Căn bản về mạng máy tính

CHƯƠNG 1: CĂN BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH. 1.1. Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đường truyền được kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến ... Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính. Hình1: Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng Những ưu điểm khi kết nối các máy tính thành một mạng máy tính: • Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích. • Trao đổi thông tin trong một mạng máy tính dễ dàng • Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn. • Có thể dùng chung thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ,...). • Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín (E-Mail), tin tức dễ dàng. • Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp mà chức nǎng lại mạnh). • Mạng máy tính cung cấp môi trường làm việc từ xa (chính phủ điện tử, hội nghị từ xa, elearning..). 1.2. Các thuật ngữ cơ bản của mạng máy tính 1.2.1 Các thiết bị mạng a. Repeater Khái niệm: Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI. Repeater dùng để nối 2 mạng giống nhau hoặc các phần một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình. Khi Repeater nhận được một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng. Mô hình liên kết mạng của Repeater Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng. Hoạt động của Repeater trong mô hình OSI Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) nhưng không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau (như một mạng Ethernet và một mạng Token ring). Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng. Khi lựa chọn sử dụng Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng. b. Hub Khái niệm: Hub là một repeater nhiều cổng, chỉ hoạt động ở tầng vật lý (khuyếch đại tín hiệu). Hoạt động của HUB trong mô hình OSI c. Bridge Khái niệm: Là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu, nhận tín hiệu vật lý từ 1 cổng, nhận dạng dataframe, phân tích địa chỉ máy đích (địa chỉ MAC : địa chỉ vật lý – số hiệu NIC). • Nếu địa chỉ máy nhận và máy gửi cùng nằm trên một đoạn mạng thì cầu chặn lại không cho chuyển qua. • Nếu là khác đoạn mạng thì cầu cho chuyển qua. • Nếu cầu không xác định được địa chỉ đích, nó chuyển frame dữ liệu tới tất cả các đoạn mạng trừ đoạn mạng nguồn. • Việc sử dụng cầu làm tăng hiệu quả sử dụng mạng. Bridge phân chia một mạng thành các phân đoạn mạng Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI d. Switch Khái niệm: Switch được coi như cầu nhiều cổng, là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu. Một Switch có nhiều port với nhiều đoạn mạng nối đến chúng. Hoạt động của Switch trong mô hình OSI e. Router Khái niệm: Chức nǎng cơ bản của router là gửi đi các gói dữ liệu dựa trên địa chỉ phân lớp của mạng và cung cấp các dịch vụ như bảo mật, quản lý lưu thông... Giống như bridge, router là một thiết bị siêu thông minh đối với các mạng thực sự lớn. Router biết địa chỉ của tất cả các máy tính ở từng phía và có thể chuyển các thông điệp cho phù hợp. Chúng còn phân đường định truyền để gửi từng thông điệp có hiệu quả. Theo mô hình OSI thì chức nǎng của router thuộc mức 3, cung cấp thiết bị với thông tin chứa trong các header của giao thức, giúp cho việc xử lý các gói dữ liệu thông minh. Dựa trên những giao thức, router cung cấp dịch vụ mà trong đó mỗi packet dữ liệu được đọc và chuyển đến đích một cách độc lập. Khi số kết nối tǎng thêm, mạng theo dạng router trở nên kém hiệu quả và cần suy nghĩ đến sự thay đổi. Hoạt động của Router trong mô hình OSI 1.3.Các loại hình trạng mạng Khái niệm: Topo mạng xác định cấu trúc của mạng. Các loại topo được dùng phổ biến hiện nay: a. Bus Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ (host) cũng như tất cả các máy tính khác (workstation) hoặc các nút (node) đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến. Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống. b. Ring Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng. c. Star Kết nối tất cả các cáp tới một điểm trung tâm. Nếu sử dụng star mở rộng kết nối các star lại với nhau thông qua HUB hoặc SWITCH. Dạng này có thể mở rộng phạm vi và mức độ bao phủ của mạng. Star mở rộng d. Mesh Mỗi host trong mạng có đường nối riêng tới tất cả các host còn lại. Tăng khả năng tránh bị gián đoạn dịch vụ khi một máy bị hỏng. 1.4 Các giao thức mạng Khái niệm: Một tập các tiêu chuNn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính với nhau nhằm đảm bảo để thông tin có thể được trao đổi một cách nhanh chóng, chính xác, thông suốt được gọi là giao thức (Protocol). Các giao thức (Protocol) còn được gọi là nghi thức hoặc định ước của mạng máy tính. Từ quá trình trao đổi thông tin giữa hai đối tượng tham gia truyền thông là con người diễn ra ở nhiều mức: • Tầng tri thức: hai đối tượng tham gia cùng mức tri thức (cùng cách xử lý thông tin). • Cùng cách biểu diển thông tin (ngôn ngữ). • Cùng môi trường vật lý để truyền tin Đưa ra mô hình phân tầng (7 tầng ) xử lý thông tin trong quá trình trao đổi thông tin giữa hai đối tượng tham gia truyền thông. Mô hình OSI 1.5 Giới thiệu một số mạng thông dụng a. LAN (Local Area Networks): Mạng cục bộ (LAN ) là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà.... Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc. Một mạng LAN bao gồm các thành phần sau: • Máy tính. • Card giao tiếp mạng. • Các thiết bị ngoại vi, đường truyền thiết lập mạng. • Các thiết bị mạng. b. WAN (Wide Area Network): Mạng diện rộng, WAN liên kết các LAN và từ các LAN này có thể truy xuất đến các máy tính hay các file server tại các vị trí khác nhau. WAN có phạm vi địa lý rộng nên có khả năng cung cấp thông tin cự lý xa cho doanh nghiệp. c. MAN (Metropolitan Area Network): Kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố. Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100 Mbit/s). Một MAN thường bao gồm hai hay nhiều LAN cùng trong một vùng địa lý. d. GAN (Global Area Network): Kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. d. SAN (Storage Area Network): Là một mạng riêng dùng để lưu trữ dữ liệu, nó thích hợp với các hệ thống cần lưu trữ dữ liệu dự phòng, di chuyển file, tái tạo dữ liệu giữa các hệ thống. e. VPN (Virtual Private Network): Mạng dùng riêng ảo, là giải pháp sử dụng thiết bị phần cứng hoặc phần mềm để liên kết các mạng LAN tại các cơ sở khác nhau của một cơ quan thành một mạng LAN riêng bằng cách sử dụng Internet làm backbone. CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI 2.1. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI Từ thực tế của quá trình trao đổi thông tin giữa hai đối tượng tham gia truyền thông là con người ta thấy rằng để quá trình trao đổi thông tin được diễn ra ở nhiều mức (nhiều tầng khác nhau). • Tầng tri thức: Hai đối tượng tham gia trao đổi phải cùng mức tri thức (cùng cách xử lý thông tin). • Tầng trình diễn: Cùng cách biểu diễn thông tin (N gôn ngữ). • Tầng truyền dẫn: Cùng môi trường vật lý để truyền tin. Từ đó người ta xây dựng mô hình trao đổi thông tin giữa các máy tính dựa trên kiến trúc phân tầng và điển hình nhất là mô hình OSI. N gười ta chia quá trình truyền thông thành 7 tầng và mỗi tầng làm một nhiệm vụ cụ thể trong quá trình truyền thông. 2.2. Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI 2.2.1 Lịch sử của OSI Để mạng đạt khả nǎng tối đa, các tiêu chuNn được chọn phải cho phép mở rộng mạng để có thể phục vụ những ứng dụng không dự kiến trước trong tương lai tại lúc lắp đặt hệ thống và điều đó cũng cho phép mạng làm việc với những thiết bị được sản xuất từ nhiều hãng khác nhau. Hội đồng tiêu chuNn quốc tế là ISO (International Standards Organization), do các nước thành viên lập nên. Công việc ở Bắc Mỹ chịu sự điều hành của AN SI (American National Standards Institude) ở Hoa Kỳ. AN SI đã ủy thác cho IEEE (Institude of Electrical and Electronics Engineers) phát triển và đề ra những tiêu chuNn kỹ thuật cho LAN . 2.2.2 Ý nghĩa của OSI ISO đã đưa ra mô hình 7 mức (layers, còn gọi là lớp hay tầng) cho mạng, gọi là kiểu hệ thống kết nối mở hoặc mô hình OSI (Open System Interconnection). Việc ra đời mô hình OSI đã hỗ trợ việc kết nối và chia sẽ thông tin trên mạng một cách hiệu quả: - Cung cấp một chuNn chung để các hãng, nhà phát triển phát triển các ứng dụng của mình trên hệ thống mạng máy tính. - Cho phép nhiều kiểu mạng, phần cứng, phần mềm khác nhau có thể giao tiếp được với nhau. - N găn chặn các thay đổi tại một lớp ảnh hưởng đến các lớp khác. - Chia quá trình truyền thông trên mạng máy tính thành những phần nhỏ hơn giúp dễ hiểu và dễ tiếp cận. 2.3 Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từng tầng 2.3.1 Tầng vật lý (Physical) Khái niệm: Tầng vật lý liên quan đến việc truyền các dòng bit giữa các máy bằng kênh truyền thông vật lý, không quan tâm đến ý nghĩa và cấu trúc của chúng. Ngoài ra nó cung cấp các chuNn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết. Tầng vật lý (Physical layer) là tầng dưới cùng của mô hình OSI cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn. Tầng vật lý không qui định một ý nghĩa nào cho các tín hiệu đó ngoài các giá trị nhị phân 0 và 1. Ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghĩa của các bit được truyền ở tầng vật lý sẽ được xác định. Khác với các tầng khác, tầng vật lý là không có gói tin riêng và do vậy không có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit. Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền. Các giao thức được xây dựng cho tầng vật lý được phân chia thành hai loại giao thức sử dụng phương thức truyền thông dị bộ (asynchronous) và phương thức truyền thông đồng bộ (synchronous). • Phương thức truyền dị bộ: không có một tín hiệu quy định cho sự đồng bộ giữa các bit giữa máy gửi và máy nhận, trong quá trình gửi tín hiệu máy gửi sử dụng các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi. N ó cho phép một ký tự được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó. • Phương thức truyền đồng bộ: sử dụng phương thức truyền cần có đồng bộ giữa máy gửi và máy nhận, nó chèn các ký tự đặc biệt như SYN (Synchronization), EOT (End Of Transmission) hay đơn giản hơn, một cái "cờ " (flag) giữa các dữ liệu của máy gửi để báo hiệu cho máy nhận biết được dữ liệu đang đến hoặc đã đến. 2.3.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link) Khái niệm: Tầng liên kết dữ liệu (data link layer) là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bít được truyền trên mạng. Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi. N ó phải xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định. Các nhiệm vụ chính của tầng này là: − Chia thông tin cần gửi thành các frame, gửi các frame đi một cách tuần tự và xử lý các frame biên nhận (ACK frame) do bên nhận gửi về. Các frame có kích thước cỡ vài trăm byte hoặc vài nghìn byte, đầu và cuối frame được ghi thêm các nhóm bit đặc biệt làm ranh giới cho frame (tầng này nhận ra được ranh giới giữa các frame). − Đường truyền vật lý luôn luôn có thể gây lỗi nên tầng này phải giải quyết vấn đề nảy sinh khi bản tin bị hỏng, bị mất hoặc bị truyền lặp. Tầng này cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi. N ếu một gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại. − Giữ cho bên phát có tốc độ không gây “lụt” dữ liệu cho bên nhận. Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm 2 loại chính là các giao thức hướng ký tự và các giao thức hướng bit. Các giao thức hướng ký tự được xây dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuNn nào đó (như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu, các thủ tục.) và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một. 2.3.3 Tầng mạng (NetWork) Khái niệm: Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác. Nó xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Nó luôn tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích. Tầng mạng cung các các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm chí qua một mạng của mạng (network of network). Bởi vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau. hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying). Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác và ngược lại. Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu. Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được chuyển qua một chuỗi các nút. Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu. N hư vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp. Việc chọn đường là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn tới trạm đích của nó. Một kỹ thuật chọn đường phải thực hiện hai chức năng chính sau đây: • Quyết định chọn đường tối ưu dựa trên các thông tin đã có về mạng tại thời điểm đó thông qua những tiêu chuNn tối ưu nhất định. • Cập nhật các thông tin về mạng, tức là thông tin dùng cho việc chọn đường, trên mạng luôn có sự thay đổi thường xuyên nên việc cập nhật là việc cần thiết. Mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyễn mạch gói N gười ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức xử lý tập trung và xử lý tại chỗ. • Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng, chúng thực hiện việc lập ra các bảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó. Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cất giữ tại trung tâm điều khiển mạng. • Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việc chọn đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng. Trong từng thời điểm, mỗi nút phải duy trì các thông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình. N hư vậy các thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút. Thông thường các thông tin được đo lường và sử dụng cho việc chọn đường bao gồm: • Trạng thái của đường truyền. • Thời gian trễ khi truyền trên mỗi đường dẫn. • Mức độ lưu thông trên mỗi đường. • Các tài nguyên khả dụng của mạng. Khi có sự thay đổi trên mạng (ví dụ thay đổi về cấu trúc của mạng do sự cố tại một vài nút, phục hồi của một nút mạng, nối thêm một nút mới... hoặc thay đổi về mức độ lưu thông) các thông tin trên cần được cập nhật vào các cơ sở dữ liệu về trạng thái của mạng. Hiện nay khi nhu cầu truyền thông đa phương tiện (tích hợp dữ liệu văn bản, đồ hoạ, hình ảnh, âm thanh) ngày càng phát triển đòi hỏi các công nghệ truyền dẫn tốc độ cao nên việc phát triển các hệ thống chọn đường tốc độ cao đang rất được quan tâm. 2.3.4 Tầng vận chuyển (Transport) Khái niệm: Có nhiệm vụ tổ chức các kênh trao đổi thông tin giữa các dịch vụ tương ứng của hai máy tính tham gia truyền thông. Các vấn đề nảy sinh: Trong một lúc có thể có nhiều dịch vụ cùng tham gia trao đổi thông tin với các máy tính khác nên tầng giao vận phải có nhiệm vụ dồn kênh và phân kênh. • Giải pháp để tổ chức dồn kênh và phân kênh ở tầng giao vận là sử dụng socket. Mỗi dịch vụ tầng trên sẽ tiến hành trao đổi thông qua các cổng logic gọi là cổng dịch vụ, số hiệu cổng cùng dữ liệu được đóng gói trong quá trình dồn kênh. Ví dụ: - www: cổng 80 - ftp: cổng 21 - telnet: cổng 23… Các dịch vụ tầng trên chia thành 2 loại và ứng với mỗi loại tầng giao vận phải tổ chức truyền tin tương ứng với hai loại đó: • Đòi hỏi tin cậy • Chấp nhận các sai sót, nhưng thời gian truyền tin phải nhanh nhất có thể được 2.3.5 Tầng phiên (Session) Khái niệm: Thiết lập, quản lý, kết thúc các phiên làm việc giữa các ứng dụng, đảm bảo việc giao dịch giữa các ứng dụng được quản lý. 2.3.6 Tầng trình diễn (Presentation) Khái niệm: Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau. Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau (như hệ máy Intel và hệ máy Motorola). Tầng trình diễn (Presentation layer) phải chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn chung dùng để truyền thông và cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại. Tầng trình bày cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật. N goài ra tầng biểu diễn cũng có thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu để thể hiện thông tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày bung trở lại để được dữ liệu ban đầu. 2.3.7 Tầng ứng dụng (Application) Khái niệm: Tầng ứng dụng (Application layer) là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI và giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng. 2.4 Quá trình đóng gói dữ liệu và mở gói dữ liệu Khái niệm: Cũng giống như trong mô hình tham chiếu OSI, dữ liệu trước khi gửi đi phải được đóng gói, và khi nhận được dữ liệu quá trình mở gói dữ liệu sẽ được diễn ra theo hướng ngược lại. Dữ liệu gửi từ tầng ứng dụng đi xuống các tầng dưới của mô hình OSI, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dữ liệu mà nó sử dụng. Tại nơi gửi, mỗi tầng coi gói tin của tầng trên gửi xuống là dữ liệu của nó và thêm vào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp xuống tầng dưới. Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngược lại, mỗi tầng lại tách thông tin điều khiển của mình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên. Hình dưới đây mô tả chi tiết quá trình đóng gói dữ liệu thông qua 7 tầng của mô hình OSI Với 5 bước chuyển đổi để đóng gói dữ liệu: 1. Xây dựng dữ liệu. 2. Đóng gói dữ liệu tại tầng vận chuyển. 3. Bổ xung địa chỉ IP vào header tại tầng mạng. 4. Bỗ xung header và trailer tại tầng liên kết dữ liệu. 5. Chuyển thành các bit để truyền tại tầng vật lý. CHƯƠNG 3: MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN MẠNG 3.1 Môi trường truyền dẫn bằng cáp đồng 3.1.1. Cáp đồng trục Cáp đồng trục bao gồm một ống dẫn điện hình trụ tròn rỗng bao quanh một dây dẫn đơn, tạo thành hai phần tử dẫn điện. Phần dây dẫn đơn nằm ngay giữa cáp làm bằng đồng. Application Header + data 010010100100100100111010010001101000… Tầng ứng dụng Tầng chuyển vận Tầng mạng Tầng vật lý Tầng liên kết dữ liệu Xung quanh dây cáp đồng này được phủ một lớp cách điện. Lưới chắn bằng đồng có vai trò như là dây dẫn thứ hai và làm nhiệm vụ giảm lượng xuyên nhiễu điện từ từ môi trường ngoài lên dây dẫn đồng bên trong. Vỏ bọc làm nhiệm vụ bảo vệ bên ngoài. Ưu điểm: Cho phép truyền tín hiệu dài hơn các cáp STP hay UTP trong trường hợp không dùng Repeater. N ó có giá thành rẻ, truyền tối đa 500m, hỗ trợ các tốc độ 10- 100Mbps. Sử dụng cho nhiều dạng số liệu, bao gồm cả vô tuyến điện. Cáp đồng trục béo: Cáp đồng trục có đường kính lớn nhất có chiều dài truyền dẫn lớn, khả năng chống nhiễu cao. Đặc tính của loại này là cứng khó lắp đặt và hiện nay ít được dùng. 10BASE5 là loại này. Cáp đồng trục gầy: Loại cáp đồng trục này rất dễ dàng trong việc lắp đặt (chỗ gấp khúc, xoắn). Chi phí lắp đặt rẻ. Do cấu tạo của loại cáp này có một lớp lới kim loại làm nhiệm vụ dẫn điện nên khi nối phải đảm bảo để đoạn nối không làm ảnh hưởng đến chất lượng truyền tín hiệu. Hiện nay không dùng cáp này cho chuNn 100 Mbps hay cao hơn. 10 BASE 2 thuộc loại này. Dải thông của cáp này còn phụ thuộc vào chiều dài của cáp. Với khoảng cách 1 km có thể đạt tốc độ truyền từ 1– 2 Gbps. 3.2. Cáp UTP 3.2.1 Cấu tạo Mỗi một dây trong 8 dây tách biệt trong cáp UTP được bọc cách điện. Mỗi cặp hai dây được xoắn vào nhau. Các cặp dây xoắn với nhau nhằm khử nhiễu điện từ lên tín hiệu truyền trong mỗi dây, và số lượng vòng xoắn/mét dây đều thống nhất theo chuNn chung. Ưu điểm: Do kích thước nhỏ, dễ lắp đặt, khi sử dụng đầu nối RJ-45 giảm nhiễu và đảm bảo đầu nối chắc chắn. UTP được xem là đường truyền cáp đồng tốc độ cao. Nhược điểm: Dễ bị xuyên nhiễu hơn các loại cáp khác, khoảng cách truyền tín hiệu tối đa ngắn hơn so với cáp đồng trục, cáp quang. 3.2.2 Thông số kỹ thuật • Băng thông 10-100-1000Mbps (phụ thuộc chất lượng/loại cáp). • Giá: rẻ nhất. • Chiều dài tối đa: 100m. 3.2.3 Các chuẩn bấm dây Kết nối các thiết bị có bản chất hoạt động khác nhau: Các thiết bị có bản chất hoạt động khác nhau như máy tính – hub/repeater/switch/router…. Khi nối sử dụng cách nối straight-through nối từ thiết bị chuyển mạch đến cổng của card mạng (N IC). Khi nối cổng COM trên máy tính với cổng console của router hay switch sử dụng cách nối rollover. Sử dụng đầu nối RJ-45. Kết nối các thiết bị có bản chất hoạt động giống nhau: Các thiết bị có bản chất hoạt động giống nhau như máy tính- máy tính, hub-hub/repeater…Sử dụng cách nối Cross- over. 3.2.4 Cách kiểm tra 3.3. Cáp STP 3.3.1 Cấu tạo Mỗi dây được gói trong một lá kim loại. Bốn đôi như vậy lại được bọc chung một lưới kim loại. Có trở kháng là 150 Ω. Với cấu tạo trên sẽ giảm nhiễu điện giữa các đôi dây và hạn chế nhiễm điện từ bên ngoài. 3.3.2 Thông số kỹ thuật • Lý thuyết có thể đạt 500Mbps. • Trong thực tế là từ 10 – 100 Mbps. • Giá tiền vừa phải. • Chiều dài tối đa của cáp 100m. 3.4. Các loại cáp STP và UTP thường dùng STP và UTP có các loại (Category - Cat) thường dùng: 1. Loại 1 & 2 (Cat 1 & Cat 2): Thường dùng cho truyền thoại và những đường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s). 2. Loại 3 (Cat 3): tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16 Mb/s , nó là chuNn cho hầu hết các mạng điện thoại. 3. Loại 4 (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s. 4. Loại 5 (Cat 5): Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s. 5. Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 300Mb/s. Đây là loại cáp rẻ, dễ cài đặt tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng của môi trường. 