Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng quan về mạng INTERNET mô hình OSI và bộ giao thức TCPIP
Tiểu luận môn học DỊCH VỤ MẠNG Đề tài: TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET MÔ HÌNH OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP GVHD: Thầy Bùi Công Trường 1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN I/ Sự Thúc Đẩy Mạng Internet Và Ảnh Hưởng Của Mạng Internet Việc truyền thông dựa vào internet trở thành 1 phần ko thể thiếu trong cuộc sống . Việc sử dụng các hệ thống mạng xã hội cho phép con người có thể kết nối các nhóm bạn cũng như chia sẽ các thông tin với nhau. Trên hệ thống các website chia sẽ rất nhiều thông tin về nhiều lĩnh vực: chính trị, xã hội, kinh tế, khoa học, giới trẻ…Những thành viên trong gia đình sống xa nhau có thể liên lạc, chia sẽ hình ảnh với nhau thông qua các ứng dụng VoIP hoặc live videos chat. Người sử dụng có thể sử dụng internet để chi trả các khoản nợ, vay ở ngân hàng thông qua internet banking. Và cloud computing ra đời giúp các công ty, người dùng có thể chia sẽ, lưu trữ dữ liệu online trên mạng. Mặc dù nó xuất hiện để hoạt động như một mạng lưới thống nhất , mạng Internet không thiết kế từ một công nghệ mạng đơn vì không có công nghệ đủ để đáp ứng cho tất cả các mục đích sử dụng . Thay vào đó, phần cứng mạng được thiết kế cho các tình huống và ngân sách cụ thể. Một số hệ thống trong cùng một tòa nhà thì cần một kết nối có tốc độ cao để quản lí, chia sẽ với nhau, do vậy nó được dùng các thiêt kế có dây để đảm bảo về tốc độ của việc truyền tải. Nhưng khi phạm vi hoạt động xa hơn, họ cần những kết nối không dây để có thể truy xuất và xữ lí dử liệu từ xa. Trong những năm 1970 , một công nghệ được tạo ra, cho phép kết nối nhiều mạng cá nhân khác nhau và khiến chúng hoạt động như một đơn vị tập hợp . Nó được biêt là 2 internetworking- một công nghệ làm nền tảng cho internet bằng cách tương thích các mô hình phần cứng, cung cấp các giải pháp để kết nối các hệ thống mạng nhỏ, đặt ra các tập qui ước cho việc truyền thông. Các công nghệ internet giấu các chi tiết của phần cứng mạng , và cho phép máy tính giao tiếp độc lập với các kết nối mạng vật lý của chúng. Công nghệ Internet là một ví dụ cho sự kết nối hệ thống mở. Nó được gọi là mở bởi vì, không giống như các hệ thống truyền thông độc quyền có sẵn từ một nhà cung cấp cụ thể, các đặc điểm kỹ thuật được công khai. Vì vậy, bất kỳ cá nhân hoặc công ty đều có thể xây dựng phần cứng và phần mềm cần thiết để giao tiếp qua mạng Internet. Hơn nữa, công nghệ này được thiết kế để thúc đẩy kế nối giữa các máy tính có cấu trúc phần cứng đa dạng, phù hợp với các phần cứng sử dụng công nghệ chuyển gói, phù hợp cho sự đa dạng của các ứng dụng ngày nay, và phù hợp với các hệ điều hành. II/ Mạng Internet Sử Dụng Giao Thức TCP/IP Và Lịch Sử Của Mạng Internet 2.1 Mạng Internet Sử Dụng Giao Thức TCP/IP Trong những năm 1970 và 1980, các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ nhận ra tầm quan trọng và tiềm năng của công nghệ Internet , và nghiên cứu tài trợ, thực hiện tốt một mạng Internet toàn cầu. Các nguyên tắc và ý tưởng trên được sáng lập nhờ vào cơ quan nghiên cứu các dự án chuyên phòng thủ ( Defense Advanced Research Projects Agency ( DARPA ). Công nghệ DARPA bao gồm một tập những tiêu chuẩn được miêu tả một cách chi tiết là làm thế nào các máy tính có thể giao tiếp được với nhau. Nó được biết như là một tập hợp các qui ước cho các mạng lưới có kết nối và truyền tải lưu lượng. Tên chính thức của nó là TCP/IP Protocol Suite và được gọi chung là TCP/IP (bao gồm 2 tiêu chuẩn chính là TCP và IP ), nó được sử dụng để giao tiếp với một nhóm các mạng lưới có kết nối. Ví dụ, TCP / IP có thể được sử dụng để kết nối một tập hợp các mạng lưới trong một tòa nhà, trong một khuôn viên trường học , hoặc giữa các trường học với nhau. Ngoài ra, công nghệ TCP/IP còn rất thú vị bởi vì khả năng hoạt động của nó trên một phạm vi lớn. Nó làm nền tảng công nghệ cho mạng internet toàn cầu cho phép kết nối hàng triệu người dùng tại nhà, tại trường, cơ quan, tổ chức, chính phủ ở khắp nơi trên thế giới. Mạng internet minh chứng cho sự hoạt động của công nghệ TCP/IP và cho thấy nó có thể thích nghi với sự đa dạng của các thiết bị phần cứng. 3 4 2.2 Lịch Sử Của Mạng Internet DARPA bắt đầu nghiên cứu tới internet vào giữa 1970s, DARPA là cơ quan được biết như là trung tâm nghiên cứu về mạng chuyển gói và đưa ra nhiều ý kiến về mạng chuyển gói được biết như là ARPANET. ARPANET sử dụng kênh truyền riêng(lease line) point to point. Sự phát triển về các công nghệ phần cứng mạng đã giúp cho DARPA phát triển hơn về hệ thống mà họ đang nghiên cứu . Các nhà nghiên cứu DARPA bắt đâù chú ý đến ý tưởng của 1 vài nhóm nghiên cứu, những người đã có nhiều kinh nghiệm trong việc sử dụng mạng chuyển gói. Những nhóm này được biết như là Internet Research Group. Năm 1979, họ tạo và thiết kế ra các giao thức và cấu trúc của internet được gọi là internet control và configuration board (ICCB). Mạng internet toàn cầu bắt đầu xuất hiện vào 1980 khi DARPA bắt đầu sử dụng hệ thống mạng mới với giao thức TCP/IP. ARPANET trở thành nền tảng của internet sử dụng TCP/IP. Sự truyền tải qua mạng được hoàn tất vào 1983 khi thư kí bộ quốc phòng được ủy quyền sử dụng các máy tính kết nối với mạng sử dụng TCP/IP. Cơ quan truyền thông quốc phòng (DCA) chia ARPANET thành 2 mạng nhỏ: 1 để nghiên cứu tiếp và 1 để sử dụng cho truyền thông trong quân đội. 1 phần giữ nguyên là ARPANET , phần kia phát triển lớn hơn và thành military network (MILNET) Để khuyến khích cho các trường đại học sử dụng và nghiên cứu các giao thức mới, DARPA đã triển khai sử dụng với chi phí thấp cho các trường đại học. Các phòng máy khoa học máy tính ở các trường đại học đều chạy hệ điều hành UNIX. DARPA hầu như chiếm 90% các phòng máy ở các trường đại học sử dụng và nghiên cứu các giao thức cung cấp cho các ứng dụng .Hơn thế nữa UNIX tạo ra 1 hệ điều hành mới được biết như là socket cho phép ứng dụng có thể truy cập qua mạng. Và nhiều cơ chế, và giao thưc khác ra đời bên cạnh TCP/IP và nó trở thành các giao thức cơ bản cho hầu hết các hệ điều hành. Nhận thấy sự phát triển của các thế hệ mạng, National Science Foundation (NSF) đưa ra luật hoạt động để phát triển hệ thống TCP/IP. 1970, NSF tạo ra công nghệ Computer Science Network (CSNET) để kết nối các máy tính của các nhà khoa học . 