chọn đường và ứng dụng trong thiết kế mạng WAN

Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyền số liệu giưã các máy tính, giữa các terminal, và giữa các terminal với máy tính là một trong những đ

Chương i tổng quan về mạng máy tính

1.1 Sự hình thành của mạng máy tính

Từ những năm 1960 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các Terminal để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí khi muốn thông tin trao đổi số liệu và sử dụng trong công tác văn phòng một cách tiện lợi

Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyền số liệu giưã các máy tính, giữa các terminal, và giữa các terminal với máy tính là một trong những động lực thúc đẩy sự ra đời và phát triển ngày càng mạnh mẽ các mạng máy tính.Quá trình hình thành mạng máy tính có thể tóm tắt qua 4 giai đoạn sau:

• Giai đoạn các terminal nối trực tiếp với máy tính: Đây là giai đoạn

đầu tiên của mạng máy tính, để tận dụng công suất của máy tính người ta ghép nối các terminal vào một máy tính được gọi là các máy tính trung tâm

• Giai đoạn các bộ tiền xử lý (Prontal)

ở giai đoạn 1 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các terminal, ở giai đoạn 2 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các bộ tập trung qua các

bộ ghép nối điều khiển đường truyền Ta có thể thay thế bộ ghép nối đường truyền bằng các máy tính nini gọi là prontal, đó chính là bộ tiền xử lý

• Giai đoạn mạng máy tính:

Vào những năm 1970 người ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thông trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng gọi là bộ chuyển mạch dùng để hướng thông tin tới đích

Các mạng được nối với nhau bằng đường truyền còn các máy tính xử lý thông tin của người dùng hoặc các trạm cuối được nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng Các nút mạng thương là máy tính nên đồng thời đóng vai trò của người sử dụng

Chức năng của nút mạng:

+ Quản lý truyền tin, quản lý mạng

Như vậy các máy tính ghép nối với nhau hình thành mạng máy tính, ở

đây ta thấy mạng truyền thông cũng ghép nối các máy tính với nhau nên khái niệm mạng maý tính và mạng truyền thông có thể không phân biệt

Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt các mục đích sau:

1.Tận dụng và làm tăng giá trị của tài nguyên 2.Chinh phục khoảng cách

3.Tăng chất lượng và hiệu quả khai thác và xử lý thông tin 4.Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra

sự cố đối với một máy tính nào đó

Như vậy: Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được ghép với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó

1.1 Các yếu tố của mạng máy tính

1.1.1 Đường truyền vật lý

Đường truyền vật lý là thành phần để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các dữ liệu dưới dạng xung nhị phân Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tính đều ở dạng sóng điện từ và

có tần số trải từ cực ngắn cho tới tần số của tia hồng ngoại.Tuỳ theo tần số của sóng điện từ mà có thể dùng các đườngtruyền vật lý khác nhau để truyền

+ Các tần số Radio có thể truyền bằng cáp điện hoặc bằng các phương tiện quảng bá (broadcast)

+Sóng cực ngắn được dùng để truyền các trạm mặt đất và vệ tinh Hoặc

là dùng để truyền từ một trạm phát tới các trạm thu

+Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với truyền thông mạng Nó có thể truyền từ điểm tới điểm hoặc quảng bá từ một điểm tới các máy thu Tia hồng ngoại hoặc các loại tia sáng tần số cao hơn có thể truyền được qua cáp sợi quang

Những đặc trưng cơ bản của đường truyền vật lý là: giải thông, độ suy hao, độ nhiễu điện từ

Dải thông của đường truyền là độ đo phạm vi tần số mà đường truyền

có thể đáp ứng được Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, đường kính sợi cáp, vật liệu dùng chế tạo cáp

Thông lượng của một đường truyền (throughput) chính là tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền đó trong một đơn vị thời gian.Thông lượng của đường truyền phản ánh hiệu quả sử dụng đường truyền đó

Độ suy hao là giá trị phản ánh mức độ suy yếu của tín hiệu đường truyền sau khi truyền qua một đơn vị độ dài cáp

Độ nhiễu điện từ là khả năng làm nhiễu tín hiệu trên đường truyền khi cáp đi qua vùng có sóng điện từ Có hai loại đường truyền: hữu tuyến, vô tuyến được sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính Đường truyền hữu tuyến gồm cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang; đường truyềnvô tuyến gồm sóng radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại

Tuy nhiên khi thiết kế dây cho một mạng máy tính người ta còn phải chú ý tới nhiều tham số khác như: giá thành, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống chịu ẩm, khả năng uốn cong

1.1.2 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý các máy tính với nhau và các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia trong hệ thống mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt.Cách các máy tính được gép nối với nhau được goi là topology của mạng còn các quy tắc quy ước truyền thông được gọi là giao thức (protocol) Topology và protocol

là hai khái niệm cơ bản nhất của mạng máy tính

a) Topology:

Người ta phân biệt hai kiểu nối mạng vật lý cơ bản là kiểu điểm- điểm

và kiểu quảng bá (broadcasting hay point- to- multipoint)

+ Kiểu điểm - điểm: Đường truyền nối từng cặp nút với nhau.Tín hiệu

đi từ nút nguồn đến nút trung gian rồi chuyển tiếp tới đích

Hình 1-1: Các topo mạng cơ bản

Hình 1-2: Dạng topo đầy đủ

Hình 1-3: Các topo mạng cơ bản

+ Kiểu quảng bá:

Với kiểu quảng bá tất cả các nút chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một nút được tiếp nhận bởi các nút còn lại, và trong gói tin phải có vùng địa chỉ đích cho phép mỗi nút kiểm tra có phải tin của minh không

Cấu trúc dạng bus hay dạng vòng cần cơ chế trọng tài để giải quyết

đụng độ (collision) khi nhiều nút muốn truyền tin đồng thời Trong cấu trúc

dạng vệ tinh hoặc radio mỗi nút cần có anten thu và phát

1.1.3 Giao thức mạng (network protocol)

Việc trao đổi thông tin giữa các nút với nhau cần phải tuân theo một số quy tắc, quy ước nhất định nào đó Chẳng hạn, khi hai người nói chuyện với nhau thì cũng phải tuân theo quy tắc: Khi một người nói thì người kia phải nghe và ngược lại Việc truyền thông tin trên mạng cũng phải tuân theo các quy tắc quy ước nhiều mặt như: khuôn dạng dữ liệu gửi đi, cácthủ tục gửi và nhận, kiểm soát dữ liệu, xử lí lỗi và xử lý sự cố Chẳng hạn mạng lưới giao thông công cộng càng phát triển thì số quy tắc đề ra càng phải nhiều, càng phải chặt chẽ và càng phức tạp hơn Tập hợp các quy tắc , quy ước để đảm bảo trao đổi và xử lý thông tin trên mạng gọi là giao thức Các mạng được thiết kế khác nhau có thể tuân theo một số giao thức khác nhau, tuy nhiên người ta đưa ra một số giao thức chuẩn được dùng trên nhiều mạng khác nhau

1.2 Phân loại mạng máy tính

Người ta phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ theo các yếu tố chính

được chọn như: Khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng, cơ chế hoạt động của mạng

1.2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng thì mạng được phân thành: mạng cục bộ mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu

+Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) là mạng được cài đặt trong một phạm vi tương đối nhỏ ( trong một toà nhà, trong một phòng ban hoặc trong một công ty ) với đường kính giới hạn trong khoảng vài chục Km

+Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) là mạng được cài

đặt trong phạm vi một thành phố, một trung tâm kinh tế phạm vi cài đặt mạng là hàng trăm Km

+ Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) là mạng có phạm vi hoạt động có thể là cả một vùng, một khu vực và có thể vượt qua biên giới một quốc gia

+Mạng toàn cầu (Global Area Network - GAN) phạm vi của mạng trải rộng khắp lục địa của trái đất

1.2.2 Phân loại theo kĩ thuật chuyển mạch

Nếu lấy kĩ thuật chuyển mạch so sánh thì có thể phân chia mạnh thành: Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông báo

a) Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - switched - Network):đây là

mạng mà khi 2 thực thể muốn liên lạc với nhau thì chúng phải tạo và duy trì một kênh liên tục cho đến khi kết thúc quá trình thông tin.Phương pháp chuyển mạch có hai nhược điểm chính:

+ Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao

+ Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định khi thông tin giữa 2 thực thể

b) Mạng chuyển mạch thông báo (Message - switched -Network)

Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đường đi cho các thông báo tới đích được thực hiện tại các nút mạng Các nút căn cứ vào địa chỉ đích của thông báo để ra quyết định chọn nút đến kế tiếp cho thông báo trên đường dẫn tới đích Như vậy các nút cần lưu trữ tạm thời các thông báo, đọc thông báovà quản lý việc chuyển tiếp các thông báo đi Phương pháp chuyển mạch thông báo có những ưu điểm sau:

+ Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không có các kênh thông tin

Nhược điểm chủ yếu của chuyển mạch thông báo là trong trường hợp một thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo này nên hiệu suất không cao Phương pháp này thích hợp với các mạng truyền thư tín điện tử (Electronic mail)

c ) Mạng chuyển mạch gói (Packet - switched - Network)

Trong mạng chuyển mạcg gói thì một thông báo có thể được chia ra nhiều gói nhỏ hơn (packet), độ dài khoảng 256 bytes, có khuôn dạng tuỳ theo chuẩn quy định Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa chỉ nguồn, địa chỉ đích cho gói tin,số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi Do vậy các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi theo nhiều đường khác nhau, tới đích tại các thời điểm khác nhau, nơi nhận sẽ căn cứ vào thông tin trong các gói tin và sắp xếp lại chúng theo đúng thứ tự

Ưu điểm của chuyển mạch gói:

+ Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn mạng chuyển mạch thông báo vì kích thước các gói tin nhỏ hơn nên các nút mạng

có thể xử lý toàn bộ gói tin mà không cần phải lưu trữ trong đĩa

+ Mỗi đường truyền chiếm thời gian rất ngắn, vì chúng có thể dùng bất

+ Đối với các ứng dụng phụ thuộc thời gian thực thì việc các gói tin tới

đích không theo thứ tự là một nhược điểm quan trọng cần phải khắc phục

Tuy vẫn còn những hạn chế nhưng do có ưu điểm về tính mềm dẻo, hiệu suất cao nên các mạng chuyển mạch gói đang được dùng phổ biến hiện nay

1.3.3 Phân loại mạng theo cơ chế hoạt động

Trong môi trường mạng máy tính có 2 cơ chế hoạt động chính là: to-peer và client/ server Môi trường peer - to - peer không có máy chuyên phục vụ cho một công việc nào, còn trong môi trường client/server thì phải có những máy được dành riêng để phục vụ mục đích khác nhau

peer-• Mạng dựa trên máy phục vụ:

Trong mạng có những máy chuyên dụng phục vụ cho các mục đích khác nhau Máy phục vụ chuyên dụng hoạt động như một người phục vụ và không kiêm vai trò của trạm làm việc hay máy khách

Các maý phục vụ chuyên dụng được tối ưu hoá để phục vụ nhanh những yêu cầu của khách hàng trên mạng

Các loại máy phục vụ chuyên dụng thường thấy như:

+ Máy phục vụ tập tin / in ấn (file/print sever)

+ Máy phục vụ chương trình ứng dụng (application server)

+ Máy phục vụ thư tín (mail server)

+ Máy phục vụ fax(fax server)

+ Máy phục vụ truyền thông (communication server)

Một trong những ưu điểm quan trọng của mạng dựa trên máy phục vụ

là có tính an toàn và bảo mật cao hơn.Hầu hết các mạng trong thực tế (nhất là mạng lớn )đều dựa trên máy phục vụ

• Mạng ngang hàng:

Không tồn tại một cấu trúc phân cấp nào trong mạng Mọi máy tính

đều “bình đẳng” Thông thường, mỗi máy tính kiêm luôn cả hai vai trò máy khách và máy phục vụ, vì vậy không máy nào được chỉ định chịu trách nhiệm quản lý mạng Người dùng ở từng máy tự quyết định phần dữ liệu nào trên máy của họ sẽ được dùng chung trên mạng Thông thường mạng ngang hàng thích hợp cho các mạng có quy mô nhỏ (chẳng hạn như nhóm làm việc ) và không yêu cầu phải có tính bảo mật

