Đang tải... (xem toàn văn)
Phân lớp giao thức mạng. Phân tích mô hình OSI với mô hình TCPIP. So sánh điểm mạnh và hạn chế của hai mô hình. Giúp có cái nhìn rõ hơn về giao thức mạng và cách phân lớp giao thức mạng. Hỗ trợ cho việc nghiên cứu và tìm hiểu các giao thức mạng đang được sử dụng hiện nay.
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MẠNG BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT LIÊN MẠNG Chủ đề: Phân tầng giao thức NHÓM: GV hướng dẫn: Võ Khương Lĩnh – TH2 K48 Trần Văn Anh Tuấn – TH2 K48 Lưu Hồng Dũng Hà Nội, Tháng 10 năm 2016 MỤC LỤC Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT LỜI MỞ ĐẦU Trong lập trình máy tính, phân tầng việc tổ chức chương trình thành thành phần chức riêng biệt mà tương tác với cách có trình tự phân cấp, với tầng thường có giao diện để tương tác với tầng tầng Các chương trình truyền thông thường tạo lập dạng phân tầng Trong đó, mơ hình OSI tập phân tầng giao thức có hai hệ thống đa tầng vị trí đầu-cuối trình trao đổi thông tin sử dụng phân tầng giống Trong mô hình OSI, chương trình đa tầng chứa tầng, tầng phản ánh tính khác mà phải thực trình giao tiếp chương trình với chương trình diễn hai máy tính, thiết bị mạng TCP/IP ví dụ tập hai tầng chương trình cung cấp chức địa mạng vận chuyển cho truyền thông Internet Một TCP/IP chương trình phân tầng gọi “ngăn xếp giao thức”- “protocol stack” Báo cáo xem xét cấu trúc phần mềm máy chủ định tuyến mà chúng dùng để thực việc truyền thông mạng Bao gồm việc trình bày nguyên tắc chung việc phân tầng, cho thấy làm mà việc phân tầng giúp cho phần mềm giao thức Internet dễ dàng để hiểu xây dựng, làm cách để truy vết đường gói tin thông qua phần mềm giao thức mà phần mềm gặp phải chúng qua mạng internet sử dụng giao thức TCP/IP Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHÂN TẦNG GIAO THỨC 1.1 Sự cần thiết đa giao thức Giao thức cho phép bên xác định nắm bắt quy tắc truyền thông mà không cần biết chi tiết cụ thể phần cứng nhà cung cấp mạng Chúng để truyền thông máy tính mà ngôn ngữ lập trình dùng để tính toán Nó cần rõ ràng Giống ngôn ngữ assembly, vài giao thức mô tả trình truyền thông qua mạng vật lý, ví dụ chi tiết định dạng frame Ethernet, sách truy cập mạng trình xử lý frame lỗi… Tương tự, giống ngôn ngữ bậc cao, giao thức Internet quy định cụ thể abstractions cao cấp đánh địa IP, định dạng datagram, đưa khái niệm trình phân phối không kết nối, không tin cậy… Các hệ thống truyền thông liệu phức tạp không dùng giao thức để xử lý tất nhiệm vụ truyền tải Thay vào đó, họ đưa tập giao thức có khả hợp tác với nhau, gọi họ giao thức (protocol family) giao thức (protocol suite) Để hiểu sao, nghĩ đến vấn đề, cố xảy cỗ máy thực thi giao tiếp mạng liệu: + Lỗi phần cứng: máy chủ router bị sập lỗi phần cứng bị sập hệ điều hành Một đường truyền tải mạng bị ngắt gặp cố Một phần mềm giao thức cần phải phát lỗi phải phục hồi lại + Tắc nghẽn mạng: Ngay kể phần cứng lẫn phần mềm hoạt động trơn tru mạng có sức chứa hữu hạn bị vượt ngưỡng Phần mềm giao thức cần phải xếp cách thức mà máy bị nghẽn ngăn chặn lưu lượng truy cập sau + Gói tin bị trễ thất lạc: từ tính điện trường gây nhiễu lỗi phần cứng tạo lỗi trình truyền tải dẩn đến việc làm Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT hỏng nội dung liệu truyền tải Phần mềm giao thức cần phải phát phục hồi liệu + Dữ liệu trùng lặp đến ngược: mạng cung cấp nhiều đường làm liệu truyền lẹch khỏi trình tự gửi gói tin trùng lặp Phần mềm giao thức cần phải xếp lại gói tin theo trình tự phải xóa, loại bỏ gói tin trùng lặp Gộp chung lại với nhau, tất vấn đề áp đảo khó cho việc hiểu cách để viết giao thức để xử lý toàn vấn đề Tự tương tự giống giao thức với ngôn ngữ lập trình, nhìn thấy cách để vượt qua, khống chế phức tạp Quá trình biên dịch chương trình phân chi thành toán tổng quát xác định phần mềm xử lý vấn đề con: compiler, assembler, link editor loader Các phần phân chia tạo khả thi cho nhà thiết kế đề họ tập trung vào vấn đề lúc cho người thực xây dựng kiểm tra phận phần mềm cách độc lập Chúng ta thấy phần mềm giao thức phân vùng tương tự Hai quan điểm cuối từ tương quan với ngôn ngữ lập trình giúp làm rõ cách thức tổ chức giao thức Đầu tiên, cần phải rõ ràng phần