1986, sự ra đời của mạng backbone diện rộng được biết là NSFNET backbone. 5 III/ Các Dịch Vụ Internet Người ta không thể đánh giá cao những chi tiết kỹ thuật cơ bản TCP / IP mà không hiểu các dịch vụ nó cung cấp. TCP/ IP là một chuẩn giao thức. Giao thức là một tập các qui tắt, cú pháp, ngữ nghĩa dành cho việc truyền thông. Chúng đưa ra những định dạng chi tiết cho các tin nhắn, mô tả làm thế nào mà máy tính có thể phản hồi khi mà nó nhận được một tin nhắn đến, hoặc là làm thế nào nó có thể xữ lí lỗi do nhiều trường hợp khác nhau. Giao thức cho phép chúng ta thảo luận về sự truyền thông của máy tính hoàn toàn độc lập với các phần cứng riêng biệt của các nhà cung cấp. Có thể hiểu giao thức là cách tương tác với các thuật toán bởi vì thuật toán giúp ta hiểu được các cách tính toán mà không cần quan tâm đến các ngôn ngữ lập trình bên dưới. Tương tự như vậy , một giao thức truyền thông cho phép người dùng có thể xác định hoặc hiểu thông tin liên lạc mà không phụ thuộc vào chi tiết về các kiến thức phần cứng mạng từ một nhà cung cấp. Việc ẩn đi sự hoạt động của các thiết bị phần cứng ở bên dưới mang lại nhiều lợi ích. Thứ nhất, người dùng chỉ cần sử dụng các tiện ích ở bên trên, và các lập trình viên cũng không cần phải nhớ nhiều về các cấu hình của phần cứng bên dưới. Thứ hai, vì các ứng dụng đều hoạt động trên các lớp cao, nên chúng không bị giới hạn bởi các cấu trúc của phần cứng riêng biệt từ các nhà cung cấp khác nhau. Thứ ba, nó hoạt đông bằng cách sử dụng các giao thức cấp cao, độc lập với các thiết bị bên dưới, nên nó có thể chuyển tiếp hoạt động qua các máy khác nhau. Và nhiều ứng dụng có thể hoạt động vì nhiều mục đích chung, cùng một mã chương trình mà có thể chạy được cho bất kì máy tính nào. 3.1 Các Dịch Vụ Internet Ở Cấp Ứng Dụng Theo quan điểm của người dùng là internet xuất hiện để mang lại nhiều ứng dụng nhằm thực hiện nhiều công việc hữu ích. Internet được thiết kế để phù hợp mạng không đồng nhất và máy tính, vì thế, khả năng tương tác là một yêu cầu quan trọng. Do đó, chương trình ứng dụng Internet thường biểu hiện một mức độ cao của khả năng tương tác. Trong thực tế, hầu hết người dùng truy cập vào các ứng dụng mà không có sự hiểu biết về các loại máy tính hoặc mạng đang được sử dụng , các giao thức truyền thông , hoặc thậm chí các con đường của dữ liệu đi từ nguồn 6 đến đích của nó. Do đó, một người dùng có thể truy cập vào một trang web từ một hệ thống máy tính để bàn kết nối với một modem cáp hoặc từ một iPad kết nối với một mạng không dây 4G . Các dịch vụ ứng dụng Internet phổ biến nhất bao gồm: 1. Công nghệ World Wide Web (WWW).Web trở thành nguồn lưu lượng được truy cập lớn nhất trên mạng Internet toàn cầu từ năm 1994 đến năm 1995. Nhiều dịch vụ phổ biến , bao gồm cả dịch vụ tìm kiếm Internet (ví dụ , Google ) và mạng xã hội (ví dụ , Facebook ) , sử dụng công nghệ web. Facebook có lưu lượng truy cập bằng ¼ tổng số lưu lượng. Mặc dù người dùng phân biệt giữa nhiều dịch vụ dựa trên web, nhưng chúng ta sẽ thấy rằng tất cả họ đều sử dụng cùng một giao thức cấp ứng dụng . 2. Điện toán đám mây (Cloud Computing): Cloud computing là công nghệ sử dụng thuật ngữ Cloud là nới chứa trung tâm của dữ liệu, và người dùng có thể dùng Internet để truy cập dữ liệu từ trong đám mây. 3. Điều khiển truy cập (Remote access ): là một dịch vụ cho phép việc truy cập từ xa của các máy cục bộ đối với một máy tính làm trung tâm dữ liệu. Khi máy tính làm trung tâm dữ liệu cập nhật thông tin, thì các mấy cục bộ có thể thấy được sự khác biết của dữ liệu của nó thông qua Internet. 4. Truyền tải dữ liệu (File Transfer) : Các giao thức truyền file cho phép người dùng gửi hoặc nhận được một bản sao của một tập tin dữ liệu. Các tập tin, bao gồm nhiều loại dữ liệu khác nhau, được gọi một tập tin theo cơ chế chuyển giao. Bởi vì chúng thường được chuyển từ một trang web, người dùng có thể không nhận thức được rằng một ứng dụng truyền file đã chạy để có thể tải một dữ liệu từ một trang web. 5. Thư điện tử (Electronic Mail ): Thư điện tử , đã từng chiếm số lượng lớn lưu lượng truy cập Internet ,nhưng ngày nay, phần lớn đã được thay thế bởi các ứng dụng web. Người sử dụng ngày nay truy cập email thông qua một ứng dụng web cho phép người dùng đọc tin nhắn trong hộp thư của mình , tùy biến một tin nhắn, và chuyển tiếp tin nhắn hay gửi phản hồi. Khi người dùng gửi một tin nhắn, hệ thống cơ bản sẽ sử dụng một giao thức truyền email để gửi tin nhắn vào hộp thư của người nhận. 7 6. Dịch vụ thoại và Video ( Voice and Video services): Cả hai luồng video và audio đã chiếm một phần không nhỏ của các bit dữ liệu vận chuyển qua mạng Internet toàn cầu. Quan trọng hơn, việc upload video ngày càng tăng, đặc biệt là bởi vì người dùng đang sử dụng các thiết bị di động để gửi video và các sự kiện . Như vậy, chúng ta đã thấy cách thức các ứng dụng sử dụng giao thức TCP / IP để hoạt động, và lý do tại sao cần phải có các tiêu chuẩn cho các giao thức ứng dụng để giúp chúng có được tính phổ biến rộng rãi. 3.2 3.2.1 Các Dịch Vụ Internet Ở Cấp Mạng Các dịch vụ chính ở cấp mạng của Internet Một lập trình viên lập trình mạng sẽ có cái nhìn về internet khác nhau rất rõ so với người lập trình ở cấp ứng dụng. Ở cấp độ mạng, Internet cung cấp hai dịch vụ chính mà tất cả các chương trình ứng dụng sử dụng (Các kiến thức cơ bản, tổng quan về TCP/IP) : 1. Dịch vụ phân phát gói tin không kết nối ( Connectionless Packet Delivery Service) Phân phát gói tin là một dạng cơ bản cho tất cả các dịch vụ internet. Connectionless Delivery là một khái niệm trừu tượng cho các dịch vụ mà nó cung cấp mạng chuyển gói. Hiểu một cách đơn giản là Internet TCP/IP sẽ chuyển những gói tin từ một máy tính đến một máy tính khác dựa vào địa chỉ được đính kèm trong gói tin. Bởi vì nó chuyển các gói tin một cách độc lập, Internet không đảm bảo độ tin cậy và thứ tự các gói tin. Tuy nhiên nó có thể dựa vào các thiết bị phần cứng để xác định, ánh xạ đúng đích đến. Vì thế dịch vụ phấn phát gói tin không kết nối là cực kì có hiệu quả. Hơn nữa, ngày nay các công việc thiết thế đều làm cho việc phân phối gói tin không