: Không thực hiện phân đoạn

Bit 2 (MF) MF=0: Phân đoạn lần cuối

MF=1: Phân đoạn thêm

 Fragment offset (13 bits): Chỉ vị trí của đoạn (Fragment) ở trong

Datagram Đơn vị tính là 64 bits (8 Bytes)

 Time to live (8 bits): Cho biết thời gian tồn tại của Datagram trên liên

mạng Để tránh tình trạng một Datagram bị quẩn trên liên mạng Nếu sau một khoảng thời gian bằng thời gian sống mà Datagram vẫn chưa đến đích thì nó bị huỷ

 Protocol (8 bits) Cho biết giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ

liệu ở trạm đích Giao thức tầng trên của IP thường là TCP hoặc UDP

 Header Checksum (16 bits): Đây là mã kiểm soát lỗi 16 bits theo

phương pháp CRC cho vùng Header nhằm phát hiện các lỗi của Datagram

 Source Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm nguồn

 Destination Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm đích Trong

một liên mạng địa chỉ IP của trạm nguồn và địa chỉ IP của trạm đích là duy nhất

 Options (độ dài thay đổi) Dùng để khai báo Options do người sử dụng

yêu cầu

 Padding (độ dài thay đổi) Là một vùng đệm được dùng để đảm bảo cho

phần Header luôn kết thúc ở mức 32 bits Giá trị của Padding gồm toàn bit 0

 Data (Độ dài thay đổi) Vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bits Kích

thước tối đa của trường Data là 65535 Bytes

1.2.3.2.Quá trình phân mảnh các gói dữ liệu

Trong quá trình truyền dữ liệu, một gói dữ liệu (Datagram) có thể được truyền đi qua nhiều mạng khác nhau Một gói dữ liệu nhận được từ một mạng nào đó có thể quá lớn để truyền đi trong một gói đơn của mạng khác, bởi vậy

mỗi loại cấu trúc mạng cho phép một đơn vị truyền cực đại MTU (Maximum

Transmission Unit) khác nhau Đây chính là kích thước lớn nhất của một gói

mà chúng có thể truyền được Nếu như một gói dữ liệu nhận được từ một mạng nào đó mà kích thước của nó lớn hơn MTU của mạng khác thì nó cần được

phân mảnh ra thành gói nhỏ hơn gọi là Fragment để truyền đi, quá trình này

gọi là quá trình phân mảnh Dạng của một Fragment cũng giống như dạng của một gói dữ liệu thông thường Từ thứ hai trong phần Header chứa các thông tin

Hình 4.14: Cấu trúc phần tử chuyển mạch kiểu vòng

4.2.5.3.Phần tử chuyển mạch sử dụng bộ nhớ trung tâm

Trong phần tử chuyển mạch sử dụng bộ nhớ trung tâm, các bộ điều khiển đầu vào và đầu ra đều sử dụng một bộ nhớ chung duy nhất (hình 4.15) Số liệu

từ tất cả các đầu vào đều được ghi vào bộ nhớ này, số liệu được đọc ra bởi đầu

ra bất kỳ bộ nhớ chung còn có thể được tổ chức thành các bộ đệm logic đầu vào, đầu ra Bởi vì các bộ đệm cùng chia sẻ một bộ nhớ chung duy nhất nên dung lượng bộ nhớ yêu cầu trong trường hợp này nhỏ hơn nhiều so với trường hợp phần tử chuyển mạch dùng các bộ đệm riêng rẽ Các phần tử chuyển mạch loại này thường làm việc theo nguyên tắc tự định đường Mặt khác cũng cần lưu ý rằng phần tử chuyển mạch có bộ nhớ trung tâm phải được tổ chức thành các tầng song song để đảm bảo tần suất truy nhập bộ nhớ không lớn hơn tốc độ cho phép của bộ nhớ

Hình 4.15: Cấu trúc phần tử chuyển mạch sử dụng bộ nhớ trung tâm

4.2.6.So sánh các cấu trúc chuyển mạch

Phần tử chuyển mạch kiểu ma trận được chia làm ba loại với các tổ chức

bộ đệm khác nhau: bộ đệm đầu vào, bộ đệm đầu ra, bộ đệm tại giao điểm của

ma trận Bộ đệm đầu vào sẽ tránh được hiện tượng nghẽn đầu vào và tăng tốc

độ thực tế của dòng dữ liệu đi qua chuyển mạch Bộ đệm tại giao điểm của ma

liệu Hình 5.5 trình bày quá trình chuyển các gói dữ liệu của các giao thức khác nhau qua một kênh ảo sử dụng phương pháp đóng gói LLC/SNAP

Hình 5.5: Phương pháp đóng gói LLC/SNAP Với đơn vị số liệu của giao thức phân tích địa chỉ ATM thì các giá trị các trường trong phần tiếp đầu điều khiển liên kết logic và phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con cũng giống như đơn vị số liệu của giao thức Internet Chỉ khác ở trường xác định giao thức PID Trong trường hợp giao thức phân tích địa chỉ ATM trường PID có giá trị 0x08-06

LLC/SNAP

SSCS

CPCS SAR

VCC

Líp ATM

Líp vËt lý AAL

bảng đệm của mình xem có sẵn địa chỉ của B hay không Nếu không có,

máy A sẽ gửi một yêu cầu phân tích địa chỉ ATM (ATMARP_Request) đến

máy chủ ATMARP Nếu máy chủ tìm thấy địa chỉ của máy B trong bảng địa chỉ của mình thì nó sẽ trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ của máy A bằng ATMARP_Reply Máy A dựa vào thông tin nhận được để thiết lập một kết nối ảo đến máy B Sau khi thiết lập được kết nối đến máy B, máy A sẽ gửi một yêu cầu phân tích địa chỉ ngược theo kết nối ảo vừa được thiết lập đến máy B Dựa vào thông tin nhận được từ máy B , máy A sẽ sửa đổi bảng đệm địa chỉ của mình Nếu máy chủ S không tìm được địa chỉ của máy B thì nó

sẽ gửi trả lời không tìm được địa chỉ ATM đến máy A (ATMARP_NAK) Quá trình này được mô tả như hình 5.9

Hình 5.9: Quá trình phân tích địa chỉ

5.2.5.4.Cấu trúc bảng đệm địa chỉ

Bảng đệm địa chỉ là một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về sự tương ứng giữa địa chỉ IP và địa chỉ ATM Cấu trúc của một bảng đệm địa chỉ bao gồm 5 trường thông tin: Địa chỉ IP, địa chỉ ATM, kết nối ảo, trường thời gian

và phương pháp đóng gói dữ liệu Mỗi một cặp địa chỉ IP và ATM trong bảng

đệm địa chỉ sẽ xác định một thiết bị cuối trong mạng con IP Logic Trường kết nối ảo dùng để định danh (cặp giá trị VPI/VCI) của kết nối giữa máy chứa bảng đệm đang xét đến máy có địa chỉ IP và ATM tương ứng với kết nối đó Trường thời gian chỉ ra thời gian kể từ lúc bộ đệm dữ liệu tương ứng được xây dựng

hoặc cập nhật, trường này cũng có thể coi là thời gian hợp lệ của bộ đệm dữ

1

M¹ng ATM

ATMARP_Requesr ATMARP_Reply KÕt nèi

3 1 2

liệu Cấu trúc của nó là một bộ đếm ngược, khi nào trường này đếm đến 0 thì

bộ đệm dữ liệu không còn hợp lệ và phải cập nhật lại Tuỳ theo loại bảng đệm

mà thời gian cần cập nhật lại khác nhau Khi trường thời gian đếm hết mà bộ đệm không được cập nhật thì nó bị xoá bỏ Trường phương pháp đóng gói chỉ

ra phương pháp đóng gói của kết nối ảo Một máy bất kỳ trong mạng con Logic

mà có lưu trữ bảng đệm địa chỉ cần biết những kết nối ảo nào của mình hỗ trợ phương pháp đóng gói LLC/SNAP và kết nối ảo đó được kết nối đến máy nào tương ứng với địa chỉ IP và ATM nào

Mỗi thiết bị cuối trong mạng con Logic đều phải có bảng đệm địa chỉ của riêng mình Các máy khách chỉ yêu cầu máy chủ phân tích địa chỉ khi không tìm thấy dữ liệu trong bảng đệm địa chỉ của mình và sau khi đã thiết lập kết nối đến máy mình cần trao đổi thông tin thì tự động cập nhật lại bảng đệm địa chỉ của mình với các thông tin có được từ máy bên kia Phần địa chỉ IP, địa chỉ ATM của các máy có thể giống nhau nhưng phần xác định kết nối ảo tương ứng với địa chỉ đó thì khác nhau Vì với cùng một cặp địa chỉ IP, ATM của máy B thì kết nối ảo từ A đến B được lưu trừ trong máy A sẽ khác kết nối ảo từ máy C đến máy B được lưu trữ trong máy C