phần mềm dịch thuật phải đồng ý định dạng xác liệu thông qua chúng Ví dụ, liệu truyền từ compiler đến assembler phải bao gồm trình xác định ngôn ngữ lập trình assembly Quá trình dịch thuật liên quan đến nhiều quan đại diện Sự tương tự tổ chức cho phần mềm truyền thông nhiều phương thức xác định quan đại diện liệu truyền module phần mềm Điều thứ hai, phần trình dịch thuật tạo thành chuỗi tuyến tính đầu compiler đầu vào assembler tiếp tục Và phần mềm giao thức sử dụng trình tự tuyến tính giống 1.2 Các phân tầng tổng quát phần mềm giao thức Các module phần mềm giao thức máy xem chồng lên theo chiều dọc gọi phân tầng Mỗi tầng nhận trách nhiệm để xử lý phần vấn đề: Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 1.1: Tổ chức tổng quát phần mềm giao thức theo phân tầng Một cách tổng quát, việc gửi thông điệp từ chương trình ứng dụng máy tính đến chương trình ứng dụng máy khác có nghĩa vận chuyển thông điệp thông qua phân tầng liên tiếp phần mềm giao thức máy gửi, chuyển tiếp thông điệp qua mạng, sau lại vận chuyển thông điệp ngược trở lên phân tầng liên tiếp phần mềm giao thức máy nhận Trong thực tế, phần mềm giao thức phức tạp nhiều so với mô hình đơn giản hình 1.1 Mỗi phân tầng đưa định việc xác định tính đắn thông điệp đưa hành động phù hợp dựa loại thông điệp địa đích Ví dụ, tầng máy nhận phải đưa định có giữ hay chuyển tiếp thông điệp đến máy khác hay không, phân tầng khác, chúng phải đưa định thông điệp đến ứng dụng Để hiểu khác tổ thức tổng quát phần mềm giao thức triển khai chi tiết, đề cập đến việc so sánh hình 1.2 Diagram tổng thể hình 1.2.a cho thấy tầng Internet phân tầng giao thức mức cao phân tầng giao diện mạng Trong diagram thực tế hình 1.2.b cho thấy phần mềm IP giao tiếp với nhiều module giao thức mức cao với nhiều giao diện mạng Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 1.2: So sánh phân tầng giao thức tổng quát (a) mô hình thực tế tổ chức phần mềm (b) Mặc dù diagram phân tầng giao thức tổng quát không đưa tất chi tiết, giúp ích cho việc giải thích khái niệm tổng thể Ví dụ, Hình 1.3 cho thấy phân tầng phần mềm giao thức sử dụng thông điệp truyền dẫn thông qua mạng lưới Diagram thể phân tầng IP giao diện mạng router mà có phân tầng dùng để nhận, định tuyến gửi datagram Chúng ta hiểu máy mà kết nối đến mạng phải có module giao diện mạng, diagram phân tầng tổng quát thể phân tầng giao diện mạng máy Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 1.3: Đường thông điệp vận chuyển qua Internet từ máy gửi qua router trung gian đến máy nhận Các router trung gian gửi datagram lên đến tầng phần mềm IP mà 1.3 Phân tầng tính Một định chia nhỏ vấn đề thành nhiều phận cụ thể tổ chức phần mềm giao thức thành module với khả xử lý toán nhỏ vấn đề khác nảy sinh “Tính cần phải xác định module?” Vấn đề không dễ trả lời vài lý Đầu tiên, đưa tập tiêu chí ràng buộc để quản lý vấn đề giao tiếp cụ thể, việc chọn tổ chức tối ưu hóa phần mềm giao thức cho vấn đề khả thi Thứ 2, đưa dịch vụ tổng thể mức mạng truyền thông đáng tin cậy, vệc lựa chọn cách tiếp cận khác biệt để xử lý vấn đề khả thi Và cuối cùng, thiết kế cấu trúc mạng tổ chức phần mềm giao thức có quan hệ chặt chẽ với nhau, thiết kế mà thiếu lại CHƯƠNG CÁC MÔ HÌNH PHÂN TẦNG GIAO THỨC 2.1 Mô hình tham chiếu ISO tầng Mô hình ISO xây dựng tổ thức tiêu chuẩn quốc tế ISO, với tên gọi mô hình tham chiếu ISO kết nối hệ thống mở, hay gọi tắt mô hình ISO Bao gồm tầng tổng quát hình 2.1 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 2.1: Mô hình tham chiếu ISO tầng phần mềm giao thức Mô hình ISO xây dựng để mô tả giao thức cho mạng nhất, không bao gồm tầng rõ cho việc định tuyến mạng cách mô hình TCP/IP làm 2.2 X.25 quan hệ với mô hình ISO Mặc dù thiết kế để cung cấp môt mô hình tổng quát hướng dẫn triển khai, mô hình phân tầng ISO trở thành tảng cho nhiều mô hình giao thức triển khai thực tiễn Trong số giao thức liên quan đến mô hình ISO có giao thức X.25 xem giao thức sử dụng nhiều X.25 tạo lập mô hình khuyên dùng liên hiệp viễn thông quốc tế ( International Telecommunications Union- ITU) mà trước tổ chức CCITT, tổ chức đưa tiêu chuẩn cho dịch vụ viễn thông quốc tế X.25 phổ biến khắp Châu Âu X.25 giúp giải thích phân tầng