1.3.4 Phân loại mạng theo kiến trúc

Người ta có thể phân loại mạng theo kiến trúc (topology và protocol) như các mạng SNA, mạng ISO, mạng TCP/IP

1.4 Kiến trúc phân tầng - chuẩn hoá mạng - mô hình ISO

1.4.1 Kiến trúc phân tầng

Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính

được tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering) Trong hệ thống thành phần của mạng được tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước đó ; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao hơn Số lượng các tầng cũng như chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà

thiết kế Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của Digital, mạng ARPANET Là có sự khác nhau

Nguyên tắc cấu trúc của mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng

đều có cấu trúc phân tầng (Số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau )

Tầng i của hệ thống A sẽ hội thoại với tầng i của hệ thống B, các quy tắc và quy ước dùng trong hội thoại gọi là giao thức mức I

Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác nguyên thuỷ của tầng dưới cung cấp lên tầng trên

Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác ( trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các xâu bít (0.1) từ hệ thống này sang hệ thống khác ).Dữ liệu được truyền từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận (receiver) bằng đường truyền vật lý và cứ như vậy dữ liệu lại đi ngược lên các tầng trên Như vậy khi hai hệ thống liên kết với nhau, chỉ tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (liên kết ảo ) được đưa vào để hình thức hoá các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông Như vậy để viết chương trình cho tầng N, phải biết tầng N+1 cần gì và tầng N+1 có thể làm được gì

Hình 1-4: Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát

1.4.2 Chuẩn hoá mạng

Tình trạng không tương thích giữa các mạng, đặc biệt là các mạng bán trên thị trường gây trở ngại cho những người sử dụng, tác động đến mức tiêu thụ các sản phẩm về mạng Do đó cần xây dựng các mô hình chuẩn làm căn

cứ cho các nhà nghiên cứu và thiết kế mạng tạo ra các sản phẩm có tính chất

mở về mạng, đưa tới dễ phổ cập, sản xuất và sử dụng

i/ ISO(international Standard Organization) thành lập dưới sự bảo trợ của liên hiệp quốc, các thành viên là các cơ quan tiêu chuẩn của các quốc gia ISO đã xây dựng hơn 5000 chuẩn ở tất cả các lĩnh vực ISO được chia thành

các uỷ ban kỹ thuật ( Technical Committee -TC) TC97 đảm bảo chuẩn hoá

lĩnh vực xử lý tin Mỗi TC lại chia thành nhiều tiểu ban (Sub Committee -SC)

và mỗi SC lại chia thành nhiều nhóm làm việc khác nhau (Working Group )

đảm nhiệm các nhiệm vụ chuyên sâu khác nhau

Các chuẩn do hội đồng ISO ban hành như là các chuẩn quốc tế chính

thức (International Standard -IS)

ii/ CCITT(Committee Consult tatif International pour Telegraphe et

Telephone) Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại hoạt động dưới

sự bảo trợ của liên hiệp quốc, các thành viên chủ yếu là các cơ quan Bưu

chính - viễn thông của các quốc gia và tư nhân Phương thức làm việc của

CCITT cũng giống như ISO nhưng sản phẩm của nó không được gọi là chuẩn

mà được gọi là các khuyến nghị ( recommentdation).CCITT đã đưa ra các

khuyến nghị loại V liên quan đến truyền dữ liệu, các khuyến nghị loại X liên

quan đến mạng truyền dữ liệu công cộng và các khuyến nghị loại I dành cho

các mạng ISDN

Ngoài ISO, CCITT trên thế giới còn có các tổ chức khác tham gia việc

chuẩn hoá như ECMA(european Computer Manufacture ), ANSI (American

National Standard institute ),IEEE (institute Electrical and Electronic Engineers)

X.288 RTSE X.229 ROSE X.227

8571 STAM

8650 CASE

8831 JIM X.216 X.226

X.208 X.209

Network 8.348 8208

8878

8473

8648 X.212 LAPB

7809

8022 Hinh 1-5 Các chuẩn cho kiến trúc phân tầng của CCITT và ISO

1.4.3 Mô hình OSI:

Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình Từ

đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng về: Phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau sự không tương thích

đó làm trở ngại cho quá trình tương tác giữa người dùng ở các mạng khác nhau Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận được với người sử dụng Với lý do đó tổ chức chuẩn hoá quốc tế ISO đã thành lập một tiểu ban nhằm xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm mạng Kết quả là năm 1984 ISO đã đưa ra mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống

mở ( Reference Model for Open System Inter - connection) hay gọn hơn là OSI Reference model Mô hình này được dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở

ISO sử dụng phương pháp phân tích các hệ thống mở theo kiến trúc phân tầng và đã công bố mô hình OSI cho việc kết nối các hệ thống mở gồm

7 tầng

Các nguyên lý được áp dụng cho 7 tầng như sau:

(1) Một lớp cần thiết phải tạo ở mức độ khác nhau của khái niệm trừu tượng

(2) Mỗi lớp phải thực hiện một chức năng xác định rõ ràng

(3) chức năng của mỗi lớp phải được chọn theo quan điểm hướng tới các giao thức chuẩn quốc tế đã được định nghĩa

(4) Ranh giới giữa các lớp phải được chọn để tối thiểu luồng thông tin

đi qua các giao diện

(5) Số các lớp phải đủ lớn để phân biệt các chức năng cần thiết nhưng không đưa vào cùng một lớp quá nhiều chức năng, và phải đủ nhỏ

để kiến trúc không rắc rối

Chức năng các tầng trong mô hình OSI

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

Hình 1-6: Mô hình OSI 7 tầng

Tầng Chức năng

1 Vật lý Cung cấp phương tiện truyền tin, thủ tục, khởi động duy trì,

huỷ bỏ các liên kết vật lý, cho phép truyền dữ liệu ở dạng bit Truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện: Cơ, điện, hàm, thủ tục

2 Liên kết

dữ liệu

Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm soát luồng dữ liệu, phát hiện sai sót vsà khắc phục các sai sót truyền tin

3 Tầng

mạng

.Thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp Thực hiện việc kiểm soát luồng dữ liệu và cắt hợp dữ liệu nếu cần

7 ỉng dụng Là giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI,đồng thời

cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán

Hình 1-7 Chức năng các tầng trong mô hình OSI

b) Các giao thức chuẩn của mô hình OSI

Vấn đề đặt ra ở đây là hai hệ thống máy tính khác nhau có thể giao tiếp

được với nhau hay không? Ta thấy rằng mô hình OSI có thể tạo ra giải pháp để cho phép hai hệ thống dù khác nhau thế nào đi nữa đều có thể truyền thông được với nhau nếu chúng đảm bảo những điều kiện sau

đây:

+ Chúng càI đặt cùng một tập các chức năng truyền thông

+ Các chức năng đó được tổ chức thành một tầng Các tầng đồng mức phảI cung cấp các chức năng như nhau ( Phương thức cung cấp không nhất

thiết giống nhau )

+ Các tầng đồng mức phải sử dụng cùng một giao thức

Để đảm bảo những điều trên cần phảI có các chuẩn Các chuẩn phảI xác định các chức năng và dịch vụ được cung cấp bởi một tầng Các chuẩn cũng phải xác định các giao thức giữa các tầng đồng mức Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở để xây dựng các chuẩn đó

• Thực thể hoạt động trong các tầng của OSI

Theo quan niệm của OSI, trong mỗi tầng của một hệ thống có một hoặc nhiều thực thể (entity) hoạt động Một thực thể có thể là thực thể mềm (software entity), ví dụ như một tiến trình trong hệ thống đa xử lý, hoặc là

một thực thể cứng (hardware entity) ví dụ như chíp I/O thông minh Thực thể tầng 7 được gọi là thực thể ứng dụng (Application entity); thực thể tầng 6

4 hàm nguyên thuỷ được dùng để định nghĩa tương tác giữa các tầng liền kề nhau, sơ hoạt động được mô tả như hình sau:

Hình 1-8: Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ

Request (yêu cầu ): là hàm nguyên thuỷ mà người sử dụng dịch vụ

(Service user) dùng để gọi các chức năng

Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà người cung cấp dịch vụ

(Service Provider ) dùng để:

+ Gọi báo một chức năng nào đó hoặc

+ Chỉ báo một chức năng đã được gọi ở một điểm truy cập dịch vụ (SAP)

response (trả lời ): là hàm nguyên thuỷ mà Service user dùng để hoàn

tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở SAP đó

confirm (xác nhận) là hàm nguyên thuỷ của Service Provider, dùng để

hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi hàm nguyên thuỷ Request tại SAP đó

IndicationResponse

Theo sơ đồ này quy trình thực hiện một thao tác giữa hai hệ thống A và

B được thực hiện như sau:

+ Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề nó một hàm Request

Hình 1-9: Quan hệ đơn vị dữ liệu giữa các tầng kề nhau + Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó qua tầng (N) của B theo giao thức tầng N

+ Nhận được thông báo yêu cầu đó, tầng (N) của B gửi một lên tầng

(N+1) trên nó một hàm Indication

+ Tầng (N+1) của B gửi xuống tầng (N) kề dưới nó một hàm Reponse (N) của A theo giao thức tầng (N) đã xác định 0

+ Tầng (N) của A gửi lên tầng (N+1) kề trên nó một hàm xác nhận

(Confirm) kết thúc một giao tác giữa hai hệ thống Các hàm nguyên thuỷ đều

được gọi đến ( hoặc gửi đi ) từ một điểm truy nhập dịch vụ (SAP) ở ranh giới

2 tầng (N+1) và (N) Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức tầng (N) ký hiệu

là PDU Giữa các tầng kề nhau các đơn vị dữ liệu có mối quan hệ như sau: một thực thể ở tầng N không thể truyền trực tiếp đến một thực thể tầng N+1 của hệ thống khác, mà phải đi xuống tầng thấp nhất (tầng vật lý ) trong kiến trúc phân tầng nào đó Khi xuống tầng đến (N) thì một đơn vị dữ liệu của tầng (N) được xem như một đơn vị dữ liệu (SDU) của tầng (N) Phần thông tin của tầng (N), gọi là (N) SDU quá dài thì được cắt thành nhiều đoạn, mỗi đoạn kết hợp với (N) PCI vào đầu để tạo thành nhiều (N) PDU Quá trình như vậy được chuyển xuống cho đến tầng vật lý, ở đó dữ liệu được truyền qua đường vật lý

ở hệ thống nhận, quá trình diễn ra ngược lại Qua mỗi tầng các PCI của các

đơn vị dữ liệu sẽ được phân tích và cắt bỏ các header của các PDU trước khi gửi lên tầng trên

c) Phương thức hoạt động: có liên kết và không có liên kết

ở mỗi tầng mô hình trong tầng ISO, có hai phương thức hoạt động chính được áp dụng đó là: phương thức hoạt động có liên kết (connection-

oriented) và không có liên kết (connectionless)

Với phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu cần thiết phải thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng tầng Còn với phương thức

(N)PCI

(N+1)PDU

(N)SDU

(N)PDUTầng N+1

Tầng N

không liên kết thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu trước hoặc sau nó

Với phương thức có liên kết, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua ba giai đoạn theo thứ tự thời gian

- Thiết lập liên kết: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn sau

- Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản

lý

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

Tương ứng với ba giai đoạn trao đổi, ba thủ tục cơ bản được sử dụng,

chẳng hạn đối với tầng N có: CONNECT ( thiết lập liên kết ), DATA(Truyền dữ liệu ), và N-DISCONNECT (Huỷ bỏ liên kết )

N-ngoài ra còn một số thủ tục phụ được sử dụng tuỳ theo đặc điểm, chức năng của mỗi tầng Ví dụ:

- Thủ tục N-RESTART được sử dụng để khởi động lại hệ thống ở tầng

3

- Thủ tục T-EXPEDITED DATA cho việc truyền dữ liệu nhanh ở tầng

4

- Thủ tục S-TOKEN GIVE để chuyển điều khiển ở tầng 5

Mỗi thủ tục trên sẽ dùng các hàm nguyên thuỷ (Request, Indication, Response, Confirm) để cấu thành các hàm cơ bản của giao thức ISO

