Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

receiver bằng đường truyền vật lý và cứ thế đi ngược lên các tầng trên.Như vậy giữa 2 hệ thống kết nối với nhau chỉ có tầng thấp nhất mới có liênkết vật lý, còn ở các tầng cao hơn chỉ là

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ XÂY DỰNG MẠNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

I Khái niệm cơ bản về mạng máy tính

Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được kết nối với nhau bằngđường truyền vật lý theo một kiểu cấu trúc nào đó nhằm mục đích chia sẻthông tin với nhau và dùng chung các dữ liệu, tài nguyên

II Lịch sử phát triển của mạng máy tính

Từ những năm 60 đã xuất hiện mạng xử lý trong đó các trạm cuối(Terminal) thụ động được nối với một máy xử lý trung tâm Máy xử lýtrung tâm làm tất cả mọi việc, từ quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý

sự đồng bộ của các trạm cuối, quản lý các hàng đợi v v cho đến việc xử

lý ngắt từ các trạm cuối Để giảm nhẹ nhiệm vụ của máy xử lý trung tâm,người ta thêm vào các bộ tiền xử lý (Preprocessor hay còn gọi là Frontal)

để nối thành một mạng truyền tin, trong đó các thiết bị tập trung(Concentrator) và dồn kênh (Multiplexor) có chức năng tập trung các tínhiệu do trạm cuối gửi đến vào trên cùng một đường truyền Hai thiết bị nàykhác nhau ở chỗ: bộ dồn kênh có khả năng chuyển song song các thông tin

do các trạm cuối gửi tới, còn bộ tập trung không có khả năng đó nên phảidùng bộ nhớ đệm (Buffer) để lưu trữ tạm thời các thông tin

Như vậy các trạm cuối không được kết nối trực tiếp với nhau, mọi sựliên lạc phải đi qua máy trung tâm Hệ thống này không được gọi là mạngmáy tính mà gọi là mạng xử lý

Từ những năm 70, các máy tính đã được nối với nhau trực tiếp để tạothành mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin cậy.Cũng trong những năm 70, bắt đầu xuất hiện khái niệm mạng truyền thông(Communication network), trong đó các thành phần chính của nó là các nút

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 1

mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch (Switching unit) dùng để hướngthông tin tới đích của nó.

Các nút mạng được nối với nhau bằng đường truyền (Transmissionline) còn các máy tính xử lý thông tin của người sử dụng (Host) hoặc cáctrạm cuối (Terminal) được nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thìtrao đổi tin qua mạng Bản thân các nút mạng thường cũng là máy tính nên

có thể đồng thời đóng cả vai trò máy của người sử dụng

Các máy tính được kết nối với nhau thành mạng máy tính nhằm mục đíchsauu:

- Sử dụng chung tài nguyên: các tài nguyên như thiết bị, chương trình,

dữ liệu, trở nên khả dụng đối với bất kỳ người sử dụng nào trên mạng màkhông cần quan tâm đến vị trí địa lý của tài nguyên và người sử dụng

- Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cốđối với một máy tính nào đó

- Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: khi thông tinđược sử dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chứclại các công việc với những thay đổi về chất như:

+ đáp ứng nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại

+ cung cấp sự thống nhất giữa các dự liệu

+ tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp được các bộ phận phân tán

+ tăng cường truy cập tới các dịch vụ mạng khác nhau được cung cấp trên

Ngày ngay với số lượng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tinngày càng cao Mạng máy tính trở nên quá quen thuộc đối với chúng tatrong mọi lĩnh vực như: khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch

vụ, giáo dục, Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành nhu cầu không thểthiếu được

Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuậttrong mạng là mối quan tâm hàng đầu Ví dụ như làm thế nào để gửi thông

tin một cách nhanh chóng và tối ưu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên

mạng đôi khi bị tắc nghẽn và gây thât thoát thông tin một cách đáng tiếc

Việc làm thế nào để có được một hệ thống mạng chạy thật tốt, an toàn và

hiệu quả kinh tế cao đang được rất nhiều người quan tâm

III Phân loại mạng máy tính

Có nhiều hình thức phân loại mạng máy tính khác nhau tùy thuộcvào yếu tố chính được chọn để làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn nhưkhoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng,…

- Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý có các mạng sau:

+ Mạng cục bộ ( Local Area Networks – LAN) là mạng được cài đặttrong phạm vi tương đối nhỏ khoảng 20km trở lại Thường được sử dụngtrong nội bộ một cơ quan, tổ chức, trường học,… Phương tiện truyền dẫnchủ yếu là cáp đồng, gần đây sử dụng cáp quang để mở rộng phạm vi

+ Mạng đô thị (Metropolitan Area Network – MAN): là mạng được càiđặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế-xã hội có bán kínhkhoảng 100km trở lại

+ Mạng diện rộng (Wide Area Network – WAN): phạm vi của mạng cóthể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa Thông thường kếtnối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông

+ Mạng toàn cầu (Global Area Network – GAN): phạm vi của mạng trảikhắp các lục địa của Trái Đất

- Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch, gồm có các mạch sau:

+ Mạng chuyển mạch kênh (Circuit – Switched Networks)

Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiếtlập một “kênh” cố định và được duy trì một trong hai bên ngắt liên lạc Các

dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định đó

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 3

Mạng này có hai nhược điểm chính :

*mất nhiều thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai nút mạng

* hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ rỗi do

cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi đó các đầu nút khác khôngđược phép sử dụng đường truyền này

+ Mạng chuyển mạch thông báo ( Message - Switched Networks)

Thông báo (Messega) là một đợn vị thông tin của người sử dụng có khuôndạng được quy định trước Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điềukhiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo Căn cứ vào thông tin này màmỗi nút trung gian có thể chuyển thông tin tới nút kế tiếp theo đường dẫntới đích của nó Như vậy mỗi nút cần phải lưu trữ tạm thời để đọc thông tinđiều khiển trên thông báo để rồi sau đó gửi tiếp thông báo đó đi Tùy thuộcvào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể truyền trên nhữngcon đường khác nhau

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 5

+ Chuyển mạch gói ( Packet – Switched Networks)

Trong chuyển mạch gói mỗi thông báo được chia thành nhiều phầnnhỏ hơn gọi là gói tin (Packet) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tincũng chứa đựng thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi)

và đích (người nhận) của gói tin Các gói tin thuộc về một thông báo nào

đó có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khácnhau

Ta thấy mạng chuyển mạch gói và chuyển mạch thông báo giống

nhau về phương pháp Điều khác biệt là các gói tin được giới hạn kích

thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ

mà không cần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa Vì vậy mạng chuyển mạch góitruyền các gói tin trên mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với mạngchuyển mạch thông báo Nhưng vấn đề khó khăn của mạng này là việc tậphợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của người sử dụng, đặt biệttrong trường hợp các gói tin được truyền theo nhiều đường khác nhau Cầnphải đặt cơ chế đánh dấu gói tin và phục hồi gói tin bị thất lạc hoặc truyền

bị lỗi cho các nút mạng

Do ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạngchuyển mạch gói được dùng phổ biến hơn mạng chuyển mạch thông báo.Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạngthống nhất (được gọi là mạng tích hợp số ISDN) đang là một xu hướngphát triển mạng ngày nay.