ISO Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Với góc nhìn từ X.25, mạng vận hành hệ thống điện thoại Một mạng lưới X.25 cho bao gồm thiết bị chuyển đổi gói tin phức tạp có khả định tuyến gói tin Máy chủ không kết nối trực tiếp vào hệ thống dây truyền thông mạng, mà thay vào đó, máy chủ kết ối với thiết bị chuyển đổi gói tin sử dụng đường dây truyền tải nối tiếp Có thể xem kết nối máy chủ với chuyển đổi gói tin X.25 mạng bao gồm kết nối trực tiếp Máy chủ phải theo thủ tục phức tạp để truyền gói tin vào mạng + Tầng Vật Lý (Physical Layer): X.25 rõ tiêu chuẩn cho kết nối vật lý máy chủ thiết bị chuyển đổi gói tin thủ tục dùng để truyền gói tin từ máy sang máy khác Trong mô hình tham chiếu, tầng rõ kết nối vật lý bao gồm đặc tính dòng điện điện áp Một giao thức tương ứng X.21 cung cấp cho chi tiết dùng mạng liệu công cộng + Tầng Kết nối liệu (Data-Link Layer): Tầng giao thức X.25 rõ cách thức liệu truyền máy chủ thiết bị chuyển đổi gói tin đến thiết bị mà chúng kết nối tới X.25 sử dụng khái niệm “frame”-khung liệu để làm đơn vị liệu truyền dẫn máy chủ thiết bị chuyển đổi gói tin Bởi phần cứng thô gửi chuỗi bit, giao thức tầng phải định nghĩa định dạng cho frame rõ cách thức mà máy nhận dạng biên frame Vì lỗi trình truyền làm hỏng liệu, nên giao thức tầng bao gồm việc phát lỗi (thông qua checksum) Cuối cùng, trình truyền không tin cậy nên giao thức tầng rõ cách trao đổi thông báo cho phép máy biết frame truyền đến thành công + Tầng Mạng (Network Layer): Mô hình tham chiếu ISO rõ tầng thứ bao gồm tính hoàn chỉnh định nghĩa tương tác máy chủ mạng Có thể gọi tầng mạng tầng truyền thông mạng được, tầng định nghĩa đơn vị truyền tải khắp mạng bao gồm khái niệm việc định tuyến đánh địa đích đến Nên nhớ X.25, truyền thông máy chủ thiết bị chuyển đổi gói tin xem xét cách tách biệt Hơn nữa, mạng lưới cho phép gói tin định nghĩa giao thức tầng lớn kích thước khung liệu truyền tầng Phần mềm tầng tổng hợp gói tin hình thức mạng dự tính sử dụng tầng để chuyển ( mảnh) đến thiết bị chuyển đổi gói tin Tầng phải đáp ứng vấn đề tắc nghẽn mạng 10 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT + Tầng Giao Vận (Transport Layer): Tầng cung cấp tin cậy đầucuối việc cho phép máy chủ nguồn giao tiếp với máy chủ đích Ý tưởng tầng giao thức thấp cung cấp kiểm tra tin cậy, tầng đầu-cuối kiểm tra lại để bảo đảm không máy thất bại trình truyền + Tầng Phiên (Session Layer): Các tầng mức cao mô hình ISO mô tả cách thức mà phần mềm giao thức tổ chức để xử lý tính mà chương trình ứng dụng cần đến Tổ chức ISO cho vấn đề truy cập đầu cuối từ xa nên họ để tầng xử lý Thực tế, dịch vụ trung tâm sớm cung cấp mạng liệu công cộng bao gồm thiết bị đầu cuối cho kết nối máy chủ Hãng cung cấp máy chủ chuyên dụng gọi Packet Assembler and Disassembler (PAD) mạng với quyền truy cập dial-up Các thuê bao thường hay di chuyển sử dụng máy tính modem cá nhân dial-up đến PAD địa phương, tạo lập kết nối mạng đến máy chủ họ muốn đăng nhập vào Rất nhiều hãng sử dụng mạng cho kết nối khoảng cách xa để giảm thiểu chi phí kết nối dial-up trực tiếp + Tầng Trình Diễn (Presentation Layer): Tầng ISO thiết kế để bao gồm chức mà nhiều chương trình ứng dụng cần sử dụng mạng Ví dụ điển hình bao gồm quy trình tiêu chuẩn nén văn chuyển đổi hình ảnh đồ họa vào dòng bit để truyền mạng Hoặc tiêu chuẩn ISO khác gọi Abstract Sustax Notation ASN, cung cấp đại diện liệu mà chương trình ứng dụng sử dụng Một giao thức giao thức TCP/IP SNMP dùng ASN để đại diện cho liệu + Tầng Ứng Dụng (Application Layer): Tầng cuối tầng cao mô hình ISO, bao gồm chương trình ứng dụng sử dụng mạng Ví dụ chương trình mail điện tử hay trình gửi văn 2.3 Mô hình tham chiếu tầng TCP/IP Mô hình phân tầng phổ biến thứ không xuất xứ từ tổ chức tiêu chuẩn, mô hình đến từ trình nghiên cứu giao thức TCP/IP Nói chung, phần mềm TCP/IP tổ chức thành tầng tổng quát, tầng phần mềm xây dựng tảng tầng phần cứng thứ Hình 2.2 cho thấy tầng tổng quát hình thức liệu di chuyển chúng 11 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 2.2: tầng tổng quát phần mềm TCP/IP phía tầng phần cứng định dạng đối tượng di chuyển tầng Tầng giao diện mạng (network interface) gọi tầng liên kết mạng (datalink) + Tầng Ứng dụng (Application