5.2.5.5.Hoạt động của máy chủ ATMARP

Hoạt động của máy chủ ATMARP khi nhận được trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ ngược

Khi máy khách thiết lập một kết nối ảo để tiến hành đăng ký với máy chủ phân tích địa chỉ Máy chủ nhận biết được kết nối ảo đó sẽ kiểm tra xem nó có

hỗ trợ phương pháp đóng gói LLC/SNAP hay không Nếu có thì máy chủ sẽ gửi

đi một yêu cầu phân tích địa chỉ ngược cho máy khách thông qua kết nối ảo đó Dựa vào các thông tin trả lời từ máy khách, máy chủ sẽ phân tích địa chỉ, cập nhật lại bảng đệm địa chỉ của mình theo các bước sau:

 Bước 1: Kiểm tra bảng đệm địa chỉ của mình xem đã có địa chỉ IP và địa chỉ ATM như trong trả lời hay chưa Nếu chưa có thì tạo ra một bộ dữ liệu mới trong bảng đệm địa chỉ và điền vào đó các thông tin vừa nhận được như địa chỉ IP, địa chỉ ATM, kênh kết nối ảo trên đó nhận được câu trả lời Nếu tìm thấy trong bảng đệm một bộ dữ liệu có địa chỉ IP giống như trong trả lời thì tiếp đến bước 2

 Bước 2: So sánh địa chỉ ATM trong bộ đệm với địa chỉ ATM vừa thu được

1.2.3.4.Địa chỉ IPv6

Cấu trúc Header của gói IPv6 được trình bày trong hình 1.5

Version

Number

Priority Flow Lable

Pay load Length Next Header Hop limit

Source IP Address ( 128 Bits) Destination IP Address (128 Bits)

Hình 1.5: Cấu trúc Header gói IPv6 Cấu trúc của gói IPv6 không hoàn toàn tương thích một cách trực tiếp với cấu trúc của gói IPv4, nó có cấu trúc để cho việc truyền dẫn càng nhanh càng tốt, và nó vẫn cùng hoạt động với IPv4

IPv6 có một số đặc điểm chính sau đây:

 128 bits địa chỉ thay cho 32 bits địa chỉ

 Thiết lập và cấu hình đơn giản : IPv6 có thể tự động đặt cấu hình các địa chỉ cục bộ

 Định dạng Header đơn giản một vài trường đã được bỏ đi hoặc trở thành không bắt buộc Sự định dạng Header mới này cải thiện tính năng của bộ định tuyến và dễ dàng thêm các loại Header mới

 Cải tiến sự trợ giúp đối với các tuỳ chọn và các mở rộng

 Sự trợ giúp đối với việc xác nhận đúng và sự mã hoá dữ liệu Sự trợ giúp đối với việc xác nhận đúng, tính chân thật của dữ liệu, tính bí mật của dữ liệu là một phần của kiến trúc IPv6

 Không giống như IPv4 các gói dữ liệu trong IPv6 nói chung không bị phân mảnh Nếu sự phân mảnh được yêu cầu nó sẽ được thực hiện không phải bằng các bộ định tuyến mà bằng nguồn của các gói dữ liệu Đối với một gói dữ liệu bị phân mảnh, Host nguồn sẽ sinh ra một giá trị tự nhận diện duy nhất

IPv6 có 128 bits địa chỉ dài hơn bốn lần so với IPv4 nên khả năng theo lý thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ lớn hơn nhiều Đây là không gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho Internet mà còn cho tất cả các mạng máy tính, các hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển và thậm chí còn

cả các vật dụng trong gia đình Địa chỉ IPv6 được phân ra là 3 loại chính như sau :

1 Unicast Address: Địa chỉ đơn hướng là địa chỉ dùng để nhận dạng từng

nút một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm như

Router chẳng hạn) cụ thể là một gói dữ liệu được gửi tới một địa chỉ đơn hướng sẽ được chuyển tới nút mang địa chỉ đơn hướng đó

2 Anycast Address: Địa chỉ bất kỳ hướng nào Là địa chỉ dùng để nhận

dạng một tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể là một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ bất cứ hướng nào sẽ được chuyển tới một nút gần nhất trong tập hợp nút mạng địa chỉ Anycast đó

3 Multicast Address : Địa chỉ đa hướng Là địa chỉ dùng để nhận dạng một

tập hợp nút Tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể

là một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ đa hướng sẽ được chuyển tới tất cả các nút trong địa chỉ Multicast đó

1.2.3.5 Giao thức ARP

Khi hai máy trên mạng Internet muốn kết nối với nhau thì chúng phải biết điạ chỉ của nhau, địa chỉ được sử dụng là địa chỉ Internet Tuy nhiên nếu hai máy cùng trong một mạng vật lý thì chúng không thể sử dụng địa chỉ IP để liên lạc với nhau, chúng chỉ có thể kết nối với nhau khi chúng biết được địa chỉ vật lý của nhau Vấn đề đặt ra là làm sao một trạm hay một Router có thể ánh

xạ địa chỉ IP (32 bits hoặc 128 bits ) sang địa chỉ vật lý (48 bits) khi chúng cần gửi một gói dữ liệu qua mạng vật lý Trước kia trong các hệ thống sử dụng giao thức TCP/IP thì phải có một bảng chỉ ra sự liên quan giữa địa chỉ IP và địa chỉ vật lý (địa chỉ MAC) tuy nhiên ngày vấn đề này được giải quyết thông qua

giao thức xác định địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) Giao thức ARP

cho phép một trạm có thể biết được địa chỉ vật lý của một trạm khác trên cùng một mạng vật lý khi nó biết địa chỉ IP của trạm kia

Hình 1.6 minh hoạ điều đó

192.1.1.5 192.1.1.4 ARP request

Response

No response

No response

Khi một máy trạm có địa chỉ 129.1.1.1 muốn biết địa chỉ vật lý của máy trạm có địa chỉ 129.1.1.4 thì nó gửi đi một gói tin đặc biệt có chứa địa chỉ IP 129.1.1.4 đến tất cả các trạm khác (Sử dung chế độ Broadcast) để yêu cầu trả

lời cho biết địa chỉ vật lý của máy này Tất cả các trạm trên mạng đều nhận

được thông báo này nhưng chỉ có trạm có địa chỉ IP là 129.1.1.4 nhận ra địa chỉ IP của nó nên nó gửi cho máy 129.1.1.1 một phúc đáp trả lời địa chỉ vật lý

của nó

Tuy nhiên nếu bất cứ lúc nào muốn kết nối, mỗi máy trạm đều phải thực hiện quảng bá yêu cầu ARP như vậy sẽ làm tăng khả năng tắc nghẽn trên mạng

vì tất cả các máy trong mạng đều nhận được yêu cầu này và phải xử nó Để

tránh tình trạng này trên mỗi máy trạm đều có thiết kế một vùng nhớ gọi là ARP table hoặc ARP cache Bảng này sẽ lưu giữ địa chỉ IP tương ứng với địa chỉ vật

lý của các máy trạm gần nhất mà nó nhận được và được cập nhật tự động khi nhận được trả lời ARP Trước khi gửi đi một yêu cầu ARP thì một máy trạm sẽ tìm trong ARP table xem có địa chỉ vật lý nào tương ứng với điạ chỉ IP mà nó muốn kết nối hay không, nếu có thì nó sẽ gửi dữ liệu mà không phải phát yêu cầu ARP Bên cạnh đó để giảm việc phát đi các yêu cầu ARP thì khi một máy trạm nào trả lời một yêu cầu ARP nó sẽ tự động cập nhật địa chỉ IP và địa chỉ vật lý của nơi yêu cầu vào ARP table Các ARP table này tuỳ theo cấu trúc khác nhau mà có phương pháp cập nhật hoặc loại bỏ địa chỉ khác nhau Hình 1.7 chỉ

ra các để thực hiện một yêu cầu ARP

Hình 1.7: Các bước thực hiện ARP

1 Trước khi thực hiện kết nối thì máy trạm phải biết địa chỉ MAC tương ứng với địa chỉ IP

2 Nó sẽ tìm trong ARP table xem có địa chỉ nào phù hơp không

IP 1 ARP request

ARP table (ARP cache)

Data link

2, 5

3

4

3 ARP table sẽ trả lời địa chỉ MAC (nếu có)

4 Nếu địa chỉ MAC không có trong ARP table thì máy đó sẽ phát ra yêu cầu ARP lên trên mạng, nếu địa chỉ MAC có trong ARP table thì kết nối được thực hiện

5 Cùng với việc nhận được trả lời ARP thì ARP table được cập nhật Khuôn dạng của một gói tin ARP cũng như RARP dùng cho mạng Ethernet được mô tả như hình 1.8

Type of Hardware(16bits) Type of Protocol(16bits) Length of Hardware

Address

Length of Protocol Address Operation(16bits)

