Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 1

Chơng i tổng quan về mạng máy tính

1.1 Sự hình thành của mạng máy tính
Từ những năm 1960 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các
Terminal để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí khi muốn thông
tin trao đổi số liệu và sử dụng trong công tác văn phòng một cách tiện lợi.
Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm
tăng yêu cầu truyền số liệu giã các máy tính, giữa các terminal, và giữa các
terminal với máy tính là một trong những động lực thúc đẩy sự ra đời và phát
triển ngày càng mạnh mẽ các mạng máy tính.Quá trình hình thành mạng máy
tính có thể tóm tắt qua 4 giai đoạn sau:
Giai đoạn các terminal nối trực tiếp với máy tính: Đây là giai đoạn
đầu tiên của mạng máy tính, để tận dụng công suất của máy tính
ngời ta ghép nối các terminal vào một máy tính đợc gọi là các
máy tính trung tâm.
Giai đoạn các bộ tiền xử lý (Prontal)
ở giai đoạn 1 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các terminal, ở
giai đoạn 2 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các bộ tập trung qua các
bộ ghép nối điều khiển đờng truyền. Ta có thể thay thế bộ ghép nối đờng
truyền bằng các máy tính nini gọi là prontal, đó chính là bộ tiền xử lý.
Giai đoạn mạng máy tính:
Vào những năm 1970 ngời ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thông
trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng gọi là bộ chuyển mạch
dùng để hớng thông tin tới đích.
Các mạng đợc nối với nhau bằng đờng truyền còn các máy tính xử lý
thông tin của ngời dùng hoặc các trạm cuối đợc nối trực tiếp vào các nút
mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng. Các nút mạng thơng là
máy tính nên đồng thời đóng vai trò của ngời sử dụng.

ngoại hoặc các loại tia sáng tần số cao hơn có thể truyền đợc qua cáp sợi
quang.
Những đặc trng cơ bản của đờng truyền vật lý là: giải thông, độ suy
hao, độ nhiễu điện từ.
Dải thông của đờng truyền là độ đo phạm vi tần số mà đờng truyền
có thể đáp ứng đợc. Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, đờng kính sợi
cáp, vật liệu dùng chế tạo cáp
Thông lợng của một đờng truyền (throughput) chính là tốc độ
truyền dữ liệu trên đờng truyền đó trong một đơn vị thời gian.Thông lợng
của đờng truyền phản ánh hiệu quả sử dụng đờng truyền đó.
Độ suy hao là giá trị phản ánh mức độ suy yếu của tín hiệu đờng
truyền sau khi truyền qua một đơn vị độ dài cáp.
Độ nhiễu điện từ là khả năng làm nhiễu tín hiệu trên đờng truyền khi
cáp đi qua vùng có sóng điện từ. Có hai loại đờng truyền: hữu tuyến, vô
tuyến đợc sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính. Đờng truyền hữu
tuyến gồm cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang; đờng truyềnvô tuyến
gồm sóng radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại
Tuy nhiên khi thiết kế dây cho một mạng máy tính ngời ta còn phải
chú ý tới nhiều tham số khác nh: giá thành, khả năng chịu nhiệt, khả năng
chống chịu ẩm, khả năng uốn cong.

1.1.2 Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý các máy tính
với nhau và các quy tắc, quy ớc mà tất cả các thực thể tham gia trong hệ
thống mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt.Cách các máy
tính đợc gép nối với nhau đợc goi là topology của mạng còn các quy tắc
quy ớc truyền thông đợc gọi là giao thức (protocol). Topology và protocol
là hai khái niệm cơ bản nhất của mạng máy tính.
a) Topology:
Ngời ta phân biệt hai kiểu nối mạng vật lý cơ bản là kiểu điểm- điểm


Hình 1-3: Các topo mạng cơ bản

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

Cấu trúc dạng bus hay dạng vòng cần cơ chế trọng tài để giải quyết
đụng độ (collision) khi nhiều nút muốn truyền tin đồng thời. Trong cấu trúc
dạng vệ tinh hoặc radio mỗi nút cần có anten thu và phát.