Layer): tầng cao này, người dùng gọi chương trình ứng dụng truy cập đến dịch vụ có sẵn mạng TCP/IP Ứng dụng tương tác với số giao thức tầng giao vận để gửi hay nhận liệu Mỗi chương trình ứng dụng chọn kiểu giao vận cần thiết, phù hợp, mà thông điệp độc lập chuỗi liên tiếp byte liệu Chương trình ứng dụng gửi liệu theo mẫu yêu cầu đến tầng giao vận để truyền tải + Tầng Giao Vận (Transport Layer): Nhiệm vụ tầng giao vận cung cấp giao tiếp chương trình ứng dụng Sự giao tiếp gọi giao tiếp đầu cuối Tầng giao vận điều chỉnh dòng thông tin Nó cung cấp giao vận tin cậy, bảo đảm liệu đến nơi mà lỗi thứ tự Để làm điều đó, phần mềm giao thức giao vận xếp để bên nhận gửi lại thông báo bên gửi gửi lại gói tin bị thất lạc Tầng giao vận chia luồng liệu thành nhiều mảnh gọi gói tin, gửi gói tin kèm với địa đích đến tầng trình truyền tải 12 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT + Tầng Internet: Như thấy, tầng Internet xử lý giao tiếp máy tính với máy tính Nó chấp nhận yêu cầu gửi gói tin từ tầng giao vận với thông tin định danh máy mà gói tin cần gửi đến Nó đóng gói gói tin datagram IP, điền vào header datagram, sử dụng thuật toán định tuyến để xác định cần phải chuyển datagram trực tiếp hay gửi cho router, gửi datagram đến giao diện mạng thích hợp trình truyền dẫn Tầng Internet xử lý datagram đến, kiểm tra tính hợp lệ gói tin, sử dụng thuật toán định tuyến để định xem datagram có nên xử lý cục hay chuyển tiếp Với datagram có địa máy cục bộ, phần mềm tầng internet xóa header chọn lựa giao thức truyền tải để xử lý goi tin Cuối cùng, tầng Internet gửi nhận thông điệp điều khiển báo lỗi giao thức ICMP cần + Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer) : tầng thấp phần mềm giao thức TCP/IP, chịu trách nhiệm cho việc tiếp nhận datagram IP truyền tải chúng mạng cụ thể Một giao diện mạng bao gồm driver thiết bị hay hệ thống phức tạp sử dụng giao thức kết nối liệu 2.4 Sự khác phân tầng ISO Internet Có hai khác biệt tinh tế quan trọng sơ đồ phân tầng giao thức TCP/IP sơ đồ ISO/X.25 Sự khác biệt xoay quanh tâm điểm ý độ tin cậy, khác biệt thứ hai liên quan đến vị trí trí thông minh hệ thống tổng thể 2.4.1 Cấp độ liên kết với Độ tin cậy End-to-End Một khác biệt giao thức TCP/IP giao thức X.25 nằm cách tiếp cận chúng để cung cấp dịch vụ truyền liệu đáng tin cậy Trong mô hình X.25, phần mềm giao thức phát xử lý lỗi tất tầng Ở cấp độ liên kết, giao thức phức tạp đảm bảo việc chuyển giao máy chủ chuyển mạch gói mà kết nối xác Checksum kèm với phần liệu chuyển giao, người nhận thông báo nhận mảnh liệu nhận Các giao thức tầng liên kết bao gồm thuật toán thời gian chờ truyền lại để ngăn ngừa liệu cung cấp tự động phục hồi sau phần cứng bị lỗi khởi động lại 13 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Các tầng X.25 cung cấp độ tin cậy riêng Ở tầng 3, X.25 cung cấp phát lỗi phục hồi cho gói tin chuyển lên mạng, sử dụng checksum kỹ thuật thời gian chờ kỹ thuật truyền lại Cuối cùng, tầng phải cung cấp cho độ tin cậy end-to-end, có nguồn tương ứng với điểm đến cuối để xác minh việc truyền Ngược lại với sơ đồ vậy, TCP/IP phân tầng giao thức chúng ý tưởng độ tin cậy vấn đề end-to-end Triết lý kiến trúc đơn giản: xây dựng mạng Internet để xử lý tải dự kiến, cho phép liên kết cá nhân máy bị liệu bị hỏng mà không cần cố gắng phục hồi nhiều lần Trong thực tế, có độ tin cậy hầu hết phần mềm tầng giao diện mạng TCP/IP Thay vào đó, tầng vận chuyển xử lý hầu hết vấn đề phát lỗi phục hồi Kết từ xác minh tầng giao diện làm cho phần mềm TCP/IP dễ hiểu thực cách xác Router trung gian loại bỏ datagram bị hỏng lỗi đường truyền hay chuyển giao Họ loại bỏ datagram tỷ lệ đến vượt công suất máy, thay đổi tuyến datagrams thông qua đường với chậm trễ ngắn dài mà không thông báo nguồn đích Có liên kết không đáng tin cậy có nghĩa số datagram không đến Phát thu hồi gói tin bị thực máy chủ nguồn đích, đó, gọi xác minh end-to-end Các phần mềm end-to-end đặt tầng giao vận TCP/IP sử dụng checksum, thông báo nhận, timeout để điều khiển truyền dẫn Vì vậy, không giống phân tầng giao thức hướng kết nối X.25, phần mềm TCP/IP tập trung nhiều vào kiểm soát độ tin cậy tầng 2.4.2 Vị trí trí thông minh việc định Một khác biệt mô hình X.25 mô hình TCP/IP