Hardware address of the source station

IP address of the source station Hardware address of the destination station

IP address of the destination station

Hình 1.8: Khuôn dạng gói tin ARP/RARP

Ý nghĩa của các trường trong khuôn dạng như sau:

 Type of Hardware (16bits): Mô tả kiểu giao diện phần cứng, thường được

dùng để chỉ các mạng LAN hoạt động theo các chuẩn IEEE 802 Trường này mang giá trị 1 đối với các mạng Ethernet

 Type of Protocol (16bits): Mô tả kiểu địa chỉ giao thức cao cấp (IP, IPX

Apple Talk), trường này mang giá trị 0800 ở hệ 16 đối với địa chỉ IP

 Length of Hardware Address: Chỉ thị độ dài địa chỉ phần cứng

 Length of Protocol Address: Chỉ thị độ dài địa chỉ của giao thức cao cấp

 Operation (16bits): Cho biết gói tin ARP/RARP là gói mang thông tin hỏi

 Hardware address of the destination station: Địa chỉ vật lý của đích, trường

này thường được thiết lập là 0 trong các ARP Reqest, và được điền vào bằng các thủ tục phúc đáp của trạm đích

 IP address of the destination station: Địa chỉ IP của nhận, nó được thiết lập

bởi trạm nguồn

Khi các gói tin ARP được truyền trên mạng tuỳ theo cấu trúc của các mạng khác nhau mà có các khung dữ liệu gửi đi tương ứng Các khung dữ liệu này được phân biệt với các khung tin loại khác bằng một trường kiểu trong phần tiêu đề của khung Với mạng Ethernet, khung tin ARP có trường kiểu mang giá trị 0806 ở hệ 16

1.2.3.6 Giao thức RARP(Reverse ARP)

Các máy tính thường lưu trữ địa chỉ IP của nó trên bộ nhớ thứ cấp, nơi mà

hệ điều hành có thể tìm thấy khi khởi động Nhưng với những máy tính không thường xuyên làm việc với bộ nhớ thứ cấp (chẳng hạn chúng lưu giữ tập tin trên một máy Server ở xa) thì chúng không biết địa chỉ IP của mình Vì vậy một máy tính không có ổ đĩa cứng khi khởi động phải liên lạc với Server để biết được địa chỉ IP của nó trước khi kết nối vào hệ thống sử dụng TCP/IP

Máy tính có thể nhận biết được địa chỉ vật lý của nó từ phần cứng giao tiếp mạng được cài đặt trên nó Từ địa chỉ vật lý này, các máy tính không có bộ nhớ thứ cấp có thể tìm ra địa chỉ IP của nó thông qua giao thức RARP

Khuôn dạng của thông báo RARP về cơ bản giống khuông dạng của thông báo ARP, chỉ khác về cách thức khai báo một số trường trong đó

Cũng như thông báo ARP, một thông báo RARP cũng được đóng trong một khung thông tin mạng và được gửi từ máy này đến máy khác Phần tiêu đề của khung tin có chứa một trường kiểu mang giá trị 8035 ở hệ 16 cho phép phân biệt khung tin chứa thông báo RARP với các khung tin dạng khác Hình 1.9 minh hoạ cách thức mà một máy sử dụng RARP để xác định địa chỉ IP của

nó

Để biết địa chỉ IP của mình, đầu tiên máy A quảng bá một yêu cầu RARP đến tất cả các máy khác A cung cấp địa chỉ vật lý của nó trong gói tin RARP Tất cả các máy trên mạng đều nhận được yêu cầu này nhưng chỉ có máy nào cung cấp dịch vụ RARP mới tiến hành xử lý và trả lời yêu cầu này Những máy

đó được gọi là các RARP Server Trong một mạng con nói chung cần phải có một máy tính như vậy

Hình 1.9 Giao thức RARP

1.2.3.7 ARP uỷ quyền

ARP uỷ quyền là phương pháp mà trong đó một máy thường là một Router trả lời các yêu cầu ARP cho các máy khác bằng cách cung cấp địa chỉ vật lý của chính nó Bằng cách tạo ra một máy khác, Router chấp nhận trách nhiệm chuyển các gói Mục đích của ARP uỷ quyền là cho phép một khu vực

sử dụng một địa chỉ mạng với nhiều địa chỉ vật lý

Như hình 1.10 ARP uỷ quyền cho phép một địa chỉ mạng được chia sẻ giữa hai mạng vật lý Router R trả lời cho các yêu cầu ARP ở mỗi mạng cho các Hosts ở các mạng khác bằng cách đưa ra địa chỉ vật lý của nó và sau đó nó sẽ chuyển tiếp các gói khi nó nhận được Router R biết máy nào nằm ở mạng vật

lý nào và dùng ARP uỷ quyền để tạo ra ảo giác rằng chỉ có một mạng tồn tại

Để làm được việc đó R lưu giữ vị trí của các Hosts và cho phép tất cả các Hosts trong mạng liên lạc với nhau như là kết nối trực tiếp

A

192.1.1.2

192.1.1.5 192.1.1.4 RARP request

cầu ARP và sẽ quyết định gửi đi trả lời ARP bằng địa chỉ vật lý của nó H1 sẽ gửi gói đến R, khi R nhận được Datagram nó sẽ gửi Datagram đến H4

1.2.3.8.Định tuyến cho IP Datagram

Việc định tuyến cho IP Datagram trong liên mạng rất phức tạp Thuật toán định tuyến IP sẽ tính toán và lựa chọn đường đi nào thích hợp nhất để gửi một

Datagram qua các mạng vật lý đến trạm đích là nơi nhận Datagram Các phần mềm định tuyến sẽ tiến hành phân tích các vấn đề như: xem xét kiểu mạng, chiều dài của Datagram hay các kiểu dịch vụ được mô tả trong Datagram Header để tìm đường đi tốt nhất

Trong vấn đề định tuyến người ta phân ra làm hai loại, đó là định tuyến trực tiếp và định tuyến gián tiếp Việc truyền tin giữa hai máy được gọi là trực

tiếp nếu hai máy này cùng được nối vào một mạng vật lý Chuyển gián tiếp được thực hiện khi khi hai máy không cùng kết nối vào một mạng vật lý Vì vậy việc truyền các gói tin được thông qua các Router

Để kiểm tra xem máy gửi và nhận Datagram có cùng trong một mạng vật

lý hay không thì bên gửi tách lấy phần địa chỉ mạng của máy đích trong Datagram Việc xác định địa chỉ mạng được thực hiện đơn giản bằng cách xem xét 4 bis đầu tiên của địa chỉ IP và như vậy nó sẽ xác định được bao nhiêu bits được dùng để đánh địa chỉ mạng Địa chỉ này được dùng để so sánh với địa chỉ mạng của máy gửi nếu bên nhận và bên gửi cùng kết nối vào một mạng vật lý thì quá trình chuyển gói sẽ là trực tiếp không cần sử dụng Router Khi đó máy gửi sẽ tìm địa chỉ vật lý của máy nhận bằng cách tìm trong ARP table hoặc dùng ARP request Nếu hai máy không cùng trong một mạng vật lý thì khi đó gói dữ liệu sẽ được chuyển đến Router Sự chuyển này cũng dùng địa chỉ vật lý Router này sẽ phân phát các gói đến đích cuối cùng hoặc gửi nó đến Router tiếp theo Tuy nhiên cần chú ý rằng địa chỉ vật lý của Router không phải là địa chỉ của đích cuối cùng do đó việc chuyển các gói không phải là trực tiếp

Khi chuyển một Datagram đến đích cuối cùng có thể sử dụng cả hai phương pháp chọn đường trực tiếp hoặc gián tiếp Ví dụ như khi chuyển các Datagram qua mạng Trạm khởi đầu sẽ chuyển nó đến Router để từ đó chuyển đến đích cuối cùng Nó là chọn đường gián tiếp Nhưng khi các gói này đến Router cuối cùng thì nó phải chuyển trực tiếp đến đích

Nếu một Router nhận được một Datagram mà nó chưa phải là đích cuối cùng nó sẽ giảm trường TTL đi, nếu TTL>0 nó sẽ gửi Datagram đi dựa vào địa chỉ IP của đích cuối cùng và thông tin trong bảng chọn tuyến Router phân phát các gói theo nguyên lý không kết nối tức là không một Router nào thiết lập phiên truyền với một Router khác trên mạng

Bảng định tuyến (Routing table)

Bảng định tuyến là nơi lưu giữ thông tin về các đích có thể đến được và

cách thức để đến địa chỉ đó Khi phần mền IP Routing tại một trạm hay một Router nhận được yêu cầu truyền một gói dữ liệu thì trước hết nó phải tham khảo bảng định tuyến của nó để quyết định xem sẽ phải gửi Datagram đến đâu Tuy nhiên không phải bảng thông tin chọn đường của mỗi trạm (hay Router) là chứa tất cả các thông tin về các tuyến đường có thể đến được