có kết nối trở thành nền tảng cho các dịch vụ internet, nên giao thức TCP/IP có thể tương thích, hoạt động với các thiết bị phần cứng khác nhau trong phạm vi lớn. 2. Dịch vụ vận chuyển thông tin đáng tin cậy (Realiable Stream Transport Service ) Hầu hết các ứng dụng ngày nay đều yêu cầu phần mềm truyền thông (communication software ) tự phục hồi dữ liệu khi bị lỗi, mất gói tin , hoặc truyền thất bại giữa các thiết bị trung gian giữa người gửi và người nhận. Các dịch vụ luồng thông tin đáng tin cậy của internet ( Internet’s 8 realiable stream service ) cho phép ứng dụng trên một máy tính thiết lập “kết nối” với một ứng dụng trên máy tính khác và cho phép truyền một lượng lớn dữ liệu thông qua “kết nối” đó như thể nó là một đường kết nối phần cứng trực tiếp. Thật chất bên dưới, các giao thức truyền thông ( communication protocol ) chia luồng dữ liệu thành các gói tin nhỏ và gửi một gói tại một thời điểm và chờ bên nhận gửi một gói ACK ( acknowledge reception ). 3.2.2 Sự khác biệt giữa TCP/IP và các dịch vụ khác Nhiều hệ thống mạng đều cung cấp nhiều dịch vụ tương tự như trên, vậy làm thế nào phân biệt được TCP/IP với các dịch vụ khác, những đặc điểm phân biệt cơ bản như sau: 1.Sự độc lập về công nghệ mạng. TCP/IP định nghĩa định nghĩa 1 đơn vị truyền tải dữ liệu gọi là datagram và nó được truyền tải trên hệ thống mạng internet toàn cầu mà hoàn toàn độc lập với các thiết bị phần cứng mạng. 2.End-to-End Acknowledgement: giao thức TCP/IP cung cấp các acknowledgement ở giửa nguồn và đích đến mặc dù ở giửa chúng không có kết nối vật lí nào. 3.Các chuẩn giao thức ứng dụng: nhờ vào các dịch vụ của tầng transport, TCP/IP cung cấp nhiều chuẩn cơ bản chung cho các ứng dụng như làm thế nào để truy cập web, chuyển file và nhận email…vì thế khi lập trình ứng dụng, người lập trình cần tìm hiểu về các giao thức ứng dụng liên quan đến các dịch vụ truyền thông mà họ cần. IV/ The Internet Architecture Board(IAB) Và Request For Comments (Rfcs) 4.1 The Internet Architecture Board (IAB) Bởi vì TCP/IP không phụ thuộc vào thiết bị phần cứng và hoặc là từ tổ chức chuyên nghiệp nào,The Internet Architecture Board ra đời vào 1983 khi DARPA nhận diện internet control and configuration board. IAB được cung cấp tập trung cho các cuộc nghiên cứu và phát triển bên dưới giao thức TCP/IP và các phiên bản cải tiến của internet. IAB sẽ quyết định giao thức nào là được yêu cầu một phần TCP/IP và các chính sách chính thức khác. 4.2 Request For Comments (Rfcs) Những nội dung cho việc vận hành và hoạt động của internet, những giao thức TCP/IP xuất hiện trong 1 tập các báo cáo được gọi là Request for comment (RFCs). Nó có thể ngắn, dài, bao quát hay cụ thể,và có thể là 1 chuẩn cho 1 giao thức mới. Có nhiều đối chiếu với RFCs dưới 9 dạng text. Chúng luôn được xem lại và chỉnh sửa, cập nhật. Việc chỉnh sử RFCs thuộc quyền quản lí của IETF. RFCs được đánh số tuần tự và chúng sẽ thay đổi khi có phiên bản mới, vì thế người dùng cần cẩn thận khi đọc RFCs với các phiên bản khác nhau. Trước khi ra một RFCs chính thức, nó có 1 bản nháp gọi là Internet Drafts. V/ Sự Phát Triển Của Internet 1984, khoảng 1000 máy tính kết nối internet, 1987 con số là 10000. 1990 là 100000 và 1993 là 1000000 tới 2001, 800000000 .Sự phát triển của internet nhanh như vậy là nhờ vào đa số các trung tâm chính phủ và các trường đại học đều sử dụng và nghiên cứu các giao thức. Nhiều công ty đều sử dụng TCP/IP để kết nối mạng intranet nội bộ công ty trước khi họ sử dụng mạng internet toàn cầu. Internet luôn phát triển 1 cách nhanh chóng và không ngừng cải thiện. Nhiều giao thức mới ra đời và cải thiện các giao thức cũ. Ngày càng nhiều ứng dụng xuất hiện dựa trên nền tảng của internet. 10 VI/ IP Version 6 6.1 Sự Xuất Hiện Của Ipv6 Sự cải tiến của TCP/IP gắn liền với sự cải tiến của internet, ngày càng có nhiều người dùng internet như là 1 phần cuộc sống của họ. Nhưng cả TCP/IP và internet đều có thể thay đổi. Nhiều công nghệ và ưng dụng mới xuất hiện để cải thiện các cơ chế bên dưới. Ngày nay, do sự phát triển của các thiết bị phầ n cứng (băng thông mạng, hiệu suất máy, bộ nhớ máy…) và nhiều ưng dụng tiện lợi chạy trên nền tảng mạng (Mail,Social network, FTP...) số lượng người sử dụng máy tính để truy cập mạng tăng lên đáng kể dẫn đến số lượng 11 địa chỉ IP của Ipv4 có thể bị cạn kiệt. Nếu mỗi máy tính, mỗi thiết bị được gán cứng 1 địa chỉ cố định thì số lượng địa chỉ IP có thể cấp sẽ cạn kiệt. IETF đã lên kế hoạch để thiết kế 1 phiên bản IP khác. Bởi vì các tập đoàn truyền thông lớn (nhà sản xuất máy tính, điện thoại, thiết bị phần cứng…) đều yêu cầu cần cải tiến 1 phiên bản IP mới. Nhiều thiết kế đã được đưa ra để phục vụ cho các mục tiêu và truyền thông đặt biệt. Và cuối cùng, phiên bản mở rộng bao gồm nhiều ý kiến cũ được IETF gán với phiên bản IP phiên bản số 6 và được gòi là Ipv6. 6.2 Chức Năng Và Sự Khác Biệt Giữa Ipv6 Và Ipv4 Ipv6 kế thừa các chính sách và chức năng của Ipv4. Ipv6 sử dụng thiết kế được kế thừa trực tiếp từ các lớp địa chỉ của Ipv4. Ipv6 chứa tất cả các địa chỉ của Ipv4 như là một subnet của 1 tập các địa chỉ mới. Hầu như cơ bản thì kiến trúc và chức năng của Ipv6 thì tương tự như Ipv4 bởi vì nó sử dụng lại toàn bộ các chính sách và chức năng của Ipv4. Mặc dù có nhiều sự tương đồng, nhưng Ipv6 cải tiến khá nhiều các giao thức. Ipv6 sử dụng phạm vi địa chỉ lớn hơn và các bản cải tiến về định dạng gói tin. Sự thay đổi có thể được nhóm vào 7 nhóm sau: 1. Độ lớn của địa chỉ IP: Ở Ipv6, kích thước của địa chỉ IP được thay đổi đáng kể từ 32 bit lên 128 bit. 2. Hệ thống địa chỉ có cấp bậc được mở rộng: Ipv6 sử dụng 1 khoảng địa chỉ IP lớn để tạo ra hệ thống địa chỉ có cấp bậc ( để ISP có thể cung cấp các cụm địa chỉ cho các khách hàng.) 3. Định dạng header mới : Ipv6 sử dụng định dạng gói tin mới trong tập các header. 