xuất người ta xem xét vị trí ủy quyền kiểm soát Như quy luật chung, mạng sử dụng X.25 tuân thủ ý tưởng mạng lưới tiện ích cung cấp dịch vụ vận chuyển Các nhà cung cấp mà cung cấp dịch vụ kiểm soát truy cập mạng giám sát lưu thông để giữ ghi chép hạch toán toán Các nhà cung cấp mạng xử lý vấn đề định tuyến, kiểm soát luồng, thông báo nội bộ, làm cho vận chuyển đáng tin cậy Quan điểm để lại số điều mà máy chủ (hoặc cần) làm Nói ngắn gọn, mạng phức tạp, hệ thống độc lập 14 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT mà người ta đính kèm cho máy tính chủ tương đối đơn giản; máy chủ tham gia tối thiểu hoạt động mạng Ngược lại, TCP/IP yêu cầu máy chủ để tham gia vào hầu hết giao thức mạng Như đề cập host tích cực triển khai phát lỗi phục hồi Chúng tham gia việc định tuyến chúng phải chọn router gửi gói liệu, tham gia vào mạng lưới kiểm soát phải xử lý thông điệp điều khiển ICMP Do đó, so sánh mạng X.25 với mạng TCP/IP xem hệ thống phân phối gói tin tương đối đơn giản mà host thông minh đính kèm 2.5 Nguyên tắc phân tầng giao thức Độc lập với sơ đồ phân tầng đặc biệt sử dụng chức tầng, hoạt động giao thức tầng dựa ý tưởng Ý tưởng, gọi nguyên tắc phân tầng, tóm tắt ngắn gọn: Các giao thức phân tầng thiết kế cho tầng n đích nhận xác đối tượng gửi tầng n nguồn Các nguyên tắc phân tầng giải thích lý phân tầng ý tưởng mạnh mẽ Nó cho phép nhà thiết kế giao thức tập trung ý vào tầng thời điểm, mà không lo lắng cách tầng khác thực Ví dụ, xây dựng ứng dụng chuyển tập tin, nhà thiết kế xem xét có hai chương trình ứng dụng thực hai máy tính, tập trung vào thông điệp mà họ cần trao đổi để chuyển file Các nhà thiết kế cho ứng dụng máy chủ nhận xác liệu mà ứng dụng máy chủ khác gửi Hình 2.3 minh họa cách nguyên tắc tầng hoạt động: 15 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 2.3: Đường dẫn thông điệp từ ứng dụng máy chủ ứng dụng khác Tầng n host B nhận xác đối tượng tầng n host A gửi 2.5.1 Phân tầng môi trường TCP/IP Internet Tuyên bố nguyên tắc phân tầng mơ hồ, hình minh họa hình 2.3 xem xét vấn đề quan trọng không phân biệt vận chuyển từ nguồn tới đích cuối chuyển qua mạng nhiều Hình 2.5 minh họa khác nhau, cho thấy đường tin nhắn gửi từ chương trình ứng dụng máy chủ ứng dụng khác thông qua router Như hình vẽ, thông điệp nhận sử dụng hai frame mạng riêng biệt, cho việc truyền tải từ máy chủ A đến router R, từ router R đến B Các trạng thái nguyên tắc phân tầng mạng mà frame nhận đến R giống hệt với frame gửi máy chủ A Ngược lại, tầngứng dụng giao vận đối phó với vấn đề end-to-end thiết kế để phần mềm nguồn giao tiếp với đồng đẳng điểm đến cuối Như vậy, trạng thái nguyên tắc phân tầng mà gói 16 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT tin nhận tầng giao vận đích giống hệt với gói tin gửi tầng giao vận nguồn Hình 2.4: Nguyên tắc xếp tầng router sử dụng Frame nhậnđến router R frame gửi từ máy chủ A, khác với frame gửi R B Rất dễ dàng để hiểu tầng cao hơn, nguyên tắc phân tầng áp dụng vận chuyển end-to-end, tầng thấp áp dụng cho chuyển máy tính Nó không dễ dàng để xem làm nguyên tắc áp dụng cho Internet Một mặt, nói máy chủ gắn liền với mạng Internet nên xem mạng ảo lớn, với gói tin IP lấy nơi frame mạng Theo quan điểm này, gói liệu từ nguồn gốc đến đích cuối cùng, nguyên tắc tầng đảm bảo điểm đến cuối nhận cách xác gói tin nguồn gốc gửi Mặt khác, biết tiêu đề gói tin chứa lĩnh vực, thời gian để sống truy cập, thay đổi lần gói tin qua router Như vậy, điểm đến cuối không nhận xác gói tin tương tự nguồn gửi Chúng kết luận hầu hết gói tin nguyên vẹn qua internet, nguyên tắc phân tầng áp dụng cho 17 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT gói liệu truyền qua máy Để xác, không nên xem tầng Internet tầng cung cấp dịch vụ end-to-end 2.6 Phân tầng mạng sở hạ tầng Một số mạng diện rộng chứa nhiều chuyển mạch gói Ví dụ, mạng WAN bao gồm router kết nối với mạng cục trang web router khác sử dụng đường dây nối tiếp cho thuê Khi router nhận gói tin, cung cấp gói tin đến đích mạng địa phương, chuyển gói tin đường nối tiếp đến router khác Câu hỏi đặt là: "Làm để giao thức sử dụng đường dây nối tiếp phù hợp với sơ đồ phân tầng TCP/IP?" Câu trả lời phụ thuộc vào cách nhà thiết kế xem mối liên kết