1.1.3 Giao thức mạng (network protocol)
Hình sao
Chu trình Dạng cây
Dạng vòng Dạng bus
Satellite hoặc radio
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 4
Việc trao đổi thông tin giữa các nút với nhau cần phải tuân theo một số
quy tắc, quy ớc nhất định nào đó. Chẳng hạn, khi hai ngời nói chuyện với
nhau thì cũng phải tuân theo quy tắc: Khi một ngời nói thì ngời kia phải
nghe và ngợc lại. Việc truyền thông tin trên mạng cũng phải tuân theo các
quy tắc quy ớc nhiều mặt nh: khuôn dạng dữ liệu gửi đi, cácthủ tục gửi và

Nếu lấy kĩ thuật chuyển mạch so sánh thì có thể phân chia mạnh thành:
Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông
báo.
a) Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - switched - Network):đây là
mạng mà khi 2 thực thể muốn liên lạc với nhau thì chúng phải tạo và duy trì
một kênh liên tục cho đến khi kết thúc quá trình thông tin.Phơng pháp
chuyển mạch có hai nhợc điểm chính:
+ Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao
+ Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định khi thông tin
giữa 2 thực thể.
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 5
b) Mạng chuyển mạch thông báo (Message - switched -Network)
Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đờng đi cho các thông
báo tới đích đợc thực hiện tại các nút mạng. Các nút căn cứ vào địa chỉ đích
của thông báo để ra quyết định chọn nút đến kế tiếp cho thông báo trên đờng
dẫn tới đích. Nh vậy các nút cần lu trữ tạm thời các thông báo, đọc thông
báovà quản lý việc chuyển tiếp các thông báo đi. Phơng pháp chuyển mạch
thông báo có những u điểm sau:
+ Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không có các kênh thông tin
cố định.
+ Mỗi nút mạng có thể lu trữ thông báo cho tới khi đờng truyền khả
dụng mới truyền đi nên giảm đuực tình trạng tắc nghẽn trên mạng.
+ Có thể điều khiển truyền tin bằng cách sắp xếp mức độ u tiên cho
các thông báo.
+ Trong mạng chuyển mạch thông báo chúng ta có thể làm tăng hiệu
suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá cho các
thông báo để cho nó đến nhiều đích khác nhau.
Nhợc điểm chủ yếu của chuyển mạch thông báo là trong trờng hợp
một thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo này nên hiệu suất không

1.3.3 Phân loại mạng theo cơ chế hoạt động
Trong môi trờng mạng máy tính có 2 cơ chế hoạt động chính là: peer-
to-peer và client/ server. Môi trờng peer - to - peer không có máy chuyên
phục vụ cho một công việc nào, còn trong môi trờng client/server thì phải có
những máy đợc dành riêng để phục vụ mục đích khác nhau.
Mạng dựa trên máy phục vụ:
Trong mạng có những máy chuyên dụng phục vụ cho các mục đích
khác nhau. Máy phục vụ chuyên dụng hoạt động nh một ngời phục vụ và
không kiêm vai trò của trạm làm việc hay máy khách.
Các maý phục vụ chuyên dụng đợc tối u hoá để phục vụ nhanh
những yêu cầu của khách hàng trên mạng
Các loại máy phục vụ chuyên dụng thờng thấy nh:
+ Máy phục vụ tập tin / in ấn (file/print sever)
+ Máy phục vụ chơng trình ứng dụng (application server)
+ Máy phục vụ th tín (mail server)
+ Máy phục vụ fax(fax server)
+ Máy phục vụ truyền thông (communication server)
Một trong những u điểm quan trọng của mạng dựa trên máy phục vụ
là có tính an toàn và bảo mật cao hơn.Hầu hết các mạng trong thực tế (nhất là
mạng lớn )đều dựa trên máy phục vụ
Mạng ngang hàng:
Không tồn tại một cấu trúc phân cấp nào trong mạng. Mọi máy tính
đều bình đẳng. Thông thờng, mỗi máy tính kiêm luôn cả hai vai trò máy
khách và máy phục vụ, vì vậy không máy nào đợc chỉ định chịu trách nhiệm
quản lý mạng. Ngời dùng ở từng máy tự quyết định phần dữ liệu nào trên
máy của họ sẽ đợc dùng chung trên mạng. Thông thờng mạng ngang hàng
thích hợp cho các mạng có quy mô nhỏ (chẳng hạn nh nhóm làm việc ) và
không yêu cầu phải có tính bảo mật.

1.3.4 Phân loại mạng theo kiến trúc

các phần mềm truyền thông. Nh vậy để viết chơng trình cho tầng N, phải
biết tầng N+1 cần gì và tầng N+1 có thể làm đợc gì.