- Phân lạo theo kiến trúc mạng, có hai lại sau :

+ kiểu điểm - điểm:

Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều có tráchnhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích Do cáchlàm việc như vậy nên mạng kiểu này còn được gọi là mạng “lưu và chuyểntiếp”

+ kiểu quảng bá :

Trong trường hợp này tất cả các nút phân chia chung một đườngtruyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một nút nào đó, sẽ có thể được tiếpnhận bởi tất cả các nút còn lại Bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu

để mỗi nút căn cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mìnhkhông

IV Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

1 Cấu trúc phân tầng

Để giảm độ phức tập của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết cácmạng máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phântầng(layering) Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như là mộtcấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước nó Sốlượng các tầng cũng như tên và chức năng của mỗi tầng là tùy thuộc vàocác nhà thiết kế Chúng ta sẽ thấy cách phân tầng trong mạng của IBM(SNA), của Digital (DECnet), hay của Bộ Quốc phòng Mỹ (ARPANET),

là không giống nhau Tuy nhiên, trong hầu hết các mạng, mục đích của mỗitầng là để cung cấp một số dịch vụ ( services) nhất định cho tầng cao hơn

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 7

Giao thức tầng N

giao diện i+1/i Giao thức tầng i

Giao thức tầng 1

Đường truyền vật lý

Hình 4: Hình vẽ minh hoạ kiến trúc phân tầng tổng quát

Nguyên tắc của kiến trúc mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau) Sau khi đã xác định số lượng tầng và chức năng mỗi tầng thì công việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa mối quan hệ (giao diện) giữa 2 tầng đồng mức ở hai hệ thống nối kêt với nhau Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật

lý để truyền các xâu bít từ hệ thống này sang hệ thống khác) Ở đây quy ước dữ liệu ở bên hệ thống gửi (sender) được truyền sang hệ thống nhận

TÇng i

Tầng N

Tầng i

Tầng 1

Tầng N

Tầng i

Tầng 1

(receiver) bằng đường truyền vật lý và cứ thế đi ngược lên các tầng trên.Như vậy giữa 2 hệ thống kết nối với nhau chỉ có tầng thấp nhất mới có liênkết vật lý, còn ở các tầng cao hơn chỉ là những liên kết logic ( hay còn gọi

là liên kết ảo) được đưa vào để hình thức hóa các hoạt động của mạngthuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông

* Các nguyên tắc phân tầng:

- Đơn giản hóa ( hạn chế số lượng các tầng)

- Tạo ranh giữa các tầng sao cho các tương tác và mô tả dịch vụ là tối thiểu

- Các tầng tách biệt bởi các chức năng độc lập và các tầng sử dụng các loạicông nghệ khác nhau cũng tách biệt

- Các chức năng giống nhau được đặt cùng một tầng

- Chọn ranh giới giữa giữa các tầng theo kinh nghiệm đã được chứng tỏ làthành công

- Các chức năng được định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà không ảnhhưởng tới các tầng khác

- Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho có thể chuẩn hóa giao diện tươngứng

- Tạo một tầng khi dữ liệu được xử lý một cách tách biệt

- Cho phép các thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng khônglàm ảnh hưởng đến các tầng khác

- Mỗi tầng sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó, cung cấp dịch vụ cho cáctầng trên

- Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết

- Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kề cận

- Cho phép huỷ bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết

* Ý nghĩa phân tầng

- giảm độ phức tạo khi phân tích và thiết kế

- dễ tiêu chuẩn hóa các giao diện

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 9

- tạo khả năng modul hóa cao.

- đảm bảo khả năng làm việc giữa các cộng nghệ khác nhau

- gia tốc cho những hướng phát triển mới

2.Mộ hình trao đổi thông tin – Mô hình OSI

2.1 Các yêu cầu trao đổi thông tin trên mạng

- phải hiểu các thông tin truyền cho nhau

- thông tin trao đổi phải bảo mật, xác thực, toàn vẹn thông tin

- sự gọn gàng trong thông tin để tiết kiệm băng thông để truyền nhanh hơn

- theo dõi chặt chẽ tiến trình trao đổi thông tin để điều khiển tốc độ truyềnthông tin hợp lý

- thông tin truyền phải đến đúng đích

- có thể kiểm soat lỗi ( bên nhận có khả năng biết được thông tin có lỗi haykhông có lỗi ) Lỗi này là lỗi do đường truyền

- giảm suy hao để tin đó có thể đi xa, tạo điều kiện dễ dàng cho việc nhậnthông tin ở bên thu

- tránh những va chạm, xung đột với những luồng thông tin khác

Những yêu cầu này cần phải được giải quyết để gửi thông tin đingười ta đã nghĩ ra các kỹ thuật các phương pháp để giải quyết tám yêu cầunày Đặc điểm của các kỹ thuật và phướng pháp này là biến đổi mã hóathông tin trước khi truyền đi Cụ thể là sử dụng các bảng mã hóa thông tingiống nhau như bảng mã ASCCI, mã Uinicode 16 bít

2.2 Mô hình OSI

Khi thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng củamình Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng, phươngpháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau

… Sự không tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác của người sửdụng các mạng khác nahu Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại

đó càng không thể chấp nhận được đối với người sử dụng Sự thúc bách

của khách hàng đã khiến cho các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu,thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc tế- tích cực tìm kiếmmột sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trường Để có được điều đó,trước hết cần xây dựng được một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làmcăn cứ cho các nhà thết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng.

Vì lí do đó, Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (InternationalOrganization for Standardization - viết tắt là ISO) đã lập ra một tiểu bannhằm phát triển một khung chuẩn chung như thế vào năm 1977 Kết quả lànăm 1984, ISO đã xây dựng xong mô hình tham chiếu cho việc nối kết các

hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection – OSIReference Model ) hay còn gọi tắt là OSI Mô hình này được dùng làm cơ

sở để kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán Từ

“mở” ở đây nói lên khả năng hai hệ thống có thể kết nối để trao đổi thôngtin với nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và các chuẩn liênquan

Điều hẫp dẫn của tiếp cận OSI chính là ở chỗ nó hứa hẹn giải phápcho vấn đề truyền thông giữa các máy tính không giống nhau Hai hệ thống

dù khác nhau như thế nào đi nữa, đều có thể truyền thông với nhau mộtcách hiệu quả nếu chúng đảm bảo những điều kiện chung sau đây:

• Chúng cài đặt cùng một tập các chức năng truyền thông

• Các chức năng đó được tổ chức thành cùng một tập các tầng Cáctầng đồng mức phải cung cấp các chức năng như nhau ( nhưngphương thức cung cấp không nhất thiết phải giống nhau)

• Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung

Để đảm bảo các điều kiện trên cần phải có các chuẩn Các chuẩnphải xác định các chức năng và dịch vụ được nâng cấp bởi một tầng( nhưng không chỉ ra chúng phải cài đặt như thế nào - điều đó có thể làkhác nhau trên các hệ thống) Các chuẩn cũng phải xác định các giao thức

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 11

giữa các tầng đồng mức Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở để xây dựngcác chuẩn đó.