đường nối tiếp Từ gốc độ IP, thiết lập kết nối point-to-point router có chức thiết lập mạng vật lý độc lập, chúng hoạt động chung mạng vật lý Trong trường hợp đầu tiên, liên kết vật lý xử lý xác giống mạng khác Internet Các liên kết định số mạng độc đáo, hai máy mà chia sẻ liên kết có địa IP gán cho kết nối chúng Tuyến đường thêm vào bảng định tuyến IP mạng khác Một module phần mềm thêm vào tầng giao diện mạng để kiểm soát phần cứng liên kết mới, thay đổi đáng kể thực với sơ đồ phân tầng Nhược điểm phương pháp tiếp cận mạng lưới độc lập tăng sinh số mạng (một cho kết nối hai máy) gây bảng định tuyến lớn mức cần thiết Cả hai Serial Line IP (SLIP) point-to-point Protocol (PPP) xem liên kết nối tiếp mạng riêng biệt Phương pháp thứ hai để chứa kết nối point-to-point tránh việc gán nhiều địa IP cho dây vật lý Thay vào đó, xử lý tất kết nối chung mạng IP nhất, độc lập với định dạng frame, sơ đồ địa phần cứng giao thức liên kết liệu riêng Bộ định tuyến sử dụng phương pháp thứ hai cần có số mạng IP cho tất kết nối point-to-point Bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận mạng có nghĩa mở rộng sơ đồ phân tầng giao thức để thêm tầng định tuyến intranetwork tầng giao diện mạng thiết bị phần cứng Đối với máy có điểm kết nối, thêm tầng không cần thiết Để xem lý cần thiết, 18 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT xem xét máy tính với nhiều kết nối point-to-point vật lý, xem lại từ hình 1.2 cách mà tầng giao diện mạngđược chia thành nhiều module phần mềm điều khiển mạng Chúng ta cần phải thêm giao diện mạng cho mạng điểmđiểm mới, giao diện phải điều khiển nhiều thiết bị phần cứng Hơn nữa, cho datagram để gửi, giao diện phải chọn liên kết xác mà datagram gửi đến Hình 2.5 cho thấy tổ chức Phần mềm tầng Internet, qua giao diện mạng, tất gói liệu gửi vào kết nối point-to-point Các giao diện mạng chuyển chúng vào module định tuyến mạng nội mà phải phân biệt kết nối vật lý định tuyến gói tin cách xác Các lập trình viên, người thiết kế phần mềm định tuyến mạng nội xác định xác phần mềm lựa chọn xác liên kết vật lý Thông thường, thuật toán dựa bảng định tuyến mạng nội Bảng định tuyến mạng nội tương tự bảng định tuyến internet chỗ định đồ địa đích để định tuyến Bảng chứa cặp mục, (D, L) có D điểm đích máy chủ lưu trữ địa L xác định đường vật lý sử dụng để đến điểm Hình 2.5: (a) vị trí giao thức mạng nội cho kết nối pointto-point IP xem chúng mạng IP nhất, (b) sơ đồ chi tiết tương ứng với module phần mềm Mỗi mũi tên tương ứng với thiết bị vật lý 19 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Sự khác biệt bảng định tuyến Internet bảng định tuyến mạng nội bảng định tuyến mạng nội nhỏ Họ chứa thông tin định tuyến cho máy gắn trực tiếp vào mạng point-to-point Lý đơn giản: tầng Internet địa đích tùy ý đến địa router cụ thể trước qua gói tin đến giao diện mạng Các tầng mạng nội yêu cầu để phân biệt máy tính mạng point-to-point đơn 2.7 Hai ranh giới quan trọng mô hìnhTCP/IP Khái niệm phân tầng giao thức bao gồm hai ranh giới không rõ ràng: ranh giới địa giao thức phân tách đánh địa mức độcao mức độ thấp, ranh giới hệ điều hành phân tách hệ thống từ chương trình ứng dụng 2.7.1 Ranh giới địa giao thức cấp cao Bây thấy tầng phần mềm TCP/IP, nói xác khái niệm phân vùng ranh giới phần mềm sử dụng địa mức độ thấp(vật lý) từ phần mềm sử dụng địa (IP) mức độ cao Như hình 2.6 cho thấy, ranh giới xảy tầng giao diện mạng tầng Internet Đó là, Các chương trình ứng dụng tất phần mềm giao thức từ tầng Internet trở lên sử dụng địa IP; tầng giao diện mạng xử lý địa vật lý Như vậy, giao thức ARP thuộc tầng giao diện mạng Chúng phần IP 20 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình 2.6: Mối quan hệ tầng khái niệm ranh giới cho hệ điều hành địa giao thức cấp cao 2.7.2 Ranh giới hệ điều hành Hình 2.6 cho thấy ranh giới quan trọng kháckhá tốt, phân chia phần mềm thường coi phần hệ điều hành mà phần mềm Trong vận hành TCP/IP chọn để tạo khác biệt, theo sơ đồ hiển thị Bởi chúng nằm bên hệ điều hành, thông qua liệu tầng thấp phần mềm giao thức tốn so với qua chương trình ứng dụng tầng truyền tải 2.8 Các nhược điểm phân tầng Chúng nói phân tầng ý tưởng bản, cung cấp sở cho việc thiết kế giao thức Nó cho phép nhà