Trong mỗi bảng thông tin chọn đường bao gồm các cặp (N,G) trong đó N

là địa chỉ IP của mạng đích, còn G là địa chỉ của Router tiếp theo trên đường đến mạng N

Như vậy, mỗi Router sẽ không biết được đường truyền đầy đủ để đi đến đích Trong bảng định tuyến còn có thông tin về các cổng có thể với đến nhưng không cùng nằm trên một mạng vật lý, phần thông tin này được che khuất đi và

được gọi là Default Router Khi không tìm thấy thông tin của địa chỉ đích cần

đến thì các gói dữ liệu sẽ được gửi đến cổng truyền ngầm định

Việc thiết lập bảng định tuyến sử dụng hai phương pháp là phương pháp chọn tuyến động và phương pháp chọn tuyến tĩnh Phương pháp chọn tuyến tĩnh có các đường truyền được tính toán trước và được nạp vào mạng khi mạng khởi động Phương pháp này không quan tâm đến các thông số đường truyền tức thời và cấu hình (Topology) của mạng nên còn được gọi là thuật toán chọn tuyến phi thích nghi Phương pháp chọn tuyến động hay còn gọi là phương pháp chọn tuyến thích nghi cho phép thay đổi đường truyền gói dựa vào các thay đổi của thông số truyền tải và cấu hình của mạng Phương pháp chọn tuyến động hay được sử dụng hơn phương pháp chọn tuyến tĩnh do có nhiều ưu điểm hơn

Quá trình gửi một Datagram từ trạm nguồn đến trạm đích gồm các bước sau: khi một trạm muốn gửi Datagram đến một trạm khác trên liên mạng, đầu tiên nó sẽ đóng gói Datagram và gửi đến một Router gần nhất Datagram cần gửi có thể sẽ phải qua nhiều Routers trước khi đến đích Khi khung tin đến Router đầu tiên, phần mềm IP sẽ lấy Datagram đã được đóng gói ra, lựa chon Router tiếp theo cần phải qua Sau đó Datagram lại được đặt vào khung rồi được gửi qua mạng vật lý đến Router thứ hai Quá trình này cứ thế tiếp tục cho đến khi Datagram đến được đích cuối cùng Hình 1.11 chỉ ra lược đồ quá trình chọn tuyến cho Datagram:

Hỡnh 1.11 Lược đồ IP routing

Header

và checksum hợp lệ

Giảm TTL TTL>0?

Tìm địa chỉ mạng

đích ở trong bảng chọ đường

Router mặc

định có sẵn

Có địa chỉ vật lý?

Gửi đi yêu cầu ARP

và chờ phúc đáp

Gửi gói đến Router tiếp theo dựa vào bảng chọn đường

Huỷ gói

Gửi thông báo ICMP đến nơi gửi gói

Nếu tìm thấy Router, tìm địa chỉ trong ARP table

Nhận được phúc đáp ARP, thêm vào ARP table

Tìm thấy Router ?

1.2.3.9.Quá trình gửi, nhận Datagrams

 Đối với IP ở trạm nguồn, khi nhận được một Primitive Send (Hàm dịch vụ nguyên thuỷ yêu cầu gửi dữ liệu) của tầng trên, nó sẽ thực hiện các bước sau:

 Tạo một IP Datagram dựa trên các tham số của Primitive Send

 Tính Checksum và ghép vào phần Header của Datagram

 Ra quyết định chọn đường

 Chuyển Datagram xuống tầng dưới để truyền qua mạng

 Khi một Gateway nhận được một Datagram, nó sẽ thực hiện các bước sau:

 Tính Checksum, nếu không hợp lý thì loại bỏ Datagram

 Giảm thời gian sống TTL (Time to Live) của Datagram Nếu thời gian sống đã hết thì Datagram đó bị loại bỏ

 Ra quyết định chọn đường

 Nếu thấy cần thiết thì thực hiện phân đoạn cho Datagram

 Sửa đổi lại IP Header, bao gồm Time to Live (TTL), Fragmentation và Checksum

 Chuyển Datagram xuống tầng dưới để truyền qua mạng

 Khi nhận được Datagram, IP ở trạm đích sẽ thực hiện các bước sau:

 Tính Checksum, nếu không hợp lý thì loại bỏ Datagram

 Tập hợp lại các đoạn nếu Datagram đã bị phân mảnh

 Chuyển dữ liệu và các tham số lên tầng trên

1.2.4 Giao thức TCP

TCP là một giao thức kiểu có liên kết (Connection – Oriented), tức là phải

có giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi truyền dữ liệu

Cũng giống như các giao thức ở tầng giao vận TCP nhận thông tin từ các lớp trên chia nó thành nhiều đoạn nếu cần thiết Mỗi gói dữ liệu được chuyển tới giao thức lớp mạng (thường là IP) để truyền và định tuyến Bộ xử TCP của

nó nhận thông báo đã nhận từng gói, nếu nó nhận thành công, các gói dữ liệu không có thông báo sẽ được truyền lại TCP của nơi nhận lắp ráp lại thông tin

và chuyển nó tới tầng cao hơn khi nó nhận được toàn bộ

Đặc điểm giao thức TCP

Trong bộ giao thức TCP/IP TCP là giao thức được phát triển như là cách

để kết nối các mạng máy tính khác nhau về các phương pháp truyền dẫn và hệ điều hành TCP thiết lập kết nối hai đường giữa hai hệ thống cần trao đổi thông tin với nhau thông tin trao đổi giữa hai hệ thống được chia thành các gói TCP

có những đặc điểm sau:

1 Hai hệ thống cần kết nối với nhau cần phải thực hiện một loạt các sự bắt tay để trao đổi những thông tin về việc chúng muốn kết nối Quá trình

bắt tay đảm bảo ngăn trặn sự tràn và mất mát dữ liệu khi truyền

2 Trong phiên truyền thông tin, hệ thống nhận dữ liệu cần phải gửi các xác nhận cho hệ thống phát để xác nhận rằng nó đã nhận được dữ liệu

3 Các gói tin có thể đến đích không theo thứ tự sắp xếp của dòng dữ liệu liên tục bởi các gói tin đi từ cùng một nguồn tin theo những đường dẫn khác nhau để đi tới cùng một đích Vì vậy thứ tự đúng của các gói tin

phải được đảm bảo sắp xếp lại tại hệ thống nhận

4 Khi phát hiện gói tin bị lỗi thì nơi gửi chỉ phát lại những gói tin bị lỗi

nhằm để tránh loại bỏ toàn bộ dòng dữ liệu

Hình 1.12 trình bày phương thức hoạt động của giao thức TCP

Hình 1.12: TCP cung cấp kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối

IPDadalinkPhysical

IPDadalinkPhysical

IPDadalinkPhysical

Receiving

TCP End to End Commmunication

Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức TCP được gọi là Segment Khuôn

dạng của Segment được mô tả như hình 1.13

Bit 0 15 16

31

Sequence Number Acknowledgment Number Data

G

A C

K

P S

H

R S

T

S Y

N

F I

 Source Port (16 bits): Số hiệu của cổng nguồn

 Destination Port (16 bits): Số hiệu cổng của trạm đích Số hiệu này là địa

chỉ thâm nhập dịch vụ lớp giao vận (CCISAP Addess) cho biết dịch vụ

mà TCP cung cấp là dịch vụ gì TCP có số lượng cổng trong khoảng

0216-1 tuy nhiên các cổng nằm trong khoảng từ 01023 là được biết

nhiều nhất vì nó được sử dụng cho việc truy cập các dịch vụ tiêu chuẩn,

ví dụ 23 là dịch vụ Telnet, 25 là dịch vụ mail

 Sequence Number (32 bits): Số hiệu của Byte đầu 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) và Byte dữ liệu đầu tiên là

ISN+1 Tham số này có vai trò như tham số N(S) trong HDLC

 Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của Segment tiếp theo mà

trạm nguồn dang chờ để nhận Ngầm ý báo đã nhận tốt các Segment mà

trạm trạm đích đã gửi cho trạm nguồn Tham số này có vai trò như tham

số N(R) trong HDLC

 Data offset (4bits): Số lượng từ 32 bit trong TCP header (Tham số này

chỉ ra vùng bắt đầu của vùng dữ liệu )

 URG : Vùng con trỏ khẩn có hiệu lực

 ACK : Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực

 PSH: Chức năng PUSH

 RST: Khởi động lại (reset) liên kết

 SYN : Đồng bộ các số liệu tuần tự (sequence number)

 FIN : Không còn dữ liệu từ trạm nguồn

 Window (16bits): Cấp phát credit để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa

sổ) Đây chính là số lượng các Byte dữ liệu bắt đầu từ Byte được chỉ ra trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận

 Checksum (16bits): Mã kiểm soát lỗi (theo phương pháp CRC) cho toàn

bộ Segment

 Urgent Pointer (16 bits) : Con trỏ này trỏ tới số liệu tuần tự của Byte đi

theo sau 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 option của TCP, trong đó có độ

dài tối đa của vùng TCP data trong một Segment

 Padding (độ dài thay đổi): Phần chèn thêm vào Header để bảo đảm phần

Header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits Phần thêm này gồm toàn số 0 Việc kết hợp địa chỉ IP của một máy trạm và số cổng được sử dụng tạo

thành một Socket Các máy gửi và nhận đều có Socket riêng Số Socket là duy

nhất trên mạng

1.2.4.1.Điều khiển luồng dữ liệu

Trong việc điều khiển luồng dữ liệu phương pháp hay sử dụng là dùng

phương pháp cửa sổ trượt Phương pháp này giúp cho việc nhận luồng dữ liệu

hiệu quả hơn

Phương pháp cửa sổ trượt cho phép nới gửi (Sender) có thể gửi đi nhiều gói

tin rồi sau đó mới đợi tín hiệu báo nhận ACK (Acknowledgement) của nơi

nhận (Receiver).Với phương pháp cửa sổ trượt khi cần truyền các gói tin, giao thức sẽ đặt một cửa sổ có kích cố định lên các gói tin Những gói tin nào nằm trong vùng cửa sổ ở một thời điểm nhất định sẽ được truyền đi Hình 1.14 minh hoạ quá trình này Ở đây kích thước cửa sổ là 4 Tức là mỗi lúc cửa sổ chỉ gửi được 4 gói tin Đầu tiên cửa sổ gửi sẽ gửi 4 gói tin từ 1 đến 4 và 4 gói tin này sẽ được gửi cho bên nhận Cửa sổ tiếp tục trượt để gói tin thứ 5 được gửi đi ngay sau khi nhận được tín hiệu ACK của gói tin thứ nhất từ trạm đích qua trình như vậy cứ tiếp tục cho đến khi gói tin cuối cùng được chuyển đi

Hình 1.14: Hoạt động của cửa sổ trượt Trong qua trình gửi và nhận dữ liệu, có thể có một số gói tin mặc dù đã được gửi đi nhưng không có phúc đáp (không nhận được báo nhận) có nghĩa là bên nhận không nhận được thì những gói đó sẽ được truyền lại

Tại bên nhận cũng duy trì một cửa sổ trượt tương tự dùng để nhận và báo nhận các gói tin đã nhận được

TCP cung cấp một kiểu dịch vụ gọi là dịch vụ chuyển luồng đáng tin cậy TCP xem luồng dữ liệu như là một thứ tự các Bytes dữ liệu được tách thành các Segments Thường thì mỗi Segment truyền trong liên mạng sẽ được lồng vào một Datagram

Với kỹ thuật cửa sổ trượt, sẽ giải quyết được hai vấn đề quan trọng đó là

truyền có hiệu quả và điều khiển luồng dữ liệu TCP sử dụng kỹ thuật cửa sổ

trượt dựa trên kỹ thuật cửa sổ trượt đã trình bày ở trên Nó cho phép gửi được nhiều Segment trước khi báo nhận đến từ nơi nhận và do đó làm tăng thông lượng truyền trên mạng Bên cạnh đó kỹ thuật cửa sổ trượt còn cho phép bên nhận tránh được tình trạng dữ liệu bị mất bằng cách làm giảm lưu lượng dữ liệu gửi đến nếu bộ đệm của nó không chứa thêm nhiều dữ liệu

Kỹ thuật cửa sổ trượt của TCP được tiến hành ở mức Byte chứ không phải ở mức Segment hay Packet như trình bày ở trên Các Bytes của luồng dữ liệu được đánh số một cách tuần tự và một cửa sổ được định nghĩa bởi ba con

Hình 1.15: Cấu hình cửa sổ trượt Tại mỗi thời điểm, con trỏ đầu tiên trỏ vào mép bên trái cửa sổ, con trỏ thứ hai trỏ vào mép bên phải cửa sổ và con trỏ thứ ba xác định vị trí các Bytes được gửi đi Con trỏ bên phải và bên trái cửa sổ xác định kích thước của cửa sổ Các phần mềm giao thức gửi các gói bên trong cửa sổ không có trễ do đó danh giới bên trong cửa sổ luôn luôn di chuyển từ bên phải qua bên trái

Như trong hình 1.14 chỉ ra Byte thứ hai đã được gửi và nhận được báo nhận, Bytes thứ 3, 4 đã được gửi nhưng chưa có báo nhận, Bytes thứ 5, 6 chưa được gửi nhưng sẽ được gửi mà không có trễ Các Bytes lớn hơn 7 chưa được gửi cho đến khi cửa sổ di chuyển

Có một sự khác biệt giữa cửa sổ trượt TCP và cửa sổ trượt được trình bày

ở trên là cửa sổ trượt TCP có thể thay đổi kích thước theo thời gian Trong đó mỗi báo nhận đều có thông tin về trạng thái bộ đệm tại bện nhận, cho biết bên nhận có thể nhận thêm được bao nhiêu Bytes dữ liệu nữa Nếu nhận được thông báo kích thước bộ đệm còn ít thì bên gửi sẽ giảm kích cỡ của cửa sổ và nó không gửi số Bytes dữ liệu quá kích thước của bộ đệm Còn nếu thông báo rằng kích thước của bộ đệm tăng thì bên gửi sẽ tăng tương ứng kích thước của cửa

sổ

Vì liên kết TCP là loại kiên kết đầy đủ, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng, tức là tại mỗi thời điểm dữ liệu có thể được truyền từ hai đầu cuối của liên kết một cách độc lập với nhau nên tại mỗi đầu của liên kết sẽ có thể duy trì hai cửa sổ một để gửi dữ liệu và một để nhận dữ liệu

1.2.4.1.Thiết lập và huỷ bỏ liên kết

Như ta đã biết TCP là một giao thức kiểu có liên kết, tức là cần phải có giai đoạn thiết lập một liên kết giữa một cặp thực TCP trước khi truyền dữ liệu

và huỷ bỏ liên kết khi không còn nhu cầu trao đổi dữ liệu nữa

một trạm khác Tuỳ trường hợp của lời gọi hàm mà người sử dụng phải chỉ ra cổng yêu cầu kết nối hoặc có thể kết nối với một cổng bất kỳ

Với phương thức chủ động thì người sử dụng yêu cầu TCP thử thiết lập một liên kết với một Socket nào đó với một mức ưu tiên và độ an toàn nhất định Nếu trạm ở xa kia đáp lại bằng một hàm Passive open tương hợp hoặc đã gửi một active open tương hợp thì liên kết sẽ được thiết lập Nếu liên kết được thiết lập thành công thì thì hàm Open success primitive được dùng để thông báo cho người sử dụng biết (cũng được sử dụng trong trường hợp Passive Open) còn nếu thất bại thì hàm Open failure primitive được dùng để thông báo

1.2.4.3.Truyền và nhận dữ liệu

Sau khi liên kết được thiết lập giữa một cặp thực thể TCP thì có thể tiến hành việc truyền dữ liệu Với liên kết TCP dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng

Khi nhận được một khối dữ liệu cần chuyển đi từ người sử dụng, TCP sẽ lưu giữ nó tại bộ đệm gửi Nếu cờ PUST được dựng thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm sẽ được gửi đi hết dưới dạng các TCP Sgment Còn nếu cờ PUST không được dựng thì toàn bộ dữ liệu vẫn được lưu giữ trong bộ đệm để chờ gửi đi khi

có cơ hội thích hợp

Tại bên nhận, dữ liệu gửi đến sẽ được lưu giữ trong bộ đệm nhận Nếu dữ liệu đệm được đánh dấu bởi cờ PUST thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm nhận sẽ được gửi lên cho người sử dụng Còn nếu dữ liệu không được đánh dấu với cờ PUST thì chúng vẫn được lưu trong bộ đệm Nếu dữ liệu khẩn cần phải chuyển gấp thì cờ URGENT được dùng và đánh dấu dữ liệu bằng bit URG để báo rằng

dữ liệu khẩn cần được chuyển gấp

1.2.5 Giao thức UDP

UDP (User Datagram Protocol) là một giao thức kiểu không kết nối, được

sử dụng trong một số yêu cầu ứng dụng thay thế cho TCP Tương tự như giao thức IP, UDP không thực hiện các giai đoạn thiết lập và huỷ bỏ liên kết, không

có các cơ chế báo nhận (Acknowledgement) như trong TCP UDP cung cấp các dịch vụ giao vận không đáng tin cậy Dữ liệu có thể bị mất, bị lỗi hay bị truyền

luẩn quẩn trên mạng mà không hề có thông báo lỗi đến nơi gửi hoặc nơi nhận

Do thực hiện ít chức năng hơn TCP nên UDP chạy nhanh hơn, nó thường được

sử dụng trong các dịch vụ không đòi hỏi độ tin vậy cao Đơn vị dữ liệu dùng

trong giao thúc UDP là UDP Datagram Khuôn dạng của một UDP Datagrram gồm hai phần : Phần tiêu đề (Header) chứa các thông tin điều khiển và phần Data chứa dữ liệu