Hình 1-4: Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát
1.4.2 Chuẩn hoá mạng
Tình trạng không tơng thích giữa các mạng, đặc biệt là các mạng bán
trên thị trờng gây trở ngại cho những ngời sử dụng, tác động đến mức tiêu
thụ các sản phẩm về mạng. Do đó cần xây dựng các mô hình chuẩn làm căn
cứ cho các nhà nghiên cứu và thiết kế mạng tạo ra các sản phẩm có tính chất
mở về mạng, đa tới dễ phổ cập, sản xuất và sử dụng.
i/ ISO(international Standard Organization) thành lập dới sự bảo trợ
của liên hiệp quốc, các thành viên là các cơ quan tiêu chuẩn của các quốc gia.
ISO đã xây dựng hơn 5000 chuẩn ở tất cả các lĩnh vực. ISO đợc chia thành
Tần
g

Giao thức tần
g
N
Giao thức tần
g
N-1
Giao thức tần
g
2
Giao thức tần
g
1
Đờn
g
tru
y
ền v
ậ
tl
ý
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 8
các uỷ ban kỹ thuật ( Technical Committee -TC). TC97 đảm bảo chuẩn hoá
lĩnh vực xử lý tin. Mỗi TC lại chia thành nhiều tiểu ban (Sub Committee -SC)
và mỗi SC lại chia thành nhiều nhóm làm việc khác nhau (Working Group )
đảm nhiệm các nhiệm vụ chuyên sâu khác nhau.
Các chuẩn do hội đồng ISO ban hành nh là các chuẩn quốc tế chính
thức (International Standard -IS)
ii/ CCITT(Committee Consult tatif International pour Telegraphe et
Telephone). Tổ chức t vấn quốc tế về điện tín và điện thoại hoạt động dới

8824
8825
X.215 X.225 Session 8326 8327
X.214 X.224 Transport 8072 8073
X.213 0.931
X.25
X.300-X.352
Network 8.348 8208
8878
8473
8648
X.212 LAPB
1.440/I.44J LAPD
Data Link 8886,
8802/2
7776
X.211 X.21 Physical 8802/3
8802/4
8802/5.
7809
8022
Hinh 1-5 Các chuẩn cho kiến trúc phân tầng của CCITT và ISO

1.4.3 Mô hình OSI:
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 9
Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ
đó dẫn đến tình trạng không tơng thích giữa các mạng về: Phơng pháp truy
nhập đờng truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau. sự không tơng thích
đó làm trở ngại cho quá trình tơng tác giữa ngời dùng ở các mạng khác

Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Hình 1-6: Mô hình OSI 7 tần
g

Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 10

Tầng Chức năng
1 Vật lý Cung cấp phơng tiện truyền tin, thủ tục, khởi động duy trì,
huỷ bỏ các liên kết vật lý, cho phép truyền dữ liệu ở dạng bit.
Truy nhập đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện: Cơ, điện,
hàm, thủ tục.
2 Liên kết
dữ liệu
Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm soát
luồng dữ liệu, phát hiện sai sót vsà khắc phục các sai sót
truyền tin.
3 Tầng
mạng
.Thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với công
nghệ chuyển mạch thích hợp. Thực hiện việc kiểm soát luồng

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

Thực thể hoạt động trong các tầng của OSI
Theo quan niệm của OSI, trong mỗi tầng của một hệ thống có một hoặc
nhiều thực thể (entity) hoạt động. Một thực thể có thể là thực thể mềm
(software entity), ví dụ nh một tiến trình trong hệ thống đa xử lý, hoặc là
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 11
một thực thể cứng (hardware entity) ví dụ nh chíp I/O thông minh. Thực thể
tầng 7 đợc gọi là thực thể ứng dụng (Application entity); thực thể tầng 6
đợc gọi là thực thể trình diễn. .v v
Một thực thể tầng N cài đặt dịch vụ cung cấp cho tầng N+1. Khi đó
tầng N gọi là ngời cung cấp dịch vụ, còn tầng N+1 gọi là ngời dùng dịch
vụ. Tầng N dùng dịch vụ của tầng N-1 để cung cấp dịch vụ của nó. Tầng N có
thể đa ra vài lớp dịch vụ, chẳng hạn nh truyền thông nhanh mà đắt và
truyền thông chậm mà rẻ. Các dịch vụ là có sẵn tại các nút truy cập dịch vụ
(SAP). Các SAP của tầng N tại các chỗ mà tại đó tầng N+1 có thể truy nhập
dịch vụ đợc đa ra. Mỗi SAP có một địa chỉ và tên duy nhất. Mỗi thực thể
truyền thông với thực tế của tầng trên và tầng dới nó qua một giao diện
(interface). Giao diện này gồm một hoặc nhiều điểm truy cập dịch vụ (Service
Acess Poent SAP) (N-1) Entity cung cấp dịch vụ cho một (N) entity thông
qua việc gọi các hàm nguyên thuỷ (primitive). Hàm nguyên thuỷ chỉ rõ chức
năng cần thực hiện và đợc dùng để chuyển dữ liệu, thông tin điều khiển. Có
4 hàm nguyên thuỷ đợc dùng để định nghĩa tơng tác giữa các tầng liền kề
nhau, sơ hoạt động đợc mô tả nh hình sau:
uest
SA
P
SA
P