thiết kế để chia vấn đề phức tạp thành toán nhỏ giải toán cách độc lập Thật không may, phần mềm, kết việc phân tầng nghiêm ngặt không hiệu Như ví dụ, xem xét công việc tầng vận chuyển Nó phải chấp nhận dòng byte từ chương trình ứng dụng, chia dòng thành gói tin, gửi gói tin lên internet Để tối ưu hóa chuyển, tầng vận chuyển nên chọn gói kích thước lớn cho phép gói tin chuyển frame hình mạng Đặc biệt, máy đích gắn trực tiếp vào mạng tương tự nguồn, có mạng vật lý tham gia vào việc chuyển giao, người gửi tối ưu hóa kích thước gói tin cho mạng 21 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Thông thường, người thực nới lỏng sơ đồ phân tầng nghiêm ngặt xây dựng phần mềm giao thức Chúng cho phép thông tin lựa chọn tuyến đường mạng MTU để truyền lên Khi phân bổ đệm, họ thường để lại không gian cho header bổ sung giao thức tầng thấp giữ lại header frame đến chuyển chúng tới giao thức tầng cao Tối ưu hóa làm cải thiện đáng kể hiệu giữ cấu trúc phân tầng 2.9 Ý tưởng đằng sau việc ghép kênh giải mã kênh Giao thức truyền thông sử dụng kỹ thuật ghép kênh giải mã kênh toàn hệ thống phân cấp tầng Khi gửi tin nhắn, máy tính nguồnbao gồm bit thêm để mã hóa loại tin nhắn, chương trình có nguồn gốc, giao thức sử dụng Cuối cùng, tất tin nhắn đặt vào frame mạng để truyền kết hợp thành luồng gói tin Vào cuối lúc tiếp nhận, máy đích sử dụng thông tin thêm để hướng dẫn xử lý Hãy xem xét ví dụ giải mã kênh thể hình 2.7: Hình 2.7: Giải mã kênh frame đến dựa vào loại trường tìm thấy frameheader 22 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Hình minh hoạ cách phần mềm tầng giao diện mạng sử dụng kiểu frame để lựa chọn thủ tục để xử lý frame Chúng nói giao diện mạng giả mã kênh frame dựa loại hình Để thực lựa chọn vậy, phần mềm máy nguồn phải thiết lập loại hình frame trước truyền tải Vì vậy, module phần mềm gửi frame sử dụng loại hình để xác định nội dung frame Ghép kênh giải mã kênh xảy hầu hết tầng giao thức Ví dụ, sau giao diện mạng giải mã kênhframe thông qua frame chứa IP datagram đến module IP, phần mềm IP chiết xuất datagram giải mã kênh dựa giao thức vận tải Hình 2.8 mô tả giải mã kênh tầng Internet Hình 2.8: Giải mã kênh tầng Internet Phần mềm IP chọn thủ tục thích hợp để xử lý gói tin dựa vào loại trường giao thức header gói tin Để định làm để xử lý gói tin, phần mềm internet kiểm tra header gói tin chọn giao thức xử lý dựa vào loại gói tin Trong ví dụ, loại gói tin là: ICMP, UDP, TCP 23 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT KẾT LUẬN Giao thức tiêu chuẩn mà xác định cách liệu mô tả chuyển từ máy khác Giao thức xác định cách vận chuyển diễn ra, làm lỗi phát hiện, làm thông báo nhận thông qua Để đơn giản hóa thiết kế thực giao thức, vấn đề truyền thông tách biệt thành toán giải cách độc lập Mỗi toán gán giao thức riêng biệt Ý tưởng phân tầng cung cấp khuôn khổ khái niệm thiết kế giao thức Trong mô hình tầng, tầng xử lý phần vấn đề giao tiếp thường tương ứng với giao thức Giao thức thực theo nguyên tắc phân tầng, nói phần mềm tầng n máy đích nhận xác phần mềm tầng n máy nguồn gửi Chúng tìm hiểu mô hình tham chiếu Internet tầng mô hình tham chiếu hình ISO tầng Trong hai trường hợp, mô hình phân tầng cung cấp khuôn khổ khái niệm cho phần mềm giao thức Các giao thức X.25 ITU theo mô hình tham chiếu ISO cung cấp ví dụ dịch vụ thông tin liên lạc đáng tin cậy cung cấp tiện ích thương mại, giao thức TCP/IP cung cấp ví dụ sơ đồ phân tầng khác Trong thực tế, phần mềm giao thức sử dụng ghép kênh giải mã kênh để phân biệt nhiều giao thức tầng định, làm cho phần mềm giao thức phức tạp so với mô hình phân tầng đề nghị 24 [...]