Còn đối với phương thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai

đoạn đó là: truyền dữ liệu

So sánh hai phương thức hoạt động trên chúng ta thấy rằng phương thức hoạt động có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do đó có cơ chế kiểm soát và quản lý chặt chẽ từng liên kết logic Nhưng mặt khác nó phức tạp và khó cài đặt Ngược lại, phương thức không liên kết cho phép các PDU

được truyền theo nhiều đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di chuyển tới người sử dụng

Hai tầng kề nhau có thể không nhất thiết phải sử dụng cùng một phương thức hoạt động mà có thể dùng hai phương thức khác nhau

1.4.4 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI

Tiến trình gửi gồm vài dữ liệu muốn gửi qua tiến trình nhận Dữ liệu

đưa xuống tầng ứng dụng, dữ liệu đó gắn thêm phần đầu áp dụng Application Header) vào phía trước dữ liệu và kết quả đưa xuống cho tầng trình diễn Tầng trình diễn có thể biến đổi mục dữ liệu này theo nhiều cách khác nhau, thêm phần header vào đầu và đi xuống tầng phiên Quá trình này

(AH-được lặp đi lặp lại cho đến khi dữ liệu đi xuống tầng vật lý, ở đó chúng thực

sự được truyền sang máy nhận ở máy nhận các phần header khác nhau được loại bỏ từng cái một khi các thông báo truyền lên theo các lớp cho đến khi lên tới tiến trình nhận Như vậy, việc truyền dữ liệu thực hiện theo chiều dọc Khi

tầng giao vận ở máy gửi nhận một thông báo từ tầng phiên, gán một Transport Header và gửi nó qua tầng giao vận nhận

Hình 1-10: Ví dụ quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI

Hình 1-10 biểu diễn một mẫu sử dụng mô hình OSI có thể truyền dữ liệu như thế nào

1.5 Kết nối các mạng máy tính:

1.5.1 Các tiếp cận: trong quá trình phát triển mạng máy tính, nhiều

công ty, nhiều vùng, nhiều quốc gia đã xây dựng các hệ thống mạng khác nhau về chủng loại, kiến trúc, khoảng cách Nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội ngày càng cao nên việc kết nối các mạng với nhau là vấn đề bức thiết Làm cho những người sử dụng trên các mạng khác nhau có thể trao đổi thông tin với nhau một cách dễ dàng, hiệu quả và an toàn mà không phải xây dựng lại hệ thống mạng đã có

để kết nối các mạng với nhau, người ta xuất phát từ một trong hai quan điểm sau:

(1) Xem mỗi nút của mạng con như một hệ thống mở, hoặc

(2) Xem mỗi mạng con như một hệ thống mở

theo quan điểm (1) thì mỗi nút của mạng con có thể truyền thông trực tiếp với một nút mạng con bất kỳ nào khác Như vậy, toàn bộ các nút của một mạng con cũng chính là nút của mạng lớn và phải tuân thủ theo một cấu trúc chung Theo quan điểm (2) thì hai nút bất kỳ thuộc hai mạng con khác nhau không thể truyền thông trực tiếp với nhau được mà phải thông qua một phần tử trung gian gọi là giao diện kết nối (Interconnection Iterface) đặt giữa hai mạng con

đó Điều đó cho phép tạo ra một mạng lớn gồm các giao diện kết nối và các máy chủ (host) được nối với nhau bởi các mạng con

Tương ứng với hai quan điểm này có hai chiến lược kết nối các mạng với nhau Theo quan điểm (1) người ta tìm cách xây dựng các chuẩn chung cho các mạng (như các chuẩn của ISO, CCITT ) Theo quan điểm (2) người

ta xây dựng các giao diện kết nối để tôn trọng tính độc lập giữa các mạng hiện có Việc xây dựng các chuẩn chung cho tất cả các mạng là một điều rất khó thực hiện, bởi vì hiện nay có hàng ngàn mạng đang tồn tại không thể loại

bỏ đi để xây dựng mới vì quá tốn kém Từ đó người ta đã tạo ra hàng loạt các thiết bị giao diện cho phép kết nối các mạng với nhau

1.5.2 Giao diện kết nối

Người ta có thể kết nối các mạng con với nhau nhờ các giao diện kết nối Hình 1-12 minh hoạ cho việc kết nối các mạng con SN1, SN2, SN3 và SN4 là các mạng con ; G1, G2, G3, G4 là các giao diện kết nối

chức năng của một giao diện tuỳ thuộc vào sự khác biệt về kiến trúc của các mạng con Sự khác biệt càng lớn thì chức năng của các giao diện càng phức tạp Các giao diện có thể nối đôi, nối ba, nối nhiều hơn tuỳ thuộc vào người thiết kế mạng Dựa vào chức năng của giao diện mà chúng có những tên gọi khác nhau như: bridge, Router, gateway

Gateway là tên chung của giao diện kết nối, nó được sử dụng trong trường hợp chức năng của giao diện là phức tạp Bridge được dùng trong trường hợp đơn giản nhất, chẳng hạn như kết nối giữa các mạng LAN cùng loại Còn Router hoạt động ở mức cao hơn bridge vì nó đảm nhận chức năng chọn đường cho các gói dữ liệu để đi đến đích

Chương ii Giao thức TCP/IP

Trong chương này chúnh ta sẽ xem xét về chồng giao thức TCP/IP Đây

là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong kĩ thuật kết nối mạng máy tính Chúng ta sẽ tìm hiểu về kiến trúc phân tầng của TCP/IP cùng với chức năng chính của chúng Sau đó chúng ta sẽ tập trung xem xét kĩ về các giao thức chính trong lớp 3 (Internet Layer) và trong lớp 4 (Transport Layer) của mô hình phân cấp này

2.1 Sự thúc đẩy cho việc ra đời của TCP/IP

Giao tiếp thông tin đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong tất cả mọi lĩnh vực hoạt động Mạng máy tính tính ra đời phần nào đã đáp ứng được nhu cầu đó Phạm vi lúc đầu của các mạng bị hạn chế trong một nhóm làm việc, một cơ quan, công ty trong một khu vực Tuy nhiên thực tế của của những nhu cầu cần trao đổi thông tin trong nhiều lĩnh vực khác nhau, về nhiều chủ đề khác nhau, giữa các tổ chức, các cơ quan là không có giới hạn Vì vậy nhu cầu cần kết nối các mạng khác nhau của các tổ chức khác nhau để trao đổi thông tin là thực sự cần thiết Nhưng thật không may là hầu hết các mạng của các công ty, các cơ quan đều là các thực thể độc lập, được thiết lập để phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin của bản thân các tổ chức đó Các mạng này có thể được xây dựng từ những kĩ thuật phần cứng khác nhau để phù hợp với những vấn đề giao tiếp thông tin của riêng họ Điều này chính là một cản trở cho việc xây dựng một mạng chung, bởi vì sẽ không có một kĩ thuật phần cứng riêng nào đủ đáp ứng cho việc xây dựng một mạng chung thoả mãn nhu cầu người sử dụng Người sử dụng cần một mạng tốc độ cao để nối các máy, nhưng những mạng như vậy không thể được mở rộng trên những khoảng cách lớn Nhu cầu về một kỹ thuật mới mà có thể kết nối được nhiều mạng vật lý có cấu trúc khác hẳn nhau là thật sự cần thiết Nhận thức được

điều đó, trong quá trình phát triển mạng ARPANET của mình, tổ chức ARPA ( Advanced Research Projects Agency) đã tập trung nghiên cứu nhằm đưa ra một kỹ thuật thoả mãn những yêu cầu trên Kỹ thuật ARPA bao gồm một thiết lập của các chuẩn mạng xác định rõ những chi tiết của việc làm thế nào

để các máy tính có thể truyền thông với nhau cũng như một sự thiết lập các quy ước cho kết nối mạng, lưu thông và chọn đường Kỹ thuật đó được phát triển đầy đủ và được đưa ra với tên gọi chính xác là TCP/IP Iternet Protocol Suit và thường được gọi tắt là TCP/IP Dùng TCT/IP người ta có thể kết nối

được tất cả các mạng bên trong công ty của họ hoặc có thể kết nối giữa các mạng của các công ty, các tổ chức khác nhau, với nhau

TCP/IP có một số đặc tính quan trọng sau:

• Là bộ giao thức chuẩn mở và sẵn có, vì: nó không thuộc sở hữu của bất cứ một tổ chức nào; các đặc tả thì sẵn có và rộng rãi Vì vậy bất kì ai cũng

có thể xây dựng phần mềm truyền thông qua mạng máy tính dựa trên nó

• TCP/IP độc lập với phần cứng mạng vật lý, điều này cho phép TCP/IP

có thể được dùng để kết nối nhiều loại mạng có kiến trúc vật lý khác nhau như: Ethernet, Tokenring, FDDI, X25, ATM

• TCP/IP dùng địa chỉ IP để định danh các host trên mạng tạo ra một mạng ảo thống nhất khi kết nối mạng

• Các giao thức lớp cao được chuẩn hoá thích hợp và sẵn có với người dùng

2.2 Cấu trúc phân lớp của TCP/IP

Như ta đã nói ở phần trước, TCP/IP cũng là mô hình mở để kết nối mạng Nó cũng được thiết kế theo mô hình kiến trúc phân tầng tương tự như trong mô hình tham chiếu OSI ta đã trình bày ở chương trước Bộ giao thức TCP/IP được thiết kế gồm bốn lớp được mô tả như hình sau đây:

lớp Transport yêu cầu

• Lớp vận chuyển (Transport): Nhiệm vụ trước tiên của lớp Transport là cung cấp sự giao tiếp thông tin giữa các chương trình ứng dụng Mỗi sự giao tiếp được gọi là end-to-end Lớp Transport cũng có thể điều chỉnh lưu lượng luồng thông tin Nó cũng cung cấp một sự vận chuyển tin cậy, đảm bảo rằng dữ liệu đến mà không bị lỗi Để làm như vậy, phần mềm giao thức hỗ trợ để bên nhận có thể gửi lại các thông báo xác nhận về việc thu dữ liệu và bên gửi

có thể truyền lại các gói tin bị mất hoặc bị lỗi Phần mềm giao thức chia dòng dữ liệu ra thành những đơn vị dữ liệu nhỏ hơn (thường được gọi là các Packets) và chuyển mỗi packet cùng với địa chỉ đích tới lớp tiếp theo để tiếp tục quá trình truyền dẫn

Hình 2-1: Mô hình phân lớp của TCP/IP

Mặc dù hình 2-1 dùng một khối để biểu diễn cho lớp ứng dụng, nhưng nói chung máy tính có thể có nhiều chương trình ứng dụng truy nhập vào internet tại cùng một thời điểm Lớp Transport phải chấp nhận dữ liệu từ một

số chương trình ứng dụng và gửi nó tới lớp tiếp theo thấp hơn Để làm như vậy nó thêm vào thông tin bổ sung cho mỗi packet, gồm cả các mã định danh chương trình ứng dụng đã gửi nó và chương trình ứng dụng sẽ nhận nó, cũng như một tổng kiểm tra Máy nhận sử dụng tổng kiểm tra để thẩm tra gói tin đã

đến, và sử dụng mã đích để định danh chương trình ứng dụng nó được chuyển phát đến

•Internet layer: Như chúng ta vừa thấy, lớp Internet xử lý giao tiếp thông tin từ một máy này tới một máy khác Nó chấp nhận một yêu cầu để gửi một gói từ từ lớp Transport cùng với một định danh của máy đích mà gói tin sẽ được gửi tới Nó sẽ bọc gói tin trong một IP Datagram, điền đầy vào trong phần header, sử dụng giải thuật chọn đường để quyết định là giao phát gói tin trực tiếp hay là gửi nó tới một Router, và chuyển datagram tới giao diện phối ghép mạng thích hợp cho việc truyền dẫn Lớp Internet cũng xử lý các Datagram đến, kiểm tra tính hợp lệ của chúng, và sử dụng giải thuật chọn đường đẻ quyết định là datagram sẽ được xử lý cục bộ hay là sẽ được chuyển đi tiếp Đối với các datagrams có địa chỉ đích cục bộ, thì phần mềm lớp internet sẽ xoá phần header của các datagram đó, và chọn trong số các giao thức lớp Transport một giao thức thích hợp để xử lý packet Trong lớp Internet còn gửi các ICMP (Information Control Message Protocol)và các messages điều khiển khi cần thiết và xử lý tất cả mọi ICMP Messages tới