3.5 Môi trường truyền dẫn bằng cáp quang 3.5.1. Sự phản xạ ánh sáng Khi tia sáng đập vào mặt phẳng nhẵn của bản thủy tinh, một phần năng lượng ánh sáng trong tia tới bị phản xạ lại. Đây cũng là cách truyền sóng ánh sáng trong cáp quang. Ánh sáng được mở/tắt để thể hiện các giá trị của thông tin (0/1) được truyền vào trong sợi quang phải ở bên trong sợi cho đến khi đến được đầu ra. Tia sáng không được khúc xạ vào vật liệu bao bọc sơi quang. Vì vậy bề mặt của cáp quang phải đóng vai trò như là gương phản xạ. Và hiện tượng phản xạ toàn phần phải xảy ra mỗi khi có sóng ánh sáng truyền qua cáp. Vì vậy lõi của sợi quang phải có hệ số khúc xạ lớn hơn vật liệu bao quanh nó. Vật liêu bao quanh gọi là lớp phủ (cladding). Góc tới của tia sáng lớn hơn góc tới hạn trong lõi và lớp phủ của nó. 3.5.2. Chế độ multimode và single mode Các Mode: là các con đường mà khi một tia sáng có thể theo khi đi trong sợi. Multimode (đa mode): Các tia sáng khi đã vào trong lõi, có một số đường đi mà ánh sáng có thể theo, các đường đi này được gọi là mode. Với đường kính của lõi đủ lớn có thể có nhiều đường đi và các sợi cáp như vậy gọi là sợi đa mode. Mỗi cáp quang bao gồm hai sợi thủy tinh được bọc riêng biệt. Với hai sợi như vậy sẽ hình thành hai đường đi từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận và ngược lại. Vậy cáp quang được dùng trong truyền tin song công hoàn toàn. SingleMode (đơn mode): Sợi đơn mode có các thành phần cấu thành giống như ở sợi đa mode. Sợi đơn mode khác sợi đa mode ở chỗ chỉ có một đường và có đường kính nhở hơn. Lõi của sợi đơn mode có đường kính 5-8 micromet, lớp phủ là 125 micromet. Tia sáng đi vào lõi theo góc 900 ánh sáng truyền đi trong lõi theo đường thẳng. Sợi đơn mode có thể truyền số liệu trong LAN 3km, và tốc độ hơn đa mode. 3.5.3. Các thành phần của cáp quang Các thiết bị truyền: Tín hiệu truyền trong cáp là sóng ánh sáng phải có cơ chế chuyển tín hiệu dạng điện sang sóng ánh sáng và ngược lại. LED: Phát ra ánh sáng hồng ngoại với bước sóng 850nm hay 1310nm. Bộ khuyếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích ứng (LASER), là một nguồn sáng tạo ra các chùm ánh sáng hồng ngoại mảnh và mạnh thường có bước sóng 1310nm hay 1550nm. PIN: Được chế tạo để cảm biến bước sóng 850nm, 1310nm hay 1550nm. Khi bị tác động bởi một xung ánh sáng với bước sóng thích hợp, nó sẽ ngưng phát điện khi không có ánh sáng tới. Các đầu nối: Các đầu nối được gắn vào các đầu của sợi quang sao cho các sợi có thể được nối đến các cổng trên thiết bị thu phát. Đối với sợi đa mode sử dụng đầu nối SC, sợi đơn mode sử dụng đầu nối ST. 3.5.4. Tín hiệu và nhiễu trong cáp quang Ánh sáng truyền trong cáp không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài trừ anh sáng bên ngoài truyền vào mà điều này thì không thể xảy ra. Do các ánh sáng truyền trên một sợi không tạo ra nhiễu và vì vậy không có hiện tượng nhiễu xuyên âm. Yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu truyền là do sự suy giảm tín hiệu trong quá trình truyền xa, sự tán sắc ánh sáng khi phản xạ. 3.5.5. Cài đặt, kiểm tra cáp quang N guyên nhân dẫn đến sự suy giảm chủ yếu là do lắp đặt không chuNn. N ếu sợi dây bị rạn nứt sẽ làm ánh sáng truyền ra ngoài và làm hỏng tín hiệu truyền Khi lắp đặt việc bẻ cáp cong cũng ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền, các đầu nối luôn được giữ sạch để tránh bụi. Quá trình ghép nối cáp rất phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao và đảm bảo các quy luật quang học. Khi kiểm tra sử dụng các thiết bị chuyên dụng. CHƯƠNG 4: CĂN BẢN VỀ CÔNG NGHỆ ETHERNET 4.1. Giới thiệu về Ethernet Ethernet là mạng cục bộ do ba công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển. Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay (chiếm hơn 90% thị phần mạng hiện nay). Ethernet LAN được xây dựng theo chuNn 7 lớp trong cấu trúc mạng của mô hình tham chiếu ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini. Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây: • Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mb/s. • Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km. Sử dụng tín hiệu bǎng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyến token (token bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các gói. Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ dài từ 64 đến 1518 byte. Với việc ra đời Gigabit Ethernet, ban đầu như là một công nghệ LAN thì giờ đây đã trở thành một chuNn MAN và WAN . Thành công chủ yếu của Ethernet là do các yếu tố sau: • Đơn giản và dễ dàng bảo trì. • Có khả năng phối hợp với các công nghệ khác. • Tin cậy. • Chi phí lắp đặt và nâng cấp thấp. Tất cả các chuNn phát triển sau này về cơ bản đều tương thích với chuNn gốc. Một frame của Ethernet xuất phát từ một N IC 10Mbps cáp đồng trục loại cũ trong một máy PC, đặt lên liên kết Ethernet quang tốc độ 10Gbps và kết thúc tại một N IC 100Mbps. Các gói trên một mạng Ethernet không bị thay đổi. Ethernet dựa trên topo dạng bus: 4.2. Chuẩn hóa IEEE Các tốc độ của Ethernet có thể là 10, 100, 1000 hay 10000 Mbps. Dạng frame cơ bản và các tầng phụ IEEE của các tầng 1 và 2 trong mô hình OSI được giữ một cách nhất quán qua tất cả các dạng Ethernet. Khi Ethernet cần mở rộng hay thêm các tính năng mới, IEEE lại công bố một bổ sung mới vào chuNn 802.3. ChuNn hóa IEEE nhằm: • Cung cấp thông tin công nghệ cần thiết để xây dựng thiết bị tuân theo các chuNn Ethernet. • Khuyến khích sự cải tiến bởi các nhà chế tạo. Tên của các công nghệ Ethernet bao gồm 3 phần: 4.3. Ethernet và mô hình OSI Ethernet hoạt động ở hai tầng của mô hình OSI, nửa bên dưới của tầng liên kết dữ liệu (Data Link) được gọi là lớp MAC và tầng vật lý. Để di chuyển số liệu giữa hai trạm Ethernet, số liệu thường được chuyển qua repeater. Các chuNn đảm bảo băng thông tối thiểu và hoạt động được qua đặc tả chỉ ra số trạm tối đa trên một segment, chiều dài tối đa của một segment, số lượng repeater tối đa giữa các trạm… 4.4. Đặt tên Để phân phối các frame trong một Ethernet, phải có hệ thống đánh địa chỉ, một phương pháp nhận dạng duy nhất cho các máy tính và các giao tiếp. Ethernet dùng các địa chỉ MAC chiều dài 48 bit và được biểu diễn dưới dạng 12 ký tự hexa. Sáu số đầu tiên định danh nhà sản xuất, dải địa chỉ MAC được IEEE quản lý. Sáu số còn lại là số xêri của giao tiếp, hay giá trị khác được quản lý bởi nhà chế tạo thiết bị. Các địa chỉ MAC đôi khi được xem như địa chỉ ghi sẵn bởi chúng được lập trình trong bộ nhớ ROM và được copy vào bộ nhớ RAM khi khởi động N IC. Trên một mạng Ethernet, khi một thiết bị truyền dữ liệu nó có thể mở một đường truyền thông dẫn đến thiết bị khác nhờ vào địa chỉ MAC của thiết bị. Thiết bị nguồn gắn một header có chứa địa chỉ MAC của địa chỉ đích và dữ liệu, sau đó gửi vào mạng. Khi dữ liệu này lan truyền dọc theo đường truyền mạng, mỗi N IC sẽ kiểm tra xem địa chỉ MAC trong nó có trùng với địa chỉ MAC đích chứa trong frame dữ liệu không. N ếu không trùng N IC bỏ qua frame. Khi dữ liệu đến node đích, N IC so thấy trùng địa chỉ, sẽ copy frame và chuyển lên cho các tầng trên của mô hình OSI để xử lý dữ liệu. Trên mạng Ethernet, tất các các node đều phải kiểm tra MAC header ngay cả khi các node đang truyền là kế cận nhau. Tất cả các thiết bị được nối vào Ethernet LAN có các giao tiếp được đánh địa chỉ MAC. 4.5. Data Frame Khung dữ liệu (data frame) được xây dựng ở tầng liên kết dữ liệu dưới dạng một dòng các bit (bit stream) để chuyển cho tầng vật lý. Việc tạo frame dữ liệu giúp thể hiện thông tin quan trọng như: • Các máy tính nào đang truyền với một máy tính khác • Khi nào hoạt động truyền thông giữa các máy tính bắt đầu diễn ra và khi nào thì kết thúc. • Hỗ trợ cho phương pháp kiểm soát lỗi truyền. • Tránh xung đột trong một miền xung đột (collision domain). Một frame có cấu trúc chung như sau: Khi một máy tính được kết nối vào môi trường vật lý, chúng phải có một cách thức nào đó để nắm bắt được sự hiện diện của các máy khác để quảng bá thông điệp “đây là một frame”. Các công nghệ khác nhau đều có các phương pháp khác nhau để thực hiện quá trình này, nhưng tất cả các frame bất kể công nghệ nào đều có một phần gồm các byte báo hiệu ban đầu. Tất cả các frame chứa thông tin đặt tên, như tên của node nguồn (MAC) và node đích. Hầu hết các frame đều có các trường đặc biệt. Và một số trường hợp các frame được thêm một số byte để các frame có chiều dài tối thiểu cho mục đích đồng bộ và tương thích giữa các chuNn Ethernet. N ội dung các trường trong frame: • Preambie: là một mẫu chứa các bit 1 và 0 xen kẽ nhau được dùng để đồng bộ trong hoạt động truyền bất đồng bộ từ 10Mbps trở xuống. Các phiên bản nhanh hơn của Ethernet là đồng bộ thì thông tin định thời này là dư thừa nhưng vẫn được giữ lại nhằm mục đích tương thích giữa các chuNn của Ethernet. • Start Frame Delimiter (SFD): gồm một trường dài 1 byte đánh dấu bắt đầu phần dữ liệu của một frame. • Destination Address: chứa địa chỉ đích MAC. 6 byte • Source: chứa địa chỉ nguồn MAC 6 byte. • Length/Type: N ếu giá trị trường này nhỏ hơn 0x600 thì đó là giá trị chỉ chiều dài frame. Phần dữ liệu được tính bắt đầu sau trường này trở đi, giá trị của nó chỉ ra loại giao thức lớp trên sẽ tiếp nhận dữ liệu sau khi xử lý frame Ethernet hoàn tất. N ếu giá trị bằng hoặc lớn hơn 0x600 chỉ ra loại và nội dung của trường dữ liệu được giải mã trên từng giao thức chỉ định. • Data: có chiều dài tùy ý miễn không vượt quá kích thước tối đa là 1500 byte. N ếu khích thước không đủ thì tự động chèn vào để frame không nhỏ hơn 64 byte. • FCS: kiểm soát lỗi của frame khi truyền trên mạng. N ếu không đúng sẽ yêu cầu truyền lại frame này. 4.6 Tầng MAC và thuật toán CSMA/CD 4.6.1. Tầng truy cập môi trường truyền MAC (Media Access Control) Tầng này làm nhiệm vụ xác định máy nào trong mạng được truyền dữ liệu trên đường cáp chung. MAC và LLC cấu thành phiên bản IEEE của tầng 2 (liên kết dữ liệu) của mô hình OSI. Khi được cài đặt vào trong mạng, các máy trạm phải tuân theo những quy tắc định trước để có thể sử dụng đường truyền, đó là phương thức truy nhập. Phương thức truy nhập được định nghĩa là các thủ tục điều hướng trạm làm việc làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận các gói thông tin. Có 3 phương thức cơ bản: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection): Giao thức này thường dùng cho mạng có cấu trúc bus. Các máy trạm cùng chia sẻ một kênh truyền chung, các trạm đều có cơ hội thâm nhập đường truyền như nhau (Multiple Access). Tuy nhiên tại một thời điểm thì chỉ có một trạm được truyền dữ liệu mà thôi. Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe đường truyền để chắc chắn rằng đường truyền rỗi (Carrier Sense). Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu đồng thời, xung đột dữ liệu sẽ xảy ra, các trạm tham gia phải phát hiện được sự xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột (Collision Detection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền. Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột có thể xNy ra với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin của hệ thống. Giao thức này thuộc công nghệ Ethernet. Giao thức dùng thẻ bài (Token Ring): Giao thức này được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) để cấp phát quyền truy nhập đường truyền tức là quyền được truyền dữ liệu đi. Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt, có kích thưóc và nội dung (gồm các thông tin điều khiển) được quy định riêng cho mỗi giao thức. Trong đường cáp liên tục có một thẻ bài chạy quanh trong mạng. Phần dữ liệu của thẻ bài có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Trong thẻ bài có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước. Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng. Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi. Khi đó trạm sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền đi theo chiều của vòng, thẻ bài lúc này trở thành khung mang dữ liệu. Trạm đích sau khi nhận khung dữ liệu này, sẽ copy dữ liệu vào bộ đệm rồi tiếp tục truyền khung theo vòng nhưng thêm một thông tin xác nhận. Trạm nguồn nhận lại khung của mình (theo vòng) đã được nhận đúng, đổi bit bận thành bit rỗi và truyền thẻ bài đi. Vì thẻ bài chạy vòng quang trong mạng kín và chỉ có một thẻ nên việc đụng độ dữ liệu không thể xNy ra, do vậy hiệu suất truyền dữ liệu của mạng không thay đổi. Trong các giao thức này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. Hai là một thẻ bài bận lưu chuyển không dừng trên vòng. Ưu điểm của giao thức là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thông lớn. Giao thức truyền thẻ bài tuân thủ đúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào sự xoay vòng tới các trạm. Việc truyền thẻ bài sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn. Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra thẻ bài để cho phép khôi phục lại thẻ bài bị mất hoặc thay thế trạng thái của thẻ bài và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm). Giao thức FDDI: FDDI là kỹ thuật dùng trong các mạng cấu trúc vòng, chuyển thẻ bài tốc độ cao bằng phương tiện cáp sợi quang. FDDI sử dụng hệ thống chuyển thẻ bài trong cơ chế vòng kép. Lưu thông trên mạng FDDI bao gồm 2 luồng giống nhau theo hai hướng ngược nhau. FDDI thường được sử dụng với mạng trục trên đó những mạng LAN công suất thấp có thể nối vào. Các mạng LAN đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao và dải thông lớn cũng có thể sử dụng FDDI. 4.6.2. Các quy tắc của MAC và thuật toán CSMA/CD Ethernet là công nghệ quảng bá trên môi trường chia sẻ. Phương pháp truy cập CSMA/CD được dùng trong Ethernet thực hiện ba chức năng sau: • Truyền và nhận các gói dữ liệu. • Giải mã các gói dữ liệu và kiểm tra các địa chỉ hợp lệ trước khi chuyển chúng đến các tầng cao hơn trong mô hình OSI. • Phát hiện lỗi trong các gói dữ liệu hay trên mạng. N ội dung chính của phương pháp này là khi một node trên mạng muốn truyền tin nó phải lắng nghe xem mạng (cáp) có bận không, nếu không bận sẽ truyền thông tin. Khi đụng độ xảy ra sẽ làm biên độ dao động của các tín hiệu tăng đột ngột, các thiết bị mạng có thể cảm nhận được xung đột này và sẽ không truyền tín hiệu, khi đó thuật toán vãn hồi được sử dụng, sau một khoảng thời gian thì các thiết bị có thể truyền dữ liệu và việc truyền dữ liệu là bình đẳng đối với mọi thiết bị. Với khả năng xảy ra xung đột là rất cao đặc biệt tỷ lệ các gói tin broadcast trong mạng theo chuNn Ethernet là rất lớn việc xảy ra xung đột làm giảm hiệu năng của mạng. Khi thiết kế các mạng LAN theo chuNn Ethernet cũng phải tính đến độ trễ thời gian của tín hiệu khi đi qua các thiết bị mạng (hub, repeater….). Độ trễ này nếu xảy ra quá giới hạn cho phép cũng là một trong những nguyên nhân gây ra các xung đột trên mạng, gây ra hiện tượng nghẽn mạng. Các thiết bị như HUB, repeater làm việc ở tầng vật lý không nhận ra địa chỉ MAC nên mỗi khi chúng nhận được một tín hiệu từ một cổng nó sẽ phát tin ra tất cả các cổng còn lại, vì vậy hình thành nên các vùng xung đột. Để hạn chế các miền xung đột do Hub gây ra, sử dụng luật 5-4-3. Luật này quy định giữa hai node bất kỳ trên mạng chỉ có thể có tối đa 5 đoạn mạng, kết nối thông qua 4 Repeater, và chỉ có 3 trong tổng số 5 đoạn mạng có máy tính kết nối mạng. 4.7 Các tham số định thời và quản lý lỗi trong Ethernet 4.7.1. Các tham số định thời trong Ethernet Các qui tắc và đặc tả cho sự hoạt động hoàn hảo của Ethernet không có gì là đặc biệt phức tạp, dẫu cho một vài điều thực hiện ở lớp vật lý tốc độ cao là rối rắm. Mặc dù đơn giản nhưng khi có vấn đề xảy ra trên Ethernet thì thường là rất khó xác định được nguyên nhân. Bởi kiến trúc bus cung của Ethernet, cũng được xem như là một điểm lỗi phân bố, mà phạm vị của vấn đề là bao hàm các thiết bị trong miền. Trong các tình huống mà repeater được dùng, điều này có thể bao gồm tất cả các thiết bị của tất cả 4 segment. Bất kỳ một trạm nào trên mạng Ethernet muốn truyền một thông điệp trước tiên phải lắng nghe xem có trạm nào khác đang truyền trên mạng không. N ếu đường truyền là hoàn toàn im lặng, trạm sẽ bắt đầu truyền ngay tức thì. Tín hiệu điện cần có thời gian để đi vào cáp và mỗi repeater tiếp theo đều tạo ra luồng trễ nào đó trong khi chuyển số liệu từ một port đến một port khác. Bởi thời gian trễ này mà có thể có nhiều trạm khác bắt đầu truyền tải cùng một thời điểm hay gần cùng một thời điểm. Kết quả là đụng độ xảy ra. N ếu một trạm được gắn vào mạng đang hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn thì trạm này có thể truyền và nhận một cách đồng thời và đụng độ sẽ không xảy ra. Hoạt động song công hoàn toàn cũng trao đổi các thông tin định thời và loại bỏ khái niệm khe thời gian. Hoạt động song công hoàn toàn cho phép thiết kế kiến trúc mạng lớn hơn vì sự hạn chế định thời cho phát hiện đụng độ bị loại bỏ. N ếu bán song công, giả sử rằng một đụng độ không xảy ra, trạm truyền sẽ truyền 64 bit thông tin định thời đồng bộ (preamble). Sau đó trạm truyền sẽ truyền thông tin sau: - Thông tin địa chỉ MAC của nguồn và đích. - Thông tin bổ xung nào đó trong header. - Số liệu thực sự. - FCS được dùng để đảm bảo thông điệp không bị hỏng trong quá trình truyền. Các trạm nhận frame tính toán lại FCS để xác định xem thông điệp đến có hợp lệ hay không và sau đó chuyển các thông điệp hợp lệ lên lớp giao thức cao hơn kế tiếp trong chồng giao thức. Các phiên bản 10Mbps hay thấp hơn của Ethernet là bất đồng bộ. Bất động bộ có nghĩa là mỗi trạm nhận sẽ dùng các octet của thông tin định thời để đồng bộ mạch thu với số liệu và sau đó loại bỏ các thông tin định thời này. Các hiện thực Ethernet tốc độ 100Mbps hay cao hơn là đồng bộ. Đồng bộ có nghĩa là không cần đến thông tin định thời, tuy nhiên vì lí do tương thích nên các Preamble và SFD vẫn còn. Đối với tất cả các tốc độ của Ethernet từ 1000Mbps trở xuống, chuNn này đều mô tả tại sao hoạt động truyền có thể không nhỏ hơn khe thời gian. Khe thời gian cho 10 và 100 Mbps là 512 thời bit (thời gian của một bit), hay 64 octet. Khe thời gian cho 1000Mbps là 4096 thời bit hay 512 octet. Khe thời gian được tính toán với giả sử cáp có chiều dài tối đa trên một kiến trúc mạng lớn nhất. Tất cả các thời gian trễ phần cứng đều tối đa và tín hiệu bồi (jam signal) 32 bit được dùng khi phát hiện đụng độ. Khe thời gian thực sự được tính chỉ lớn hơn một ít so với thời lượng lý thuyết cần thiết để đi giữa các điểm xa nhất trong miền đụng độ, va chạm với hoạt động truyền khác có thể xảy ra vào thời điểm nào đó, phát sinh các mảnh đụng độ quay trở về trạm truyền và xung đột này được trạm phát hiện. Để hệ thống làm việc được thì trạm truyền đầu tiên phải biết đụng độ trước khi nó hoàn tất truyền một frame có kích thước nhỏ nhất. Để cho phép 1000 Mbps Ethernet hoạt động trong chế độ bán song công, field mở rộng được thêm vào khi chỉ truyền toàn là các frame nhỏ để giữ cho trạm truyền ở trạng thái bận đủ lâu, với mục đích chờ các mảnh đụng độ quay về. Field này chỉ xuất hiện trên các liên kết bán song công tốc độ 1000Mbps và cho phép kích thước frame tối thiểu có đủ chiều dài phú hợp với các yêu cầu về khe thời gian. Các bit bổ sung sẽ bị máy thu loại bỏ. Trên 10Mbps Ethernet một bit tại lớp MAC cần 100 ns để truyền. Với tốc độ 100Mbps, thì cần 10 ns để truyền một bit và với tốc độ 1000Mbps chỉ cần 1 ns. Ước tính sơ bộ, 20,3 cm trên 1 ns thường dùng để tính toán trễ lan truyền trong cáp UTP. Đối với 100m cáp UTP chỉ cần 5 thời gian bit để tín hiệu 10BaseT chạy hết chiều dài cáp này. Để CSMA/CD hoạt động trạm truyền phải nhận thức được một đụng độ trước khi hoàn tất truyền một frame có chiều dài tối thiểu. Với tốc độ 100Mbps thì thời gian hệ thống có thể chấp nhận cáp có chiều dài 100m. Với tốc độ 1000Mbps các điều chỉnh đặc biệt được dùng khi gần như toàn bộ frame có kích thước tối thiểu sẽ được truyền trước khi bit đầu tiên tiếp cận đầu xa của 100m cáp UTP. Vì lý do này mà chế độ thông tin bán song công không được phép trong 10 Gigabit Ethernet. 4.7.2. Kiểm soát lỗi Điều kiện lỗi phổ biến nhất trên Ethernet là đụng độ. Đụng độ là cơ chế giải quyết sự tranh chấp truy xuất mạng. Một ít đụng độ đem đến một phương pháp đơn giản với lượng overhead nhỏ cho các node mạng phân xử tranh chấp tài nguyên mạng. Khi tranh chấp mạng trở nên nặng nề, các đụng độ có thể trở thành một vật cản đáng kể đối với hoạt động mạng hữu ích. Sự đụng độ dẫn đến sự thất thoát băng thông đó là tổn hao do khởi động truyền và tín hiệu bồi thêm cho sự đụng độ. Đây là trễ tiêu thụ và ảnh hưởng đến tất cả các node mạng gây ra sự sụt giảm đáng kể đối với thông lượng của mạng. Phần lớn đụng độ của mạng xảy ra rất sớm trong frame, thường trước SFD. Các đụng độ xảy ra trước khi SFD thường được thông báo cho lớp cao, cứ như là đụng độ không hề xảy ra. N gay khi đụng độ được phát hiện, trạm truyền gửi tín hiệu bồi 32 bit nhằm làm mạnh sự đụng độ lên. Điều này được thực hiện sao cho bất kỳ số liệu nào đang được truyền đều có cơ hội phát hiện ra sự đụng độ này. Một tín hiệu bồi có thể được cấu thành từ bất kỳ số liệu nhị phân nào vì nó không tạo thành checksum cho phần frame đã được truyền. Mẫu số liệu được thấy phổ biến nhất của một tín hiệu bồi là một, không, một, không lặp lại, giống như preamble. Khi quan sát bởi một phân tích giao thức, mẫu này xuất hiện như một tuần tự lặp lại của 0x5 hay 0xA. Các thông điệp bị gián đoán, được truyền một phần được xem như là các mảnh đụng độ. Các mảnh đụng độ thông thường nhỏ hơn 64 octet và do đó không thể kiểm tra chiều dài tối thiểu và cả kiểm tra FCS. 4.7.3. Các kiểu xung đột Các kiểu xung đột thường xảy ra khi hai hay nhiều trạm Ethernet truyền một cách đồng thời trong một miền đụng độ. Đụng độ đơn là đung độ bị phát hiện trong khi truyền một frame, nhưng với nỗ lực truyền kế tiếp thì frame được truyền thành công. Đa đụng độ chỉ ra rằng cùng một frame bị va chạm lặp lại trước khi được truyền một cách thành công. Các kết quả đụng độ, các mảnh đụng độ là các frame gián đoạn thường nhỏ hơn 64 octet và có một FCD không hợp lệ. Có 3 loại đụng độ: - Cục bộ. - Từ xa. - Muộn. Để tạo ra một đụng độ trên cáp đồng trục (10Base2 và 10Base5), tín hiệu đi vào cáp cho đến khi gặp phải một tín hiệu từ trạm khác. Dạng sóng chồng lấn, triệt hạ một vài phần của tín hiệu và làm gia tăng một số phần khác. Sự nhân lên của tín hiệu khiến mức điện áp vượt qua mức tối đa cho phép. Đây là điều kiện quá áp đều được cảm nhận bởi tất cả các trạm trên segment cáp cục bộ và được xem là đụng độ. Trên cáp UTP như 10BaseT, 100BaseTX và 1000BaseT, một đụng độ được phát hiện trên segment cục bộ chỉ khi nào trạm phát hiện một tín hiệu trên cặp RX vào cùng một thời điểm truyền số liệu lên cặp TX. Vì hai tín hiệu trên hai cặp dây khác nhau nên không có thay đổi đặc tính nào trong tín hiệu. Các đụng độ chỉ được nhận biết trên UTP khi trạm hoạt động trong chế độ bán song công. Chỉ có sự khác biệt chức năng giữa hoạt động trong chế độ song công hoàn toàn và bán song công được quan tâm ở đây là cặp thu và cặp phát có được dùng đồng thời hay không. N ếu trạm không được đặt trong trạng thái truyền nó không thể phát hiện một đụng độ cục bộ. N gược lại, các lỗi cáp như nhiễu xuyên âm quá mức có thể khiến cho trạm nhận thức hoạt động truyền của nó như một đụng độ. 4.8 Hoạt động của Repeater và Hub 4.8.1. Mô hình ứng dụng của Repeater và Hub Repeater và Hub là hai thiết bị làm việc ở tầng vật lý, nhiệm vụ của nó dùng để khuyếch đại tín hiệu vì vậy chúng làm tăng chiều dài của mạng. Tín hiệu được khuyếch đại tại chúng sẽ có một độ trễ thời gian nhất định, đó cũng là một trong những nguyên nhân làm tăng các miền xung đột. Vì vậy, khi sử dụng Repeater hay Hub cần chú ý điều này. 4.8.2. Hoạt động của Repeater Hoạt động của Repeater trong mô hình OSI Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) và không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau. Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng. Khi lưa chọn sử dụng Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng. 4.8.3. Hoạt động của Hub Hoạt động của HUB trong mô hình OSI Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN , đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua Hub. Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ mỗi trạm của mạng. Khi tín hiệu được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng khác của. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub. N ếu phân loại theo phần cứng thì có 3 loại hub: • Hub đơn (stand alone hub) • Hub modun (Modular hub) rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET. • Hub phân tầng (Stackable hub) là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này. N ếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại: • Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng. • Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có các linh kiện điện tử có thể khuyếch đại và xử lý các tín hiệu điện tử truyền giữa các thiết bị của mạng. Qúa trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên. Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của Hub chủ động cao hơn nhiều so với Hub bị động. Các mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động. Về cơ bản, trong mạng Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng. 4.8.4. Các tham số giới hạn khi thiết kế mạng với Repeater và Hub Các thiết bị như HUB, repeater làm việc ở tầng vật lý không nhận ra địa chỉ MAC nên mỗi khi chúng nhận được một tín hiệu từ một cổng nó sẽ phát tin ra tất cả các cổng còn lại, vì vậy hình thành nên các vùng xung đột. Để hạn chế các miền xung đột do Hub gây ra, sử dụng luật 5-4-3. Luật này quy định giữa hai node bất kỳ trên mạng chỉ có thể có tối đa 5 đoạn mạng, kết nối thông qua 4 Repeater, và chỉ có 3 trong tổng số 5 đoạn mạng có máy tính kết nối mạng. 4.9 Hoạt động của bridge và switch 4.9.1. Mô hình ứng dụng Bridge và Switch Khi cần chia một mạng LAN lớn thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Điều này làm giảm lưu lượng trên một LAN đơn và có thể mở rộng phạm vi địa lý mà một LAN có thể hỗ trợ. Bridge và Switch được dùng để nối các đoạn mạng với nhau và chúng hoạt động ở tầng 2 (data link – liên kết dữ liệu) trong mô hình OSI. 4.9.2. Khái niệm Collision Domain và Broadcast Domain Collision Domain (Miền xung đột): Miền xung đột được định nghĩa là vùng mạng mà trong đó các khung phát ra có thể gây xung đột với nhau. Càng nhiều trạm trong cùng một miền xung đột thì sẽ làm tăng sự xung đột và làm giảm tốc độ truyền, vì thế mà miền xung đột còn có thể gọi là miền băng thông (các trạm trong cùng miền này sẽ chia sẻ băng thông của miền) một trong những nguyên nhân chính làm cho hoạt động của mạng không hiệu quả. Mỗi khi một đụng độ xảy ra trên một mạng, tất cả các hoạt động truyền dừng lại trong một khoảng thời gian. Khoảng thời gian ngưng tất cả hoạt động truyền này thay đổi và được xác định bởi một thuật toán vãn hồi (backoff) trong mỗi thiết bị mạng. Khi sử dụng HUB, Repeater cần chú ý đến luật 5-4-3-2-1: • N ăm đoạn mạng hình thành môi trường truyền toàn mạng • Bốn Repeater hay Hub • Ba đoạn mạng có chứa host tham gia truyền thông • Hai đoạn mạng không chứa host • Một miền xung đột lớn. Broadcast Domain (Miền quảng bá): Miền quảng bá được định nghĩa là tập hợp các thiết bị mà trong đó khi một thiết bị phát đi một frame quảng bá (khung broadcast) thì tất cả các thiết bị còn lại đều nhận được. Khi sử dụng các thiết bị kết nối khác nhau, ta sẽ phân chia mạng thành các miền xung đột và miền quảng bá khác nhau. Miền quảng bá là một nhóm các miền collision domain được kết nới bởi các thiết bị lớp 2, vì vậy các thiết bị lớp 2 không thể nhận diện các frame broadcast và việc tạo ra các miền quảng bá làm giảm hiệu năng mạng, để hạn chế nó cần có nối các miền quảng bá bởi các thiết bị lớp 3 (router). Miền quảng bá Sử dụng Router phân chia miền quảng bá 4.9.3. Hoạt động của Bridge Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể được dùng với các mạng có các giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển đi hay không. Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI Khi một Bridge nhận được một frame, nó dò địa chỉ MAC với bảng để quyết định lọc, truyền hay sao chép frame này lên đoạn mạng khác. Cơ chế hoạt động: • N ếu địa chỉ máy nhận và máy gửi cùng nằm trên một đoạn mạng thì cầu chặn lại không cho chuyển qua. • N ếu là khác đoạn mạng thì cầu cho chuyển qua. • N ếu cầu không xác định được địa chỉ đích, nó chuyển frame dữ liệu tới tất cả các đoạn mạng trừ đoạn mạng nguồn. • Việc sử dụng cầu làm tăng hiệu quả sử dụng mạng. Bridge phân chia một mạng thành các phân đoạn mạng Ví dụ: • Máy A truyền cho B, qua Bridge, nó so sánh với bảng địa chỉ MAC, thấy địa chỉ nguồn và địa chỉ đích cùng chung cổng 1 vậy nó sẽ không phát tin qua cổng 2, hạn phát các gói tin dư thừa. Các loại Bridge: Có hai loại Bridge dùng để nối các đoạn mạng với nhau tùy theo mục đích sử dụng: • Bridge vận chuyển: dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau. Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi. • Bridge biên dịch: dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua. Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring. Khi đó Bridge thực hiện như một nút token ring trên mạng Token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể chuyền một gói tin theo chuNn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuNn đang sử dụng trên mạng Token ring. Tuy nhiên chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên phải hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng. Ví dụ: Kích thước tối đa của gói tin trên mạng Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Tokenring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng token ring gửi một gói tin cho trạm trên mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng byte dư sẽ bị chặt bỏ. 4.9.4. Hoạt động của Switch Switch được coi như cầu nhiều cổng, là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu. Một Switch có nhiều port với nhiều đoạn mạng nối đến chúng. Hoạt động của Switch trong mô hình OSI Hiện nay các Switch có thể làm việc ở tầng vật lý vì vậy các switch được thay thế cho các Hub để tăng hiệu năng của mạng. Cơ chế hoạt động: Switch có hai hoạt động cơ bản. • Hoạt động thứ nhất được gọi là chuyển mạch frame dữ liệu. Là quá trình mà qua đó một frame được tiếp nhận từ đầu vào và được truyền đi trên một đầu ra. • Hoạt động thứ hai là hỗ trợ hoạt động chuyển mạch, ở Switch duy trì các bảng chuyển mạch và tìm kiếm. Switch có hai nguyên tắc hoạt động là: • Store and Forward: N hận đủ data frame thì phát tín hiệu qua, nếu chưa nhận đủ thì lưu lại cho đến khi đủ, nếu data frame lỗi thì không phát. • Cut-Though: N hận ra địa chỉ MAC phát tín hiệu luôn, không cần chờ cho đủ frame dữ liệu. CHƯƠNG 5. MÔ HÌNH TCP/IP 5.1. Lịch sử phát triển của mô hình TCP/IP Vào cuối những năm 1960 và đầu 1970, Trung tâm nghiên cứu cấp cao (Advanced Research Projects Agency - ARPA) thuộc bộ quốc phòng Mĩ (Department of Defense - DoD) được giao trách nhiệm phát triển mạng ARPAN ET bao gồm mạng của những tổ chức quân đội, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu và được dùng để hỗ trợ cho những dự án nghiên cứu khoa học và quân đội. Đầu những năm 1980, một bộ giao thức mới được đưa ra làm giao thức chuNn cho mạng ARPAN ET và các mạng của DoD mang tên DARPA Internet protocol suit, thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP hay còn gọi tắt là TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Bộ giao thức này cũng được sử dụng cho các hệ thống sử dụng Unix. Mô hình TCP/IP có bốn lớp: lớp ứng dụng (Application Layer), lớp vận chuyển (transport layer), lớp Internet và lớp truy nhập mạng (network access Layer). Giao thức Internet có thể được sử dụng để giao tiếp thông qua bất kỳ hệ thống tương tác mạng nào. Chúng cũng được dùng cho cả mạng LAN và WAN . 5.2. Các tầng của mô hình TCP/IP 5.2.1 Tầng ứng dụng (Application Layer) Tầng ứng dụng của mô hình TCP/IP kiểm soát các giao thức lớp cao, các chủ đề về trình bày, biểu diễn thông tin, mã hóa, điểu khiển hội thoại. Tại tầng ứng dụng của mô hình có các giao thức hỗ trợ các ứng dụng sau: • FTP (File Transfer Protocol): là dịch vụ để truyền file giữa các hệ thống có hỗ trợ FTP. N ó hỗ trợ truyền file nhị phân hai chiều và tải các file ASCII. • TFTP (Trivial File Transfer Protocol): là dịch vụ không tạo cầu nối dùng UDP. • N FS (N etwork File System): là một bộ giao thức hệ thống file phân tán cho phép truy xuất file đến các thiết bị lưu trữ ở xa như là một đĩa cứng qua mạng. • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): quản lý hoạt động truyền mail qua mạng máy tính. Dữ liệu dưới dạng plaintext. • Telnet (Terminal emulation): cung cấp khả năng truy nhập từ xa vào máy tính khác. • SN MP (Simple N etwork Management Protocol): là giao thức cung cấp một phương pháp để giám sát và điều khiển các thiết bị mạng và để quản lý các cấu hình, thu thập thống kê, hiệu suất và bảo mật. • DN S (Domain N ame System): dùng để thông dịch tên của các miền và các nút mạng được quảng bá công khai sang các địa chỉ IP. 5.2.2 Tầng vận chuyển (Transport Layer) Tầng vận chuyển cung cấp các dịch vụ vận chuyển và thiết lập các cầu nối giữa các host trong mạng. Tầng vận chuyển định ra sự kết nối xuyên suốt giữa các ứng dụng của host. Các dịch vụ vận chuyển bao gồm các dịch vụ cơ bản sau: • Sự phân đoạn dữ liệu ứng dụng lớp trên. • Thiết lập các hoạt động xuyên suốt từ điểm này đến điểm kia. • Vận chuyển các phân đoạn dữ liệu (data segment) từ một host đến một host khác. • Điều khiển luồng được thực hiện thông qua cửa sổ trượt (Sliding Windows). • Tính tin cậy nhờ vào đánh chỉ số tuần tự và báo nhận. Tầng vận chuyển sử dụng hai giao thức truyền tin là TCP hướng kết nối và UDP không hướng kết nối. N ội dung cụ thể từng phần được trình bày chi tiết dưới đây. a. Giao thức TCP Là giao thức hướng kết nối, nó cung cấp một hoạt động truyền tin tin cậy. TCP chịu trách nhiệm phân chia dữ liệu gửi thành các segment tại máy gửi và lắp gép các segment lại tại máy đích, trong quá trình truyền có thể truyền lại bất cứ segment nào nếu máy đích chưa nhận được. Gói tin TCP có dạng sau: Gói tin TCP • Source port: Số hiệu của cổng gọi (16 bits) . • Destination Port : Số hiệu của cổng đích(16 bits) • Sequence N umber: Chữa số đảm bảo tuần tự chính xác của dữ liệu đến, giống như số thứ tự (32 bits) • Acknowledgment N umber (ACK): dùng trong các gói dữ liệu hồi đáp của máy nhận cho máy gửi, báo hiệu để máy gửi biết lượng dữ liệu mà máy nhận đã nhận được và yêu cầu gửi dữ liệu tiếp theo (32 bits) • Header Length: Số lượng các từ 32 bit trong header (32 bits) • Reserved : Set thành zero (6 bits) • Code Bits: Các chức năng điều khiển như là thiết lập và kết thúc một phiên, nó giống như cờ gồm 6 bits. 1. Cờ URG. 2. Cờ ACK dùng để xác nhận. 3. Cờ PSH (push) yêu cầu xóa vùng đệm. 4. Cờ RST(Reset) tái thiết lập. 5. Cờ SYN (Synchronic) đồng bộ. 6. Cờ FIN (finsh) Kết thúc, sử dụng khi muốn hủy kết nối. • Window: ghi kích thước cửa sổ của máy gửi báo cho máy nhận biết có gửi tín hiệu trở lại thì không được vượt quá kích thước này(16 bits) • Checksum: tính từ header và các trường dữ liệu(16 bits) • Urgent: Chỉ ra điểm kết thúc của dữ liệu chuNn(16 bits) • Options: Một tùy chọn định ra kích thước tối đa hiện hành của gói TCP. • Data: Dữ liệu giao thức của lớp trên. b. Giao thức điều khiển UDP UDP là giao thức không hướng kết nối trong giao thức TCP/IP. UDP là giao thức đơn giản dùng để trao đổi các datagram ma không có báo nhận cũng như sự đảm bảo gói tin đã đến đích. xử lý lỗi và truyền lại được giao phó cho giao thức mức cao hơn. Được dùng trong trường hợp không cần đặt các segment theo thứ tự. Gói tin UDP • Source port: số hiệu của cổng gọi. • Destination port: số hiệu của cổng đích. • Length: số byte trong header và trường dữ liệu. • Data: dữ liệu của giao thức lớp trên. • Checksum: được tính từ header và các trường dữ liệu. c. Bắt tay ba bước TCP là một giao thức hướng kết nối, khi hai host có nhu cầu trao đổi thông tin, một kênh thông tin được thiết lập. Hai host phải đồng bộ các chữ số tuần tự ban đầu. _ISN s (initial sequence N umbers). Sự đồng bộ yêu cầu mỗi phía truyền chữ số tuần tự ban đầu của mình và được xác nhận bằng một báo nhận ACK từ phía kia. 1. A -> B: SYN số tuần tự ban đầu của A là X (là số ngẫu nhiên do A sinh ra). ACK là 0. cờ SYN được thiết lập là 1, cờ ACK là 0. 