Mô hình OSI có 7 tầng, mỗi tầng lớp thực hiện một chức năng khácnhau để cho các gói dữ liệu di chuyển từ nguồn đến đích trên mạng Haitầng đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung.Giao thức ở đây là phương tiện để các tầng có thể giao tiếp được với nhaugiống như hai người muốn nói chuyện được vơi nhau thì cần có một ngônngữ chung

Hình 5 Mô hình 7 tâng OSI

Nền tảng của mô hình OSI là dòng lưu chuyển của một yêu cầu truycập vào một tài nguyên mạng xuyên qua 7 lớp phân biệt Sự yêu cầu đó bắtđầu từ lớp trên cùng của mô hình Khi nó di chuyển xuống dưới, yêu cầu đóđược chuyển đổi từ một lời gọi API ( giao diện lập trình ứng dụng) bêntrong ứng dụng xuất phát thành một chuỗi các xung được mã hoã để truyền

đi những thông tin nhị phân đến một thiết bị khác trên mạng Những xungnày có thể là điện, quang, từ, vi ba hoặc những tần số sóng mạng vô tuyến

Quá trình mã hoá đó cho phép những lớp cụ thể nào đó của mô hình OSItrên một máy tính nguồn để liên lạc với những lớp giống hệt chúng trênmột máy tính đích Quá trình này được gọi là những giao thức, khi quátrình này đến đích của chúng, chúng chuyển ngược lên các lớp của mô hìnhOSI theo chiều ngược với lúc được gửi đi và được giải mã cho tới khi đếnlớp có chức năng tương đương ở trên cùng một máy tính đích Kết quả củachương trình đó là hai máy phân biệt liên lạc được với nhau và hoạt độngmột các độc lập như thể là tài nguyên được nối mạng đang được truy cập

đó không có gì khác biệt như tài nguyên ở trên máy tại chỗ vậy

Mô hình OSI không chỉ rõ giao thức nào sẽ được dùng để truyền dữliệu ngang qua mạng, mà nó cũng không chỉ định thiết bị dùng đượctruyền Thay vào đó, nó cung cấp một đề cương các thiết bị khác nhau làmtheo để đảm bảo thông tin liên lạc đúng đắn ngang qua mạng

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính, đó là giao thức cóliên kết (Connection – Oriented ) và giao thức không liên kết( Connectionless )

Giao thức có liên kết là trước khi truyền dữ liệu hai lớp đồng mứccần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua kếtnối này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu( dữ liệu được truyền với cơ chế kiểm soát và truyền dữ liệu )

Giao thức không liên kết là trước khi truyền dữ liệu không thiết lậpliên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặcsau nó

Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3giai đoạn riêng biệt :

• Thiết lập liên kết (lô gic): hai thực thể đồng mức ở hai hệ thốngthương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạnsau (truyền dữ liệu)

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 13

• Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với cá cơ chế kiểm soát lỗi, kiểmsoát luồng, cắt/hợp dữ liệu, … để tăng cường độ tin cậy và hiệu quảcủa việc truyền dữ liệu

• Huỷ bỏ liên kết: giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phátcho liên kết để dùng liên kết khác

Còn đối với giao thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai đoạntruyền dữ liệu mà thôi

Những dữ liệu lưu thông trên mạng nói chung có thể chia làm hainhóm: các yêu cầu được tạo ra ở máy tính nguồn và các lời đáp từ nơi màyêu cầu kia được gửi đến Đơn vị cơ bản của dữ liệu mạng là gói dữ liệu(packet) Thông tin muốn đi qua một mạng nào đó thì phải đi xuống dọctheo một chồng giao thức, khi nó đi qua chồng giao thức đó, nó trải quanhững quá trình đóng gói và đóng gói lại Những các thức đóng gói tuỳthuộc vào các khuôn dạng và các lược đồ biểu diễn được quy định chonhững giao thức có mặt tại mỗi lớp của chồng giao thức đó Phần quantrọng nhất của mỗi gói là một yêu cầu hoặc hồi đáp cho một yêu cầu Tuynhiên gói cũng phải chứa địa chỉ mạng, một phương tiện để hồi báo rằnggói đã đến địa chỉ đích của nó Một cơ chế kiểm tra lỗi để đảm bảo rằng góiđến đích trong tình trạng giống như nó được gửi đi, một cơ chế định thờigian để đảm bảo rằng gói không được gửi đi quá nhanh, đây gọi là sự kiểmsoát dòng Sự phân phối có đảm bảo, sự kiểm tra lỗi, và sự kiểm soát dòngđược cung cấp dưới dạng những thông tin được chứa trong các khung dữliệu, vốn tạo ra bởi các lớp khác nhau của mô hình OSI Khi gói đi xuyênqua các lớp của mô hình OSI, phía trước của nó được các giao thức đặtthêm vào những phần đầu đề (header) gồm một chuỗi các trường nào đó,còn phía sau có thể được nối thêm phần đuôi cũng gồm một chuỗi cáctrường nào đó Nhưng trước khi truyền nó phải được thiết lập kết nối, cónghĩa là hai thực thể ở cùng tầng ở hai đầu liên kết sẽ thương lượng vớinhau về tập tham số sử dụng trong quá trình truyền dữ liệu Quán trình

truyền dữ liệu được thực hiện như sau: dữ liệu được gửi hoặc nhận từ một

tầng trên cùng, đó là tầng 7 (Application) tầng cao nhất của mô hình OSI.

Nó được chuyển xuống tầng 6 (Presentation), nơi quá trình tạo gói bắt đầu

Từ đây dữ liệu được bao lại trong một phần đầu đề, gồm các thông tin nhậndiện và trợ giúp để chuyển tiếp dữ liệu đến một tầng nào đó khi nó đượcchuyển xuống đến tầng kề nó Khi dữ liệu chuyển qua tầng 5 (Session),

tầng 4 (Transport), tầng 3 (Network) những giao thức hoạt động ở các tầng

này gắn thêm một phần đầu đề khác ở mỗi tầng và có thể dữ liệu được phânthành những mảnh nhỏ hơn để dễ dàng quản lý hơn Khi dữ liệu đi đến tầng

2 (Data Link) các giao thức tại tầng này sẽ ghép dữ liệu thành các khungbằng cách gắn thêm vào một phần đầu và một phần cuối, sau đó chuyểnxuống tầng 1 (Physical) để truyền đi trên phương tiện nối mạng Khi cáckhung đến đích của nó, quá trình đó được lặp lại theo chiều ngược lại quátrình này được gọi là tác bỏ liên kết Có nghĩa là qua mối tầng các phần đầu

và phần cuối được gắn vào trên các tầng tương ứng khi gửi dữ liệu sẽ đượctháo ra và so sánh Ở trên là mạng chuyển mạch gói được truyền theophương pháp có liên kết Nếu chuyển mạch gói được truyền theo kiểukhông có liên kết thì chỉ có một giai đoạn truyền dữ liệu, các gói dữ liệu sẽđược truyền độc lập với nhau theo một con đường xác định bằng cách trongmỗi gói dữ liệu chứa địa chỉ đích

Gói tin ( Packet ) được hiểu như là một đơn vị thông tin dùng trongviệc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Những thông điệptrao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo thành các gói tin ở máynguồn Những gói tin này khi đến đích sẽ được kết hợp lại thành thông điệpban đầu Một gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tinđiều khiển và dữ liệu

.

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 15

Hình 6: Mô hình phân tầng

Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng chỉ thực hiệnmột chức năng là nhận dữ liệu từ tầng trên chuyển xuống cho tầng dưới vàngược lại Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header)đối với gói tin trước khi chuyển nó đi.Một gói tin bao gồm phần đầu vàphần dữ liệu Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được gắn thêm một phầnđầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng dưới, công việc này cứtiếp diễn cho đến khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến bênnhận Tại bên nhận các gói tin này được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầngtương ứng

* Chức năng của các tầng trong mô hình OSI

Tầng 1: Tầng vật lý ( Physical Layer):

Tầng vật lý là tầng thấp nhất của mô hình OSI, tiếp xúc trực tiếp vớiphương tiện truyền dẫn.Tầng này cung cấp các phương tiện điện,cơ, chứcnăng, thủ tục để kích hoạt, duy trì và đình chỉ liên kết vật lý giữa các hệthống