Internet

Network Interface

Physcal net 1 Physcal net 2

Identical messageIdentical packetRouter R

Identical datagram

Identical datagram

Identical frame

Identical frame

Hình 2-2

•Network Interface Layer: lớp thấp nhất của mô hình phân lớp TCP/IP, chịu trách nhiệm về việc chấp nhận các IP datagrams và việc truyền phát chúng trên một mạng xác định Một giao diện phối ghép mạng có thể gồm một bộ đièu khiển thiết bị (ví dụ như khi mạng là mạng cục bộ mà máy được gắn nối trực tiếp tới) hoặc là một hệ thống con phức tápử dụng giao thức Data Link của bản thân nó( ví dụ khi mạng bao gồm các chuyển mạch gói giao tiếp với các host bằng giao thức HDLC)

Để hình dung sự hoạt động trong môi trường phân lớp của TCP/IP ta hãy xét hình vẽ minh hoạ sau:

Như hình 2-2 minh họa, việc giao phát message sử dụng hai mạng riêng biệt, một mạng cho việc truyền dẫn từ host A tới Router R, và mạng kia truyền dẫn từ Router R tới Host B

Trong phần tiếp theo ta sẽ sâu tìm hiểu về lớp Internet và lớp Transport,

là hai lớp quan trong nhất trong mô hình phân lớp TCP/IP, thông các giao thức được sử dụng trong hai lớp đó là: giao thức TCP, UDP cho lớp Transport

và giao thức IP, ICMP cho lớp Internet

2.3 Các giao thức lớp Internet (Internet Protocol - IP)

Internet protocol (IP), là tên gọi giao thức lớp Internet định nghĩa các

phương tiện giao phát unreliable, connectionless, và thường được biết với cái tên tắt là IP Trước nhất, giao thức IP định nghĩa những đơn vị của việc truyền dữ liệu được dùng qua một mạng TCP/IP internet Vì vậy, nó xác định chính xác khuôn dạng của tất cả dữ liệu khi nó được chuyển qua một mạng TCP/IP internet Thứ hai, phần mềm IP thực hiện chức năng chọn đường để chọn ra con đường để gửi dữ liệu qua Thứ ba, để thêm vào tính chính xác các

đặc tả kĩ thuật của khuôn dạng dữ liệu và chọn đường thông thường, IP gồm

có cả một tập các luật biểu hiện cho ý tưởng của hệ thống giao phát gói tin unreliable Các luật chỉ rõ việc làm thế nào để các hosts và các Routers xử lý các gói tin, làm thế nào và khi nào các thông báo lỗi sẽ được phát đi, và các

điều kiện cho việc huỷ gói tin IP là phần chủ yếu của thiết kế nên một mạng TCP/IP internet đôi khi còn được gọi là một mạng dựa trên kĩ thuật IP (IP-based technology) Chúng ta sẽ lần lượt xem xét các vấn đế được đề cập trong

IP

2.3.1 Internet Datagram

Có rất nhiều sự tương tự giữa một mạng vật lý và một TCP/IP internet Trên một mạng vật lý, đơn vị truyền là frame cái chứa một header và dữ liệu, phần header mang nhiều thông tin như địa chỉ nguồn đích Internet gọi những

đơn vị truyền cơ sở của nó là Internet datagram (IP datagram ) hay đơn giản

là datagram

Như một khung mạng vật lý, một datagram được chia thành vùng header và vùng dữ liệu Phần header cũng tươongtự frame, nó chứa địa chỉ nguồn địa chỉ đích và một trường type dùng định danh nội dung của dtagram Sự khác

nhau là header của datagram chứa địa chỉ IP còn header của frame chứa địa chỉ vật lý Hình sau mô tả dạng tổng quát của một datagram

Datagram Header Datagram Data

a) Khuôn dạng Datagram:

VERS HLEN Kiểu dịch vụ Tổng độ dài

TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM

đợi Nếu chuẩn thay đổi, các máy sẽ loại bỏ các datagram cùng với các VERSION giao thức khác với phiên bản của chúng, ngăn cản chúng hiểu sai nội dung datagram theo các fomat quá cũ (Tới thời điểm 1995 VERSION của

IP là 4) trường độ dàI header (HLEN) cũng có bốn bits, đưa ra gia strị độ dài header của datagram được biểu diễn bởi từ 32 bits Chúng ta se thấy tất cả các trường trong header có một độ dàI cố định trừ trường IP OPTION và cacs trường PADDING tương ứng Header thông thường nhất không chứa các lựa chọn (option ) và padding, giá trị 20 octets và có một trường độ dàI header bằng 5

Trường TOTAL LENGTH đưa ra độ dài của IP datagram được đo bởi octets, gồm cả các octets của phần header và dữ liệu Kích thước của vùng dữ liệu có thể tính toán bằng việc trừ đI chiều dàI của header (HLEN) từ giá trị của TOTAL LENGTH Bởi vì trường TOTAL LENGTH là 16 bits nên giá trị tối đa của gói tin IP là IP là 216 hay 65535 octets Trong hầu hết các ứng dụng,

đIũu này không phảI là một hạn chế nghiêm trọng Nó có thể trở nên quan trọng hơn trong tương lai nếu các mạng có tốc độ cao hơn có thể mang các gói dữ liệu lớn hơn so với 65535 octets

b) Kiểu datagram của dịch vụ và quyền ưu tiên trước datagram

Kiểu dịch vụ TOS (Type of service) được gọi một cách không chính thức là trường service type 8bits xác định làm thế nào datagram sẽ được xử lý

và được phân ra 5 trường nhỏ hơn (subfield) như hình sau:

0 1 2 3 4 5 6 7 PRECEDENCE D T R UNUSER

Ba bits PRECEDENCE xác định quyền đi trước của datagram với giá trị từ 0-7, cho phép người gửi chỉ rõ mức độ quan trọng của mỗi datagram Mặc dù hầu hết các hosts và phần mềm Router bỏ qua kiểu dịch vụ nhưng nó

là một kháI niệm quan trọng bởi vì nó cung cấp một –phương tiện có thể cho phép thông tin đIũu khiển có quyền ưutiên trên dữ liệu Ví dụ nếu tất cả các host và các Router tôn trọng quyền đI trước thì nó có thể thi hành các giảI thuật đIũu khiển tắc nghẽn Các bits D,T và R xác định kiểu vận chuyển datagram yêu cầu Khi thiết lập bit D yêu cầu độ trễ thấp, bit T yêub cầu độ thông cao, và bit R nyêu cầu độ tin cậy cao Dĩ nhiên nó có lẽ không thể cho một internet để đảm bảo kiểu vận chuyển được yêu cầu ( chẳng hạn nó có thể

là không có con đường tới đích có quyền được yêu cầu Vì vậy chúng ta nghĩ

về yêu cầu vận chuyển như một gợi ý cho các giảI thuật chọn đường, không phảI như một nhu cầu Nừu một Router không biết nhiều hơn một khả dụng tới một đích cho trước thì nó có thể sử dụng trường type of transport để lựa chọn một kiểu với các đặc đIểm gần vơí những mong muốn đó nhất Ví dụ, giảt sử một Router có thể chọn giữa một đường leased line dung lượng thấp hoặc một kết nối vệ tinh băng thông cao ( nhưng trễ cao) Các datagram mang Key Stroke từ một người dùng tới một máy ở xa có bit D thiết lập đòi hỏi rằng chúng chúng phảI được giao phát càng nhanh cành tốt, trong khi các datagrams mang một file khối lượng lớn hơn có thể 7 bit thiết lập yêu cầu rằng chúng đI qua con đường vệ tinh dung lượng cao

Nó cũng rất quan trọng để nhận ra rằng các giảI thuật chọn đường phảI chọn từ giữa các kỹ thuật mạng vật lý bên dưới, vì mỗi kỹ thuật có những đặc tính trễ, đọ thông, và độ tin cậy riêng Thường một kỹ thuật cho trước tương ứng đặc tính cho một cái khác ( ví dụ: tốc độ thông cao thì trễ lớn ) Vì vậy lý tưởng là để đưa ra cho giải thuật chọn đường một gợi ý về những gì quan trọng nhất, nó hiếm khi có nghĩa xác định cả 3 kiểu dịch vụ

Chúng ta quan tâm đặc tả kiểu giao vận như là một gợi ý cho giải thuật chọn đường, cái giúp nó lựa chọn giữa nhiều con đường khác nhau để tới một

đích dựa trên hiểu biết sủa nó về kỹ thuật phần cứng, sẵn có trên con đường

đó Một internet không đảm bảo kiểu vận chuyển đã yêu cầu

c) Đóng gói các datagram

Trước khi chúng ta có thể hiểu các trường hợp tiếp theo trong một datagram, sẽ là rất quan trọng để quyết dịnh làm thế nào các datagram liên quan tới các khung mạng vật lý Chúng ta bắt đầu với câu hỏi: “ Datagram có thể lớn hơn mức nào “ Không giống như các frames mạng vật lý, cái có thể phải được nhận ra bởi phần cứng, các datagrams được xử lý bằng phần mềm Chúng có thể có bất kỳ chiều dài nào mà người thiết kế giao thức chọn Chúng ta đã thấy rằng khuôn dạng datagram hiện hiện chỉ phân 16bits cho trường chiều dài tổng cộng nên giới hạn lớn nhất của chiều dài datagram là

65535octets Dù sao, giới hạn đó có thể được thay đổi ở version của giao thức sau này

Những giới hạn cơ bản hơn về kích thước dfatagram nảy sinh từ thực tế Chúng ta biết rằng, khi các datagram chuyển từ máy này tới máy khác, chúng phảI luôn được vận chuyển bằng mạng vật lý bên dưới Để thực hiện việc vận chuyển trong internet một cách hiệu quả, chúng ta phải bảo đảm rằng mỗi datagram qua mạng trong một frame vật lý phân biệt Đó là chúng ta muốn cái nhìn trìu tượng về một packet mạng vật lý của chúng ta ánh xạ trực tiếp ra một packet thực nếu có thể

Datagram Header

Datagram Data Area

FRAME Header

FRAME DATA AREA

Hình 2-2: Bọc gói tin trong IP một frame Mạng vật lý coi toàn bộ datagram gồm cả

header như là dữ liệu

ý tưởng về việc mang một datagram trong một frame mạng được gọi là

“encapsulation” Đối với mạng bên dưới, một datagram giống như bất kỳ messages nào khác được gửi từ một máy tới máy khác Phần cứng không nhận ra được khuôn dạng datagram, cũng không hiểu được địa chỉ IP đích Vì vậy, hình sau mô tả khi một máy gửi một IP datagram tới một máy khác, toàn

bộ datagram được đặt vào phần dữ liệu của frame mạng

d) Kích thước datagram, network MTU và sự phân mảnh

Trong trường hợp lý tưởng, toàn bộ IP datagram vừa khít trong một khung vật lý, việc thực hiện truyền dẫn qua mạng vật lý là hiệu quả Để có

được những hiệu quả như vậy, những nhà thiết kế IP có thể đã lựa chọn một kích thước datagram tối đa để một datagram sẽ luôn vừa trong một frame Nhưng kích thước nào của frame sẽ được lựa chọn ? Cuối cùng, một datagram có thể đi qua nhiều kiểu mạng vật lý khi nó chuyển qua một internet tới đích cuối cùng của nó