2. B ->A :ACK số tuần tự của A là X+1, số tuần tự ban đầu của B là Y, cờ SYN là 1, cờ ACK là 1. B đã nhận được các gói tin có số thứ tự là X và yêu cầu gói tin thứ X+1. đồng thời B thiết lập số thự tự là Y. 3. A - >B: Xác nhận đã nhận được số tuần tự của B là ACK= Y. Và yêu cầu một phản hồi ACK=Y+1. d. Cửa sổ trượt Các gói dữ liệu phải được truyền đi đến đích theo một thứ tự giống như khi chúng được truyền đi để có được một hoạt động truyền dữ liệu địch thực theo hướng tin cậy. Quá trình truyền tin có thể thất bại nếu một gói tin không đến đích. Các giao thức cho phép máy gửi truyền cùng lúc nhiều gói tin. Số lượng gói dữ liệu mà máy phát được phép truyền mà chưa nhận được báo nhận được gọi là kích thước cửa sổ, hay gọi là cửa sổ. Giả sử trong trường hợp kích thước cửa sổ bằng 3 tức là thiết bị nguồn có thể truyền ba gói đến đích một cách liên tục. Sau đó thiết bị nguồn phải đợi báo nhận. N ếu đích nhận được ba gói này, nó sẽ gửi một báo nhận đến nguồn, lúc này nguồn lại gửi tiếp ba gói. N ếu đích không nhận được nó sẽ có thông báo lại cho phía nguồn. 5.2.3 Chỉ số cổng (port) của TCP và UDP Cả hai giao thức TCP và UDP đều dùng chỉ số cổng (port) để chuyển thông tin từ tầng vận chuyển lên tầng ứng dụng phía trên (quá trình phân kênh) và đóng gói dữ liệu được chuyển đến từ tầng ứng dụng (quá trình dồn kênh). Dựa vào số hiệu cổng được gửi kèm với gói tin mà tại tầng vận chuyển sẽ nhận biết được cần chuyển gói tin đó đến ứng dụng nào ở tầng trên. 5.2.4 Tầng Internet (Internet Layer) Mục đích của tầng này là tìm đường đi tốt nhất tới đích cho gói tin trong quá trình truyền trên mạng. Giao thức chính của tầng này là giao thức IP (Internet Protocol). Sự dẫn đường và chuyển mạch gói diễn ra ở tầng này. Các giao thức hoạt động tại tầng này là: • IP (Internet Protocol): cung cấp định tuyến đường đi của gói tin một cách tốt nhất, IP không quan tâm đến nội dung của các gói tin mà chỉ quan tâm tìm kiếm đường dẫn cho các gói tới đích. • ICMP (Internet Control Message Protocol): Cung cấp khả năng điều khiển và chuyển thông điệp. Các thông điệp của ICMP được kèm theo gói IP và được sử dụng để gửi các thông điệp lỗi và điều khiển. Các kiểu thông điệp: 1. Destination Unreachable : Đích không thấy 2. Time Exceeded : Vượt quá thời gian 3. Parameter Problem : Vấn đề về tham số 4. Subnet Mask Request : Yêu cầu Subnet Mask 5. Redirect : Chuyển hướng 6. Echo : Báo hiệu 7. Echo Reply : Báo hiệu lại 8. Time stamp : 9. Timestamp Reply 10. Information Request 11. Information Reply 12. Address Request 13. Address Reply • ARP(Address Resolution Protocol): xác định địa chỉ lớp liên kết số hiệu (địa chỉ MAC) khi đã biết trước địa chỉ IP. Khi chưa biết địa chỉ MAC, nó sẽ gửi một thông điệp cho toàn mạng. Máy nào có địa chỉ như trên sẽ gửi phản hồi lại. • RARP (Reverse Address Resolution Protocol): xác định các địa chỉ IP khi biết trước địa chỉ MAC. 5.2.5 Tầng truy nhập mạng (Network Access Layer) Tầng này định ra các thủ tục để giao tiếp với phần cứng mạng và truy nhập môi trường truyền. Các chức năng của tầng này bao gồm ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và gói (encapsulation) các gói IP thành các frame. Căn cứ vào dạng phần cứng và giao tiếp mạng, tầng truy nhập mạng sẽ xác lập kết nối với đường truyền vật lý của mạng. Một ví dụ về cấu hình tầng này là cài đặc Card mạng. N ếu đã được hỗ trợ bởi hệ điều hành Windows thì việc nhận card mạng sẽ được tự cập nhật, nếu chưa được hỗ trợ thì phải cài driver của card mạng đó. 5.3. Kiến trúc Internet Internet sử dụng nguyên lý kết nối ở tầng mạng. Dùng mô hình OSI làm mô hình để xây dựng các môđul độc lập. Điều này dẫn đến ý tưởng liên mạng (internetworking) mạng của các mạng. Kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung. Internetworking sử dụng ba công cụ chính là: bridge, router và switch. Sử dụng router để nối hai mạng với nhau: Router lưu trữ danh sách toàn bộ các địa chỉ máy tính và các đường dẫn nối với nó. Mỗi khi một gói tin được chuyển đến router nó sẽ quyết định chuyển đến địa chỉ đã lưu trong danh sách, trong trường hợp không có trong danh sách nó sẽ chuyển đến router tiếp theo. Kiến trúc của Internet là một đám mây phức tạp đối với người sử dụng nó là trong suốt, việc xây dựng kiến trúc theo chuNn chung đã cho phép hai máy tính ở bất cứ nơi đâu, với thành phần phần cứng, phần mềm nào đó cùng với các đặc tả giao thức đều có thể truyền thông với nhau một cách tin cậy. TCP/IP là một đám mây Các chi tiết vậy lý bị che đối với người sử dụng 5.4. MÔ HÌNH TCP/IP Mô hình tham chiếu OSI được ứng dụng rộng rãi khắp nơi, nhưng chuNn mở về kỹ thuật mạng máy tính lịch sử của Internet lại là TCP/IP (Tranmission Control Protocol/Internet Protolcol). Mô hình tham chiếu TCP/IP và chồng giao thức TCP/IP tạo khả năng truyền dữ liệu giữa hai máy tính bất kỳ trên thế giới, với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Mô hình TCP/IP gồm có 4 lớp: lớp ứng dụng, lớp vận chuyển, lớp Internet, và lớp truy suất mạng. 5.4.1. Lớp ứng dụng (Application Layer) Các nhà thiết kế TCP/IP cảm thấy rằng các giao thức mức cao nên bao gồm chi tiết của lớp trình bày và lớp phiên. Để đơn giản, họ tạo ra một lớp ứng dụng kiểm soát các giao thức mức cao, các vấn đề của lớp trình bày, mã hóa và điều khiển hội thoại. TCP/IP tập hợp tất cả các vấn đề liên quan đến lớp ứng dụng vào trong một lớp, đảm bảo dữ liệu được đóng gói một cách thích hợp cho lớp kế tiếp. 5.4.2. Lớp vận chuyển (Transport Layer) Lớp vận chuyển đề cập đến vấn đề chất lượng dịch vụ như độ tin cậy, điều khiển luồng và sửa lỗi. Một trong giao thức của nó là TCP, TCP cung cấp các phương thức linh hoạt và hiệu quả để thực hiện các hoạt động truyền dữ kiệu tin cậy, hiệu suất cao và ít lỗi. TCP là giao thức có tạo cầu nối. N ó tiến hành hội thoại giữa nguồn và đích trong khi bọc thông tin lớp ứng dụng thành các đơn vị gọi là segment. Tạo cấu nối không có nghĩa là tồn tại một mạch thực sự giữa hai máy tính (như vậy sẽ là chuyển mạch kênh – circuit switching), thay vì vậy nó có nghĩa là segment của 4 lớp di chuyển tới và lui giữa hai host để công nhận kết nối tồn tại một cách luận lý trong một khoảng thời gian nào đó. Điều này được coi như chuyển mạch gói (packet switching). Hình 5.4.2 Mô hình TCP/IP 5.4.3. Lớp Internet (Internet Layer) Mục tiêu của lớp internet là chuyển các gói bắt nguồn từ bất kỳ mạng nào trên liên mạng về đến được đích trong điều kiện độc lập với đường dẫn và các mạng mà chúng trải qua. Giao thức đặc trưng khống chế này gọi là IP. Công việc chính của lớp này là xác định đường dẫn tốt nhất và hoạt động chuyển gói diễn ra tại lớp này. 5.4.4. Lớp truy xuất mạng (Network Access Layer) Lớp này liên quan đến tất cả các vấn đề mà một gói IP yêu cầu để tạo ra một liên kết vật lý thật sự và sau đó tạo liên kết vật lý khác. N ó bao gồm các chi tiết kỹ thuật LAN và WAN , và tất cả các chi tiết trong lớp liên kết dữ liệu cũng như lớp vật lý trong mô hình OSI. 6. Địa chỉ IP 6.1 Giới thiệu chung N hư chúng ta đã biết, Internet là một mạng máy tính toàn cầu, do hàng nghìn mạng máy tính từ khắp mọi nơi nối lại tạo nên. Khác với cách tốt chức theo các cấp: nội hạt, liên tỉnh, quốc tế của một mạng viễn thông như mạng điện thoại chẳng hạn, mạng Internet có tổ chức chỉ một cấp, các mạng máy tính dù lớn, dù nhỏ khi nối vào Internet đều bình đẳng với nhau. Do cách tổ chức như vậy nên trên Internet có cấu trúc địa chỉ, cách đánh địa chỉ đặc biệt, trong khi cách đánh địa chỉ đối với mạng viễn thông lại đơn giản hơn nhiều. Đối với mạng viễn thông như mạng điện thoại chẳng hạn, khách hàng ở các vùng khác nhau hoàn toàn có thể có cùng số điện thoại, phân biệt nhau bằng mã vùng, mã tỉnh hãy mã quốc tế. Đối với mạng Internet, do cách tổ chức địa chỉ chỉ có một cấp nên mỗi khách hàng hay mỗi máy chủ hoặc Router đều có một địa chỉ internet duy nhất mà không được phép trùng với bất cứ ai. Do vậy mà địa chỉ trên internet thực sự là một tài nguyên. Hàng chục triệu máy chủ trên hàng trăm nghìn mạng. Để địa chỉ không trùng nhau phải có cấu trúc địa chỉ đặc biệt quản lý thống nhất và một tổ chức của Internet gọi là trung tâm thông tin mạng Internet – N etwork Information Center (N IC) chủ trì phân phối, N IC chỉ phân địa chỉ mạng (N et ID) còn địa chỉ máy chủ trên mạng đó (Host ID) do các tổ chức quản lý internet của từng quốc gia tự phân phối. Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộ giao thức TCP/IP. Mục đích của giao thức liên mạng IP là khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. IP là giao thức cung cấp dịch vụ phân phát Datagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, không đảm bảo IP Datagram sẽ tới đích và không duy trì bất kỳ thông tin nào về Datagram đã gửi đi. 6.2 Cấu trúc địa chỉ IP 6.2.1 Thành phần và hình dạng của địa chỉ IP * Phân loại: Địa chỉ IP phân làm 2 loại là IPv4 và IPv6 - Địa chỉ IPv4 có độ dài 32 bit đang được sử dụng hiện nay, được viết dưới dạng thập phân và được tách biệt bởi dấu chấm, các trường trong địa chỉ IPv4 có độ dài 8 bit. - Địa chỉ IPv6 có độ dài 128 bit, được viết dưới dạng thập lục phân và được tách biệt bởi dấu hai chấm, các trường trong địa chỉ IPv6 có độ dài 16 bit. * Cách đánh địa chỉ IP: Để hai hệ thống bất kỳ truyền thông, chúng phải có thể nhận diện và định vị lẫn nhau. Một máy tính có thể kết nối nhiều hơn một mạng, mỗi địa chỉ mạng sẽ định danh cho một kết nối của máy tính đến một kết nối khác. Sự kết hợp chữ (địa chỉ mạng) và chữ số (địa chỉ host) tạo một địa chỉ duy nhất cho mỗi thiết bị trên mạng. Mỗi máy tính trên mạng TCP/IP phải được cấp một định danh duy nhất hay địa chỉ IP. Địa chỉ IP hoạt động ở lớp 3 định vị các máy tính khác trên mạng, các máy tính cũng có một địa chỉ vật lý duy nhất được gọi là địa chỉ MAC. Các địa chỉ này được gán bởi nhà sản xuất Card giao tiếp mạng (N IC) và địa chỉ này hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI. Một địa chỉ IP là một tổ hợp 32 bit nhị phân. Hình 2.1 trình bày về một số 32 bit. Hình 2.1.2.1a Khuôn dạng địa chỉ IP Để làm cho địa chỉ IP dễ sử dụng, địa chỉ IP thường được viết dưới dạng bốn số thập phân và được tách ra. Ví dụ, địa chỉ IP của một máy là 192.168.80.1, phương pháp viết địa chỉ này được gọi là dạng thập phân có dấu chấm phân cách. Mỗi địa chỉ IP được viết thành bốn phần phân cách nhau bởi dấu chấm, mỗi phần của địa chỉ IP được gọi là một Octet bởi nó được tạo thành bởi 8 chữ số nhị phân. Ví dụ, địa chỉ IP 192.168.1.8 sẽ có ký hiệu nhị phân là: 11000000.10101000.00000001.100000000, sử dụng dạng thập phân có dấu chấm tạo ra dạng địa chỉ dễ hiểu hơn. Cả hai chữ số nhị phân và thập phân trong hình 2.2 biểu diễn cùng một giá trị nhưng rõ ràng dạng thập phân dễ nhìn hơn. 6.2.2 Các lớp của địa chỉ IP Để phù hợp với các mạng có kích thước khác nhau và hỗ trợ trong việc phân loại các mạng này, các địa chỉ IP được chia thành các nhóm gọi là các lớp. Mỗi địa chỉ IP 32 bit hoàn chỉnh chia thành phần mạng và phần host. Mỗi bit hay một tuần