Khuôn dạng của UDP Datagram cụ thể như hình 1.16

UDP Source Port UDP Destination Port UDP Message Length UDP Checksum

Data

Hình 1.16: Khuôn dạng UDP Datagram Trong đó :

 UDP Source Port (16 bits) : Cho biết địa chỉ cổng của trạm nguồn Nếu

nó không được chỉ ra thì trường này được thiết lập là 0

 UDP Destination Port (16 bits) : Cho biết địa chỉ cổng của trạm đích

 UDP Message Length (16 bits): Cho biết kích thước của một UDP

Datagram (kể cả phần Header) Kích thước tối thiểu của một UDP Datagram là 8 Bytes (chỉ có phần Header, không có phần dữ liệu)

 UDP Checksum (16 bits): Là mã kiểm soát lỗi theo phương pháp CRC

Lớp UDP được đặt trên lớp IP, tức là UDP Datagram khi chuyển xuống tầng dưới sẽ được đặt vào IP Datagram để truyền trên liên mạng IP Datagram này được ghép vào một khung tin rồi được gửi tới liên mạng đến trạm đích Tại trạm đích các PDU được gửi từ dưới lên trên, qua mỗi tầng phần Header của PDU được gỡ bỏ và cuối cùng chỉ còn lại phần dữ liệu như ban đầu được chuyển cho người sử dụng

CHƯƠNG 2: MẠNG INTERNET

2.1.Tổ chức của Internet

Internet là một liên mạng, tức là mạng của các mạng con Vậy đầu tiên là vấn đề kết nối hai mạng con Để kết nối hai mạng con với nhau, có hai vấn đề cần giải quyết Về mặt vật lý, hai mạng con chỉ có thể kết nối với nhau khi có một máy tính có thể kết nối với cả hai mạng này Việc kết nối đơn thuần về vậy

lý chưa thể làm cho hai mạng con có thể trao đổi thông tin với nhau Vậy vấn

đề thứ hai là máy kết nối được về mặt vật lý với hai mạng con phải hiểu được

cả hai giao thức truyền tin được sử dụng trên hai mạng con này và các gói thông

tin của hai mạng con sẽ được gửi qua nhau thông qua đó Các Bridges, Gateways hoặc Router được dùng để kết nối các mạng với nhau

 Bridge là một thiết bị mạng mà có khả năng kết nối hai hoặc nhiều mạng

nhưng các mạng này phải dùng chung giao thức chúng thường được sử dụng để nối hai mạng LAN cùng loại với nhau

 Router là một nút mạng trong đó có chứa các giải thuật chọn đường khi

nhận được một Datagram thì nó sẽ gửi chuyển tiếp Datagram đi đển nút mạng tiếp theo tuỳ vào địa chỉ của Datagram và giải thuật chọn đường

 Gateway là một thiết bị thực hiện chức năng dẫn đường Nó thường là

một thiết bị độc lập mà có thể thực hiện giao thức truyền từ mạng này sang mạng khác

Thông thường việc kết nối giữa hai mạng dùng một máy tính máy tính này

được gọi là Internet gateway hay Router

Hình 1.17: Hai mạng Net 1 và Net 2 kết nối thông qua Router

Khi kết nối đã trở nên phức tạp hơn, các Gateways cần phải biết về sơ đồ kiến trúc của các mạng kết nối Ví dụ trong hình 1.18 cho thấy nhiều mạng được kết nối bằng Router

Router Router

Hình 1.18: Ba mạng kết nối với nhau thông qua các Router Như hình 1.18, Router R1 phải chuyển tất cả các gói thông tin đến một máy nằm ở mạng Net 2 hoặc Net 3 Với kích thước lớn như mạng Internet, việc các Routers làm sao có thể quyết định về việc chuyển các gói thông tin cho các máy trong các mạng sẽ trở nên phức tạp hơn

Để các Routers có thể thực hiện được công việc chuyển một số lớn các gói thông tin thuộc các mạng khác nhau người ta đề ra quy tắc là:

Các Routers chuyển các gói thông tin dựa trên địa chỉ mạng của nơi đến, chứ không phải dựa trên địa chỉ của máy máy nhận

Như vậy, dựa trên địa chỉ mạng nên tổng số thông tin mà Router phải lưu giữ về sơ đồ kiến trúc mạng sẽ tuân theo số mạng trên Internet chứ không phải

là số máy trên Internet

Trên Internet, tất cả các mạng đều có quyền bình đẳng cho dù chúng có tổ chức hay số lượng máy là rất chênh lệch nhau Giao thức TCP/IP của Internet hoạt động tuân theo quan điểm sau:

Tất các các mạng con trong Internet như là Ethernet, một mạng diện rộng như NSFNET back bone hay một liên kết điểm-điểm giữa hai máy duy nhất đều được coi như là một mạng

Điều này xuất phát từ quan điểm đầu tiên khi thiết kế giao thức TCP/IP là

để có thể liên kết giữa các mạng có kiến trúc hoàn toàn khác nhau, khái niệm

"mạng" đối với TCP/IP bị ẩn đi phần kiến trúc vật lý của mạng Đây chính là điểm giúp cho TCP/IP tỏ ra rất mạnh

Như vậy, người dùng trong Internet hình dung Internet làm một mạng thống nhất và bất kỳ hai máy nào trên Internet đều được nối với nhau thông qua

một mạng duy nhất Hình 1.19 mô tả kiến trúc tổng thể của Internet dưới mắt người dùng và kiến trúc tổng quát của Internet

Hình 1.19: (a) - Mạng Internet dưới con mắt người sử dụng Các máy được nối với nhau thông qua một mạng duy nhất (b) - Kiến trúc tổng quát của mạng Internet Các Routers cung cấp các kết nối giữa các mạng

2.2.Một số phương thức kết nối Internet phổ biến :

Các mạng máy tính và máy tính tạo thành Internet nằm rải rác khắp nơi trên thế giới do đo kết nối Internet là kết nối các mạng diện rộng (WAN) Có rất nhiều công nghệ kết nói mạng diện rộng đang được sử dụng trên Internet nhưng

được chia là hai loại chính là loại dùng dịch vụ điện thoại (Telephony) và loại không dùng dịch vụ điện thoại (Non- Telephony)

2.2.1 Các hệ thống dùng dịch vụ điện thoại

Các hệ thống này gồm có:

2.2.1.1 Leased Line (đường dây thuê bao)

Cách kết nối này là cách kết nối phổ biến nhất hiện nay giữa hai điểm có khoảng cách lớn Leased Line là các mạch số kết nối liên tục, được các công ty viễn thông cho thuê Chúng được phân ra làm hai lớp chính là Tx ( theo chuẩn

Mỹ , Canada ) và Ex (theo tiêu chuẩn của Châu Âu, Nam Mỹ, Việt Nam ) T0/E0 tương đương với một kênh thoại riêng lẻ chúng tạo nền tảng cho các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn

Host

(b)

2.2.1.2.Frame Relay và X25

X25 là giao thức truyền thông tin có thể định hướng qua đường dây thuê bao X25 sử dụng địa chỉ theo cách gần giống với mạng cục bộ Nó cho phép truyền các khung dữ liệu số hoá qua khoảng cách lớn

Frame Relay là một thay thế cho X25 giúp giảm chi phí của đường truyền bằng cách tạo một mạch truyền ảo cố định thay vì truyền từng gói Công nghệ này xoá bỏ được việc đánh địa chỉ và truyền thông tin sửa lỗi của X25

2.2.1.3 DSL (Digital Subscriber Line)

Là một biển thể của đường điện thoại số chuẩn, hoạt động thông qua kết nối đường điện thoại thông thường DSL được phát triển để cung cấp một dịch vụ thay thế cho truyền hình nhưng nó hứa hẹn liên kết tốc độ cao và chi phí thấp

2.2.1.3 ISDN ( Integrated Services Digital Network)

Nó là một mạch nối kỹ thuật số quay số (dial up digital circuit) không giống như Leased-Line được kết nối cố định vào hai thiết bị đầu cuối cố định ISDN cho phép người dùng tạo ra và huỷ bỏ liên kết bất kỳ giữa hai ISDN adapter nào Một điểm khác nữa với Leased-Line là ISDN có thể dùng cho kết nối tốc

