Khoá luận tốt nghiệp Lời nói đầu Hiện nay, ngành công nghệ thông tin phát triển nhanh với công nghệ ngày càng tiên tiến và hiện đại. Một trong những thành tựu lớn nhất mà ngành công nghệ thông tin đã mang lại cho con ngời là mạng máy tính. Đây là một mạng máy tính liên kết con ngời trên toàn cầu lại với nhau. Việc trao đổi thông tin bây giờ đã trở nên nhanh chóng tiện lợi hơn bao giờ hết. Con ngời có thể trao đổi, thu thập thông tin qua th từ, sách báo, đài, ti vi . Ngày nay, con ngời ta có thể chủ động hơn qua mạng điện thoại, Internet . Do nhu cầu trao đổi thông tin trong xã hội phát triển ngày càng cao nên việc kết nối các máy tính lại với nhau đã trở thành một vấn đề đợc quan tâm đặc biệt. Mục tiêu đề ra là để những ngời sử dụng các máy khác nhau có thể trao đổi thông tin với nhau một cách dễ dàng và hiệu quả. Việc trao đổi thông tin cho dù là đơn giản nhất cũng phải tuân theo một giao thức nhất định. ở giới hạn đề tài này, tôi sử dụng giao thức TCP/IP để thực hiện công việc sau: Thử nghiệm truyền file trên máy tính dùng giao thức TCP/IP. Mục đích là để áp dụng lý thuyết giao thức truyền tin TCP/IP và ứng mô hình Client - Server rồi từ đó viết chơng trình truyền nhận file giữa các máy tính qua card LAN để mô phỏng cho lý thuyết này. Ngôn ngữ lựa chọn để viết đề tài này là ngôn ngữ Visual Basic, đây là một ngôn ngữ đợc sử dụng rộng rãi trong các dự án trong và ngoài nớc. Visual Basic cung cấp công cụ Winsock để xây dựng ứng dụng Client - Server cho phép dùng giao thức TCP/IP để trao đổi thông tin. Ngoài ra, Visual Basic có rất nhiều u điểm nổi bật nh tiết kiệm đợc thời gian và công sức so với một số ngôn ngữ lập trình có cấu trúc khác, dễ chỉnh sửa, tạo giao diện đẹp. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 1 Khoá luận tốt nghiệp Mặc dù đã nghiên cứu, học hỏi rất nhiều nhng tài liệu về lý thuyết này còn rất ít. Tôi đã cố gắng tổng hợp các tài liệu bằng Tiếng Anh và Tiếng Việt có liên quan đến đề tài, bằng việc tham khảo ý kiến của những ngời có kinh nghiệm, đặc biệt là sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Nguyễn Quang Ninh, tôi đã viết nên đề tài này. Tuy nhiên, trong khuôn khổ đề tài này, vì mới tiếp cận cho nên tôi còn cha thể tận dụng và khai thác hết toàn bộ chơng trình. Đề tài đợc hoàn thành ngoài sự cố gắng nổ lực của bản thân, còn có sự giúp đỡ rất lớn của thầy giáo ThS Nguyễn Quang Ninh, của các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin, cùng sự động viên, đóng góp ý kiến quý báu của các bạn đồng nghiệp. Tuy nhiên, do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế do đó nội dung của đề tài này còn nhiều thiếu sót. Rất mong đợc sự đánh giá, bổ sung của quý thầy cô và các bạn để chơng trình đợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn. Vinh, 10 tháng 5 năm 2005 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hồng Cả Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 2 Khoá luận tốt nghiệp CH CH ơNG I ơNG I Tổng quan về mạng máy tính I. Giới thiệu chung về mạng 1. Lịch sử hình thành và phát triển Sự kết hợp giữa hai máy tính và các hệ thống truyền thông đặc biệt là viễn thông đã tạo nên một bớc chuyển mới trong vấn đề khai thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Sự kết hợp giữa các máy tính đơn lẻ với nhau đã tạo nên một môi trờng làm việc mới, trong đó có rất nhiều ngời sử dụng máy tính phân tán trên những vị trí địa lý khác nhau có thể cùng khai thác tài nguyên của hệ thống. Các hệ thống máy tính nh thế đợc gọi là mạng máy tính (Computer Network). - Trong