Để hiểu được vấn đề, chúng ta cần yếu tố về phần cứng mạng: Mỗi kỹ thuật chuyển mạch gói đặt một giới hạn trên cố định trên một số lượng dữ liệu

có thể được truyền trên một khung vật lý Ví dụ Ethernet giới hạn việc truyền tối đa là 1500 octets dữ liệu, trong khi FDDI cho phép tới gần 4470 octets dữ liệu / 1 frame Chúng ta gọi những giới hạn này là MTU của mạng (Maximumn Transfer Unit) Kích cỡ MTU có thể hơi nhỏ: một số kỹ thuật phần cứng giới hạn truyền 128 octets hoặc ít hơn Việc giới hạn các datagram

để làm vừa vặn MTU nhỏ nhất trong Internet làm cho việc truyền có hiêụ quả khi những datagram đó chuyển qua một mạng, cái có thể mang các frame cỡ lớn hơn Dù sao thì việc cho phép các datagram lớn hơn so với MTU mạng

nhỏ nhất trong một internet có nghĩa là một datagram có thể không phải lúc nào cũng vừa vặn trong một frame mạng

Hình 2-3: Router R1 phân mảnh các datagrams lớn được gửi từ A tới B R2 phân

mảnh các datagrams từ B tới A

Sự lựa chọn có thể là hiển nhiên: quan điểm của thiết kế internet là để ẩn đi các kỹ thuật mạng bên dưới và làm cho việc giao tiếp thuận tiện với người dùng Vì vậy, thay vì việc thiết kế các datagram tôn trọng triệt để những ràng buộc của mạng vật lý, thì phần mềm TCP/IP chọn một kích thước datagram khởi đầu tiện lợi và giúp phân chia các datagram lớn ra các phần nhỏ khi datagram cần đi qua một mạng có MTU nhỏ Các phần nhỏ của datagram

được chia gọi là phân mảnh (fragment), và quá trình phân chia được gọi là quá trình phân mảnh (fragmentation)

Hình 2-3 minh hoạ quá trình phân chia thường xảy ra tại một Router nào đó dọc theo con đường datagram đi từ nguồn tới đích Router nhận một datagram từ mạng với một MTU lớn và phải gửi nó qua một mạng có MTU nhỏ hơn kích thước của datagram Trong hình vẽ, cả Host gắn trực tiếp tới các Ethernets có MTU là 1500 octest Vì vậy cả 2 Hosts có thể phát và gửi tới kích thước 1500 octests Nhưng con đường giữa chúng là một mạng với MTU bằng 620 Nếu Host A gửi cho Host B một datagram lớn hơn 620 octests, Router R1 sẽ phân mảnh datagram đó Tương tự, nếu B gửi 1 datagram lớn hơn 620 tới A, R2 sẽ phân mảnh chúng

FRAGMENT 3 (offset 1200)

Hình 2-4: (a) Một datagram 1400 ocsets và (b) 3 mảnh cho mạng có MTU bằng 620 Header 1 và 2 có thêm bit thiết lập phân mảnh Các offset là các số octet tính theo hệ 10 chúng phải được chia cho 8 để lấy giá trị đã cất giữ trong fragment header

Kích cỡ mảnh được chọn sao cho mỗi mảnh có thể được chuyển qua mạng bên dưới một frame đơn Hơn nữa, bởi IP đưa ra offset của dữ liệu là bội số của 8 ocsets, nên kích thước của mảnh phân được chọn là bội số của 8

Dĩ nhiên, việc chọn bội 8 là số gần với MTU của mạng nhất thường không chia datagram thành các phần kích cỡ bằng nhau; phần cuối cùng thường ngắn hơn những phần khác Các mảnh phải được lắp ráp lại để tạo ra 1 bản sao đầy đủ của datgram ban đầu trước khi nó có thể được xử lý tại đích

Giao thức IP Protocol không giới hạn kích thước dưới cho datagram, hay là đảm bảo rằng các datagram lớn hơn sẽ được giao phát mà không cần phân mảnh Nguồn có thể chọn bất kỳ kích thước datagram mà nó cho là thích hợp; việc phân mảnh và ráop lại diễn ra 1 cách tự động, mà không cần nguồn phải có một hành động gì Đặc tả kỹ thuật IP chỉ rõ rằng các Routers phải chấp nhận các datagram phải có kích cỡ bằng các MTU lớn nhấtcủa các mạng chúng gắn nối tới Hơn nữa, 1 Router phải luôn luôn xử lý các datagram lên tới 576 ocsets (các hosts cũng được yêu cầu chấp nhận, và có thể tái lắp ghép khi cần, các datagrams với ít nhất là 576 ocsets.)

Việc phân mảnh 1 datagram có nghĩa là phân chia nó thành một số phần mảnh nhỏ hơn Có thể sẽ làm bạn ngạc nhiên, đó là mỗi phần có cùng một khuôn dạng như datagram ban đầu Hình 2-4 đã minh hoạ điều này

Mỗi mảnh chứa một datagram header, nó lặp lại hầu hết thông tin của datagram header ban đầu (trừ một bit trong trường FLAGS để chỉ ra rằng nó

là một mảnh) được theo sau bởi nhiều dữ liệu như nó có thể được mang trong mảnh trong khi dữ tổng chiều dài nhỏ hơn MTU của mạng mà nó phải đi qua

e)Tái lắp ghép các mảnh

Một Datagram sẽ được lắp ghép sau khi đi qua một mạng, hay là các mảnh sẽ được mang tới Host cuối cùng trước khi lắp ghép ? Trong một TCP/IP internet một khi một Datagram đã được phân mảnh thì các mảnh sẽ

đi tới đích như thể những Datagram riêng biệt cùng tới một đích cuối là nơi chúng phải được lắp ghép lại Việc duy trì cho tất cả các mảnh cùng tới một

đích cuối có hai bất lợi Thứ nhất bởi vì các Datagram không được lắp ghép lại ngay lập tức khi chuyển qua một mạng có MTD nhỏ, nên các mảnh nhỏ phải được mang từ nơi phân mảnh tới đích cuối cùng Việc lắp ghép lại các Datagrams tại đích cuối cùng có thể dẫn tới sự không hiệu quả, dù là một số trong các mạng vật lý đã gặp sau điểm phân mảnh có MTD lớn hơn, trong khi chỉ các phân mảnh nhỏ đi qua nó Thứ hai, nếu bất kỳ mảnh nào bị mất, datagram không thể được lắp ghép lại được Máy nhận khởi tạo một bộ timer lắp ghép khi nó nhận được một mảnh khởi đầu Nếu timer hết hiệu lực trước khi tất cả các mảnh tới thì máy đang nhận sẽ huỷ các gói mà không xử lý Vì vậy khả năng mà các datagram bị mất sẽ tăng khi việc phân mảnh xảy ra, bởi vì khi một mảnh bị mất thì coi như cả datagram bị mất

Bất chấp một số bất lợi phụ, việc thực hiện lắp ráp tại đích cuối cùng vẫn hoạt động tốt Nó cho phép mỗi phân mảnh được định tuyến độc lập, và không đòi hỏi các Router trung gian lưu giữ chúng hoặc lắp ghép chúng

f) Điều khiển việc phân mảnh

Ba trường trong phần HEADER của datagram là IDENTIFICATION, FLAGS và FRAGMENT OFFSET điều khiển việc phân mảnh và lắp ráp datagram Trường IDENTIFICATION chứa một số nguyên duy nhất định danh datagram Nhớ lại rằng khi một Router phân mảnh 1 datagram thì nó copy phần lớn các trường trong phần HEADER của datagram ban đầu vào mỗi mảnh Trường IDENTIFICATION cũng phải được copy Mục đích trước tiên là để cho đích biết là mảnh đến nào là của datagram nào Khi một mảnh

đến, đích dùng trường IDENTIFICATION để cùng với địa chỉ nguồn để xác

định datagram Các máy tính gửi datagram phải tạo ra một giá trị duy nhất cho mỗi datagram Một kỹ thuật được sử dụng bửi mọt phần mềm IP Giữ một

bộ đếm toàn cục (global counter) trong bộ nhớ, tăng nó mỗi lần một datagram mới được tạo ra, và gán kết quả như là trường IDENTIFICATION của datagram

Nhớ lại rằng mỗi mảnh có có chính xác cùng khuôn dạng như khuôn dạng của datagram lúc chưa phân mảnh.Đối với mỗi mảnh, trường FRAGMENT OFFSET xác định độ lệch trong (offset)datagram ban đầu của dữ liệu đnag được mang bằng các mảnh, được đo bằng các khối 8 octets bắt

đầu từ offset 0 Để lắp ráp lại các datagram, đích phải có được tất cả các mảnh

từ mảnh có offset 0 cho tới mảnh có offset cao nhất.các mảnh không cần phải

đến đúng trật tự và không có giao tiếp giữa Router đã phân mảnh datagram và

đích đang lắp ráp chúng

Hai bít thấp của trường FLAGS điều khiển việc phân mảnh Thông thường phần mềm ứng dúngử dụng TCP/IP không cần quan tâm tới việc phân mảnh bởi vì cả việc phân mảnh và lắp ráp lại các mảnh đều là các thủ tục tự

động hoạt động tại một mức thấp trong hệ điều hành mà người dùng không thể thấy được Dù sao thì để kiểm tra lại phần mềm internet hoặc gỡ rối các vấn đề vận hành thì có thể kiểm tra kích thước của các datagram thì rất quan trọng cho việc phân mảnh xảy ra Bit điều khiển đầu tiên hỗ trợ trong những trường hợp kiểm tra như vậy bằng cách xác định rõ là datagram có thể bị phân mảnh hay là không Nó được gọi là bit không phân mảnh bởi vì việc thiết lập

nó lên giá trị 1 xác định rằng datagram sẽ không bị phân mảnh Một ứng dụng có thể chọn để không cho phép phân mảnh trong trường hợp chỉ khi toàn bộ datagram mới có tác dụng Ví dụ xét một qúa trình khởi động từ xa của một máy tính : nó bắt đầu thi hành một chương trình nhỏ từ ROM, chương này sử dụng internet để yêu cầu thủ tục khởi tạo và máy kia gửi lại phần mềm mà nó yêu cầu Trường hợp này máy cần hoặc là toàn bộ phần mềm hoặc là không, nên datagram của nó sẽ phải có bit “ donot fragment”

được thiết lập 1 Bất cứ khi nào 1 Router cần phân mảnh một datagram có bit

“donot fragment” mang giá trị 1, thì Router đó sẽ huỷ Datagram và gửi một thông báo lỗi trở lại nguồn

Bit thấp trong trường FLAGS xác định là mảnh chứa dữ liệu từ vị trí giữa của gói tin ban đầu hay từ vị trí cuối Nó được gọi là bit “more fragment” Để biết tại sao một bit như vậy cần phải có, hãy xem xét việc phần mềm IP tại đích cố gắng lắp ráp lại một datagram Nó sẽ nhận được các mảnh

có thể không đúng trình tự và cần biết khi nào nó đã nhận được tất cả các mảnh của datagram Khi một mảnh đến, trường TOTAL LENGTH ở HEADER cho biết kích thước của mảnh nhưng không cho biết kích thước của gói tin ban đầu, vì vậy đích không thẻ sử dụng trường TOTAL LENGTH để biết là nó đã nhận được toàn bộ các mảnh hay chưa Bit “ more fragment “ đã quyết định vấn đề này dễ dàng: Một khi đích nhận được một fragment với bit

“more fragment “ là 0, nó biết rằng mảnh này mang dữ liệu từ phần cuối của datagram ban đầu Từ trường FRAGMENT OFFSET và TOTAL LENGTH,

nó có thể tính ra được chiều dài của datagram ban đầu Bằng việc kiểm tra FRAGMENT OFFSET và TOTAL LENGTH của tất cả các mảnh nó nhận

được thì bên nhận có thể biết rằng các mảnh nó có chứa tất cả dữ liệu cần để láp ráp lại toàn bộ datagram hay là không

g) Time to live (TTL)

Trưòng TIME TO LIVE xác định thời gian datagram được phép tồn tại trong hệ thống internet, nó được tính bằng giây ý tưởng thì đơn giản nhưng rất quan trọng: bất cứ khi nào một máy đưa vào trong mạng một datagram thì

nó đặt một thời gian tối đa để tồn tại trong mạng cho datagram đó Các Router và các host xử lý các datagram phải giảm giá trị của trươòng TIME