4. Chức năng cải thiện: Ipv6 cho phép gói tin điều khiển được thông tin , không giống trên Ipv4 5. Cung cấp cho sự mở rộng các giao thức : thay vì đặt tả chi tiết, khả năng mở rộng của Ipv6 cho phép IETF làm cho tương thích các giao thức với phần cứng mạng và các ứng dụng. 6. Hổ trợ cho việc tự cấu hình và ghi nhớ: cho phép 1 site được thay đổi từ 1 ISP đến nơi khác bằng cách tự động yêu cầu thay đổi địa chỉ. 7. Hổ trợ cho định vị tài nguyên :Ipv6 bao gồm các dòng trừu tượng và cho phép các dịch vụ phân biệt. 12 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP I/Giao Thức Tầng Trong chương 1, nhóm đã thảo luận rằng một giao thức được yêu cầu khi hai thực thể cần phải giao tiếp. Quá trình giao tiếp truyền thông trên mạng không phải là đơn giản, phân tầng giúp chia quá trình giao tiếp thành các nhóm chức năng để tiện quản lý, đối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý “chia để trị”, cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng và cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống: thay đổi bên trong một bộ phận không ảnh hưởng đến các bộ phận khác. Mỗi tầng làm việc theo giao thức của tầng đó và tầng dưới cung cấp dịch vụ cho tầng trên. II/Mô Hình OSI Tổ chức ISO (International Standards Organization) được thành lập vào năm 1947 là cơ quan quốc tế nhằm đề ra các tiêu chuẩn cho toàn thế giới. Một tiêu chuẩn ISO bao trùm tất cả các yếu tố thông tin mạng được gọi là mô hình OSI (Open Systems Interconnection). Hệ thống mở là mô hình hai hệ thống khác nhau có thể thông tin với nhau bất kể kiến trúc mạng của chúng ra sao. Mục đính của mô hình OSI là mở rộng thông tin giữa nhiều hệ thống khác nhau mà không đòi hỏi phải có sự thay đổi về phần cứng hay phần mềm đối với hệ thống hiện hữu. Mô hình OSI không phải là giao thức (protocol) mà là mô hình giúp hiểu biết và thiết kế kiến trúc mạng một cách mềm dẻo, bền vững và dễ diễn đạt hơn. Nó gồm có bảy lớp riêng biệt nhưng có liên quan với nhau. mỗi lớp định nghĩa một phần của quá trình truyền thông tin qua mạng. ISO là tổ chức còn OSI là mô hình 2.1 Kiến Trúc Lớp Mô hình OSI gồm có bảy lớp: physical (lớp 1), data link (lớp 2), network (lớp 3), transport (lớp 4), session (lớp 5), presentation (lớp 6), và application (lớp g 7). Hình 2.4 minh họa phương thức một bản tin được gửi đi từ thiết bị A đến thiết bị B. Trong quá trình di chuyển, bản tin phải đi qua nhiều nút trung gian. Các nút trung gian này thường nằm trong 3 lớp đầu tiên trong mô hình OSI. 13 Khi phát triển mô hình, các nhà thiết kế tinh lọc quá trình tìm kiếm dữ liệu thành các thành phần đơn giản nhất. chúng xác định các chức năng kết nối mạng được dùng và gom chúng thành các nhóm riêng biệt gọi là lớp. Mỗi lớp định nghĩa một họ các chức năng riêng biệt so với lớp khác. Thông qua việc định nghĩa và định vị các chức năng theo cách này, người thiết kế tạo ra một kiến trúc vừa mềm dẻo, vừa dễ hiểu. 2.2 Các Quá Trình Đồng Cấp Trong một máy tính đơn, mỗi lớp gọi dịch vụ của lớp ngay phía dưới. VD: lớp 3 dùng các dịch vụ của lớp 2 và cung cấp dịch vụ cho lớp 4. Giữa các máy tính với nhau thì lớp x của một máy phải thông tin với lớp x của máy kia, thông qua một chuỗi các quy tắc và quy ước gọi là giao thức. Quá trình để mỗi máy thông tin với nhau tại một lớp được gọi là quá trình đồng cấp. Thông tin giữa các máy là quá trình đồng cấp dùng giao thức thích hợp cho lớp này. Trong lớp vật lý, thông tin trực tiếp hơn: máy A gửi một dòng bit đến máy B. Trong các lớp cao hơn thì thông tin này phải di chuyển xuống qua các lớp máy A để đi đến máy B và tiếp tục đi lên các lớp cần thiết. Mỗi lớp trong máy phát tin gắn thêm vào bản tin vừa nhận thông tin riêng của mình và chuyển nguyên gói lên lớp phía trên. Thông tin thêm vào này được gọi là header và trailer. Header được thêm vào tại các lớp 6,5,4,3 và 2. Trailer được thêm vào trong lớp 2. 14 Tại lớp 1, trọn gói dữ liệu được chuyển thành dạng có thể chuyển được đến máy thu. Tại máy thu bản tin này được trải ra từng lớp, với mỗi quá trình nhận và lấy thông tin ra. VD: lớp 2 gỡ ra các thông tin của mình và chuyển tiếp phần còn lại lên lớp 3. Tương tự, lớp 3 gỡ phần của mình và chuyển lên lớp 4, và cứ thế tiếp tục. 2.3 Giao Diện Giữa Các Lớp Việc chuyển dữ liệu và thông tin mạng đi xuống qua các lớp của máy phát và đi ngược lên qua các lớp của máy thu được thực hiện nhờ có phần giao diện của hai lớp kề nhau. Mỗi giao diện định nghĩa thông tin và các dịch vụ mà lớp phải cung cấp cho lớp trên nó. Các giao diện được định nghĩa tốt và các chức năng lớp cung cấp modum cho mạng. Miễn sao một lớp vẫn cung cấp các dịch vụ cần thiết cho lớp trên nó, việc thực thi chi tiết các chức năng này có thể được thay đổi hoặc thay thế không đòi hỏi thay thế các lớp xung quanh. 2.4 Tổ Chức Các Lớp Bảy lớp có thể được xem là thuộc về ba nhóm con: các lớp 1, 2 và 3 – lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, và lớp mạng là nhóm con các lớp hỗ trợ mạng, nhằm giải quyết các yếu tố vật lý và di chuyển dữ liệu từ một thiết bị này sang thiết bị khác (như các đặc tính điện học, kết nối vật lý, định địa chỉ vật lý và thời gian truyền cũng như độ tin cậy). Lớp 5, 6, và 7 – lớp phiên, lớp trình diễn và lớp ứng dụng có thể được xem là nhóm con các lớp hỗ trợ người dùng, chúng cho phép khả năng truy cập đến nhiều hệ thống phần mềm. Lớp 4 - lớp vận chuyển, bảo đảm tính tin cậy cho việc truyền dẫn end-to-end trong khi đó lớp 2 đảm bảo tính tin cậy trên một đường truyền đơn. Các lớp phía trên của mô hình OSI hầu như luôn luôn thực thi trong phần mềm, các lớp bên dưới được thực thi kết hợp của phần cứng và phần mềm, trừ lớp vật lý hầu như là thuộc phần cứng. Trong hình 2.5, minh họa tổng thể về các lớp OSI, dữ liệu D7 tức là đơn vị dữ liệu của lớp 7, dữ liệu D6 là đơn vị dữ liệu của lớp 6…. Quá trình này bắt đầu từ lớp 7 (lớp ứng dụng), rồi đi xuống dần theo thứ tự. Tại mỗi lớp (trừ lớp 7 và lớp 1), header được thêm vào đơn vị dữ liệu. Tại lớp 2, trailer được thêm vào. Sau đó format này của dữ liệu được chuyển thành tín hiệu điện từ trường và vận chuyển theo đường truyền vật lý. 15 Sau khi đến đích, tín hiệu đi qua lớp 1 và được chuyển đổi thành các bit. Đơn vị dữ liệu lúc này di chuyển ngược lên các lớp OSI. Khi mỗi khối dữ liệu này đến lớp kế tiếp thì header và trailer tương ứng được gỡ bỏ đi, để thực hiện yêu cầu theo chức năng của lớp này. Khi đến lớp 7, bản tin có định dạng thích hợp cho ứng dụng và sẵn sàng cho người nhận. 2.5 Chức Năng Của Các Lớp Lớp vật lý Điều phối các chức năng cần thiết để truyền luồng bit đi qua môi trường vật lý. Quan tâm đến các tính chất cơ học và điện học của giao diện và môi trường truyền. Lớp cũng định nghĩa các thủ tục và chức năng mà thiết bị vật lý và giao diện phải thực hiện khi truyền. Lớp vật lý liên quan đặc tính sau: • Đặc tính vật lý của giao diện và môi trường: lớp vật lý định nghĩa các đặc tính của giao diện giữa các thiết bị và môi trường truyền. Ngoài ra, lớp còn định nghĩa dạng của môi trường truyền. • Biểu diễn các bit: Dữ liệu lớp vật lý bao gồm dòng các bit (chuỗi các giá trị 0 và 1) mà không cần phải phiên dịch. Để truyền dẫn thì các bit này phải được mã hóa thành tín hiệu - điện hay quang. Lớp vật lý định nghĩa dạng mã hóa (phương thức các giá trị 0 và 1 được chuyển đổi thành tín hiệu). 