Ở đây, thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diễn các bít (các mứcthế hiệu ) và tốc độ truyền các bít, thuộc tính cơ liên quan đến các tính chấtvật lý của giao diện với một đường truyền (kích thước, cấu hình) Thuộc

tính chức năng chỉ ra các chức năng được thực hiện bởi các phần tử củagiao diện vật lý, giữa một hệ thống và đường truyền Và thuộc tính thủ tụcliên quan đến giao thức điều khiển việc truyền các xâu bít qua đườngtruyền vật lý Tầng này cũng có chức năng truyền dòng bít lên phương tiệntruyền dẫn mà không quan tâm đến cấu trúc Các đặc trưng của tầng này là:mức điện áp, thời gian chuyển mức điện áp, tốc độ truyền vật lý, cự lytruyền, các đầu nối, …

Thực chất của lớp này là thực hiện việc kết nối các phần tử củamạng thành một hệ thống bằng các kết nối vật lý, ở tầng này sẽ có các thủtục được đảm bảo cho các yêu cầu hoạt động nhằm tạo ra các đường truyềnvật lý cho các chuỗi bít thông tin

Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu ( Datalink Layer):

Tầng này cung cấp các phương thức để truyền khung thông tin qualiên kết vật lý đảm bảo tin cậy thông qua cơ chế đồng bộ hóa, kiểm soát lỗi,

và điều khiển luồng dữ liệu Tầng này cũng cung cấp các thông tin về địachỉ vật lý, cấu trúc mạng, phương thức truy cập các kết nối vật lý, thôngbáo lỗi và quản lý lượng thông tin trên mạng

Các giao thức được xây dựng trong tầng liên kết dữ liệu ( gọi chung

là Data Link Protocol - viết tắt thành DLP ) được chia thành hai loại:

- DLP dị bộ:

Các DLP dị bộ sử dụng phương thức truyền dị bộ, trong đó các bít đặcbiệt START và STOP được dùng để tách các xâu bít biểu diễn các ký tựtrong dòng dữ liệu cần truyền đi Phương thức này gọi là dị bộ vì khôngcần có sự đồng bộ liên tục giữa người gửi và người nhận tin Nó chophép một ký tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cầnquan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó

Các giao thức loại này thường được dùng trong các máy điện báohoặc các máy tính trạm cuối tốc độ thấp Phần lớn các máy PC sử dụngphương thức truyền dị bộ do tính đơn giản của nó

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 17

- DLP đồng bộ:

Phương thức truyền đồng bộ không dùng các bít đặc biệt START vàSTOP để đóng khung mỗi ký tự mà chèn các ký tự đặc biệt như SYN(Sychronization), EOT ( End Of Transmision ) hay đơn giản hơn, mộtcái “cờ” (flag) giữa các dữ liệu của người sử dụng để báo hiệu chongười nhận biết dữ liệu đang đến hoặc đã đi

Trong DLP đồng bộ được chia thành hai nhóm là hướng ký tự vàhướng bít DLP hướng ký tự được xây dựng trên các ký tự đặc biệt củamột bộ mã chuẩn nào đó ( như ASCII hay EBCDIC), trong khi các DLPhướng bít 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 sẽđược tiếp nhận lần lượt từng bít một

Tầng 3: Tầng mạng (Network):

Tầng mạng thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông tin vớicông nghệ chuyển mạch thích hợp Ví dụ ta xét một mạng chuyển mạch góibao gồm tập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữliệu Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mởkhác trên mạng phải được chọn đường qua một chuỗi các nút Mỗi nútnhận gói dữ liệu từ một đường vào rồi chuyển tiếp nó tới một đường rahướng đến đích của dữ liệu Như vậy là ở mỗi nút trung gian đó phải thựchiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp Các chức năng đó phảithuộc tầng 3 vì chúng rõ ràng ở trên tầng liên kết dữ liệu và để cung cấpmột dịch vụ trong suốt cho tầng Giao vận (Transport), phải ở dưới tầngGiao vận Ngoài hai chức năng quan trọng nói trên, tầng Mạng cũng thựchiện một số chức năng khác như: thiết lập, duy trì và giải phóng các liênkết logic, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, dồn kênh/phân kênh,cắt/hợp dữ liệu khi cần thiết,…

Như vậy Tầng Mạng liên quan tới vấn đề đo độ trễ đường truyền,quyết định chọn đường, cập nhật các thông tin sử dụng cho việc chọnđường gói tin trong mạng và chuyển tiếp các gói tin đi.Các gói tin này cóthể phải đi qua nhiều chặng đường trước khi đến được đích cuối cùng.

Hình 7: mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyển mạch gói

Chọn đường (routing) là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn

vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn đến trạm đích của nó Dovậy việc chọn đường phải thực hiện hai chức năng sau đây:

- quyết định chọn đường theo những tiêu chuẩn (tối ưu) nào đó

- cập nhật thông tin chọn đường, tức là thông tin dùng cho việc chọnđường Trên mạng luôn có sự thay đổi thường xuyên nên việc cập nhật làcần thiết

Tiêu chuẩn tối ưu để chọn đường được xác định bời người quản lý hoặcngười thiết kế mạng, nó có thể là:

- Độ trễ trung bình của việc truyền gói tin

- Số lượng nút trung gian giữa nguồn và đích của gói tin

- Độ an toàn của việc truyền tin

- Cước phí truyền tin

- ……

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 19

Như vậy việc chọn tiêu chuẩn tối ưu phụ thuộc vào nhiều bỗi cảnh mạng(topo, thông lượng, mục đích sử dụng,v.v…) Các tiêu chuẩn có thể thayđổi vì bối cảnh mạng cũng có thể thay đổi theo thời gian.

Tầng 4: Tầng giao vận( Transport Layer):

Trong mô hình OSI, người ta thường phân biệt 4 tầng thấp nhất(Physical, Datalink, Network, Transport) và 3 tầng cao (Session,Presentation, Application) Các tầng thấp quan tâm đến việc truyền dữ liệugiữa các hệ thống cuối (end systems) qua phương tiện truyền thông, còncác tầng cao tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sửdụng Tầng Giao vận là tầng cao nhất của nhóm các tầng thấp, mục đíchcủa nó là cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể củaphương tiện truyền thông được sử dụng ở bên dưới trở nên “trong suốt” đốivới các tầng cao

Tầng giao vận chia nhỏ dữ liệu từ trạm phát và phục hồi lại thành dữliệu như ban đầu tại trạm thu và quyết định cách xử lý của mạng đối vớicác lỗi phát sinh khi truyền dữ liệu Tầng này nhận các thông tin từ lớp tiếpxúc phân chia thành các đơn vị dữ liệu nhỏ hơn và chuyển chúng tới tầngmạng Nó có nhiệm vụ đảm bảo độ tin cậy của việc liên lạc giữa hai máy.Trong việc truyền tin tầng giao vận thiết lập, duy trì và kết thúc tốt đẹp cáckênh ảo trong việc cung cấp dịch vụ tin cậy vì nó thực hiện bằng các cơ chếphát hiện lỗi, khắc phục lỗi, gửi lại dữ liệu, điều khiển luồng, cơ chế xácnhận Để đảm bảo được việc truyền ổn định tầng vận chuyển thường đánh

số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự

Tầng Giao vận là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàntrong việc truyền dữ liệu nên nhiệm vụ của tầng Giao vận phụ thuộc vàobản chất của từng loại mạng Người ta chia thành 3 loại mạng sau đây:

-Mạng loại A: có tỷ suất lỗi và sự cố báo hiệu chấp nhận được ( tức

là chất lượng mạng chấp nhận được) Các gói tin được giả thiết là không bịmất Tầng Giao vận không cần cung cấp các dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếplại theo thứ tự

- Mạng loại B: có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố cóbáo hiệu lại không chấp nhận được Tầng Giao vận phải có khả năng phụchồi lại khi xảy ra lỗi hoặc sự cố

- Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi không chấp nhận được (không tin câỵ).Tầng Giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi và sắp xếp lạithứ tự các gói tin

* Các lớp giao thức của tầng Giao vận:

- Giao thức lớp 0: cung cấp khả năng rất đơn giản để thiết lập liênkết, truyền dữ liệu và huỷ bỏ liên kết trên nền mạng có liên kết loại A Nó

có khả năng phát hiện và báo hiệu các lỗi nhưng không có khả năng phụchồi Nếu tầng Mạng báo hiệu một lỗi cho tầng Giao vận thì tầng này sẽ huỷ

bỏ liên kết liên quan, và người sử dụng cuối sẽ được thông báo cắt liên kết

- Giao thức lớp 1: khác với lớp 0, ở đây các đơn vị dữ liệu được đánh

số Ngoài ra giao thức còn có khả năng báo nhận và truyền dữ liệu khẩn,…Đặc biệt giao thức lớp 1 có thêm khả năng phục hồi lỗi

- Giao thức lớp 2: là một cải tiến của lớp 0 cho phép dồn một số liênkết giao vận vào một điểm liên kết mạng duy nhất, đồng thời có thể kiểmsoát luồng dữ liệu để tránh tắc nghẽn Giao thức lớp 2 không có khả năngphát hiện và phục hồi lỗi Do vậy nó cần đặt trên một nền mạng tin cậy loạiA

- giao thức lớp 3: là sử mở rộng giao thức lớp 2 với khả năng pháthiện và phục hồi lỗi Ngoài ra nó còn có thêm khả năng truyền lại dữ liệurất có ích theo “time- out” Lớp giao thức này được dùng với mạng loại B

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 21

- Giao thức lớp 4: là lớp có hầu hết các chức năng của các lớp trước

và còn bổ sung thêm một số khả năng khác để kiểm soát việc truyền dữliệu Vì thế giao thức lớp 4 được thiết kế để làm việc với các mạng loại C

Tầng 5: Tầng phiên (Session Layer):

Tầng Phiên là tầng thấp nhất trong nhóm các tầng cao và nằm

ở giữa hai nhóm tầng nói trên Mục tiêu của nó là cung cấp cho người sửdụng cuối các chức năng cần thiết để quản trị các phiên ứng dụng của họ,

cụ thể là:

- Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập

và giải phóng(một cách logic) các phiên

- Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu

- Áp đặt các quy tắc cho các tương tác giữa các ứng dụng của người sửdụng

- Cung cấp cơ chế “lấy lượt”(nắm quyền) trong quá trình trao đổi dữliệu

Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo một trong ba phươngthức: hai chiều đồng thời, hai chiều luân phiên hoặc một chiều Với phươngthức hai chiều đồng thời, cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu đi.Một khi phương thức này đã được thoả thuận thì không đòi hỏi phải cónhiệm vụ quản trị tương tác đặc biệt nào Có lẽ đây là phương thức hộithoại phổ biến nhất Trong trường hợp hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấnđề: hai người sử dụng phiên phải ‘lấy lượt” để truyền dữ liệu Một ví dụđiển hình của phương thức này là dùng cho các ứng dụng hỏi/ đáp Thực tếtầng Phiên duy trì tương tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi người sửdụng khi đến lượt họ được truyền dữ liệu

Trong trường hợp một chiều nói chung ít xảy ra, ví dụ điển hình là

dữ liệu được gửi tới một người sử dụng tạm thời không làm việc, chỉ có

một chương trình nhận với nhiệm vụ duy nhất là tiếp nhận dữ liệu đến vàlưu giữ lại Chuẩn của OSI không xét đến phương thức này.

Vấn đề đồng bộ hoá trong tầng Phiên được thực hiện tương tự như

cơ chế điểm kiểm tra/ phục hồi trong một hệ quản trị tệp Dịch vụ này chophép người sử dụng xác định các điểm đồng bộ hoá trong dòng dữ liệu và

có thể khôi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó

Tầng 6: Tầng trình diễn( Presentation Layer):

Tầng trình bày đảm bảo tầng ứng dụng của một trạm có thể đọc đúngcác thông tin mà một trạm khác gửi tới Nếu cần tầng này sẽ thông dịch các

dữ liệu khác nhau dạng dữ liệu chung Nó có nhiệm vụ định dạng lại dữliệu đúng theo yêu cầu của ứng dụng ở tầng trên Ngoài ra nó có thể nén dữliệu truyền và mã hóa chúng trước khi truyền để bảo mật

Tầng 7: Tầng ứng dụng ( Application Layer ):

Tầng ứng dụng tương tác trực tiếp với người sử dụng và nó cung cấpcác dịch vụ mạng cho các ứng dụng của người sử dụng nhưng không cungcấp dịch vụ cho các tầng khác ngoại trừ tầng ứng dụng bên ngoài mô hìnhOSI đang hoạt động Các ứng dụng như chương trình xử lý bảng tính, cácchương trình xử lý văn bản, các chương trình đầu cuối,… Tầng này thiếtlập khả năng liên lạc giữa những người sử dụng, đồng bộ và thiết lập cácquy trình xử lý lỗi và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu

V Cơ sở của luồng dữ liệu trong mạng : sự đóng gói và tổng quan các gói.

Để cho các máy tính gửi thông tin xuyên qua một mạng thì tất cả cáchoạt động truyền tin trên mạng đều bắt đầu từ một nguồn và nhắm đến mộtđích Thông tin được gửi lên mạng phải được gói và trong các gói bởi mộtquá trình gọi là đóng gói Hoạt động đóng gói sẽ gói dữ liệu cùng với thôngtin giao thức cần thiết trước khi chuyển đi, do đó khi dữ liệu chuyển dây

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 23

chuyền xuống xuyên qua các lớp của mô hình OSI, nó tiếp nhận cácheader, các trailer và các thông tin khác.

Các mạng phải thực hiện theo 5 bước đàm thoại để gói dữ liệu:

- Xây dựng dữ liệu: khi một người dùng gửi một bức thư các ký tựalphabet được chuyển đổi thành dạng dữ liệu có thể di chuyển xuyên qualiên mạng

- Gói dữ liệu để vận chuyển đầu cuối đến đầu cuối

Dữ liệu được đóng gói để vận chuyển qua liên mạng, bằng cách dùngcác phân đoạn dữ liệu, chức năng vận chuyển đảm bảo rằng các chủ củathông điệp tại cả hai đầu cuối của hệ thống có thể liên lạc một cách tin cậy

- Gán địa chỉ mạng vào header

Dữ liệu được đặt trong một gói hay datagram chứa một header mạngvới các địa chỉ vật lý của nguồn và đích Các địa chỉ này giúp các thiết bịmạng gửi các gói tin qua mạng dọc theo đường dẫn đã chọn

- Gán địa chỉ cục bộ và header liên kết dữ liệu

Mỗi thiết bị mạng phải đặt gói vào trong một frame, frame cho phépkết nối đến thiết bị mạng kế tiếp được nối trực tiếp trên liên kết

- Chuyển đổi thành các bít để truyền

Frame phải được chuyển đổi thành các mẫu bít 0 và 1 để truyền trênmôi trường Một chức năng đồng bộ cho phép các thiết bị phân biệt các bítnày khi chúng di chuyển xuyên qua môi trường Môi trường trên liên mạng

về mặt vật lý có thể thay đổi dọc theo đường dẫn Thí dụ thông điệp có thểbắt nguồn từ một LAN xuyên qua một backbone của khuôn viên trường đi

ra một liên kết WAN cho đến khi đạt đến một mục đích của nó trên mộtLAN Các header và trailer được thêm vào dữ liệu khi di chuyển xuống cáclớp của mô hình OSI

Các gói phải là đối tượng thông tin có thể theo dõi được và quản lýđược Điều này được thể hiện thông qua quá trình đóng gói Đó là tổngquan ngắn gọn về quá trình diễn ra tại 3 tầng trên cùng là tầng ứng dụng,

tầng trình bày, tầng phiên, chuẩn bị dữ liệu để truyền bằng cách tạo ra mộtkhuôn dạng chung Lớp vận chuyển chia dữ liệu thành các đợn vị có kíchthước nhỏ có thể quản lý được gọi là Segment Nó cũng gán các chỉ số tuần

tự cho các Segment để đảm bảo host nhận tái thiết lập dữ liệu theo một trật

tự đúng Lớp mạng gói các Segment để tạo thành gói dữ liệu giao thức của

nó Nó nhận thêm địa chỉ đích và địa chỉ nguồn thông thường là điạ chỉ IPcho gói Lớp liên kết dữ liệu tiếp tục gói các gói dữ liệu để tạo thành frame

Nó thêm địa chỉ MAC đích và địa chỉ MAC nguồn cho frame Sau đó lớpliên kết dữ liệu truyền các bít nhị phân của frame qua môi trường vật lý

Khi dữ liệu chỉ được truyền trên một mạng cục bộ, chúng ta gọi đơn

vị dữ liệu là các frame vì địa chỉ MAC là tất cả những gì cần thiết để dichuyển dữ liệu từ nguồn đến đích Nhưng nếu chúng ta cần gửi dữ liệu đếnmột host khác thông qua mạng Internet thì đơn vị dữ liệu được tham chiếuđến chính là gói Bởi vì địa chỉ mạng trong gói dữ liệu chứa địa chỉ hostđích cuối cùng mà dữ liệu muốn gửi đến

VI Họ giao thức TCP/IP

Để các máy tính trên mạng có thể trao đổi thông tin với nhau cần cónhững phần mề làm việc theo một quy định chuẩn nào đó Giao thức(protocol) là tập quy tắc quy định phương thức truyền nhận thông tin giữacác máy tính trên mạng

Vào cuối những năm 1960, Trung tâm nghiên cứu cấp cao (AđvanceResearch Projects Agency – ARPA) được giao trách nhiệm phát triển mạngARPANET bao gồm mạng của những tổ chức quân đội, các trường đại học

và các tổ chức nghiên cứư và được dùng để hỗ trợ cho những dự án nghiêncứu khoa học và quân đội Kết qủa đầu những năm 1980, một họ giao thứcmới được đưa ra làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạngcủa DoD mạng tên DARPA Internet procotol suit, thường gọi là họ giao

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 25

thức TCP/IP gọi tắt là TCP/IP ( Transmission Control Procotol/ InternetProcotol).

TCP/IP là sự kết hợp của hai giao thức: Giao thức điều khiển truyềnTCP (Transmisson Control Protocol) và giao thức liên mạng IP (InternetProtocol) Ngoài ra nó còn là một hệ thống các phần mềm cung cấp cácdịch vụ mạng như: truy cập từ xa, truyền file từ xa, thư điện tử,…TCP/IP làgiao thức mở rất phong phú và mềm dẻo đang tiếp tục phát triển một cáchnhanh chóng do sự thích nghi với các phần mềm và phâng cứng, các môitrường ứng dụng mới

Giao thức TCP/IP được chia thành 4 tầng được mô tả như sau:

và truy nhập môi trường truyền Các chức năng của tầng truy nhập mạngbao gồm ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và gói các gói IP thành cácframe Căn cứ vào dạng phần cứng và giao tiếp mạng, tầng truy nhập mạng

Internet

NetworkInterface

sẽ xác lập kết nối với đường truyền vật lý của mạng Ví dụ set up một hệthống Windows dùng một NIC của nhà sản xuất thứ 3 Tuỳ thuộc vào phiênbản của Windown, NIC sẽ được phát hiện một cách tự động bởi hệ điềuhành và sau đó các driver thích hợp sẽ được cài đặt Nếu là phiên bản của

hệ điều hành cũ thì người dùng phải chỉ định driver cho card mạng Cácnhà sản xuất card mạng cung cấp kèm theo driver chứa trong đĩa CD-ROMhay đĩa mềm khi đóng gói sản phẩm bán cho khách hàng

* Tầng Internet

Mục đích của tầng này kà chọn lấy một đường dẫn tốt nhất xuyên quamạng cho các gói tin di chuyển tới đích

Các giao thức sau hoạt động tại tầng Internet của mô hình TCP/IP:

• IP là một giao thức có khả năng định tuyến dẫn đường cho gói cácgói tin tới đích, phân chia và tài hợp các gói tin

• ICMP (Internet Control Message Procotol) đem đến khả năng điềukhiển và chuyển thông điệp

• ARP (Address Resolution Procotol) xác định địa chỉ lớp liên kết sốliệu (MAC address) khi đã biết trước địa chỉ IP

• RARP (Reverse Address Resolution Procotol) xác định các địa chỉ

IP khi biết trước địa chỉ MAC

IP thực hiện các hoạt động sau:

- Định nghĩa một gói là một lược đồ đánh địa chỉ

- Trung chuyển số liệu giữa lớp Internet và lớp truy nhập mạng

- Định tuyến chuyể gói tin đến host ở xa

IP không thực hiện kiểm tra và sửa lỗi Chức năng này được giao phó chocác giao thức tầng trên như tầng giao vận và tầng ứng dụng

host truyền và host nhận Giao thức giao vận phân chia và tái thiết lập dữliệu của các ứng dụng lớp trên thành luồng dữ liệu giống nhau giữa các đầucuối Luồng dữ liệu của tầng giao vận cung cấp các dịch vụ truyền tải từđầu cuối này đến đầu cuôi kia của mạng.

Giao thức cốt lõi của tầng này là TCP và UDP (User Datagram Protocol)

• TCP cung cấp các dịch vụ truyền thông tin cậy một - một

(one-to-one), hướng liên kết (connection-oriented) TCP chịu trách nhiêm

thiết lập các kết nối TCP, gửi các gói tin có sắp xếp, thông báo vàcác gói tin phục hồi các dữ liệu bị mất trong quá trình truyền

• UDP cung cấp các dịch vụ truyền tin một- một, một - nhiều, khôngliên kết và không tin cậy UDP được sử dụng khi lượng dữ liệu cầntruyền nhỏ (ví dụ dữ liệu không điền hết một gói tin), khi việc thiếtlập liên kết TCP là không cần thiết, hoặc khi các ứng dụng hoặc cácgiao thức tầng trên cung cấp dịch vụ đảm bảo trong khi truyền

* Tầng ứng dụng ( Application Layer ):

Tầng ứng dụng của mô hình TCP/IP kiểm soát các giao thức lớp cao, cácchủ đề về trình bày, biểu diễn thông tin, mã hoá và điều khiển hội thoại Bộgiao thức TCP/IP tổ hợp tất cả các ứng dụng liên quan đến các chủ đề vàotrong một lớp và đảm bảo số liệu này được đóng gói thích hợp trước khichuyển nó đến lớp kế tiếp.TCP/IP có các giao thức để hỗ trợ truyền file, e-mail và remote login, thêm vào các ứng dụng sau đây:

• File Transfer Procotol (FTP) là một dịch vụ có tạo cầu nối(connection-oriented) tin cậy, nó sử dụng TCP để truyền các tập tingiữa các hệ thống có hỗ trợ FTP Nó hỗ trợ truyền file nhị phân haichiều và tải các file ASCII

• Trivial File Trasfer Procotol (TFTP): là một dịch vụ không tạo cầunối (connectionless) dùng UTP TFTP được dùng trên router đểtruyền các file cấu hình và các Cisco IOS image và để truyền các file

giữa hệ thống hỗ trợ TFTP Nó hữu dụng trong một vài LAN bởi nóhoạt động nhanh hơn FTP trong một môi trường ổn định.