TO LIVE mỗi lần gửi qua và xoá bỏ datagram khi thời gian của datagram hết hiệu lực

Việc ước lượng thời gian chính xác là khó khăn bởi vì các Router thường không biết thời gian quá độ của các mạng vật lý Một số luật đơn giản hoá quá trình xử lý và làm cho việc xử lý các datagram dễ dàng mà không cần đồng hồ đồng bộ Trước hết, mỗi Router dọc đường từ nguồn tới

đích được yêu cầu giảm giá trị trường TIME TO LIVE đi một đơn vị khi nó

xử lý phần HEADER của datagram Thêm nữa, để xử lý các trường hợp các Router quá tải, mỗi Router báo cáo thời gian cục bộ khi datagram đến và giảm TIME TO LIVE đi một giá trị bằng số giây datagram ở trong Router chờ dịch vụ xử lý

Bất cứ khi nào trường TIME TO LIVE đạt tới giá trị 0, thì Router sẽ huỷ datagram đó và gửi thông báo lỗi về nguồn ý tưởng của việc duy trì một

bộ timer cho các datagram rất là hữu dụng bởi vì nó đảm bảo rằng các datagram không thể quanh quẩn trong internet mãi mãi, ngay cả khi bạn chọn

đường bị lỗi và các Router định tuyến cho các datagram trong một vòng lặp

h) Các trường khác của Header trong datagram

Trường PROTOCOL tưong ttự trường TYPE trong frame của mạng vật

lý Giá trị trong trường PROTOCOL xác định giao thức mức cao nào được

sử dụng để tạo ra message đang được mang trong vùng DATA của một

datagram Về bản chất, giá trị của PROTOCOL xác định khuôn dạng của vùng DATA Việc ánh xạ giữa một giao thức mức cao và một giá trị nguyên dương được dùng trong trường PROTOCOL phải được quản lý để đảm bảo sự phù hợp trong toàn internet

Trường HEADER CHECKSUM đảm bảo cho tính nguyên vẹn của giá trị HEADER IP checksum được tạo ra bằng việc coi HEADER như là một số nguyên gồm các cụm 16 bit liên tục, bổ sung chúng cùng với việc sử dụng số

bù một và rồi lấy phần bù kết quả Vì mục đích tính toán CHECKSUM, trường HEADER được giả sử là chứa giá trị 0

Điều quan trọng để nhớ là CHECKSUM chỉ áp dụng với các giá trị trong IP header chứ không phải cho phần DATA Việc phân chia checksum cho các HEADER và DATA có một số thuận lợi nhưng cũng gây một số bất lợi Bởi vì HEADER thường chiếm ít octet hơn phần DATA nên việc có một tổng kiểm tra riêng làm giảm thời gian xử lý tại các Router Chúng chỉ cần tính toán CHECKSUM của HEADER Sự tách biệt cũng cho phép các giao thức mức cao hơn chọn CHECKSUM cho bản thân chúng để tính toán với phần DATA Điểm bất lợi lớn nhất là việc các Giao thức lớp cao hơn bị buộc phải bổ sung các CHECKSUM của chúng nếu không có thể phải chịu rủi ro

có lỗi ở phần DATA mà không phát hiện được

Trường SOURCE IP ADDRESS và DESTINATION IP ADDRESS chứa

địa chỉ IP 32 bits của bên gửi và bên nhận Mặc dù datagram có thể được định tuyến qua nhiều Router trung gian nhưng trường địa chỉ nguồn và địa chỉ đích không bao giờ thay đổi

Trường DATA là vùng dữ liệu của datagram, độ dài của trường phụ thuộc vào những gì đang được gửi trong datagram

Trường IP OPTIONS sẽ được thảo luận sau Trường PADDING phụ thuộc vào tuỳ chọn nào được chọn Nó đại diện cho các bits chứa giá trị 0, cái

có thể cần để đảm bảo cho HEADER của datagraam mở rộng tới giá trị là bội

đến Khác biệt quan trọng giữa việc có một mạng hoạt động với phần cứng riêng và một internet hoạt động với phần mềm là mạng có phần cứng riêng đó nhà thiết kế có thể bổ sung phần cứng đặc biệt để báo tin cho cho các host

được gắn nối khi có vấn đề nảy sinh Trong một internet, không có những

phương tiện phần cứng như vậy, người gửi không thể nói là giao phát bị lỗi là

do đâu Việc gỡ lỗi trở lên cực kỳ khó khăn Giao thức IP bản thân nó không chứa bất cứ thứ gì giúp người gửi kiểm tra khả năng kết nối hoặc là nhận biết các lỗi như vậy

Để cho phép các Router trong một internet báo các lỗi hoặc cung cấp thông tin về tình huống không mong muốn ấy, các nhà thiết kế đã bổ sung một phương tiện thông báo mục đích đặt biệt cho giao thức TCP/IP Phương tiện đó là ICMP được xem là một phần của IP buộc phải có cho việc hoạt

động

Giống như tất cả lưu thông khác, các thông báo ICMP đi qua Internet trong phần dữ liệu của IP datagram Đích cuối cùng của một thông báo ICMP không phải là chương trình ứng dụng hoặc người dùng trên máy đích mà là phần mềm IP trên máy đó Dĩ nhiên, nếu ICMP nhận thấy một giao thức hoặc chương trình ứng dụng mức cao đã gây ra một lỗi thì nó sẽ báo tin cho Module thích hợp Như vậy: ICMP cho phép các Router gửi thông báo lỗi

hoặc thông báo điều khiển tới các Router hoặc host khác: ICMP cung cấp thông tin giữa phần mềm IP trên 1 máy với một phần mềm IP trên một máy khác

Ban đầu nó được thiết kế đề cho phép các Router báo cáo nguyên nhân của các lỗi giao phát tới các host ICMP không bị hạn chế với các Router Mặc dù về nguyên tắc là giới hạn sử dụng một số thông báo ICMP, nhưng 1 máy tuỳ ý có thể gửi 1 ICMP tới bất kỳ một máy nào khác Vì vậy, 1 host có thể sử dụng ICMP tương ứng cùng với một Router hoặc một host khác Thuận lợi chính của việc cho phép các host sử dụng ICMP là cung cấp 1 phương tiệnđơn được dùng cho tất cả các message thông tin điều khiển

Các gói ICMP yêu cầu 2 mức bọc như hình vẽ sau:

ICMP HEADER ICMP DATA

Datagram Header

DATAGRAM DATA AREA

FRAME

HEADER

FRAME DATA AREA

2.3.3 Chọn đường IP

Trong một hệ thống chuyển mạch gói, việc chọn đường được xem như

là một quá trình chọn một con đường để gửi gói tin, và Router được xem như một máy tính thực hiên những lựa chọn như vậy Việc chọn đường xảy ra ở một số mức, ví dụ như trong mạng WAN (mạng có nhiều kết nối vật lí giữa các chuyển mạch gói), bản thân mạng phải chịu trách nhiệm quyết định về việc chọn đường cho các gói tin từ lúc nó đến cho tới lúc nó rời đi Những chọn đường bên trong mạng nội bộ như vậy hoàn toàn tự chứa bên trong mạng WAN Máy ở bên ngoài không thể tham gia vào những quyết định chọn

đường, chúng đơn thuần chỉ xem mạng như một thực thể cần giao phát các gói tin

Phải nhớ rằng ưu điểm của IP là cung cấp một mạng ảo bao gồm nhiều

địa chỉ mạng vật lí và đưa ra một dịch vụ giao phát các khung dữ liệu dạng không kết nối.Vì vậy chúng ta tập trung vào việc chọn đường Internet hay chọn đường IP Tương tự việc chọn đường trong mạng vật lý, chọn đường IP

là chọn một con đường để gửi các gói tin qua con đường đó Thuật toán chọn

đường IP là phải chọn sao cho có thể gửi Datagram các mạng vật lý

Việc chọn đường trong một mạng internet có thể rất khó đặc biệt là giữa các máy tính có nhiều kết nối vật lý tới nhiều mạng Một cách lí tưởng, phần mềm chọn đường sẽ xem xét việc đó như tải mạng, chiều dài datagram hoặc kiểu dịch vụ được định rõ trong phần Header của các datagram khi lựa chọn con đường tốt nhất.Hầu hết các phần mềm chọn đường internet thì không quá phức tạp

Để hiểu chọn đường IP một cách hoàn toàn, chúng ta phải trở lại xem xét kiến trúc internet với TCP/IP Trước tiên ta nhớ rằng mạng internet được tạo ra trên nhiều mạng vật lý được kết nối bởi các máy tính gọi là Router Mỗi Router có kết nối trực tiếp tới hai hoặc nhiều hơn các mạng vật lí Trong khi

đó một Host thường kết nối trực tiếp tới một mạng vật lý Dĩ nhiên là có thể

có một Host được kết nối trực tiếp với nhiều mạng, khi đó nó được gọi là multi- homed Host

Cả Hosts và ROUTERs đều tham gia vào việc chọn đường cho một IP datagram tới được đích của nó Khi một chương trình ứng dụng trên một Host

cố gắng giao tiếp, các giao thức TCP/IP thậm chí phát một hoặc nhiều IP datagram Host phải thực hiện quyết định chọn đường khi nó lựa chọn nơi gửi các datagrams.Dĩ nhiên các Router cũng thực hiện quyết định chọn đường (

đó là mục đích trước tiên của chúng, và là lý do để gọi chúng là ROUTER.) Thế còn các multi - hosted home ? Bất kỳ computer nào với nhiều kết nối mạng có thể hoạt động như một ROUTER, và như chúng ta sẽ thấy multi -host chạy ICP/IP có một phần mềm cần cho chọn đường Thêm nữa, những

vị trí không đủ khả năng phân chia các Routers, lúc dùng với mục đích chung chia xẻ thời gian máy như cả Hosts và ROUTERs Dù sao chuẩn TCP/IP cũng chỉ ra sự riêng biệt rõ ràng giữa chức năng của Host và ROUTER và định vị trí cố gắng trộn lẫn chức năng của Host và ROUTER trên một máy tính đơn Khi thấy rằng các multi - homed Hosts của họ gắn vào các tương tác không

được trông đợi Bây giờ chúng ta sẽ phân biệt các Hosts với các ROUTERs và giả sử các Hosts không làm các chức năng của Router chuyển gói từ mạng này tới mạng khác

Trên đây là những vấn đề chung nhất về chọn đường IP, những vấn đề chi tiết hơn về chọn đường trong mạng máy tính nói chung và mạng TCP/IP nói riêng sẽ được chúng ta dành hẳn một chương để thảo luận sau

2.3.4 Các giao thức khác trong lớp Internet

a) Địa chỉ IP

IP đề ra khái niệm địa chỉ mạng Logic độc lập với địa chỉ mạng cơ sở

IP dùng một giao thức gọi là giao thức phân giải địa chỉ -ARP (Address

Resolution Protocol) để thiết lập giữa các địa chỉ Logic (còn gọi là địa chỉ IP)

với địa chỉ của các nút Gói dữ liệu IP có thể phân đoạn thành nhiều phần nhỏ

để phù hợp với đơn vị truyền cực đại - MTU (Maximum Transmission Unit)

của mạng cơ sở

Địa chỉ IP được biểu diến bằng số 32 bit, được tách thành bốn vùng có

thể được biểu diễn dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hoặc nhị

phân có dấu chấm để tách các vùng Người ta chia địa chỉ IP thành 5 lớp dùng

các bit đầu tiên để định danh lớp như hình sau:

A

B

C

1 1 1 0 Multicast Class

D

1 1 1 1 0 Reserved Class

E

Sở dĩ phải dùng các kiếu địa chỉ khác nhau là để đánh địa chỉ cần thiết

cho những mạng có kích thước khác nhau Bảng sau sẽ trình bày số lượng

mạng và số node ứng với mỗi lớp địa chỉ:

Lớp địa chỉ Số lượng mạng Số lượng nút

Trong nhiều trường hợp, một mạng có thể được phân chia thành nhiều

mạng con (subnet), lúc đó có thể đưa thêm các vùng SubnetID để định danh

thêm các mạng con Việc phân chia mạng con là một cách cho phép chia một

mạng thành nhiều mạng nhỏ sử dụng cùng một số hiệu mạng mà phần còn lại

của mạng được kết nối không biết những thay đổi bên trong mạng Mặt nạ

mạng con chia vùng Hostid thành địa chỉ mạng con và địa chỉ máy chủ Mặt

nạ mạng con là một số 32 bit, mà giá trị của nó tuân theo luật sau:

+ Giá trị 1 trong mặt nạ con tương ứng với vị trí của Netid và số mạng con trong địa chỉ IP

+ Giá trị 0 trong mặt nạ con tương ứng với số máy chủ trong địa chỉ IP

b) Phân giải địa chỉ ARP(Address Resolution Protocol)

Để truyền thông điệp tới một máy chủ trên mạng, nơi gửi phải biết địa chỉ phần cứng của máy chủ đích Địa chỉ phần cứng, còn gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control) Địa chỉ IP không phải là đia chỉ vật lý, nó chỉ chứa

địa chỉ nhận dạng máy chủ (Host) và mạng (Net) là địa chỉ 32 bit, trong khi

đó địa chỉ MAC là 48 bit Vì thế có một cơ chế linh động để xác định địa chỉ MAC khi biết địa chỉ IP của máy chủ, cơ chế này được thực hiện như một giao thức riêng được gọi là ARP

Phần lớn các trạm mạng TCP đều duy trì một bảng chuyển từ địa chỉ LAN vật

lý sang địa chỉ IP Thực tế nó chỉ là một vùng RAM chứa tham chiếu (mapping) từ địa chỉ MAC sang địa chỉ IP mà nó học được trên mạng Quá trình học này như sau:

Một trạm (Host A) gửi một khung truyền dưới dạng Broadcast gọi là khung yêu cầu ARP trên mạng, khung này chứa địa IP của Host B (nơi cần xác định

địa chỉ) và địa chỉ MAC và địa chỉ IP của máy gửi (Host A) Tất cả các nút nhận được khung truyền này sẽ so sánh địa chỉ của nó với địa chỉ IP trong yêu cầu ARP Chỉ có máy chủ có cùng địa chỉ IP với địa chỉ trong khung yêu cầu ARP mới đáp lại Nếu Host B tồn tại trên mạng, nó sẽ phản ứng lại địa chỉ

IP mã hoá trong một khung trả lời ARP Host B khởi động bảng chứa ARP và nhớ lại địa chỉ này, các giá trị chứa trong bảng này sẽ hết hiệu lực sau một khoảng thời gian nào đó (thời gian này có thể được cấu hình trong một số ứng dụng TCP/IP)

Một số chú ý về ARP:

• ARP không phải là một phần của giao thức IP nên nó không chứa phần Header của IP

• Các yêu cầu và trả lời của ARP đều là các địa chỉ vật lý

• Trong vùng Ethertypes ARP được gán 0806h

• ARP có khả năng xoá bỏ các địa chỉ đã lâu không dùng

• Nếu một máy gửi yêu cầu cho chính nó, nó phải tự trả lời

c)Thủ tục phân giải ngược (RARP- Reverse Address Resolution)

Giao thức này được dùng trong trường hợp khi một trạm trên mạng chỉ biết địa chỉ phần cứng (MAC) mà không biết địa chỉ IP và có thể được sử dụng trong các trạm làm việc không đĩa (ví dụ như Sun Microsystem)

Tương tự như ARP, máy yêu cầu sẽ gửi một gói RARP yêu cầu tới máy chủ (Server) tại một vị trí nào đó mà dịch vụ RARP chạy trên đó Máy RARP server sẽ trả lời bằng địa chỉ IP một trạm nào đó

2.4 Các giao thức tầng giao vận

Trong bộ giao thức TCP/IP có hai giao thức thông dụng nhất cho tầng Transport là UDP và TCP

2.4.1.Giao thức bó dữ liệu người dùng-UDP (User Datagram Protocol)

UDP là một dịch vụ không kết nối không tin cậy, nghĩa là nó có thể truyền dữ liệu mà không đòi hỏi thiết lập một mạch dữ liệu, nó cũng không có cơ chế báo nhận, không sắp xếp thứ tự các gói gửi tới Do vậy nó có thể làm mất hoặc trùng lặp dữ liệu mà không báo lỗi nào cho bên gửi (tương tự như IP)

Mỗi đơn vị UDP được cung cấp địa chỉ IP nguồn và đích cùng với số cổng nhận dạng các tiến trình mức ứng dụng liên quan đến việc trao đổi dữ liệu (tương tự dịch vụ bưu chính) Phần header của UDP rất đơn giản và sẽ có dạng như sau:

0 15 16 31

DATA UDP có phần header nhỏ hơn TCP, độ tin cậy nhỏ hơn TCP do nó chỉ

có một Checksum để kiểm tra dữ liệu, các chức năng cũng ít phức tạp hơn do

đó nó hoạt động nhanh và linh hoạt hơn TCP Vì thế nó rất thích hợp cho các ứng dụng được truyền có tính chất quảng bá hay những ứng dụng trong các mạng có độ tin cậy cao như mạng LAN

UDP thường được dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao như

NFS, DNS, SNMP, TFTP UDP cũng được sử dụng trong IP Tunneling được

dùng để truyền dữ liệu ứng dụng phi TCP/IP trên một mạng TCP/IP Trong

thực tế khi đi qua các mạng, 99% các bản tin UDP được giao nhận

2.4.2 Giao thức điều khiển truyền dữ liệu - TCP (Transmission Control Protocol )

TCP là giao thức kết nối kiểu có liên kết và đáng tin cậy cho phép các máy chủ hoạt động song công Nghĩa là phải cung cấp một kết nối logic (tương tự các mạch điện thoại) giữa hai thực thể trước khi trao đổi dữ liệu với nhau, khi mạch ảo này được thiết lập thì dữ liệu có thể được truyền một cách

đồng thời Kết nối được được duy trì trong thời gian truyền dữ liệu TCP dùng cơ chế báo nhận và các số tuần tự để duy trì phiên truyền dữ liệu Số tuần tự

để xác định thứ tự của gói dữ liệu nhằm nhận ra gói bị thất lạc hay trùng lặp TCP là giao thức tuần tự hướng byte, nghĩa là TCP truyền gói dữ liệu (nhiều byte) và gán cho mỗi gói một số tuần tự

TCP cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để

định danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm của mạng Một cổng kết hợp với một địa chỉ IP tạo thành một Socket duy nhất trong liên mạng, các liên kết ảo chính là liên kết giữa các Socket

a.Header của TCP sẽ có dạng như sau:

Sequence Number Acknowledgement Number

Data

Offset

Reserveed

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

Window

Options Padding

TCP data Các tham số có ý nghĩa như sau:

• Source Port (16 bits): Số hiệu cổng trạm nguồn

• Destination Port (16 bits): Số hiệu cổng trạm đích

• Sequence Number (32 bits): Số hiệu 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

• Acknowledgement Number (32 bits): Số hiệu của segment tiếp theo mà

trạm nguồn đang chờ để nhận và chỉ ra rằng đã nhận tốt các segment mà

trạm nguồn đã gửi Mồi khi kết nối được thiết lập trường này luôn luôn

+ PSH (Push): Chức năng chuyển số liệu (push) mà không cần chờ đầy

+ RST (Reset): Thiết lập lại kết nối khi cần (thường do lỗi phần cứng hay

phần mềm)

+ SYN (Synchronous): Đồng bộ hoá các số hiệu tuần tự để thiết lập lại

kết nối

+ FIN: Không còn dữ liệu từ trạm nguồn - kết thúc kết nối

• Windows (16 bits): Là số lượng các byte (octets) dữ liệu bắt đầu từ byte

được chỉ ra trong vùng ACK mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận

• CheckSum (16 bits): Mã kiểm soát lỗi (theo kiểu CRC) cho toàn bộ

Segment (bao gồm cả header và data)

• Urgent Pointer (16 bits): Con trỏ này trỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi 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

• Options (độ dài thay đổi): Khai báo các tuỳ chọn của TCP, bao gồm:

+ Kết thúc danh sách tuỳ chọn (End of option list)

+ Không hoạt động (No operation)

+ Độ dài tối đa của Segment

• Padding (độ dài thay đổi): Phần chèn thêm vào Header để đảm bảo Header có độ dài là bội số của 32 bits Phần thêm này chứa toàn số 0

• TCP Data: Chứa dữ liệu của tầng trên

b.Các dịch vụ được TCP cung cấp

• Thiết lập, duy trì và kết thúc kết nối

• Chuyển các gói dữ liệu một cách tin cậy qua tiến trình có báo nhận

• Dùng các gói dữ liệu tuần tự

• Có cơ chế điều khiển lỗi

• Có khả năng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thời với các tiến trình khác nhau thông qua dùng Port

• Trao đổi dữ liệu song công

c. Quá trình nối - tách:

TCP có rất nhiều quy tắc để truyền thông Chúng điều khiển TCP để thiết lập kết nối, truyền dữ liệu và kết thúc kết nối Vì TCP là thủ tục trạng thái điều khiển (state-driven protocol), nên các tác động của nó đều phụ thuộc vào các

cờ trạng thái

Thiết lập kết nối (Establishing a Connection)

Một kết nối có thể được thiết lập giữa hai máy chỉ khi thoả mãn các điều kiện sau:

• Kết nối giữa hai sockets là tồn tại

• Cả hai máy đồng ý kết nối

• Cả hai máy có các tài nguyên TCP thích hợp cho kết nối

Nếu một trong chúng không thoả mãn thì kết nối không thể thực hiện được Khi kết nối được thiết lập, nó được cấp phát quyền sở hữu vững chắc cho đến khi kết thúc Thường thì có một giá trị quyền ưu tiên và giá trị an toàn Các giá trị thiết lập này được thoả thuận bởi hai ứng dụng khi tiến trình đang được thiết lập

Khi cần thiết kết nối tới máy ở xa, ứng dụng sẽ yêu cầu TCP gọi lệnh mở - OPEN CALL Có hai loại hàm OPEN CALL là thụ động (passive) và chủ

động (active) Trong phần lớn các trường hợp, kết nối được cả hai ứng dụng mong đợi, vì thế chúng sẽ phát ra các yêu cầu mở thụ động hoặc chủ động (active or passive open requests)

Thiết lập kết nối bằng thủ tục bắt tay ba lần (three-way handshake) Client gửi bản tin với SYN=1 (yêu cầu kết nối) Server nhận được, nó sẽ gửi bản tin với SYN=1 và ACK=1 Client đáp lại với bản tin có ACK=1

Machine A

Active

Open

Connetion Open

Machine B

Passive Open

Connetion Open

SYS SEQ 50 ACK 51,SYS 200

Theo hình vẽ trên tiến trình bắt đầu TCP của máy A nhận yêu cầu kết nối từ giao thức lớp trên (ULP-Upper Layer Protocol), nó trả lời bằng cách gửi thông điệp mở chủ động tới máy B Cờ SYN đ−ợc đặt (giá trị 1) và đ−ợc gán một giá trị tuần tự Khai báo "SYN SEQ 50," chỉ ra cờ SYN đ−ợc đặt và giá trị tuần tự - số gửi tuần tự khởi đầu (ISS-Initial Send Sequence) là 50 (có thể là bất cứ giá trị nào khác) ứng dụng ở máy B phát ra chỉ thị mở thụ động (passive open) tới TCP của nó Khi SYN SEQ 50 đ−ợc nhận, TCP của máy B gửi thông điệp báo nhận về máy A với giá trị là 51 Máy B cũng đặt giá trị ISS của riêng nó Thông điệp "ACK 51, SYN 200," chỉ ra thông điệp đ−ợc báo nhận bằng giá trị số tuần tự là 51, cờ SYN đ−ợc thiết lập và có giá trị ISS là

200

Máy A gửi trả lại thông điệp báo nhận với số tuần tự là 201 Đó là

"ACK 201" trong bó dữ liệu Sau khi kết nối đ−ợc mở và báo nhận, máy A máy B sẽ gửi các thông điệp kết nối mở (connection open) qua ULP tới ứng dụng yêu cầu