16 • Tốc độ dữ liệu: số bit được truyền đi trong một giây. Nói cách khác, lớp vật lý định nghĩa độ rộng mỗi bit. • Đồng bộ bit: Máy phát và máy thu cần được đồng bộ hóa theo cấp độ bit. Nói cách khác, đồng hồ của máy phát và máy thu phải được đồng bộ hóa. • Cấu hình đường dây: Lớp vật lý còn giải quyết phương thức thiết bị được nối với môi trường. Trong cấu hình điểm - điểm, hai thiết bị được nối với nhau qua kết nối được chỉ định. Trong cấu hình điểm nối nhiều điểm, một kết nối được chia sẻ cho nhiều thiết bị. • Tôpô mạng: định nghĩa phương thức kết nối thiết bị để tạo thành mạng. Thiết bị có thể được nối theo lưới, sao, cây, vòng hay bus. • Chế độ truyền: lớp vật lý định nghĩa chiều truyền dẫn giữa hai thiết bị: đơn công, bán song công hay song công. Trong chế độ đơn công (simplex) chỉ có thông tin một chiều, trong bán song công (half duplex) hai thiết bị có thể nhận và gởi nhưng không đồng thời. Trong chế độ song công (full duplex) hai thiết bị có thể gởi và nhận đồng thời. Lớp liên kết dữ liệu Lớp liên kết dữ liệu truyền các dữ liệu thô từ lớp vật lý thành dữ liệu có độ tin cây cao hơn và có thể truyền khung (frame) từ nút đến nút. Điều này làm cho lớp vật lý có vẽ như là không có lỗi về khi chuyển lên lớp trên (lớp mạng). Lớp liên kết dữ liệu có các đặc tính liên quan như sau: • Tạo khung (framing): lớp điều khiển kết nối chia dòng bit nhận được thành các đơn vị dữ liệu quản lý được gọi là khung (frame). • Địa chỉ vật lý: nếu frame được phân phối đến nhiều hệ thống trong mạng, thì lớp kết nối dữ liệu thêm vào frame một header để định nghĩa địa chỉ vật lý của nơi phát (địa chỉ nguồn) và/hay nơi nhận (địa chỉ đích). Nếu frame nhằm gởi đến hệ thống ngoài mạng của nguồn phát, thì địa chỉ nơi nhận là địa chỉ của thiết bị nối với mạng kế tiếp. • Điều khiển lưu lượng: nếu tốc độ nhận dữ liệu của máy thu bé hơn so với tốc độ của máy phát, thì lớp kết nối dữ liệu tạo cơ chế điều khiển lưu lượng tránh quá tải của máy thu 17 • Kiểm tra lỗi: lớp kết nối dữ liệu thêm khả năng tin cậy cho lớp vật lý bằng cách thêm cơ chế phát hiện và gởi lại các frame bị hỏng hay thất lạc. Đồng thời, cũng tạo cơ chế tránh gởi trùng các frame. Kiểm tra lỗi thường được thực hiện nhờ trailer được thêm vào ở phần cuối của frame. • Điều khiển truy cập: khi hai hay nhiều thiết bị được kết nối trên cùng một đường truyền, cần có giao thức của lớp kết nối dữ liệu để xác định thiết bị nào nắm quyền trên kết nối tại một thời điểm. Lớp mạng Nhằm phân phối các gói (packet) từ nguồn đến đích có thể đi qua nhiều mạng, lớp mạng cho phép chuyển giao gói này đi được từ một điểm nguồn đến điểm đích cuối cùng (có thể khác mạng). Nếu hai hệ thống được kết nối cùng mạng, thì không cần thiết phải có lớp mạng. Tuy nhiên, khi hai thiết bị này ở hai mạng khác nhau, thì cần có lớp mạng để thực hiện giao nhận nguồn – đích này. Các đặc tính liên quan của lớp mạng là: • Địa chỉ luận lý: địa chỉ vật lý do lớp kết nối dữ liệu chỉ giải quyết được vấn đề định địa chỉ cục bộ. Nếu gói dữ liệu đi qua vùng biên của mạng, thì nhất thiết phải có thêm một hệ thống định địa chỉ khác giúp phân biệt giữa hệ thống nguồn và hệ thống đích. Lớp mạng thêm header vào gói từ lớp trên xuống, trong đó chứa địa chỉ luận lý của nơi gởi và nơi nhận. • Định tuyến (routing): khi nhiều mạng độc lập được nối với nhau để tạo ra liên mạng (mạng của mạng) hay một mạng lớn hơn, thì thiết bị kết nối là bộ định tuyến (router hay gateways) được dùng để chuyển đường đi được đến đích, lớp mạng được thiết lập cho mục tiêu này. Lớp vận chuyển Lớp vận chuyển nhằm chuyển toàn bản tin từ thiết bị đầu cuối phát đến thiết bị đầu cuối thu (end to end). Khi lớp mạng nhận ra việc chuyển end to end của một gói riêng, lớp không nhận ra 18 bất kỳ quan hệ nào giữa các gói này. Lớp sẽ xử lý các gói riêng biệt, vì cho rằng các gói này thuộc vào các bản tin riêng biệt, cho dù phải hay không phải đi nữa. Mặt khác, lớp vận chuyển bảo đảm là toàn bản tin đều đến là nguyên vẹn và theo thứ tự, bỏ qua việc kiểm tra lỗi, và điều khiển lưu lượng tại cấp nguồn đến đích. Để tăng cường tính an ninh, lớp vận chuyển có thể tạo một kết nối giữa hai cổng cuối. Kết nối là một đường nối luận lý giữa nguồn và đích liên quan đến mọi gói trong bản tin. Việc tạo kết nối bao gồm ba bước: thiết lập kết nối, truyền dữ liệu, và nhả kết nối. Thông qua việc xác nhận việc truyền dẫn tất cả mọi gói trên một đường, lớp vận chuyển kiểm soát thêm được lên trình tự truyền, lưu lượng, phát hiện và sửa lỗi. Các nhiệm vụ của lớp vận chuyển bao gồm: • Định địa chỉ điểm dịch vụ (service-point addressing): Một máy tính thường chạy nhiều chương trình trong cùng một lúc. Vì thế, chuyển giao nguồn – đích không có nghĩa là từ một máy tính đến máy khác mà còn từ những quá trình đặc thù (chạy chương trình) lên các chương trình khác. Như thế header của lớp vận chuyển phải bao gồm một dạng địa chỉ đặc biệt là gọi là địa chỉ điểm dịch vụ (service-point addressing) hay còn gọi là địa chỉ cổng. Lớp mạng lấy mỗi gói đến đúng từ máy tính, lớp vận chuyển lấy toàn bản tin đến đúng quá trình của máy tính đó. • Phân đoạn và hợp đoạn: Một bản tin được chia thành nhiều phân đoạn truyền đi được, mỗi phân đoạn mang số chuỗi. Các số này cho phép lớp vận chuyển tái hợp đúng bản tin khi đến đích để có thể nhận dạng và thay thế các gói bị thất lạc trong khi truyền dẫn. • Điều khiển kết nối: Lớp vận chuyển có thể theo hướng kết nối hay không kết nối. Lớp vận chuyển theo hướng không kết nối xử lý mỗi phân đoạn như là gói độc lập và chuyển giao đến lớp vận chuyển của máy đích. Lớp vận chuyển theo hướng kết nối tạo kết nối với lớp vận chuyển của máy đích