... các giao thức, các vấn đề truyền thông được tách biệt thành bài toán có thể được giải quyết một cách độc lập Mỗi bài toán con được gán một giao thức riêng biệt Ý tưởng của phân tầng là căn bản vì nó cung cấp một khuôn khổ khái niệm về thiết kế giao thức Trong một mô hình tầng, mỗi tầng xử lý một phần của vấn đề giao tiếp và thường tương ứng với một giao thức Giao thức thực hiện theo các nguyên tắc phân. .. phân tầng chỉ cung cấp một khuôn khổ khái niệm cho phần mềm giao thức Các giao thức X.25 ITU theo mô hình tham chiếu ISO và cung cấp một ví dụ về dịch vụ thông tin liên lạc đáng tin cậy cung cấp bởi một tiện ích thương mại, trong khi các giao thức TCP/IP cung cấp ví dụ về một sơ đồ phân tầng khác nhau Trong thực tế, phần mềm giao thức sử dụng ghép kênh và giải mã kênh để phân biệt giữa nhiều giao thức. .. và báo lỗi của giao thức ICMP nếu cần + Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer) : là tầng thấp nhất trong phần mềm giao thức TCP/IP, chịu trách nhiệm cho việc tiếp nhận các datagram IP và truyền tải chúng trên một mạng cụ thể nào đó Một giao diện mạng có thể bao gồm driver thiết bị hay một hệ thống con phức tạp sử dụng giao thức kết nối dữ liệu của chính nó 2.4 Sự khác nhau giữa phân tầng ISO... yêu cầu để phân biệt giữa các máy tính trên một mạng point-to-point đơn 2.7 Hai ranh giới quan trọng trong mô hìnhTCP/IP Khái niệm phân tầng giao thức bao gồm hai ranh giới có thể không được rõ ràng: một ranh giới địa chỉ giao thức phân tách đánh địa chỉ mức độcao và mức độ thấp, và một ranh giới hệ điều hành phân tách hệ thống từ các chương trình ứng dụng 2.7.1 Ranh giới địa chỉ giao thức cấp cao... như một mạng IP duy nhất, độc lập với định dạng frame, sơ đồ địa chỉ phần cứng và giao thức liên kết dữ liệu của riêng mình Bộ định tuyến sử dụng phương pháp thứ hai chỉ cần có một số mạng IP cho tất cả các kết nối point-to-point Bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận duy nhất mạng có nghĩa là mở rộng sơ đồ phân tầng giao thức để thêm một tầng định tuyến intranetwork mới giữa các tầng giao diện mạng và... liệu, và tham gia vào mạng lưới kiểm soát vì phải xử lý các thông điệp điều khiển ICMP Do đó, khi so sánh một mạng X.25 với mạng TCP/IP có thể được xem như là một hệ thống phân phối gói tin tương đối đơn giản mà các host thông minh đính kèm 2.5 Nguyên tắc phân tầng giao thức Độc lập với sơ đồ phân tầng đặc biệt được sử dụng hoặc các chức năng của các tầng, các hoạt động của giao thức tầng được dựa trên... khái niệm phân vùng ranh giới phần mềm sử dụng địa chỉ mức độ thấp(vật lý) từ phần mềm sử dụng các địa chỉ (IP) mức độ cao Như hình 2.6 cho thấy, ranh giới xảy ra giữa các tầng giao diện mạng và tầng Internet Đó là, Các chương trình ứng dụng cũng như tất cả các phần mềm giao thức từ tầng Internet trở lên chỉ sử dụng địa chỉ IP; các tầng giao diện mạng xử lý các địa chỉ vật lý Như vậy, các giao thức ARP... chuyển trong một frame hình mạng Đặc biệt, nếu máy đích gắn trực tiếp vào một trong những mạng tương tự như nguồn, chỉ có một mạng vật lý sẽ được tham gia vào việc chuyển giao, vì vậy người gửi có thể tối ưu hóa kích thước gói tin cho mạng đó 21 Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT Thông thường, người thực hiện nới lỏng các sơ đồ phân tầng nghiêm ngặt khi xây dựng phần mềm giao thức Chúng cho phép các... và mạng MTU để truyền lên trên Khi phân bổ bộ đệm, họ thường để lại không gian cho header đó sẽ được bổ sung bởi các giao thức tầng thấp hơn và có thể giữ lại các header trên frame đến khi chuyển chúng tới các giao thức tầng cao hơn Tối ưu hóa như vậy có thể làm cải thiện đáng kể hiệu quả trong khi vẫn giữ cấu trúc phân tầng cơ bản 2.9 Ý tưởng cơ bản đằng sau việc ghép kênh và giải mã kênh Giao thức. .. cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT xem xét một máy tính với nhiều kết nối point-to-point vật lý, và xem lại từ hình 1.2 cách mà tầng giao diện mạng ược chia thành từng nhiều module phần mềm điều khiển một mạng Chúng ta cần phải thêm một giao diện mạng cho các mạng điểmđiểm mới, nhưng giao diện mới phải điều khiển nhiều thiết bị phần cứng Hơn nữa, cho một datagram để gửi, các giao diện mới phải chọn ... mềm giao thức mà phần mềm gặp phải chúng qua mạng internet sử dụng giao thức TCP/IP Báo cáo môn học Kỹ Thuật Liên Mạng -TVAT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHÂN TẦNG GIAO THỨC 1.1 Sự cần thiết đa giao thức. .. Internet phân tầng giao thức mức cao phân tầng giao diện mạng Trong diagram thực tế hình 1.2.b cho thấy phần mềm IP giao tiếp với nhiều module giao thức mức cao với nhiều giao diện mạng Báo cáo... Nguyên tắc phân tầng giao thức Độc lập với sơ đồ phân tầng đặc biệt sử dụng chức tầng, hoạt động giao thức tầng dựa ý tưởng Ý tưởng, gọi nguyên tắc phân tầng, tóm tắt ngắn gọn: Các giao thức phân tầng