độ cao trong sử dụng Internet cá nhân, gia đình một cách dễ dành vì nó hoạt động trên cùng một đường truyền vật lý như đường dây điện thoại Do vậy có thể dễ dàng chuyển đổi từ đường truyền Telephone analog thành đường truyền ISDN bằng cách đổi thiết bị đầu cuối ở tổng đài trung tâm Tốc độ cơ bản được cung cấp là 128 Kbps Các đường dây ISDN thường được dùng để nối từ người dùng đến các nhà cung cấp dịch vụ Internet Đường truyền ISDN có ưu điểm là điện thoại và máy tính có thể dùng chung một đường truyền Người dùng có thể nhận điện thoại gọi tới, hoặc gọi điện thoại đi trong khi máy tính vẫn truy cập Internet

2.2.1.4 ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Là công nghệ mới trong cài đặt đường truyền trên đường điện thoại chính nối giữa các thành phố và các công ty ATM cho phép truyền các dịch vụ khác nhau (tốc độ khác nhau, yêu cầu thời gian trễ khác nhau) trên cùng một đường truyền vật lý ATM hứa hẹn một tốc độ cao cho kết nối Internet Việc sử dụng ATM để kết nối Internet sẽ được trình bày trong phần cuối của đồ án này

2.2.1.5.Đường dây điện thoại Analog

Đây là cách phổ biến nhất hiện nay để kết nối Internet bằng cách dùng một modem nối giữa đường dây điện thoại Analog và máy tính Khi muốn truy cập

Internet thì người dùng phải dùng modem quay số đến nhà cung cấp dịch vụ (ISP) mà họ kết nối Modem sẽ quay số đến Modem của nhà cung cấp dịch vụ

và máy tính sẽ sử dụng được Internet Truy nhập kiểu này cho tốc độ thấp (Tối

đa hiện nay là 56 Kbps)

2.2.2 Các hệ thống không dùng dịch vụ điện thoại

2.2.2.2.Modem cáp

Modem cáp là loại có băng truyền lớn hoạt động ở tốc độ rất cao Modem cáp hay được sử dụng để kết nối vào mạng truyền hình cáp Những dịch vụ này thường không cân đối nghĩa là nó cung cấp băng thông tải xuống lớn hơn nhiều

so với băng thông nạp lên Modem cáp được kết nối thường xuyên chứ không giống như modem điện thoại thông thường

2.2.2.3.Kết nối trực tiếp

LAN hoặc các máy tính lớn chẳng hạn như minicomputer có thể kết nối trực tiếp vào Internet khi LAN kết nối vào Internet thì tất cả các máy trong mạng có thể truy cập vào Internet

2.3.Các dịch vụ thông dụng của Internet

Internet càng ngày càng phát triển và cung cấp cho con người nhiều loại dịch vụ dưới đây trình bày một số dịch vụ thông dụng của Internet ngày nay :

2.3.1.Thư điện tử

Thư điện tử (Electronic Mail) còn được gọi tắt là E-mail Mục đích của nó

là để gửi hoặc nhận những thư điện tử từ nơi này qua nơi khác một cách nhanh chóng từ vài giây cho tới vài phút hoặc vài tiếng đồng hồ

Ngày nay, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của Internet người ta có thể gửi thư điện tử tới các quốc gia trên khắp thế giới Với sự tiện lợi như vậy cho nên E-Mail đã hầu như trở thành một nhu cầu cần phải có của mỗi người sử dụng máy

cách sử dụng một giao thức chung cho thư điện tử Giao thức chung đó gọi là

giao thức chuyển vận thư từ (Simple Mail Transfer Protocol viết tắt là SMTP) Nhờ vào SMTP này mà sự chuyển vận thư điện tử trên Internet đã trở thành dễ dàng nhanh chóng cho tất cả mọi người

2.3.2 Mạng thông tin toàn cầu (World Wide Web- WWW)

Đây dịch vụ mới và mạnh nhất trên Internet WWW được xây dựng dựa

trên một kỹ thuật có tên gọi là hypertext (siêu văn bản) Hypertext là kỹ thuật

trình bày thông tin trên một trang trong đó có một số từ có thể "nở" ra thành một trang thông tin mới có nội dung đầy đủ hơn Trên cùng một trang thông tin

có thể có nhiều kiểu dữ liệu khác nhau như Text, ảnh hay âm thanh Để xây dựng các trang dữ liệu với các kiểu dữ liệu khác nhau như vậy, WWW sử dụng một ngôn ngữ có tên là HTML (HyperText Markup Language) HTML cho phép định dạng các trang thông tin, cho phép thông tin được kết nối với nhau Trên các trang thông tin có một số từ có thể "nở" ra, mỗi từ này thực chất đều có một liên kết với các thông tin khác Để thực hiện việc liên kết các tài nguyên này, WWW sử dụng phương pháp có tên là URL (Universal Resource Locator) Với URL, WWW cũng có thể truy nhập tới các tài nguyên thông tin

từ các dịch vụ khác nhau như FTP, Gopher, Wais trên các server khác nhau Với sự bùng nổ dịch vụ WWW, dịch vụ này càng ngày càng được mở rộng và đưa thêm nhiều kỹ thuật tiên tiến nhằm tăng khả năng biểu đạt thông tin cho người sử dụng Một số công nghệ mới được hình thành như Active X, Java cho phép tạo các trang Web động thực sự mở ra một hướng phát triển rất lớn cho dịch vụ này

2.3.3 Dịch vụ truyền tệp - FTP

Một trong những dịch vụ phổ biến nhất được sử dụng trên mạng Internet

là dịch vụ truyền tệp (file) qua các máy tính Dịch vụ này được dùng để chuyển tải các file giữa các máy chủ trên mạng, giữa máy chủ và máy khách (client) Các file có thể ở dạng văn bản, ảnh tĩnh, ảnh video, các thư viện, đặc biệt là các phần mềm ứng dụng được cung cấp miễn phí hoặc thử nghiệm

Việc truyền file được thông qua một giao thức của Internet gọi là giao thức FTP (File Transfer Protocol viết tắt là FTP) Giao thức này thực hiện việc truyền file giữa các máy tính không phụ thuộc vào vị trí địa lý hay môi trường

hệ điều hành Điều cần thiết là 2 máy đều nối mạng Internet và đều có phần mềm có thể hiểu được giao thức FTP

2.3.4 Dịch vụ truy nhập từ xa -TELNET

Một trong những công cụ cơ bản của Internet là Telnet Telnet là một giao thức cho phép người sử dụng có thể truy nhập vào một máy tính ở xa và khai thác các tài nguyên của máy đó hoàn toàn giống như đang ngồi trên máy của mình

Điều kiện căn bản để sử dụng dịch vụ Telnet là máy tính của người sử dụng phải được nối vào mạng Internet Ngoài ra người sử dụng phải có chương trình Telnet Khi dùng telnet để vào một máy nào đó nó sẽ hỏi tên truy nhập và mật khẩu Giống như FTP, trên mạng Internet có nhiều host cho phép người sử dụng truy nhập bằng telnet nặc danh, chỉ cần khai báo địa chỉ E-Mail của mình

2.3.5 Dịch vụ tra cứu theo chỉ mục - Gopher

Gopher là một dịch vụ tra cứu thông tin theo chủ đề và sử dụng các thực đơn Xuất phát từ nhu cầu phân phát các tài liệu theo một chủ đề nhất định cho người sử dụng trên Internet, người ta đã thiết lập các máy có lưu trữ tài liệu Muốn sử dụng những tài liệu này, người sử dùng cần có một phần mềm để kết nối vào máy chủ GOPHER, và máy này sẽ đưa ra các thực đơn cho người sử dụng chọn lựa Ngoài ra trong một số máy còn lưu trữ các chỉ dẫn kết nối hoặc địa chỉ của các gopher khác Thông qua các client của gopher, người sử dụng có thể nhận những file văn bản, hình ảnh, đồ hoạ, âm thanh

nó ký sinh trên Internet nên ngoài việc khai thác thông qua mạng Internet nó còn có cơ chế khai thác độc lập không qua mạng Internet mà đăng ký riêng Mạng nhóm tin là môi trường tranh luận thế giới Nó cho phép người sử dụng có thể trao đổi thông tin về một chủ đề mà họ cùng quan tâm Thư trên usernet được gửi đến và lưu trữ trên một máy chủ chứa tin Người sử dụng có thể đặt câu hỏi, đưa ra ý kiến tranh luận về một chủ đề nào đó, gửi thông báo

2.3.7 Dịch vụ tìm kiếm thông tin diện rộng WAIS (Wide Area Information Service)

WAIS là một công cụ tìm kiếm thông tin trên mạng Inetrnet thông qua một chuỗi các đề mục lựa chọn, dịch vụ WAIS cho phép người dùng tìm kiếm các tệp dữ liệu có chứa một xâu ký tự xác định trước

Mạng WAIS toàn cầu dựa trên các thư mục của máy chủ (Directory of server) Đây thực sự là những kho tàng dữ liệu để người dùng tìm kiếm