truớc khi chuyển giao gói. Sau khi chuyển xong dữ liệu, thì kết thúc kết nối. • Điều khiển lưu lượng: Tương tự như trong lớp kết nối dữ liệu, lớp vận chuyển có nhiệm vụ điều khiển lưu lượng. Tuy nhiên, điều khiển lưu lượng trong lớp này được thực hiện bằng cách end to end thay vì kết nối đơn. 19 • Kiểm tra lỗi: Tương tự như lớp kết nối dữ liệu, lớp vận chuyển cũng có nhiệm vụ kiểm tra lỗi. Tuy nhiên, kiểm tra lỗi trong lớp này được thực hiện bằng cách end to end thay vì kết nối đơn. Lớp vận chuyển của máy phát bảo đảm là toàn bản tin đến lớp vận chuyển thu không bị lỗi (hỏng hóc, thất lạc hay trùng lắp). Việc sửa lỗi thường được thực hiện trong qua trình truyền lại. Lớp phiên Các dịch vụ do ba lớp đầu (vật lý, kết nối dữ liệu, và lớp mạng) đôi khi chưa đủ cho một số quá trình. Lớp kiểm soát là lớp điều khiển đối thọai. Lớp này thiết lập, duy trì, và đồng bộ hóa tương tác giữa các hệ thống thông tin. Các nhiệm vụ của lớp kiểm soát: • Điều khiển đối thoại: Lớp kiểm soát cho phép hai hệ thống đi vào đối thoại. Lớp cho phép thông tin giữa hai quá trình bán song công hoặc song công. Thí dụ đối thoại giữa đầu cuối kết nối với máy chủ là bán song công. • Đồng bộ hoá: Lớp kiểm soát cho phép quá trình thêm các checkpoint (điểm đồng bộ) vào trong dòng dữ liệu. Thí dụ: một hệ thống gởi một file gồm 2000 trang, nên chèn vào checkpoint sau mỗi 100 trang đề bảo đảm mỗi đơn vị 100 trang được nhận và xác nhận một cách độc lập. Trong trường hợp này, nếu truyền dẫn bị đứt vào trang 523, thì việc truyền lại chỉ bắt đầu vào trang 501, không cần truyền lại các trang từ 1 đến 500. Hình 3.11 minh họa quan hệ giữa lớp kiểm soát với lớp vận chuyển và lớp trình bày. Lớp trình diễn Lớp trình bày liên quan đến vấn đề về cú pháp (syntax) và ngữ nghĩa (sematic) của tin tức trao đổi giữa hai hệ thống. Các nhiệm vụ của lớp 6 là: • Biên dịch (translation): Các quá trình (chương trình đang chạy) của hai hệ thống thường trao đổi thông tin theo dạng chuỗi các ký tự, số, v.v...Thông tin này nhất thiết phải được chuyển sang dòng bit trước khi được gởi đi. Do các máy tính khác nhau 20 thường dùng các phương pháp mã hóa khác nhau, nên lớp trình bày có nhiệm vụ vận hành chung trong hai hệ thống này. Lớp trình bày tại máy phát thay đổi dạng thông tin từ dạng của máy phát (sender-depending) sang dạng thông thường. Tại máy thu, thì lớp trình bày chuyển dạng thông thường thành dạng của máy thu (receiving depending). • Mã khóa (encryption) và Giải mã khóa (decryption): Để mang các thông tin nhạy cảm, hệ thống phải có khả năng bảo đảm tính riêng tư. Mã khóa là quá trình mà máy phát chuyển đổi thông tin gốc thành dạng khác và gởi đi bản tin đi qua mạng. Giải mã khóa (decryption) là quá trình ngược lại nhằm chuyển bản tin trở về dạng gốc. • Nén: Nén dữ liệu nhằm giảm thiểu số lượng bit để truyền đi. Nén dữ liệu ngày càng trở nhên quan trọng trong khi truyền multimedia như văn bản, audio, và video. Lớp ứng dụng Cho phép người dùng (user), là người hay phần mềm, truy cập vào mạng. Lớp này cung cấp giao diện cho người dùng và hỗ trợ dịch vụ như thư điện tử, remote file access and transfer, shared database management, và các dạng dịch vụ phân phối dữ liệu khác. Các đặc tính của lớp này là: • Mạng đầu cuối ảo (network virtual terminal): là một version của phần mềm của đầu cuối vật lý và cho phép user log on vào máy chủ (remote host). Để làm việc này, lớp ứng dụng tạo ra một phần mềm mô phỏng đầu cuối cho remote host. Máy tính của user đối thoại phần mềm đầu cuối này, tức là với host và ngược lại. Remote host tưởng là đang đối thoại với terminal của mình và cho phép bạn log on. • Quản lý, truy cập và truyền dữ liệu (FTAM: file transfer, access, and management): Ứng dụng này cho phép user truy cập vào remote computer (để đọc hay thay đổi dữ liệu), để truy lục file từ remote computer và quản lý hay điều khiển file từ remote computer. • Dịch vụ thư điện tử: Ứng dụng này cho cung cấp cơ sở cho việc gởi, trả lời và lưu trữ thư điện tử. 21 • Dịch vụ thư mục (directory services): Ứng dụng này cung cấp nguồn cơ sở dữ liệu (database) phân bố và truy cập nguồn thông tin toàn cầu về các dịch vụ và mục đích khác nhau. III/ Bộ Giao Thức TCP/IP Giao thức TCP/IP được dùng trong Internet, ban đầu được phát triển trong mô hình OSI. Tuy nhiên các lớp trong TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internetworking Protocol) lại không khớp hoàn toàn với mô hình OSI. Giao thức TCP/IP được tạo nên từ năm lớp: vật lý, liên kết dữ liệu, mạng, vận chuyển và ứng dụng. Bốn lớp đầu cung cấp các tiêu chuẩn vật lý, giao diện mạng, kết mạng, và chức năng vận chuyển tương ứng với bốn lớp trong mô hình OSI. Ba lớp sau của mô hình OSI, lại chỉ được thể hiện thành một lớp trong TCP/IP và được gọi là lớp ứng dụng. TCP/IP là giao thức dạng phân cấp, được tạo ra từ các mođun tương tác, mỗi mođun có các chức năng đặc thù, nhưng không nhất thiết phải phụ thuộc nhau. Trong khi lớp OSI đặc trưng chức năng nào cho lớp nào, thì lớp của TCP/IP chứa đựng những giao thức tương đối độc lập có thể được trộn lẫn tùy theo nhu cầu của hệ thống. Thuật ngữ phân cấp tức là giao thức lớp trên được hỗ trợ từ một hay nhiều giao thức cấp thấp hơn. Trong lớp vận chuyển thì TCP/IP định nghĩa hai giao thức: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol). Trong lớp mạng, giao thức chính do TCP/IP là IP (Internetworking Protocol) cho dù hiện có một số giao thức khác hỗ trợ di chuyển dữ liệu trong lớp này. 3.1 So Sánh Giữa Mô Hình OSI Và Bộ Giao Thức TCP/IP TCP/IP tập hợp các lớp trình diễn và lớp phiên vào trong lớp ứng dụng của nó. Hai lý do được đề cập cho quyết định này. Đầu tiên, giao thức TCP / IP có nhiều hơn một giao thức lớp vận chuyển. Một số chức năng của lớp phiên có sẵn trong một số các giao thức lớp vận chuyển. Thứ hai, lớp ứng dụng không phải là chỉ có một phần của phần mềm. Nhiều ứng dụng có thể được phát triển ở lớp này. Nếu một số các chức năng được đề cập trong phiên và trình diễn là cần thiết cho một ứng dụng cụ thể, nó có thể được bao gồm trong đó sự phát triển của phần mềm. 22 3.2 Các Lớp Trong Bộ Giao Thức TCP / IP Lớp vật lý TCP/IP không định nghĩa các giao thức cụ thể cho lớp vật lý. Nó hỗ trợ tất cả các tiêu chuẩn và các giao thức độc quyền. Tại