tự các bit bắt đầu mỗi địa chỉ sẽ xác định lớp của địa chỉ này. Có 5 lớp địa chỉ IP được trình bày trong hình dưới đây: Hình 2.1.2.2.a Các tiền tố lớp địa chỉ Địa chỉ lớp A được thiết kế cho các mạng cực kỳ lớn, với nhiều hơn 16 triệu địa chỉ host có sẵn. Các địa chỉ lớp A chỉ dùng Octet đầu tiên để chỉ địa chỉ mạng, ba Octet còn lại cung cấp địa chỉ host. Hình 2.1.2.2.b Địa chỉ lớp A Địa chỉ lớp B được thiết kế cho các mạng vừa phải, với hơn 65 nghìn địa chỉ host có sẵn. Một địa chỉ lớp B dùng hai Octet đầu làm địa chỉ mạng, hai Octet còn lại là địa chỉ host. Hình 2.1.2.2.c Địa chỉ lớp B Không gian địa chỉ lớp C được dùng phổ biến nhất trong số các lớp của địa chỉ IP. Không gian địa chỉ này được cung cấp cho các mạng nhỏ với tối đa 254 host. Hình 2.1.2.2.d Địa chỉ lớp C Lớp địa chỉ D được tạo ra để cho phép multicasting cho địa chỉ IP. Một địa chỉ multicast là một địa chỉ mạng duy nhất hướng dẫn các gói đến một nhóm các địa chỉ IP, nhóm địa chỉ IP được định nghĩa trước là địa chỉ multicast này. Do đó, một host có thể truyền luồng số liệu đến nhiều host một cách đồng thời. Hình 2.1.2.2.e Địa chỉ lớp D Địa chỉ lớp E đã được định nghĩa. Tuy nhiên, IETF dành các địa này cho công việc nghiên cứu riêng. Do đó, không có địa chỉ địa chỉ lớp E nào được cấp phát cho sử dụng Internet. Hình 2.1.2.2.g Địa chỉ lớp E 6.3 BỘ GIAO THỨC TCP/IP 6.3.1 Giới thiệu về TCP/IP Vào cuối những năm 1960 và 1970, trung tâm nghiên cứu cấp cao của Mỹ được giao trách nhiệm phát triển mạng APARN ET. Mạng APARN ET bao gồm những tổ chức quân đội, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu và được dùng để hỗ trợ cho những dự án nghiên cứu khoa học và quân đội (N gày nay, APRA được gọi là DARPA). N ăm 1984, DOD chia APARN ET ra thành 2 phần APARN ET sử dụng cho nghiên cứu khoa học và MILN ET sử dụng cho quân đội. Đầu những năm 1980, một bộ giao thức mới được đưa ra làm giao thức chuNn cho mạng APARN ET và các mạng của DOD mang tên DARPA Internet protocol suit, nó thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP hay còn gọi tắt là TCP/IP. N ăm 1987, tổ chức nghiên cứu quốc gia Hoa Kỳ (N ational Science Foundation - N SF) tài trợ cho việc kết nối 6 trung tâm siêu tính trên toàn liên bang lại với nhau thành một mạng với tên gọi N SFN ET. Về mặt vật lý, mạng này kết nối 13 điểm làm việc bằng đường điện thoại cao tốc được gọi là N SFN ET backbone, khoảng 8 đường backbone đã được xây dựng. N SFN ET được mở rộng với hàng chục mạng địa phương kết nối vào nó và kết nối vào mạng Internet của DARPA, cả N SFN ET và các mạng con của nó đều sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Bộ giao thức TCP/IP có một số ưu điểm chính như sau: - Giao thức chuNn mở thoải mái và sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều hành. Bởi vì nó được hỗ trợ bởi nhiều nhà cung cấp, TCP/IP lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên Internet. Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau. TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token ring, mạng quay số (Dial-up line), mạng X.25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền thông. - Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet. - Tiêu chuNn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ người dùng. Được tích hợp vào hệ điều hành UN IX, hỗ trợ mô hình client - server, mô hình mạng bình đẳng, hỗ trợ kỹ thuật dẫn đường động. DARPA hỗ trợ việc nghiên cứu kết nối nhiều loại mạng khác nhau lại thành một mạng toàn cầu Internet. N goài việc sử dụng cho tất cả các máy trên Internet, TCP/IP còn được sử dụng trong mạng nội bộ của một số tổ chức chính phủ hoặc thương mại, những mạng này gọi là Intranet. TCP/IP có thể kết nối một số lượng lớn các máy tính (150.000 máy trên nước Mĩ, Châu Âu, Châu Á) hay chỉ kết nối hai máy tính trong phòng làm việc. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu về bộ giao thức truyền thông TCP/IP. 6.3.2 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP Mặc dầu có nhiều giao thức trong bộ giao thức truyền thông TCP/IP, hai giao thức quan trọng nhất được lấy tên đặt cho bộ giao thức này là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol). TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các mạng không đồng nhất vói nhau. N gày nay, TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như mạng Internet toàn cầu. 6.3.2.1 Kiến trúc phân tầng của TCP/IP TCP/IP được xem là giản lược của mô hình OSI và được phân làm 4 tầng: - Tầng mạng (N etwork Layer) - Tầng Internet (Internet Layer) - Tầng giao vận (Transport Layer) - Tầng ứng dụng (Application Layer) Trong đó * Tầng liên kết mạng: là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và các chương trình giao tiếp thông tin cần thiết để có thể hoạt động và truy nhập đường truyền vật lý qua các thiết bị giao tiếp đó. * Tầng Internet: Xủ lý quá trình truyền gói tin trên mạng. Tầng này bao gồm các loại giao thức như IP (Internet protocol), ICMP (Internet control Message Protocol), IGMP (Internet Group Message Protocol). * Tầng giao vận: Phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện ứng dụng của tầng trên. Tầng này bao gồm hai giao thức TCP (Transmisson Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol). Giao thức TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, sử dụng các cơ chế như chia gói tin ở tầng trên thành các gói tin nhỏ hơn ở tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt thời gian time - out để nhận biết thời gian gói tin đã được gửi đi. Do tầng này đảm bảo tính tin cậy nên tầng trên không cần phải quan tâm nữa. Giao thức UDP thì cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng trên, nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ tầng này tới tầng kia làm không đảm bảo đến được đích, các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên. * Tầng ứng dụng: Là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP, bao gồm các tiến trình và giao thức cung cấp sử dụng truy cập mạng. Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp cho tầng này như: Telnet phục vụ truy cập mạng từ xa, FTP dịch vụ truyền tệp, Email gửi thư điện tử, WWW (Word-Wide-Web) … Việc phân tầng này đảm bảo một số nguyên tắc sau: - Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hoá tương ứng. - Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng. - Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa các quy tắc chuNn hoá quốc tế. - Ranh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất (tham số cho chương trình con là ít). - Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp. - Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết. - Các mức con có thể lại bị loại bỏ. - Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông). - Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung. - Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của tầng. - FTP (File transfer Protocol): Giao thức truyền tệp cho phép người dùng lấy hoặc gửi tệp tới một máy khác - Telnet: Chương trình mô phỏng thiết bị đầu cuối cho phép người dùng login vào một máy chủ từ một máy tính nào đó trên mạng. - SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Một giao thức thư tín điện tử. - DNS (Domain N ame server): Dịch vụ tên miền cho phép nhận ra máy tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ Internet khó nhớ. - SNMP (Simple N etwork Management Protocol): Giao thức quản trị mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng. - RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động. - ICMP (Internet Control Message Protocol): N ghi thức thông báo lỗi. - UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền thông không kết nối, cung cấp dịch vụ truyền không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phí truyền. Application Layer Transport Layer (Host Layer) Internet Layer (GetwayLayer ) Network Interface Layer RIP SN MSMTP Transsmission Control Protocol User Datagram Protocol TELN EFTP Internet Protocol ICMP ARP Token Fiber Token BusEthernet DN S - TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức hướng kết nối, cung cấp dịch vụ truyền thông tin tưởng. - IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua các máy tính đến đích. - ARP (Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa chỉ TCP/IP thành địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng. TCP là một giao thức có liên kết, nghĩa là cần thiết lập liên kết giữa hai thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Một tiến trình ứng dụng trong một máy tính truy nhập vào các dịch vụ của giao thức TCP thông qua một cổng của TCP. Một cổng TCP kết hợp với địa chỉ IP tạo thành một đầu nối TCP/IP duy nhất trong liên mạng. Một đầu nối TCP/IP có thể tham gia nhiều liên kết với các đầu nối TCP/IP ở xa khác nhau. Trước khi truyền dữ liệu qua hai trạm cần phải thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ được giải phóng. * Các bước thực hiện để thiết lập một liên kết TCP/IP Thiết lập một liên kết mới có thể được mở theo một trong 2 phương thức: Chủ động (active) hoặc bị động (passive) - Phương thức bị động, người sử dụng yêu cầu TCP chờ đợi một yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua một đầu nối TCP/IP. N gười sử dụng dùng hàm passive Open có khai báo cổng TCP và các thông số khác. - Với phương thức chủ động, người sử dụng yêu cầu TCP mở một liên kết với một đầu nối TCP/IP ở xa. Liên kết sẽ được xác lập nếu có một hàm Passive Open tương ứng đã được thực hiện tại đầu nối TCP/IP ở xa đó. 6.4. Kỹ thuật chia mạng con của Internet (IP subnetting) 6.4.1. Nguyên nhân N hư đã nêu trên địa chỉ trên Internet thực sự là một tài nguyên, một mạng khi gia nhập Internet được Trung tâm thông tin mạng Internet ( N IC) phân cho một số địa chỉ vừa đủ dùng với yêu cầu lúc đó, sau này nếu mạng phát triển thêm lại phải xin N IC thêm, đó là điều không thuận tiện cho các nhà khai thác mạng. Hơn nữa các lớp địa chỉ của Internet không phải hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế, địa chỉ lớp B chẳng hạn, mỗi một địa chỉ mạng có thể cấp cho 65534 máy chủ, Thực tế có mạng nhỏ chỉ có vài chục máy chủ thì sẽ lãng phí rất nhiều địa chỉ còn lại mà không ai dùng được . Để khắc phục vấn đề này và tận dụng tối đa địa chỉ được N IC phân, bắt đầu từ năm 1985 người ta nghĩ đến Địa chỉ mạng con. N hư vậy phân địa chỉ mạng con là mở rộng địa chỉ cho nhiều mạng trên cơ sở một địa chỉ mạng mà N IC phân cho, phù hợp với số lượng thực tế máy chủ có trên từng mạng. 6.4.2. Phương pháp phân chia địa chỉ mạng con Một số khái niệm liên quan tới việc phân địa chỉ các mạng con. * Default Mask: (Giá trị trần địa chỉ mạng) được định nghĩa trước cho từng lớp địa chỉ A,B,C. Thực chất là giá trị thập phân cao nhất (khi tất cả 8 bit đều bằng 1) trong các Octet dành cho địa chỉ mạng - N et ID. Default Mask: Lớp A 255.0.0.0 Lớp B 255.255.0.0 Lớp C 255.255.255.0 *Subnet Mask: ( giá trị trần của từng mạng con) Subnet Mask là kết hợp của Default Mask với giá trị thập phân cao nhất của các bit lấy từ các Octet của địa chỉ máy chủ sang phần địa chỉ mạng để tạo địa chỉ mạng con. Subnet Mask bao giờ cũng đi kèm với địa chỉ mạng tiêu chuNn để cho người đọc biết địa chỉ mạng tiêu chuNn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia ra thành các mạng con. Mặt khác nó còn giúp Router trong việc định tuyến cuộc gọi. *Nguyên tắc chung: Lấy bớt một số bit của phần địa chỉ máy chủ để tạo địa chỉ mạng con. Lấy đi bao nhiêu bit phụ thuộc vào số mạng con cần thiết (Subnet mask) mà nhà khai thác mạng quyết định sẽ tạo ra. Vì địa chỉ lớp A và B đều đã hết, hơn nữa hiện tại mạng Internet của Tổng công ty do VDC quản lý đang được phân 8 địa chỉ mạng lớp C nên chúng ta sẽ nghiên cứu kỹ phân chia địa chỉ mạng con ở lớp C. a. Địa chỉ mạng con của địa chỉ lớp C Class c: Địa chỉ lớp C có 3 octet cho địa chỉ mạng và 1 octet cuối cho địa chỉ máy chủ vì vậy chỉ có 8 bit lý thuyết để tạo mạng con, thực tế nếu dùng 1 bit để mở mạng con và 7 bit cho địa chỉ máy chủ thì vẫn chỉ là một mạng và ngược lại 7 bit để cho mạng và 1 bit cho địa chỉ máy chủ thì một mạng chỉ được một máy, như vậy không logic, ít nhất phải dùng 2 bit để mở rộng địa chỉ và 2 bit cho địa chỉ máy chủ trên từng mạng. Do vậy trên thực tế chỉ dùng như bảng sau. Default Mask của lớp C : 255.255.255.0 Địa chỉ máy chủ 255.255.255.1 1 0 0 0 0 0 0 ; 192 ( 2 bit đ/ chỉ mạng con 6 bit đ/chỉ máy chủ) 255.255.255.1 1 1 0 0 0 0 0 ; 224 ( 3 bit đ/chỉ mạng con 5 bit đ/chỉ máy chủ) 255.255.255.1 1 1 1 0 0 0 0 ; 240 ( 4 bit đ/chỉ mạng con 4 bit đ/chỉ máy chủ) 255.255.255.1 1 1 1 1 0 0 0 ; 248 ( 5 bit đ/chỉ mạng con 3 bit đ/chỉ máy chủ) 255.255.255.1 1 1 1 1 1 0 0 ; 252 ( 6 bit đ/chỉ mạng con 2 bit đ/chỉ máy chủ) Default Mask Địa chỉ mạng con Khả năng chia mạng con của địa chỉ Lớp C Trường Subnetmask Số lượng Số máy chủ trên hợp mạng con từng mạng 1 255.255.255.192 2 62 2 255.255.255.224 6 30 3 255.255.255.240 14 14 4 255.255.255.248 30 6 5 255.255.255.252 62 2 N hư vậy một địa chỉ mạng ở lớp C chỉ có 5 trường hợp lựa chọn trên (Hay 5 Subnet Mask khác nhau), tuỳ từng trường hợp cụ thể để quyết định số mạng con. * Trường hợp 1 - Hai mạng con Subnet Mask 255.255.255.192. Từ một địa chỉ tiêu chuNn tạo được địa chỉ cho hai mạng con, mỗi một mạng có 62 máy chủ. Sử dụng hai bit (bit 7 và 6) của phần địa chỉ máy chủ để tạo mạng con. N hư vậy còn lại 6 bit để phân cho máy chủ. + Tính địa chỉ mạng Octet 4 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 xxx.xxx.xxx. 0 0 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.0 xxx.xxx.xxx. 0 1 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.64 xxx.xxx.xxx. 1 0 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.128 xxx.xxx.xxx. 1 1 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.192 Ghi chú: xxx.xxx.xxx là địa chỉ mạng tiêu chuNn của lớp C. Địa chỉ của mạng là giá trị của bit 7 và 6 lần lượt bằng 0 và 1. Trong trường hợp chia địa chỉ mạng con không bao giờ được dùng địa chỉ khi các bit đều bằng 0 hay bằng 1. Do vậy trường hợp 2 mạng con nói trên, địa chỉ mạng con sẽ là: Mạng con 1: Địa chỉ mạng xxx.xxx.xxx.64 Mạng con 2: Địa chỉ mạng xxx.xxx.xxx.128 + Tính địa chỉ cho máy chủ cho mạng con 1 Chúng ta chỉ còn 6 bit cho địa chỉ máy chủ trên từng mạng. Octet 4 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 xxx.xxx.xxx. 0 1 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.64 Địa chỉ mạng xxx.xxx.xxx. 0 1 0 0 0 0 0 1 = xxx.xxx.xxx.65 xxx.xxx.xxx. 0 1 0 0 0 0 1 0 = xxx.xxx.xxx.66 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx.xxx.xxx. 0 1 1 1 1 1 1 0 = xxx.xxx.xxx.126 xxx.xxx.xxx. 0 1 1 1 1 1 1 1 =xxx.xxx.xxx.127 Không phân Địa chỉ mạng con 1 Mỗi mạng còn lại 62 địa chỉ cho máy chủ. Mạng 1: Từ xxx.xxx.xxx. 065 đến xxx.xxx.xxx.126 + Tính địa chỉ cho máy chủ cho mạng con 2 Tương tự như cách tính trên ta có Octet 4 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 xxx.xxx.xxx. 1 0 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.128 Địa chỉ mạng xxx.xxx.xxx. 1 0 0 0 0 0 0 1 = xxx.xxx.xxx.129 xxx.xxx.xxx. 1 0 0 0 0 0 1 0 = xxx.xxx.xxx.130 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . xxx.xxx.xxx. 1 0 1 1 1 1 1 0 = xxx.xxx.xxx.190 xxx.xxx.xxx. 1 0 1 1 1 1 1 1 = xxx.xxx.xxx.191 Không phân Địa chỉ mạng con 2 Mạng 2: Địa chỉ máy chủ trên mạng 2. Từ xxx.xxx.xxx.129 đến xxx.xxx.xxx.190. Tổng quát lại: Subnet ID Hosts 0 1-62 64 65-126 128 129-190 192 193-254 Mạng con thứ nhất Địa chỉ mạng con: xxx.xxx.xxx.064 Địa chỉ các máy chủ trên mạng con này từ. xxx.xxx.xxx. 065 xxx.xxx.xxx. 066 xxx.xxx.xxx. 067 .............. đến xxx.xxx.xxx. 126 Mạng con thứ 2 Địa chỉ mạng con: xxx.xxx.xxx. 128 Địa chỉ các máy chủ trên mạng con này từ. xxx.xxx.xxx. 129 xxx.xxx.xxx. 130 ............. đến xxx.xxx.xxx. 190 Địa chỉ máy chủ từ 1 đến 62 và từ 193 đến 254 và 127 ; 191 bị mất, nghĩa là mất 130 địa chỉ. Ví dụ: Địa chỉ tiêu chuNn lớp C là 196. 200. 123 Subnetmask 255.255.255.192 Từ địa chỉ này ta có 2 mạng con là: - Mạng 1: Địa chỉ mạng 196.200.123.064 Địa chỉ Máy chủ trên mạng này. Từ 196.200.123.065 đến 196. 200. 123. 126. - Mạng 2: Địa chỉ mạng 196.200.123.128 Địa chỉ máy chủ trên mạng này. Từ 196.200.123.129 đến 196.200.123. 190 * Trường hợp 2 - Sáu mạng con Subnetmask: 255.255.255.224. Tạo được 6 mạng con, mỗi mạng con có 30 máy chủ + Tính địa chỉ Mạng con Trường hợp này sử dụng 3 bit ( bit 7,6,5) của địa chỉ máy chủ (Octet 4) bổ sung cho địa chỉ mạng tiêu chuNn để tạo mạng con. Octet 4 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 xxx.xxx.xxx. 0 0 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.0 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.32 xxx.xxx.xxx. 0 1 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.64 xxx.xxx.xxx. 0 1 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.96 xxx.xxx.xxx. 1 0 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.128 xxx.xxx.xxx. 1 0 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.160 xxx.xxx.xxx. 1 1 0 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.192 xxx.xxx.xxx. 1 1 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.224 Bỏ trường hợp các bit đều bằng 0 hay 1, còn lại địa chỉ của 6 mạng con sau. xxx.xxx.xxx.32 ; Mạng con 1 xxx.xxx.xxx.64 ; Mạng con 2 xxx.xxx.xxx.96 ; Mạng con 3 xxx.xxx.xxx.128 ; Mạng con 4 xxx.xxx.xxx.160 ; Mạng con 5 xxx.xxx.xxx.192 ; Mạng con 6 + Tính địa chỉ máy chủ cho mạng con 1 Octet 4 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx. 32 Địa chỉ mạng xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 0 1 1 = xxx.xxx.xxx.33 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 0 0 0 = xxx.xxx.xxx.34 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 0 1 1 = xxx.xxx.xxx.35 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 0 0 1 0 0 = xxx.xxx.xxx.36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx.xxx.xxx. 0 0 1 1 1 1 1 0 = xxx.xxx.xxx.62 xxx.xxx.xxx. 0 0 1 1 1 1 1 1 = xxx.xxx.xxx.63 Không phân N hư vậy địa chỉ máy chủ của mạng con 1 sẽ từ 33 đến 62. Tương tự như cách tính đã nêu trên chúng ta có thể tính được cho tất cả các trường hợp còn lại (xem bảng 1) và được tổng hợp lại như sau. Trường hợp 1: Subnetmask 255.255.255.192 • 2 mạng con. • 62 máy chủ mỗi mạng. Trường hợp 2: Subnetmask 255.255.255.224 • 6 mạng con. • 30 máy chủ mỗi mạng. Trường hợp 3: Subnetmask 255.255.255.240 • 14 mạng con. • 14 máy chủ mỗi mạng Trường hợp 4: Subnetmask 255.255.255.248 • 30 mạng con. • 6 máy chủ mỗi mạng. Trường hợp 5: Subnetmask 255.255.255.252. • 62 mạng con. • 2 máy chủ mỗi mạng. Xem bảng tính địa chỉ cho các trường hợp trên Ví dụ: Địa chỉ mạng lớp C mà N IC phân cho VDC là 203.162.4.0. Trên địa chỉ này phân ra 2 mạng con thì địa chỉ sẽ là. Mạng 1: Địa chỉ mạng 203.162.4.64. Địa chỉ máy chủ trên mạng đó từ 203.162.4.65 đến 203.162.4.126 Mạng 2: Địa chỉ mạng 203.162.4.128. Địa chỉ máy chủ trên mạng đó từ 203.162.4.129 đến 203.162.4.190 b. Địa chỉ mạng con từ địa chỉ lớp B Default Mask của lớp B là 255.255.0.0 class b: N et ID - Khi phân địa chỉ mạng con sử dụng Octet 3 Địa chỉ lớp B có 2 Octet thứ 3 và thứ 4 dành cho địa chỉ máy chủ nên về nguyên lý có thể lấy được cả 16 bit để tạo địa chỉ mạng . N ếu từ một địa chỉ mạng được N IC phân chúng ta định mở rộng lên 254 mạng và mỗi mạng sẽ có 254 máy chủ. Trường hợp này sẽ lấy hết 8 bit của octet thứ 3 bổ sung vào địa chỉ mạng và chỉ còn lại 8 bit thực tế cho địa chỉ máy chủ, theo cách tính số thập phân 2n giá trị của 8 bit như đã nêu ở phần lớp C, chúng ta sẽ có: Bảng phân chia địa chỉ mạng con ở lớp B Class B Subnetting (Default Subnet mask) Subnet Mask subnets Số mạng con hosts per subnet Số máy chủ trên mỗi mạng con 255.255.0.0 Sử dụng Octet 3 để mở rộng mạng con 255.255.192.0 2 16382 255.255.224.0 6 8190 255.255.240.0 14 4094 255.255.248.0 30 2460 255.255.252.0 62 1022 255.255.254.0 126 510 255.255..255.0 254 254 Sử dụng cả Octet 4 để mở rộng mạng con 255.255.255.128 510 126 255.255.255.192 1022 62 255.255.255.224 2046 30 255.255.255.240 4094 14 255.255.255.248 8190 6 255.255.255.252 16382 2 Địa chỉ lớp B về lý thuyết có 2 octet đầu cho địa chỉ mạng, khi chia mạng con theo phương pháp sử dụng tất cả 8 bit trong 3 octet cho địa chỉ mạng, trên thực tương ứng với lớp C, như vậy về địa chỉ N IC phân là lớp B nhưng cách tổ chức địa chỉ lại ở lớp C ( Xem Bảng phụ lục phân địa chỉ mạng con ở lớp B ). Trong bảng này cần chú ý ở cột 6 - khoảng cách địa chỉ giữa 2 mạng con giới thiệu cho chúng ta cách tính địa chỉ các mạng con, địa chỉ các máy chủ trên từng mạng liên quan tới cột 7,8,9,10. Ví dụ: Trường hợp Subnetmask 255.255.240.0 là rõ nhất. Chia được 14 mạng con, mỗi mạng con có 4094 máy chủ, khoảng cách địa chỉ giữa hai mạng con là 16.0 có nghĩa. • Mạng con 1 có địa chỉ là xxx.yyy.16.0 ; Mạng con 2 sẽ có địa chỉ là xxx.yyy.16.0 + 16.0 = xxx.yyy.32.0 cứ tiếp tục như vậy ta sẽ tính được địa chỉ của từng mạng con và mạng con 14 là xxx.yyy. 224.0. • Địa chỉ máy chủ đầu tiên trên mạng con 1 là xxx.yyy.16.1 ; địa chỉ máy chủ đầu tiên trên mạng con 2 sẽ là xxx.yyy.16.1 + 16.0 = xxx.yyy.32.1. Tiếp tục như vậy ta sẽ tính địa chỉ được máy chủ đầu tiên của mạng con 14 là xxx.yyy.224.1 v.v.. • Tương tự chúng ta biết được địa chỉ cuối cùng của các máy chủ trên một mạng con. Theo hướng dẫn này chúng ta sẽ tìm được các trường hợp khác. Tóm lại chia địa chỉ mạng con cũng phải theo một quy luật nhất định ngoài ý muốn của chúng ta, khi chia mạng con cũng bị mất khá nhiều địa chỉ, mất ít hay nhiều tuỳ thuộc vào các trường hợp cụ thể. 6.5 Các phương pháp phân bổ địa chỉ IP 6.5.1. Lấy một điạ chỉ IP 6.5.1.1 Lấy một địa chỉ Internet Một host mạng cần lấy một địa chỉ duy nhất toàn cục để hoạt động trên Internet. Địa chỉ vật lý hay MAC mà host có chỉ có ý nghĩa cục bộ, để nhận diện host trong mạng cục bộ mà thôi. Vì đây là địa chỉ lớp 2, nên router không dùng nó để chuyển số liệu lên LAN . Các địa chỉ IP được dùng phổ biến nhất trong truyền thông Internet. Giao thức này là một lược đồ địa chỉ phân cấp, cho phép các địa chỉ cá nhân được liên kết với nhau và được xem như các nhóm. Các nhóm địa chỉ cho phép truyền số liệu qua Internet một cách hiệu quả. N gười quản trị mạng dùng 2 phương pháp để gán địa chỉ IP. Các phương pháp này gọi là tĩnh hay động. N ếu hai host có cùng địa chỉ IP có thể gây ra một sự xung đột mà qua đó khiến cho cả hai host đều không thể hoạt động được. Các host có một địa chỉ vật lý bởi chúng có chung một card giao tiếp mạng (N IC). Cho phép kết nối host vào môi trường vật lý. 6.5.1.2 Sự gán tĩnh một địa chỉ IP Gán địa chỉ tĩnh phù hợp cho các mạng nhỏ ít thay đổi. N gười quản trị hệ thống gán bằng tay và theo dõi các địa chỉ IP trong mỗi máy tính, máy in hay server trên Internet. Theo dõi tốt là điều quan trọng để ngăn các vấn đề phát sinh từ sự trùng lặp địa chỉ IP. Điều này chỉ có thể khi có một số lượng nhỏ các thiết bị cần theo dõi. Các server sẽ được gán một địa chỉ IP tĩnh sao cho các má