Confirm
(
N
)
Protocol
IndicationRes
p
onse
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 12
Theo sơ đồ này quy trình thực hiện một thao tác giữa hai hệ thống A và
B đợc thực hiện nh sau:
+ Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề nó một hàm Request
thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng tầng. Còn với phơng thức
(
N
)
PCI
(
N+1
)
PDU
(
N
)
SDU
(
N
)
PDU
Tần
g
N+1
Tần
g
N
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 13
không liên kết thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu trớc
hoặc sau nó.
Với phơng thức có liên kết, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua ba
giai đoạn theo thứ tự thời gian.
- Thiết lập liên kết: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thơng lợng

Tiến trình gửi gồm vài dữ liệu muốn gửi qua tiến trình nhận. Dữ liệu
đa xuống tầng ứng dụng, dữ liệu đó gắn thêm phần đầu áp dụng (AH-
Application Header) vào phía trớc dữ liệu và kết quả đa xuống cho tầng
trình diễn. Tầng trình diễn có thể biến đổi mục dữ liệu này theo nhiều cách
khác nhau, thêm phần header vào đầu và đi xuống tầng phiên. Quá trình này
đợc lặp đi lặp lại cho đến khi dữ liệu đi xuống tầng vật lý, ở đó chúng thực
sự đợc truyền sang máy nhận. ở máy nhận các phần header khác nhau đợc
loại bỏ từng cái một khi các thông báo truyền lên theo các lớp cho đến khi lên
tới tiến trình nhận. Nh vậy, việc truyền dữ liệu thực hiện theo chiều dọc. Khi
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 14
tầng giao vận ở máy gửi nhận một thông báo từ tầng phiên, gán một Transport
Header và gửi nó qua tầng giao vận nhận.

Hình 1-10: Ví dụ quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI
Hình 1-10 biểu diễn một mẫu sử dụng mô hình OSI có thể truyền dữ
liệu nh thế nào.


Transport
Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Data
AH Data
PH Data
SH Data
TH Data
NH Data
DH Data
PH Bits
Giao thức trình diễn
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 15
bỏ đi để xây dựng mới vì quá tốn kém. Từ đó ngời ta đã tạo ra hàng loạt các
thiết bị giao diện cho phép kết nối các mạng với nhau.

1.5.2 Giao diện kết nối
Ngời ta có thể kết nối các mạng con với nhau nhờ các giao diện kết
nối. Hình 1-12 minh hoạ cho việc kết nối các mạng con SN1, SN2, SN3 và
SN4 là các mạng con ; G1, G2, G3, G4 là các giao diện kết nối.
chức năng của một giao diện tuỳ thuộc vào sự khác biệt về kiến trúc của các