lớp này giao tiếp giữa hai hops hoặc các nút, hoặc một máy tính với router. Đơn vị dữ liệu là bit. Khi kết nối được thiết lập giữa hai nút, một dòng bit được truyền giữa chúng. Tuy nhiên lớp vật lý xử lý với mỗi bit riêng. Lưu ý rằng nếu một nút được kết nối với n liên kết, nó cần n giao thức lớp vật lý cho mỗi liên kết. Lý do là các liên kết khác nhau có thể sử dụng giao thức lớp vật lý khác nhau. Tuy nhiên, con số này chỉ cho thấy các lớp vật lý liên quan đến việc truyền dẫn. Mỗi máy tính liên quan đến chỉ với một liên kết; mỗi bộ định tuyến liên quan đến việc chỉ có hai liên kết. Trách nhiệm của lớp vật lý, ngoài việc cung cấp các bit phù hợp với những gì đề cập đến cho lớp vật lý của mô hình OSI, nhưng nó chủ yếu phụ thuộc vào các công nghệ cơ bản đó là cung cấp liên kết. VD nhiều giao thức cho lớp vật lý trên mạng LAN hoặc WAN. Lớp liên kết dữ liệu TCP / IP không xác định bất kỳ giao thức cụ thể cho lớp data link Nó hỗ trợ tất cả các tiêu chuẩn và các giao thức độc quyền. Ở lớp này, giao tiếp cũng là giữa hai hops hoặc các nút. Đơn vị dữ liệu là một gói tin được gọi là một frame. Một frame là một gói tin mà gói gọn các dữ liệu nhận được từ lớp mạng và thêm phần header và đôi khi thêm một trailer. Header khác với những thông tin khác gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của frame. Địa chỉ để xác định người nhận frame vì nhiều nút có thể được kết nối với các liên kết. Địa chỉ nguồn để có thể đáp ứng hoặc xác nhận theo yêu cầu của một số giao thức. Lớp mạng Tại lớp mạng (hay chính xác hơn, lớp liên mạng), TCP/IP hỗ trợ các giao thức Internet (IP). Giao thức Internet (IP) là cơ chế truyền tải được sử dụng bởi các giao thức TCP/IP. IP vận chuyển dữ liệu trong các gói tin gọi là datagrams, mỗi trong số đó được vận chuyển riêng biệt. Datagrams có thể đi dọc theo tuyến đường khác nhau và có thể đến không theo thứ tự hoặc được nhân đôi. IP không theo dõi các tuyến đường và không có cơ sở để sắp xếp lại datagrams một khi nó đến nơi cần đến. Có một sự khác biệt chính giữa giao tiếp tại lớp mạng và giao tiếp tại lớp liên kết dữ liệu hoặc lớp vật lý. Giao tiếp tại lớp network là từ đầu đến cuối trong khi giao tiếp ở hai lớp kia là 23 nút đến nút. Các gói tin bắt đầu ở máy A và được gửi đến máy B. Lớp mạng của router có thể kiểm tra nguồn và đích của gói tin và tìm kiếm con đường đi tốt nhất, nhưng nó không được phép thay đổi nội dung của gói tin. Mặc dù lớp mạng của máy tính A và B nghĩ rằng nó đang gửi và nhận gói dữ liệu giao tiếp thực tế lại được thực hiện ở lớp vật lý. Lớp vận chuyển Có một sự khác biệt chính giữa lớp vận chuyển và lớp mạng là tất cả các nút trong mạng cần phải có lớp mạng thì chỉ hai máy tính cuối cùng cần phải có lớp vận chuyển. Lớp vận chuyển có trách nhiệm gửi gói dữ liệu từ máy tính A đến máy tính B , cung cấp toàn bộ thông điệp được gọi là segment, user datagram, hoặc một packet, từ A đến B. Một segment có thể bao gồm một vài hoặc hàng chục datagrams. Các segments cần phải được chia thành các datagrams và mỗi datagrams phải được gửi đến các lớp mạng để truyền. Kể từ khi Internet xác định một lộ trình khác nhau cho mỗi datagrams, các datagrams có thể đến không theo thứ tự và có thể bị mất. Lớp vận chuyển ở máy tính B cần phải đợi cho đến khi tất cả các datagrams đến, lắp ráp. Lớp vận chuyển chỉ đang giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng một segment, giao tiếp được thực hiện thông qua các lớp vật lý và trao đổi các bit. Lớp vận chuyển truyền tải trong bộ TCP / IP bởi 2 giao thức: User Datagram Protocol (UDP) và Transmission Control Protocol (TCP). Một giao thức mới gọi là Stream Control Transmission Protocol (SCTP) sẽ giới thiệu trong vài năm qua. Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng trong bộ giao thức TCP/IP tương đương với lớp phiên, trình diễn, và ứng dụng trong mô hình OSI. Lớp ứng dụng cho phép người dùng truy cập các dịch vụ của internet cá nhân hoặc mạng Internet toàn cầu. Nhiều giao thức được quy định tại lớp này để cung cấp các dịch vụ như thư điện tử, chuyển tập tin, truy cập vào World Wide Web,….. Nó bao gồm hầu hết các giao thức chuẩn trong chương sau. Giao tiếp ở lớp ứng dụng giống như tại lớp vận chuyển là đầu đến cuối. Một thông báo được tạo ra tại máy tính A sẽ được gửi đến máy tính B mà không bị thay đổi trong quá trình truyền tải. IV/Addressing 24 Bốn mức độ của các địa chỉ được sử dụng trong Internet sử dụng các giao thức TCP/ IP là: physical address, logical address, port address, and application-specific address. Mỗi địa chỉ có liên quan đến một lớp trong kiến trúc giao thức TCP / IP. Physical address Physical address còn được gọi là link address (địa chỉ liên kết), là địa chỉ của một nút theo định nghĩa của mạng LAN hoặc WAN của nó. Nó bao gồm một frame được sử dụng bởi lớp liên kết dữ liệu. Đây là địa chỉ cấp thấp, các địa chỉ vật lý có thẩm quyền qua liên kết (LAN hoặc WAN). Kích thước và định dạng của các địa chỉ này có thể thay đổi tùy thuộc vào mạng. Ví dụ, Ethernet sử dụng 6byte (48-bit) địa chỉ vật lý được in trên card giao diện mạng (NIC). Tuy nhiên LocalTalk (Apple) có một 1byte địa chỉ IP động thay đổi mỗi khi trạm đi lên. Địa chỉ vật lý có thể là unicast (một người nhận), multicast (một nhóm người nhận), hoặc broadcast (được nhận bởi tất cả các hệ thống trong mạng). Một số mạng có hỗ trợ cả ba địa chỉ. Ví dụ, Ethernet (xem Chương 3) hỗ trợ các địa chỉ unicast vật lý (6 byte), các địa chỉ multicast và broadcast. Một số mạng không hỗ trợ multicast, broadcast. Nếu một frame được gửi cho một nhóm người nhận hoặc cho tất cả hệ thống, địa chỉ multicast,broadcast phải được mô phỏng bằng cách sử dụng địa chỉ unicast. Điều này có nghĩa rằng nhiều gói được gửi bằng cách sử dụng địa chỉ unicast. Logical address Địa chỉ logic là cần thiết cho giao tiếp toàn cầu và độc lập của các mạng vật lý bên dưới. Địa chỉ vật lý là không phù hợp trong môi trường liên mạng, môi trường mạng khác nhau có thể có định dạng địa chỉ khác nhau. Một hệ thống giải quyết phổ quát là cần thiết, trong đó mỗi máy chủ có thể được xác định duy nhất, không phụ thuộc vào mạng vật lý cơ bản. Các địa chỉ logic được thiết kế cho mục đích này. Một địa chỉ logic trên mạng Internet hiện nay là một địa chỉ 32bit