Quá trình thực hiện cuộc tìm kiếm WAIS có thể so sánh với việc tham khảo tại thư viện Bước đầu tiên của bạn là chọn những cuốn sách mà bạn muốn tìm thông tin cho chủ đề đã định Bạn có thể tập hợp những cuốn sách này trên

kệ sách cạnh đó trước khi bạn mở một chủ đề Điều này giống như chọn chủ đề

từ Directory of Server, sau đó bạn bắt đầu tìm kiếm vị trí lưu trữ thông tin đối với những chủ đề đã chọn Đồng thời WAIS cho phép bạn cập nhật danh sách những tài nguyên WAIS chuẩn bị cho bạn tiến hành tìm kiếm WAIS server còn thực hiện đếm số lần xuất hiện của từ trong tệp để tính điểm và gửi về cho client giúp người sử dụng dễ dàng lựa chọn tệp mình cần

2.3.8 Dịch vụ hội thoại trên Internet - IRC

Internet Relay Chat (IRC - Nói chuyện qua Internet) là phương tiện "thời gian thực", nghĩa là những từ bạn gõ vào sẽ xuất hiện gần như tức thời trên màn hình của người nhận và trả lời của họ của xuất hiện trên màn hình của bạn như vậy Thay vì phải chờ vài phút hay vài ngày đối với thông điệp, bạn có thể trao đổi tức thời với tốc độ gõ chữ của bạn IRC có thể mang tính cá nhân như e-mail, người lạ không khám phá được nội dung trao đổi của bạn, hoặc bạn có thể tạo

"kênh mở" cho những ai bạn muốn cùng tham gia Ngoài việc trao đổi lời, người dùng IRC còn có thể gửi file cho nhau như hình ảnh, chương trình, tài liệu hay những thứ khác

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ATM

3.1.Sự ra đời của mạng ATM

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thông và các nghành công nghệ phụ trợ đã phát triển hết sức nhanh chóng Sự phát triển đó đã tạo ra nhiều hệ thống viễn thông với các tính năng khác nhau Tuy nhiên mỗi hệ thống viễn thông thường chỉ được thiết kế để phục vụ cho một hoặc một số dịch vụ nhất định Chúng được thiết kế theo các chuẩn khác nhau, có cơ chế hoạt động khác nhau Điều này dẫn đến sự đa dạng và phức tạp trong hệ thống viễn thông Mặt khác do chúng hoạt động độc lập với nhau nên tài nguyên của chúng không được chia sẻ cho nhau

Mạng tổ hợp số đa dịch vụ ISDN ra đời nhằm mục đích xây dựng một hệ thống viễn thông có khả năng đáp ứng được tất cả các loại dịch vụ trong một mạng duy nhất Mạng tổ hợp đa dịch vụ số băng rộng (B-ISDN) là mạng có khả năng đáp ứng các yêu cầu đó

Do yêu cầu đáp ứng được đa dịch vụ trong đó có các dịch vụ băng rộng mạng B-ISDN không thể sử dung các công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển

mạch gói thông thường Vì vậy kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchonous

Transfer Mode) đã được ITU-T khuyến nghị sử dụng trong mạng B-ISDN, do

đó mạng B-ISDN còn có thể gọi là mạng ATM

B-ISDN có khả năng phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói theo hướng đa phương tiện (Multimedia) hay đơn phương tiện (Monomedia), theo kiểu hướng liên kết (Connection- Oriented) hoặc không liên kết (Connectionless) B-ISDN cung cấp các cuộc nối thông qua các chuyển mạch, các cuộc nối cố định hoặc bán cố định, các cuộc nối từ điểm đến điểm hoặc từ điểm đến nhiều điểm và cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu

3.2 Các đặc điểm chính của ATM

Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ truyền bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó kiểu truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng Thuật ngữ không đồng bộ giải thích một kiểu truyền trong đó các tin trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất thường như lúc chúng được tạo ra theo yêu cầu cụ thể mà không theo một chu

kỳ nào ATM có hai đặc điểm quan trọng là :

nhỏ làm giảm trễ truyền dẫn đỏp ứng cho cỏc dịch vụ thời gian thực, ngoài

ra kớch thước nhỏ cũn tạo điều kiện cho việc hợp kờnh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn

 Khả năng nhúm một vài kờnh ảo (Virtual Channel) thành một đường ảo

(Virtual Path) nhằm giỳp cho việc định tuyến được dễ dàng hơn

Hỡnh 3.1 so sỏnh sự khỏc nhau giữa kiểu truyền đồng bộ (STM) và kiểu truyền khụng đồng bộ (ATM) Trong dạng truyền đồng bộ STM, cỏc phần tử số liệu tương ứng với kờnh đó cho được nhận biết bởi vị trớ của nú trong khung truyền dẫn Trong khi ở ATM cỏc gúi thuộc về một cuộc nối lại tương ứng với cỏc kờnh cụ thể và nú xuất hiện tại bất kỳ vị trớ nào

Hỡnh 3.1: Nguyờn lý ATM và STM Như ở trờn đó trỡnh bày phần tử dữ liệu dựng trong mạng ATM là cỏc tế

bào ATM cú kớch thước cố định là 53 Bytes Phần tiờu đề của tế bào (5 Bytes) dựng để mang cỏc thụng tin cần thiết cho việc nhận dạng cỏc tế bào Cỏch thức

truyền tế bào phụ thuộc vào yờu cầu và tớnh chất của dịch vụ và tài nguyờn trờn mạng

Tớnh toàn vẹn của chuỗi tế bào được đảm bảo khi truyền qua mạng ATM Núi một cỏch khỏc cỏc tế bào thuộc về cựng một kờnh ảo luụn được truyền theo một thứ tự nhất định

ATM sử dụng kỹ thuật truyền theo kiểu hướng liờn kết (Connection -

Oriented) Một cuộc nối ở lớp ATM bao gồm một chặng hay nhiều chặng

Tế bào

Tiêu đề tế bào ATM

Thông tin tế bào ATM

Kênh không sử dụng

Nguyên lý ATM

Khe thời gian

Khung thời gian  s

Nguyên lý STM

Kênh 2

Kênh n

Kênh 1

Kênh 2

Kênh n Kênh

1

(Link), mỗi chặng được gán một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt cuộc

nối Các số hiệu nhận dạng này là các kênh ảo và đường ảo Tuy vậy ATM cũng cung cấp một số giao thức cho các dịch vụ truyền số liệu không liên kết

(Conectionless)

ATM cho phép hoạt động không đồng bộ giữa phía phát và phía thu Sự không đồng bộ này có thể được xử lý dễ dàng bằng việc chèn hay tách các tế bào không phân nhiệm (tế bào rỗng) đó là các gói không mạng thông tin Một trong nhiều đặc tính đặc biệt của ATM là nó có khả năng đảm bảo vận chuyển tin cậy bất cứ một loại dịch vụ nào mà không cần quan tâm đến tốc độ (tốc độ không đổi hay tốc độ thay đổi), yêu cầu chất lượng hoặc đặc tính bùng nổ tự nhiên của lưu lượng ATM có thể áp dụng cho mọi môi trường mạng Ngoài ra các tế bào ATM có độ dài đồng nhất do vậy việc định tuyến, chèn hay tách ghép tế bào được thực hiện nhanh hơn mà không cần qua tâm đến thông tin được mang trong tế bào ATM

3.2.1.Các ưu điểm của ATM

Công nghệ ATM đã kết hợp các ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Công nghệ này đã loại bỏ được những hạn chế của kỹ thuật STM Những ưu điểm chính của ATM là:

 Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với các tốc độ khác nhau: công nghệ ATM

sử dụng các tế bào kích thước nhỏ, cố định và khả năng phân bố dải thông linh hoạt nên trong mạng ATM tốc độ truyền của các kênh không bị hạn chế vào các tốc độ chuẩn như trong STM Tốc độ các dịch vụ trong mạng ATM

có thể thay đổi rất lớn (từ nhỏ như truyền số liệu đến lớn như HDTV) Thêm vào đó tốc độ dịch vụ cho phép thay đổi rất nhanh, mang tính đột biến

 Khả năng truyền dẫn các dịch vụ với tốc độ cao Trong mạng ATM việc xử

lý chuyển mạch thực hiện hoàn toàn bằng thiết bị phần cứng và trong các nút chuyển mạch không có yêu cầu điều khiển luồng, điều khiển lỗi như trong mạng STM nên giảm tối thiểu thời gian xử lý ở nút chuyển mạch Điều này cho phép tốc độ xử lý nhanh do đó tốc độ mạmg ATM là rất lớn

 Khả năng ghép/ phân kênh dễ dàng: việc ghép/ phân kênh trong mạng ATM

chỉ dựa trên các chỉ số nhận dạng kênh nên các kênh với tốc độ truyền khác nhau hoàn toàn có thể được ghép/ phân dễ dàng

 Việc quản lý, điều hành mạng dễ dàng: việc thiết lập hay huỷ bỏ các cuộc