những năm 60 đã xuất hiện các mạng, trong đó các trạm cuối (Terminal) thụ động đợc nối vào một máy xử lý trung tâm. Máy xử lý trung tâm là một máy tính Mini có cấu trúc đơn giản nhng tốc độ xử lý thông tin cao và có khả năng làm việc phân tán, nó có nhiệm vụ quản lý và điều khiển toàn bộ sự hoạt động của hệ thống nh: thủ tục truyền dữ liệu, sự đồng bộ ở các trạm cuối. ở một số hệ thống khác, để giảm bớt nhiệm vụ của các máy xử lý trung tâm, hay giảm bớt số trạm cuối nối trực tiếp vào nó, ngời ta thêm vào các bộ tiền xử lý (Preprocessor hay còn gọi là Frontal) để tạo thành một mạng truyền tin, hệ thống này còn có các thiết bị tập trung (Concentrator) và dồn kênh (Multiplexor). Bộ dồn kênh có nhiệm vụ cung cấp song song các thông tin do các trạm cuối gửi tới. Bộ tập trung dùng bộ nhớ đệm (Buffer) để lu trữ tạm thời các thông tin. - Từ đầu những năm 70, các mạng máy tính đã đợc nối vào với nhau trực tiếp để tạo thành một mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 3 Khoá luận tốt nghiệp tin cậy. Cũng trong những năm 70, bắt đấu xuất hiện mạng truyền thông (Communication Network), trong đó thành phần chính là các nút mạng, đợc gọi là bộ chuyển mạch (Switching Unit) dùng để hớng thông tin tới đích của nó. Các nút mạng đợc nối với nhau bằng đờng truyền (Tranmission Line) còn các máy tính xử lý thông tin của ngời sử dụng (Host) hoặc các trạm cuối (Terminal) đợc nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng. Bản thân các nút mạng thờng là máy tính nên có thể đồng thời đóng vai trò máy của ngời sử dụng. - Sự kết hợp của máy tính với các hệ thống truyền thông tạo ra sự bùng nổ trong vấn đề tổ chức và khai thác mạng máy tính mà đến nay ngời ta đã thực sự thấy đợc tính u việt thực sự của mạng máy tính. Cho đến năm 1980 mạng máy tính mới thực sự phát triển và nó liên tục phát triển cho đến ngày nay, điển hình nhất là sự phát triển không ngừng của mạng INTERNET/INTRANET. 2. Mạng máy tính a. Lý do phát triển mạng máy tính Tại sao lại cần có mạng máy tính : Ban đầu chỉ đơn giản xuất phát từ nhu cầu trao đổi thông tin giữa các cá nhân cùng nghiên cứu chung một vấn đề, ngời ta sớm nhận thấy việc sao chép thông tin ra đĩa mềm, đi lại, để thực hiện việc trao đổi thông tin thực là lãng phí, bất tiện và tốn thời gian. Yêu cầu thực tế cho thấy có những bài toán, yêu cầu xử lý không thể giải đợc trên chỉ máy đơn lẻ với mô hình xử lý tập trung: qui mô xử lý, thông tin đến từ nhiều nguồn không thể tập trung tại một mối nhập dữ liệu, yêu cầu mở rộng bộ nhớ (đĩa cứng) ngày càng tăng tới giới hạn không thể cứ việc lắp thêm đĩa cứng mới vào là đợc . Khả năng đáp ứng của giải pháp lập mạng máy tính trớc yêu cầu phát triển của thực tế. Năng lực của mạng máy tính hơn hẳn tổng năng lực của từng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 4 Khoá luận tốt nghiệp máy đơn lẻ cộng lại do tính tổ chức của mạng, dễ dàng tăng cờng khả năng của mạng (chỉ đơn giản là mua thêm máy tính lẻ rồi hoà vào mạng, .) Sự ra đời của mạng máy tính đã tác động trở lại đối với sự phát triển của Tin học. Các mô hình xử lý không thể nghĩ đến khi chỉ có các máy đơn lẻ: mô hình xử lý song song, mô hình xử lý phân tán, tiến hành sử dụng chung tài nguyên để tiết kiệm và tăng hiệu quả công việc, các ngôn ngữ phát triển cho môi trờng mạng, . Tóm lại, các máy tính đợc kết nối thành mạng máy tính nhằm đạt tới mục tiêu sau đây: + Làm cho tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chơng trình, dữ liệu, .) trở nên khả dụng đối với bất kỳ ngời sử dụng nào trên mạng. + Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó quan trọng với các ứng dụng thời gian thực. b. Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các thiết bị máy tính nối với nhau để chia sẻ thông tin và các tài nguyên (Resource) nh các thiết bị, các chơng trình hệ thống, chơng trình ứng dụng, cơ sở dữ liệu, . Mạng máy tính có thể chỉ là hai máy tính nối với nhau nhằm chia sẻ các thiết bị ngoại vi, và cũng có thể lên tới hàng ngàn máy tính nằm trên khắp mọi miền thế giới để chia sẻ thông tin. Các máy tính trên mạng có hai loại chính : - Máy chủ (Server) là máy điều khiển và cung cấp tài nguyên trên mạng - Máy trạm (Workstation hay Client ) là các máy khai thác tài nguyên trên mạng, mỗi trạm làm việc đợc gọi là nút (Node) của mạng. Bất kỳ một sự kết nối vật lý nào đó mà các máy tính không thể dùng chung tài nguyên của nhau thì không phải là mạng máy tính. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 5 Khoá luận tốt nghiệp c. Các yếu tố cần thiết trớc khi quyết định triển khai mạng máy tính Có ba yếu tố cần phải có để có thể nghĩ đến việc xác lập một mạng máy tính: 1. Có hơn một máy tính và giữa chúng có nhu cầu chia sẻ tài nguyên (bao gồm cả thông tin và dịch vụ) 2. Có phơng tiện để kết nối với nhau (đờng truyền) 3. Có phơng thức để hiểu thông tin của nhau II. Các phân loại mạng thông dụng Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính. Theo những quan điểm phân loại khác nhau, ta cũng phân đợc các lớp mạng máy tính khác nhau. Thông thờng hiện nay ngời ta phân loại mạng máy tính theo một trong ba quan điểm dới đây, mà trong đó thông dụng nhất là phân loại theo địa lý cho ta các loại mạng LAN, WAN. 1. Phân loại theo cách sử dụng tài nguyên trên mạng a. Mạng Peer to Peer (bình đẳng) : Các máy tính trên mạng có vài trò ngang nhau. Các máy trên mạng có thể vừa là máy Server vừa là Workstation. Ví dụ các mạng máy tính mà trong các máy tính dùng hệ điều hành Window for Workgroup hay Windows 95 là mạng Peer to Peer. b. Mạng Server Based (mạng dựa trên một máy chủ) : Trong mạng Server Based có ít nhất một máy Server, trên đó có cài đặt hệ điều hành mạng (Network Operating System) có chức năng điều khiển và Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 6 Khoá luận tốt nghiệp cung cấp tài nguyên trên mạng. Ví dụ điển hình là các mạng dùng hệ điều hành Novell 3.x,4.x là các mạng Server Based. c. Mạng kết hợp giữa Peer to Peer và Server Based 2. Phân loại theo kiến trúc (topologies) của mạng. a. Kiến trúc tuyến (Bus) Mạng có kiến trúc tuyến bao gồm một đờng cáp chính, đợc kết thúc ở hai đầu (bằng Teminator). Các Node đợc nối trực tiếp vào đờng cáp chung này. Tín hiệu từ một thiết bị đợc truyền đi theo cả hai hớng của cáp. Tất cả các thiết bị đ- ợc nối vào đờng cáp chung không đòi hỏi phải có bộ tập trung (Hub). Tuy nhiên do kiểu chạy đờng cáp là không có cấu trúc, có nghĩa không có một điểm tập trung, nên thờng khó khăn trong việc phát hiện lỗi. Kiến trúc tuyến có u điểm là đơn giản, kinh tế nhng lại không thích hợp với địa hình phức tạp, khó bảo hành, khi sự cố xảy ra trên một nút sẽ gây lỗi trên toàn hệ thống. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 7 Khoá luận tốt nghiệp b. Kiến trúc hình sao (Star) Theo topology này, mỗi Node đợc nối vào một Hub trung tâm của mạng. Trong trờng hợp một Node bị hỏng nó sẽ không gây ảnh hởng trực tiếp đến các điểm còn lại. Tất cả thông tin đều phải đi qua một điểm trung tâm (Hub), vì vậy Hub trở thành điểm đảm bảo thông tin trong mạng. Một số Hub còn có các phần mềm quản lý làm đơn giản hoá công việc xử lý lỗi. Kiến trúc hình sao đơn giản thích hợp với địa hình phức tạp, dễ bảo hành khi có sự cố nhng đòi hỏi thêm nhiều thiết bị mạng khác. c. Kiến trúc vòng (Ring) Kiến trúc vòng thực chất là kiến trúc Bus nhng hai nút đầu và cuối trùng nhau tạo thành vòng khép kín. Đây là kiến trúc mạng đặc trng của hãng IBM. Các gói tin luân chuyển trên mạng theo một hớng trên vòng khép kín đó. Mỗi thiết bị trong mạng đóng vai trò nh một bộ Repeater làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 8 Khoá luận tốt nghiệp Kiến trúc này có u điểm là tốc độ truyền dữ liệu nhanh, độ an toàn cao. Nhng nói chung thiết bị cho kiến trúc mạng này đắt, không kinh tế. d. Kiến trúc hỗn hợp Kiến trúc này thờng đợc dùng trong thực tế. Tuỳ theo điều kiện địa hình, khả năng đầu t mà ngời ta kết hợp các kiểu kiến trúc với nhau gọi là kiến trúc hỗn hợp. 3. Phân loại theo qui mô địa lý của mạng a. Mạng cục bộ (LAN - Local Area Networks): Là mạng máy tính có phạm vi cục bộ, đợc cài đặt trong một phạm vi tơng đối nhỏ (nh trong một văn phòng hay một cơ quan, .) các thiết bị kết nối sử dụng thờng là đồng nhất. Khoảng cách từ Server đến các máy trạm (Workstation) thờng không vợt quá 500 m. b. Mạng đô thị (MAN - Metropolitan Area Networks): Phơng tiện kết nối đa dạng, qui mô thông thờng là bao phủ một thành phố, thị trấn, . c. Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Networks): Phát triển trên diện rộng, thậm chí có thể vợt ra khỏi biên giới, phơng tiện phong phú, tổ chức phức tạp. Thông thờng, WAN là kết quả tích hợp lại của một số mạng LAN với nhau thông qua các thiết bị viễn thông nh brigde, getway, modem . Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 9 Khoá luận tốt nghiệp 4. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch a. Mạng chuyển mạch kênh (circuit - switched networks) Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ đợc thiết lập một kênh cố định với nhau và đợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ đợc truyền trên một đờng cố định đó. Phơng pháp chuyển mạch kênh có hai nhợc điểm chính : - Phải tiêu tốn thời gian để thiết lập con đờng cố định giữa hai thực thể. - Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không đ- ợc phép sử dụng kênh truyền này. b. Mạng chuyển mạch thông báo (message - switched networks) Thông báo (message) là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng có khuôn dạng đợc qui định trớc. Mỗi thông báo đều chứa trong vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo. Căn cứ thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đờng dẫn tới đích của nó. Nh vậy mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng mà các thông báo đợc gửi đi trên các con đờng khác nhau. Phơng pháp chuyển mạch thông báo có nhiều u điểm so với phơng pháp chuyển mạch kênh, cụ thể là: - Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không chiếm dụng độc quyền mà đợc phân chia giữa nhiều thực thể. - Mỗi nút mạng có thể lu trữ thông báo cho đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn (congestion) của mạng. - Có thể điều khiển việc truyền tin bằng các sắp xếp độ u tiên cho các thông báo. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Cả 10 . một giao thức nhất định. ở giới hạn đề tài này, tôi sử dụng giao thức TCP/IP để thực hiện công việc sau: Thử nghiệm truyền file trên máy tính dùng giao thức. hiểu giao thức tcp/ip I. Tìm hiểu chung về giao thức giao tiếp 1. Khái niệm Giao thức giao tiếp (protocols) là những quy tắc, luật lệ mà các quá trình truyền