việc, một cơ quan, công ty trong một khu vực. Tuy nhiên thực tế của của
những nhu cầu cần trao đổi thông tin trong nhiều lĩnh vực khác nhau, về
nhiều chủ đề khác nhau, giữa các tổ chức, các cơ quan. là không có giới hạn.
Vì vậy nhu cầu cần kết nối các mạng khác nhau của các tổ chức khác nhau để
trao đổi thông tin là thực sự cần thiết. Nhng thật không may là hầu hết các
mạng của các công ty, các cơ quan đều là các thực thể độc lập, đợc thiết
lập để phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin của bản thân các tổ chức đó. Các
mạng này có thể đợc xây dựng từ những kĩ thuật phần cứng khác nhau để
phù hợp với những vấn đề giao tiếp thông tin của riêng họ. Điều này chính là
một cản trở cho việc xây dựng một mạng chung, bởi vì sẽ không có một kĩ
thuật phần cứng riêng nào đủ đáp ứng cho việc xây dựng một mạng chung
thoả mãn nhu cầu ngời sử dụng. Ngời sử dụng cần một mạng tốc độ cao để
nối các máy, nhng những mạng nh vậy không thể đợc mở rộng trên những
khoảng cách lớn. Nhu cầu về một kỹ thuật mới mà có thể kết nối đợc nhiều
mạng vật lý có cấu trúc khác hẳn nhau là thật sự cần thiết. Nhận thức đợc
điều đó, trong quá trình phát triển mạng ARPANET của mình, tổ chức ARPA
( Advanced Research Projects Agency) đã tập trung nghiên cứu nhằm đa ra
một kỹ thuật thoả mãn những yêu cầu trên. Kỹ thuật ARPA bao gồm một
thiết lập của các chuẩn mạng xác định rõ những chi tiết của việc làm thế nào
để các máy tính có thể truyền thông với nhau cũng nh một sự thiết lập các
quy ớc cho kết nối mạng, lu thông và chọn đờng. Kỹ thuật đó đợc phát
triển đầy đủ và đợc đa ra với tên gọi chính xác là TCP/IP Iternet Protocol
Suit và th
ờng đợc gọi tắt là TCP/IP. Dùng TCT/IP ngời ta có thể kết nối
đợc tất cả các mạng bên trong công ty của họ hoặc có thể kết nối giữa các
mạng của các công ty, các tổ chức khác nhau, với nhau.
TCP/IP có một số đặc tính quan trọng sau:
Là bộ giao thức chuẩn mở và sẵn có, vì: nó không thuộc sở hữu của
bất cứ một tổ chức nào; các đặc tả thì sẵn có và rộng rãi. Vì vậy bất kì ai cũng
có thể xây dựng phần mềm truyền thông qua mạng máy tính dựa trên nó.

lớp của TCP/IP. Lơp này bao gồm tất cả các chuơng trình ứng dụng sử dụng
các dịch vụ sẵn có thông qua một TCP/IP internet.Các chơng trình ứng dụng
tơng tác với một trong các giao thức của lớp Transport để truyền hoặc nhận
dữ liệu. Mỗi chơng trình ứng dụng lựa chọn một kiểu giao thức thích hợp
cho công việc của nó. Chơng trình ứng dụng chuyển dữ liệu theo mẫu mà
lớp Transport yêu cầu.
Lớp vận chuyển (Transport): Nhiệm vụ trớc tiên của lớp Transport là
cung cấp sự giao tiếp thông tin giữa các chơng trình ứng dụng. Mỗi sự giao
tiếp đợc gọi là end-to-end. Lớp Transport cũng có thể điều chỉnh lu lợng
luồng thông tin. Nó cũng cung cấp một sự vận chuyển tin cậy, đảm bảo rằng
dữ liệu đến mà không bị lỗi. Để làm nh vậy, phần mềm giao thức hỗ trợ để
bên nhận có thể gửi lại các thông báo xác nhận về việc thu dữ liệu và bên gửi
có thể truyền lại các gói tin bị mất hoặc bị lỗi. Phần mềm giao thức chia dòng
dữ liệu ra thành những đơn vị dữ liệu nhỏ hơn (thờng đợc gọi là các
Packets) và chuyển mỗi packet cùng với địa chỉ đích tới lớp tiếp theo để tiếp
tục quá trình truyền dẫn.
Mô hình phân lớp
Đối tợng đợc chuyển giữa các lớp
Message or Streams
Transport Protocol Packets
IP Datagrams
Network-Specific Frames
Hình 2-1: Mô hình phân lớp của TCP/IP
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 18
Mặc dù hình 2-1 dùng một khối để biểu diễn cho lớp ứng dụng, nhng
nói chung máy tính có thể có nhiều chơng trình ứng dụng truy nhập vào
internet tại cùng một thời điểm. Lớp Transport phải chấp nhận dữ liệu từ một
số chơng trình ứng dụng và gửi nó tới lớp tiếp theo thấp hơn. Để làm nh
vậy nó thêm vào thông tin bổ sung cho mỗi packet, gồm cả các mã định danh

Application
Transport
Internet
Network
Interface

Application
Transport
Internet
Network
Interface

Internet
Network
Interface

Physcal net 1 Physcal net 2
Identical
message

Identical

riêng biệt, một mạng cho việc truyền dẫn từ host A tới Router R, và mạng kia
truyền dẫn từ Router R tới Host B.
Trong phần tiếp theo ta sẽ sâu tìm hiểu về lớp Internet và lớp Transport,
là hai lớp quan trong nhất trong mô hình phân lớp TCP/IP, thông các giao
thức đợc sử dụng trong hai lớp đó là: giao thức TCP, UDP cho lớp Transport
và giao thức IP, ICMP cho lớp Internet.