• Netword File System (NFS): là một bộ giao thức hệ thống file phântán được phát triển bởi Sun Microsystems cho phép truy xuất file đếncác thiết bị lưu trữ ở xa như một đĩa cứng qua mạng

• Simple Mail Transfer Procotol (SMTP): quản lý hoạt động truyển mail qua mạng máy tính Nó không hỗ trợ truyền dạng số liệu nàokhác hơn là plaitext

e-• Terminal emulation (Telnet): cung cấp khả năng truy nhập từ xa vàomáy tính khác Nó cho phép một user đăng nhập vào một Internethost và thực thi các lệnh Một Telnet client được xem như một hostcục bộ, Một Telnet server được xem như một host ở xa

• Simple Network Management Procotol (SNMP): là một giao thứccung cấp một phương pháp để giám sát và điều khiển các thiết bịmạng và để quản lý các cấu hình, thu nhập thống kê, hiệu suất và bảomật

• Domain Name System (DNS): là một hệ thống được dùng trênInternet để thông dịch tên của các miền và các node mạng đượcquảng váo công khai sang các địa chỉ IP

• So sánh mô hình OSI và mô hìn TCP/IP

+ các điểm giống nhau:

- đều phân lớp chức năng

- TCP/IP gộp chức năng lớp trình bày và lớp phiên vào lớp ứng dụng

- TCP/IP gộp lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu vào thành một lớp

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 29

- TCP/IP đơn giản vì có ít lớp hơn.

- OSI không có khái niệm chuyển phát thiếu tin cậy ở lớp 4 nhưtrường hợp UDP ở mô hình TCP/IP

Internet được phát triển bởi các tiêu chuẩn của giao thức TCP/IP TCP/IPđược tín nhiệm bởi các giao thức cụ thể của nó, ngược lại mô hình OSIkhông định ra một giao thức cụ thể nào và nó chỉ là một khuôn mẫu hướngdẫn để hiểu và tạo ra một quá trình truyền thông

1 Giao thức liên mạng IP

Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng conthành liên mạng để truyền dữ liệu Vai trò của IP tương tự vai trò của giaothức tầng mạng trong mô hình OSI

IP là một giao thức kiểu không liên kết có nghĩa là không cần có giaiđoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu Đơn vị dữ liệu dùng trong

IP được gọi là datagram có khuôn dạng như sau:

Bit 0 3 4 7 8 15 16 31

Hình 9: Khuôn dạng của IP datagram

Identification Flags

Frament offset

VER IHL Type of Service Total Length

Time to live Protocol Header

Checksum Source address

Destination address Option+Padding Dta(Max:65535 bytes)

- VER (4 bít): chỉ version hiện hành của IP được cài đặt.

- IHL (4bít): chỉ độ dài phần đầu (Internet Hearder Length) củadatagram, tính theo đơn vị từ (word = 32 bít) Độ dài tối thiều là 5 từ(20byte)

- Type of service (8bít): đặc tả các tham số về dịch vụ, có dạng cụ thểnhư sau:

Trong đó:

* Precedence (3bits): Chỉ thị về quyền ưu tiên gửi datagram, cụ thể là:

111 – Network Control 011 – Flast

110 – Internetwork Control 010 – Immediate

101 – CRITIC/ECP 001 – Priorty

100 – Flast Override 000 - Routine

* D (Delay) 1bit: Chỉ độ trễ yêu cầu

D =0 độ trễ trung bình

D =1 độ trễ thấp

* T (Throughput) 1bit: chỉ thông lượng yêu cầu

T =0 thông lượng bình thường

T =1 Thông lượng cao

* R (Reliability) 1bit: chỉ độ tin cậy yêu cầu

R =0 độ tin cậy bình thường

R =1 độ tin cậy cao

+ Total Length (16 bits): chỉ độ dài toàn bộ datagram, kể cả phần Header

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 31

Precedence D T R Reserved

+ Identification (16 bits): cùng với các tham số khác ( như Source address

và Destination address) tham này dùng để định danh duy nhất cho một datagramtrong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng

+ Flasg (3bits): liên quan đến sự phân đoạnh (fragment) các datagram cụthể là :

0 1 2

Bit 0: Reserved: chưa sử dụng luôn lấy giá trị là 0

Bit 1: DF =0 (May Fragment)

+ Header Checkum (16bits): Mã kiểm soát lỗi 16 bits theo phương phápCRC, chỉ cho vùng header

+ Source address (32bits): điạc chỉ của trạm nguồn

+ Destination address (32bits): địa chỉ của trạm đích

+ Option (độ dài thay đổi): khai báo các options do người sử dụng yêu cầu+ Padding (đọ dài thay đổ): vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phầnheader luôn kết thúc ở một mốc 32 bits

+ Data (độ dài thay ): vùng dữ liệu, có độ dài là bội số của 8 bits, và tối đa

là 65535 bytes

0 DF MF MF

Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits được tách thàng 4 vùng (mỗi vùng1byte).Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host bất kỳtrên liên mạng Do tổ chức và độ lớn của các mạng con (subnet) của liên mạng

có thể khác nhau, người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp, ký hiệu là A,B,C,Dnhư sau:

Hình 10 : Cấu trúc của các lớp điạ chỉ IP

NetID (Network identifier- còn gọi là địa chỉ mạng ) xác định hệthống trên cùng mạng vật lý giới hạn bởi IP của router Tất cả các hệ thốngtrên cùng mạng vật lý phải có cùng điạ chỉ mạng NetID NetID phải là duynhất trong toàn mạng tương tác

HostID ( Host identifier – còn gọi là địa chỉ đích) xác định một trạm,server, router, hoặc tramk TCP/IP khác trong mạng Địa chỉ cho mỗi tramkphải là duy nhất trong cùng một netID

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

• Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng, với tối đa 16 triệu host trênmỗi mạng Lớp này được dùng cho cá mạng có số trạm cực lớn.

• Lớp B cho phép định danh tới 16384 mạng, tối đa 65534 host trênmỗi mạng

• Lớp C cho phép định danh tới 2 triệu mạng, tối đa 254 host trên mỗimạng Lớp này được dùng cho các mạng ít trạm

• Lớp D dùng để gửi IP datagram tới một nhóm các host trên mộtmạng

• Lớp E dự phòng để dùng trong tương lai

Một địa chỉ hostid = 0 được dùng để hướng tới mạng định danh bởivùng netid Ngược lại, một địa chỉ có vùng hostid gồm toàn số 1 đượcdùng để hướng tới tất cả các host nối vào mạng netid, và nếu vùng netidcũng toàn số 1 thì nó hướng đến tất cả các host trong mạng

Trong nhiều trường hợp, một mạng có thể được chia thành nhiềumạng con (subnet), lúc đó có thể đưa thêm các vùng subnetid để địnhdanh các mạng con Vùng subnetid được lấy từ vùng hostid, cụ thể đốivới 3 lớp A,B,C như sau:

LớpA

0 7 8 15 16 23 24 26 27

Lớp B

Lớp C

Địa chỉ IP dùng để dinh danh các host và mạng ở tầng mạng của môhình OSI, và chúng không phải là các địa chỉ vật lý (điạc chỉ MAC) của cáctrạm đó trên một mạng cục bộ Như vậy trên một mạng cục bộ hai trạm chỉ

có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau Như vậyvấn đề đặt ra là phải thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP (32bit) và địa chỉ vật

lý (48bits) của một trạm Giao thức ARP ( Address Resolution Procotol) đãđược xây dựng để chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý khi cần thiết.Ngược lại giao thức RAR (Reverse Address Resolution Procotol) đượcdùng để chuyển đổi từ địa chỉ vật lý sang địa chỉ IP Chú ý rằng cả ARP vàRARP đều không phải là bộ phận của IP IP sẽ dùng đến chúng khi cần

2 Giao thức điều khiển truyền TCP

TCP là một giao thức kiều có liên kết nghĩa là cần phải thiết lập liên kết(lôgic) giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu vớinhau

Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment (đoạn dữliệu), có khuôn dạng như mô tả sau:

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

35

Source Port Dertination

Hình 11: Khuôn dạng của TCP segment

• Ý nghĩa của các tham số:

+ Source Port (16bits): số hiệu cổng của trạm nguồn

+ Destination Port (16bits): số hiệu cổng trạm đích

+ Sequence Number (32bits): số hiệu của byte đầu tiên của segment

trừ khi bít SYN được thiết lập Nếu bít SYN được thiết lập thì SequenceNumber là số hiệu tuần tự khở đầu (ISN) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN+1

+ Acknowledgment (32bit): số hiệu của segment tiếp theo mà trạm

nguồn đang chờ để nhận Ngầm ý báo nhận tốt các segment mà trạm đích

đã gửi cho trạm nguồn

+ Data offset (4bits): số lường từ (32bits words) trong TCP header.(tham số này chỉ ra vị trí bắt đầu của vùng dữ liệu)

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

+ Control bits (các bít điều khiển):

URG: cùng con trỏ khẩn (Urgent Pointer) 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 hoá 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 (cơchế cửa sổ) Đây chính là số lượng các byte dữ liệu, bắt đầu từ byte đượcchỉ ra trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận

+ Checksum (16bits): mã kiểm soát lỗi (theo phương pháp CRC) chotoàn bộ segment (header + data).

+ Urgent Point (16bits): con trỏ này trở tới số hiệu tuần tự của byte

đi theo sau dữ liệu khẩn, cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệukhẩn Vùng này chỉ có hiệu lực khi bít URG được thiếp lập

+ Options (độ dài thay đổi): khai báo các Options của TCP, trong đó

có độ dài tối đa của vùng TCP data trong một segment

+ Padding (độ dài thay đổi): phần mềm cho vào header để bảo đảmphần header luôn kết thúc ở một mốc 32bits Phần thêm này gồm toàn số 0

+ TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng trên, có độ dàitối đa ngầm định là 536 bytes Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khaibáo trong vùng options

• Hoạt động chung của TCP:

sẽ thực hiện quá trình ngược lại

Khi một ứng dụng trên mạng như Telnet hoặc truyền file thì dữ liệuđượctruyền bằng cách đặt lời gọi tới phần mềm TCP và sau đó truyền dữliệu qua đó TCP sẽ bao bọc dữ liệu thành các segment và gọi tới phầnmềm IP để truyền dữ liệu đến đích Tại trạm phần mềm TCP

3 Giao thức UDP

UDP (User Datagram Procotaol) là giao thức không liên kết được sửdụng thay thế cho TCP ở trên IP theo yêu cầu của ứng dụng Khác vớiTCP, UDP không có các chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, tương

tự như IP Nó cũng không cung cấp các cơ chế báo nhận, không sắp xếptuần tự các đơn vị dữ liệu đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng

dữ liệu mà không hề có cơ chế báo lỗi cho người gửi Tóm lại là nó cungcấp các dịch vụ giao vận không tin cậy như trong TCP

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 37

UDP cũng cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng (portnumber) để định danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm củamạng Do ít chức năng phức tạp nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn

so với TCP Nó thường được dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tincậy cao trong giao vận Khuôn dạng của UDP datagram được mô tả tronghình vẽ sau, với các vùng tham số đơn giản hơn nhiều so với TCP segment

0 15 16 31

Data

Hình 12 : Khuôn dạng của UDP datagram

- Source port ( cổng nguồn ): Cổng UDP của trạm gửi tin

- Destination port ( cổng đích ): Cổng UDP của trạm nhận tin

- Message Length: số byte trong header và data field

- Checksum: kiểm tra tính toàn vẹn của phần đầu va phần dữ liệu củagói tin UDP

CHƯƠNG II : MẠNG CỤC BỘ LAN

I Khái quát cơ bản về mạng cục bộ LAN

Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network – LAN) là hệ truyền thôngtốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệukhác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở mộtphòng ban hoặc trong một tòa nhà, một căn cứ quân sự,…

Mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụngdùng chung tài nguyên quan trọng như máy in, máy quét, các phần mềmứng dụng và một số thiết bị khác

Trong những năm vừa qua công nghệ mạng cục bộ LAN đã pháttriển với tốc độ vô cùng nhanh chóng Sự bùng nổ của công nghệ LANphản ánh nhu cầu thực tế của các cơ quan, trường học, doanh nghiệp cầnkết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổithông tin, phân chia tài nguyên ( phần cứng, phần mềm ) Trước khi pháttriển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau cho nên bị hạn chếbởi số lượng các chương trình tiện ích Sau khi kết nối mạng rõ ràng hiệuquả của chúng tăng lên gấp bội

Một số đặc trưng của mạng cục bộ LAN

- Đặc trưng địa lý: mạng cục bộ thường được cài đặt trong một phạm

vi địa lý tương đối nhỏ như trong một tòa nhà, một căn cứ quân sự, mộtphong ban,…với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nút mạng chỉtrong vòng vài chục kilomet trở lại

- Đặc trưng tốc độ truyền: mạng cục bộ có tốc độ truyền thường caohơn so với mạng diện rộng Vận tốc truyền dữ liệu thông thường là 1Gbps

và gần đây la 10Gbps

- Đặc trưng độ tin cậy: tỉ suốt lỗi trên mạng cục bộ thấp hơn nhiều so

với mạng diện rộng ( như mạng điện thoại chẳng hạn ), có thể đạt từ 10-8đến 10-11

Đề tài : Xây dựng mạng cục bộ cho doanh nghiệp vừa và nhỏ 39

- Đặc trưng quản lý: mạng cục bộ thường là sở hữu riêng của một tổchức nào đó ( trường học, doanh nghiệp,…) do vậy việc quản lý khai thácmạng hoàn toàn tập trung thống nhất.

Một mạng LAN tối thiểu cần có máy chủ server, router, máy tínhcon (client) và dây cáp (cable) để kết nối lại với nhau Trong thời đại của

hệ điều hành MS-DOS máy chủ mạng LAN thường sử dụng phần mềmNovell Netware Tuy nhiên điều này trở nên lỗi thời hơn sau khi Windown

NT và Windowns for Workgoups xuật hiện Ngày nay các máy tính đều sửdụng hệ điều hành Windows và tốc độ LAN ngày càng được nâng cao

II Cấu trúc (Topology) của mạng LAN

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất làcách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau.Thông thường có các dạng cấu trúc sau:

- Mạng dạng hình sao ( Star Topology)

Ở dạng hình sao tất cả các trạm được nối với một thiết bị trung tâm

có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích của tínhiệu Tùy theo yêu cầu truyền thông trong mạng thiết bị trung tâm có thể làmột bộ chuyển mạch Switch, một bộ chọn đường Router hoặc đơn giản làmột bộ phân kênh Hub