có thể xác định một máy chủ kết nối với Internet. Không có hai địa chỉ công cộng có thể có cùng địa chỉ IP. Các địa chỉ logic có thể là unicast (một người nhận), multicast (một nhóm người nhận), broadcast (tất cả các hệ thống trong mạng). Có những hạn chế trên các địa chỉ broadcast. Địa chỉ port Các địa chỉ IP và địa chỉ vật lý là cần thiết cho một số lượng dữ liệu đi từ một nguồn đến đích. Tuy nhiên, đến ở máy đích không phải là mục tiêu cuối cùng của truyền thông dữ liệu trên 25 Internet. Một hệ thống sẽ gửi gì, nhưng dữ liệu từ máy này sang máy khác là không đầy đủ. Ngày nay, máy tính là thiết bị có thể chạy nhiều quy trình cùng một lúc. Mục tiêu cuối cùng của giao tiếp Internet là một tiến trình giao tiếp với các tiến trình khác. Đối với các quá trình này để nhận dữ liệu cùng một lúc, chúng ta cần một phương pháp để nhãn các quá trình khác nhau. Trong kiến trúc TCP / IP, các nhãn được gán cho một tiến trình được gọi là một địa chỉ port. Một địa chỉ port trong giao thức TCP / IP có chiều dài 16 bit. Application-Specific Addresses Một số ứng dụng sử dụng địa chỉ được thiết kế cho các ứng dụng riêng. Ví dụ như địa chỉ e-mail và Resource Locator Universal (URL). Đầu tiên xác định người nhận e-mail, thứ hai được sử dụng để tìm một tài liệu trên World Wide Web. Tuy nhiên các địa chỉ này được thay đổi vào cổng tương ứng và các địa chỉ logic của máy tính gửi đi, như chúng ta sẽ thấy trong chương sau. 26 [...]... trong mô hình OSI Tuy nhiên các lớp trong TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internetworking Protocol) lại không khớp hoàn toàn với mô hình OSI Giao thức TCP/IP được tạo nên từ năm lớp: vật lý, liên kết dữ liệu, mạng, vận chuyển và ứng dụng Bốn lớp đầu cung cấp các tiêu chuẩn vật lý, giao diện mạng, kết mạng, và chức năng vận chuyển tương ứng với bốn lớp trong mô hình OSI Ba lớp sau của mô hình OSI, ... nhiều giao thức cấp thấp hơn Trong lớp vận chuyển thì TCP/IP định nghĩa hai giao thức: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) Trong lớp mạng, giao thức chính do TCP/IP là IP (Internetworking Protocol) cho dù hiện có một số giao thức khác hỗ trợ di chuyển dữ liệu trong lớp này 3.1 So Sánh Giữa Mô Hình OSI Và Bộ Giao Thức TCP/IP TCP/IP tập hợp các lớp trình diễn và lớp phiên vào... tin mạng được gọi là mô hình OSI (Open Systems Interconnection) Hệ thống mở là mô hình hai hệ thống khác nhau có thể thông tin với nhau bất kể kiến trúc mạng của chúng ra sao Mục đính của mô hình OSI là mở rộng thông tin giữa nhiều hệ thống khác nhau mà không đòi hỏi phải có sự thay đổi về phần cứng hay phần mềm đối với hệ thống hiện hữu Mô hình OSI không phải là giao thức (protocol) mà là mô hình. .. OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP I /Giao Thức Tầng Trong chương 1, nhóm đã thảo luận rằng một giao thức được yêu cầu khi hai thực thể cần phải giao tiếp Quá trình giao tiếp truyền thông trên mạng không phải là đơn giản, phân tầng giúp chia quá trình giao tiếp thành các nhóm chức năng để tiện quản lý, đối với các hệ thống phức tạp: nguyên lý “chia để trị”, cho phép xác định rõ nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan. .. dụng và sẵn sàng cho người nhận 2.5 Chức Năng Của Các Lớp Lớp vật lý Điều phối các chức năng cần thiết để truyền luồng bit đi qua môi trường vật lý Quan tâm đến các tính chất cơ học và điện học của giao diện và môi trường truyền Lớp cũng định nghĩa các thủ tục và chức năng mà thiết bị vật lý và giao diện phải thực hiện khi truyền Lớp vật lý liên quan đặc tính sau: • Đặc tính vật lý của giao diện và môi... phù hợp với những gì đề cập đến cho lớp vật lý của mô hình OSI, nhưng nó chủ yếu phụ thuộc vào các công nghệ cơ bản đó là cung cấp liên kết VD nhiều giao thức cho lớp vật lý trên mạng LAN hoặc WAN Lớp liên kết dữ liệu TCP / IP không xác định bất kỳ giao thức cụ thể cho lớp data link Nó hỗ trợ tất cả các tiêu chuẩn và các giao thức độc quyền Ở lớp này, giao tiếp cũng là giữa hai hops hoặc các nút Đơn... segment, giao tiếp được thực hiện thông qua các lớp vật lý và trao đổi các bit Lớp vận chuyển truyền tải trong bộ TCP / IP bởi 2 giao thức: User Datagram Protocol (UDP) và Transmission Control Protocol (TCP) Một giao thức mới gọi là Stream Control Transmission Protocol (SCTP) sẽ giới thiệu trong vài năm qua Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng trong bộ giao thức TCP/IP tương đương với lớp phiên, trình diễn, và ứng... biết và thiết kế kiến trúc mạng một cách mềm dẻo, bền vững và dễ diễn đạt hơn Nó gồm có bảy lớp riêng biệt nhưng có liên quan với nhau mỗi lớp định nghĩa một phần của quá trình truyền thông tin qua mạng ISO là tổ chức còn OSI là mô hình 2.1 Kiến Trúc Lớp Mô hình OSI gồm có bảy lớp: physical (lớp 1), data link (lớp 2), network (lớp 3), transport (lớp 4), session (lớp 5), presentation (lớp 6), và application... từ lớp mạng và thêm phần header và đôi khi thêm một trailer Header khác với những thông tin khác gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của frame Địa chỉ để xác định người nhận frame vì nhiều nút có thể được kết nối với các liên kết Địa chỉ nguồn để có thể đáp ứng hoặc xác nhận theo yêu cầu của một số giao thức Lớp mạng Tại lớp mạng (hay chính xác hơn, lớp liên mạng) , TCP/IP hỗ trợ các giao thức Internet. .. nhiệm vụ của mỗi bộ phận và quan hệ giữa chúng và cho phép dễ dàng bảo trì và nâng cấp hệ thống: thay đổi bên trong một bộ phận không ảnh hưởng đến các bộ phận khác Mỗi tầng làm việc theo giao thức của tầng đó và tầng dưới cung cấp dịch vụ cho tầng trên II /Mô Hình OSI Tổ chức ISO (International Standards Organization) được thành lập vào năm 1947 là cơ quan quốc tế nhằm đề ra các tiêu chuẩn cho toàn ...MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN I/ Sự Thúc Đẩy Mạng Internet Và Ảnh Hưởng Của Mạng Internet Việc truyền thông dựa vào internet trở thành phần... II/ Mạng Internet Sử Dụng Giao Thức TCP/IP Và Lịch Sử Của Mạng Internet 2.1 Mạng Internet Sử Dụng Giao Thức TCP/IP Trong năm 1970 1980, quan phủ Hoa Kỳ nhận tầm quan trọng tiềm công nghệ Internet. .. biệt 12 CHƯƠNG MÔ HÌNH OSI VÀ BỘ GIAO THỨC TCP/IP I /Giao Thức Tầng Trong chương 1, nhóm thảo luận giao thức yêu cầu hai thực thể cần phải giao tiếp Quá trình giao tiếp truyền thông mạng đơn giản,