Truyền dữ liệu (Data Transfer)

Mỗi khối dữ liệu đ−ợc nhận bởi TCP của máy A từ ULP, TCP đóng gói

và gửi tới máy B với các số tuần tự tăng dần Sau khi máy B nhận, nó sẽ báo nhận bằng một khung báo nhận chỉ ra nó đã nhận đầy đủ

Dịch vụ truyền dữ liệu của TCP bao gồm 6 dịch vụ con sau:

• Song công: cho phép cả hai đầu kết nối có thể truyền bất cự thời điểm nào

• Đúng lúc: dùng một đồng hổ để đảm bảo dữ liệu đ−ợc truyền trong một khoảng thời gian vừa phải

• Thứ tự: dữ liệu đ−ợc truyền từ một đầu và sẽ đ−ợc nhận đúng thứ tự tại

đầu còn lại cho dù nó có thể không qua lớp IP do TCP tổ chức lại chúng và chuyển lên lớp trên

• Đánh dấu (Labeled): Tất cả các kết nối đều dựa trên các giá trị −u tiên

và giá trị bảo đảm (precedence, security value)

• Điều khiển luồng: TCP có thể điều khiển luồng thông tin bằng dùng bộ

Send Data

Receive Dat a

ACK 101 DATA SEQ 250 ACK 251

Machine B TCP

Send Data

Receive Data

SYS SEQ 100

Kết thúc kết nối bằng thủ tục bắt tay hai lần (two-way handshake) TCP của một máy nhận hàm nguyên thuỷ đóng (close primitive) từ ULP và phát ra một thông điệp với cờ FIN được thiết lập Như hình vẽ, TCP của máy A gửi yêu cầu đóng kết nối tới máy B với một giá trị tuần tự Máy B gửi trả lại báo nhận của yêu cầu với giá trị số tuần tự tiếp theo Máy B gửi thông điệp đóng qua ULP tới ứng dụng và chờ ứng dụng báo nhận quá trình đóng Tuy nhiên bước này không cần phải bắt buộc như vậy, TCP có thể đóng kết nối mà không cần sự đồng ý của ứng dụng

Sau khi nhận được đồng ý đóng kết nối từ ứng dụng (hoặc sau khi yêu cầu đã quá hạn), TCP của máy B gửi lại máy A một gói với cờ FIN được đặt Cuối cùng, máy A chấp nhận đóng và kết nối kết thúc

Một kết nối có thể bị kết thúc đột ngột khi socket ở một đầu bị ngắt (shuts down) có thể là không có một thông báo nào với máy khác và cũng không có lưu ý gì đến dữ liệu được truyền giữa hai máy Ngoài sự ngắt đột ngột do nhiều trục trặc hoặc nguồn, nó còn có thể do người sử dụng, do một tiến trình ứng dụng hoặc điều khiển hệ thống Đầu còn lại của kết nối có thể không nhận ra ngắt đột ngột cho đến khi nó cố gắng gửi thông điệp và hết thời gian

Để theo dõi các kết nối, TCP dùng bảng kết nối Mỗi kết nối ứng với một mục trong bảng sẽ chứa thông tin về kết nối đầu-cuối (end-to-end) như hình vẽ bên

• Local port (cổng cục bộ): Số cổng cục bộ

• Remote address (địa chỉ ở xa): Địa chỉ IP của máy ở xa

Machine A TCP

Close

Connection Closed

SEQ 475, ACK 351 FIN SEQ 475, ACK 351 ACK 476

Machine B TCP

Request

To Close

Connection Close

• Remote port (cổng ở xa): Số cổng của kết nối ở xa

2.5 Các ứng dụng cơ bản trên Internet

2.5.1 Thư điện tử (giao thức truyền thư đơn giản - SMTP)

Đây là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để gửi thông điệp (Message) giữa hai người dùng Nó tương đối đơn giản Message sẽ được tạo,

đánh địa chỉ và gửi từ ứng dụng cục bộ tới ứng dụng SMTP Server sẽ kiểm tra

định kỳ xem có thông điệp nào được chuyển, nếu không có nó sẽ thử lại Server cố gắng gửi thông điệp trong ít phút, nếu không được nó sẽ huỷ thông

điệp hoặc gửi trả về người gửi

Địa chỉ SMTP sẽ có dạng như sau: local-Part@.domain-name

Ví dụ: Nauglex@vax1.wellfleet.com

Trong đó:

• Naulex: User Name

• Vax1: Computer Name

• Wellfleet: Entity

• Com: Commercial

Địa chỉ SMTP tuân theo chuẩn được định nghĩa trong RFC822

Từ trạm làm việc đến SMTP server, người ta dùng giao thức Client/Server như POP3 (Được định nghĩa trong RFC 1460)

Dùng trong thông điệp phi văn bản dùng UUencode hoặc MIME (RFC 1521,1522,1536)

SMTP sử dụng cổng TCP 25

Thường dùng các chương trình sendmail, mmdf (dùng cho cả Client và Server, chạy ở chế độ nền như DAEMON) Dùng kiểu spool hoặc queue, khi message đến nó xếp vào hàng đợi và gắng phát Khi quá thời gian qui định, message se bị gửi trả lại hoặc bị xoá

Khi kết nối được thiết lập, các SMTP trao đổi với nhau mã nhận thực (authentication code)

ServerSMTP

TCP/IP

Port 25

Một hệ thống gửi lệnh mail và các thông tin về message SMTP nhận gửi thông tin báo nhận (acknowledment) Sau đó, SMTP gửi sẽ đưa lệnh RCPT, nếu có nhiều người nhận sẽ có nhiều RCPT, sau mỗi RCPT sẽ có một acknowledgment Cuối cùng SMTP gửi lệnh DATA để phát dữ liệu Kết thúc bằng lệnh QUIT

Giao thức truyền tệp bằng thư:

Trong các hệ thống ghép nối với mạng Internet, đây là việc sử dụng giao thức truyền tệp để tiếp xúc với các hệ máy tình khác ở xa mà không cần quyền thâm nhập, đi vào các thư mục công cộnhg của nó, hoặc chuyển các tệp tin của nó vào vào vùng lưa trữ đĩa riêng của mình Để sử dụng FTP Mail ta gửi một thông điệp tới FTP Server Trong nội dung thông điệp, mọi yêu cầu được ghi lại trên một dòng lệnh Những yêu cầu này là những chỉ thị để điều khiển phiên làm việc của Anonymous FTP, FTP Mail Server nhận được thông điệp, thực hiện các yêu cầu Kết quả phiên làm việc sẽ được chuyển tự động tới người yêu cầu

Những lệnh FTP Mail quan trọng:

Reply address’s Địa chỉ phúc đáp

Connect host Kết nối tới Anonymous FTP

Get file Chuyển một tệp

Help Mô tả cách sử dụng FTP Mail

Dir [directory] Chuyển một danh sách thư mục

2.5.2 Đăng nhập từ xa - Telnet(Terminal Network Emulation)

Tiền thân của Telnet là Terminal Login của ARPARNET

Lệnh của Telnet có dạng như sau: Telnet host [port]

Giá trị mặc định của Port được chứa trong tệp:

\%SystemRoot%\system32\drive\etc\services

Nếu không có giá trị nào thì mặc định là 32

Telnet được sử dụng cho kết nối giả lập thiết bị đầu cuối đến một máy chủ [host] ở xa Giao thức này lợi dụng TCP như là một giao thức vận chuyển để

truyền thông tintừbàn phím người dùng tới máy chủ (host) ở xa và hiển thị thông tin từ máy chủ ở xa trên màn hình làm việc của trạm làm việc

Telnet đối xử với 2 thiết bị đầu cuối chuẩn vào (bàn phím, tệp, ) và ra (màn hình, máy in, các tệp) như là các thiết bị mạng đầu cuối ảo - NVT (Network Vitual Terminal) có các chương trình điều khiển việc dịch từ NVT thành các thiết bị vật lý thực, khái niệm NVT cho phép Telnet kết nối tới bất kỳ thiết bị vật lý nào miễn là có mã tương ứng với thiết bị thực Khi kết nối được thiết lập, sự thiếu các mã bị phát hiện (sự thiếu này là do các thiết bị vật lý không

hỗ trợ mọi hoạt động vì thế các NVT không có mã tương ứng) quá trình có thể bị bỏ qua Một đầu hỏi xem có hàm hỗ trợ không, đầu kia trả lời có hoặc không Nếu có các mã này sẽ được gửi và tạo các hàm một cách nhanh chóng Khi kết nối được thiết lập qua Telnet, một chương trình hoạt động như Telnet Server tên là Telnetd bắt đầu quá trình trên Server, tất cả các cú gõ phím trong một phiên Telnet đều qua các quá trình sau:

Pseudo_TTY driver: Hoạt động như Terminal đối với các ứng dụng

Tuy nhiên trước khi thiết lập kết nối, Telnet phải đồng bộ với các thiết bị ở xa (Ví dụ như DOS sử dụng CR-LF để xuống dòng, trong khi đó UNIX lại sử dụng LF)

Terminal Telnet Telnetd Application

Terminal

Pseudo TTY

Internetwork

TCP/IP

Port 23

TCP/IP Port 23

2.5.3.Truyền tệp - FTP (File Transfer Protocol)

Đây là dịch vụ cho phép người sử dụng đăng nhập vào máy ở xa nhưng chỉ ở mức chuyển giao tệp Trên Internet có rất nhiều máy FTP Server, trên chúng đặt rất nhiều tệp, các phần mềm và được tổ chức thành các thư viện tệp, FTP cho phép truyền tệp qua lại, điều khiển các thư mục, truy nhập vào e-mail nhưng không cho phép thực hiện chương trình

Khác với các ứng dụng khác chỉ sử dụng một cổng, FTP sử dụng hai kênh TCP cổng 20 dùng cho dữ liệu PI (Protocol Interpreter), cổng 21 dùng cho

điều khiển DTP (Data Transfer Process) Thêm nữa FTP truyền tệp ở chế độ Foreground thay vì Background, nó lại không dùng spooler hay queue, vì thế người sử dụng có thể xem quá trình truyền tệp trong thời gian thực

Cũng như Telnet, FTP cũng có chương trình Server chạy liên tục và một chương trình chạy riêng được chạy ở Client Nhưng nó khác với Telnet ở chỗ, sau khi đăng nhập vào máy FTP ta không thực sự ở máy đó mà vẫn ở máy cục

bộ vì thế mọi chỉ thị phải tương ứng

Nhiều FTP Server hỗ trợ Anonymous FTP với UserId là “anonymous”, password là “guest” ta có thể đăng nhập vào FTP nhưng với quyền hạn chế Trong các hệ thống mạng lớn, có các hệ thống như YP (Yellow Page) và NIS (Network Information Service) cho phép ta thâm nhập vào phần lớn các máy Tuy nhiên FTP có nhược điểm là quá trình truy cập vào thư mục là chậm chạp Theo cách truyền thống là người quản trị mạng cung cấp danh sách đệ qui các thư mục tệp nhưng điều này phức tạp hoặc tạo ra các tệp README ở mỗi thư muc, tuy nhiên tệp này luôn lạc hậu

2.5.4.Truyền thư đơn giản - TFTP(Trival FTP)

FTP sử dụng TCP để đảm bảo tin cậy Nếu mạng vốn có tính tin cậy cao (như mạng LAN) ta có thể dùng UDP, một ví dụ về giao thức truyền tệp tin bằng giao thức này là TFTP, ngoài sự khác biệt này với FTP, TFTP không

đăng nhập vào máy từ xa như FTP Các tệp được truyền chỉ cần tên tệp, không cần UserID và Password

Vì không phải điều khiển quá trình truyền tệp, nên TFTP không cần các thuật toán phức tạp Nó đặc biệt thích hợp với các thiết bị đầu cuối và các trạm làm

Control (21)

Port 20: Khởi tạo việc thiết lập kết nối và điều khiển kết nối, nó chỉ chứa thông tin điều khiển

Port 21: Dữ liệu