2.3 Các giao thức lớp Internet (Internet Protocol - IP)
Internet protocol (IP), là tên gọi giao thức lớp Internet định nghĩa các
phơng tiện giao phát unreliable, connectionless, và thờng đợc biết
với cái tên tắt là IP. Trớc nhất, giao thức IP định nghĩa những đơn vị của việc
truyền dữ liệu đợc dùng qua một mạng TCP/IP internet. Vì vậy, nó xác định
chính xác khuôn dạng của tất cả dữ liệu khi nó đợc chuyển qua một mạng
TCP/IP internet. Thứ hai, phần mềm IP thực hiện chức năng chọn đờng để
chọn ra con đờng để gửi dữ liệu qua. Thứ ba, để thêm vào tính chính xác các
đặc tả kĩ thuật của khuôn dạng dữ liệu và chọn đờng thông thờng, IP gồm
có cả một tập các luật biểu hiện cho ý tởng của hệ thống giao phát gói tin
unreliable. Các luật chỉ rõ việc làm thế nào để các hosts và các Routers xử lý
các gói tin, làm thế nào và khi nào các thông báo lỗi sẽ đợc phát đi, và các
điều kiện cho việc huỷ gói tin. IP là phần chủ yếu của thiết kế nên một mạng
TCP/IP internet đôi khi còn đợc gọi là một mạng dựa trên kĩ thuật IP (IP-
based technology). Chúng ta sẽ lần lợt xem xét các vấn đế đợc đề cập trong
IP.

2.3.1 Internet Datagram.
Có rất nhiều sự tơng tự giữa một mạng vật lý và một TCP/IP internet.
Trên một mạng vật lý, đơn vị truyền là frame cái chứa một header và dữ liệu,
phần header mang nhiều thông tin nh địa chỉ nguồn đích. Internet gọi những
đơn vị truyền cơ sở của nó là Internet datagram (IP datagram ) hay đơn giản
là datagram.

IP là 4) trờng độ dàI header (HLEN) cũng có bốn bits, đa ra gia strị độ dài
header của datagram đợc biểu diễn bởi từ 32 bits. Chúng ta se thấy tất cả các
trờng trong header có một độ dàI cố định trừ trờng IP OPTION và cacs
trờng PADDING tơng ứng. Header thông thờng nhất không chứa các lựa
chọn (option ) và padding, giá trị 20 octets và có một trờng độ dàI header
bằng 5.
Trờng TOTAL LENGTH đa ra độ dài của IP datagram đợc đo bởi
octets, gồm cả các octets của phần header và dữ liệu. Kích thớc của vùng dữ
liệu có thể tính toán bằng việc trừ đI chiều dàI của header (HLEN) từ giá trị
của TOTAL LENGTH. Bởi vì trờng TOTAL LENGTH là 16 bits nên giá trị
tối đa của gói tin IP là IP là 2
16
hay 65535 octets. Trong hầu hết các ứng dụng,
đIũu này không phảI là một hạn chế nghiêm trọng. Nó có thể trở nên quan
trọng hơn trong tơng lai nếu các mạng có tốc độ cao hơn có thể mang các
gói dữ liệu lớn hơn so với 65535 octets.

b) Kiểu datagram của dịch vụ và quyền u tiên trớc datagram.
Kiểu dịch vụ TOS (Type of service) đợc gọi một cách không chính
thức là trờng service type 8bits xác định làm thế nào datagram sẽ đợc xử lý
và đợc phân ra 5 trờng nhỏ hơn (subfield) nh hình sau:
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 21

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

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

c) Đóng gói các datagram.
Trớc khi chúng ta có thể hiểu các trờng hợp tiếp theo trong một
datagram, sẽ là rất quan trọng để quyết dịnh làm thế nào các datagram liên
quan tới các khung mạng vật lý. Chúng ta bắt đầu với câu hỏi: Datagram có
thể lớn hơn mức nào . Không giống nh các frames mạng vật lý, cái có thể
phải đợc nhận ra bởi phần cứng, các datagrams đợc xử lý bằng phần mềm.
Chúng có thể có bất kỳ chiều dài nào mà ngời thiết kế giao thức chọn.
Chúng ta đã thấy rằng khuôn dạng datagram hiện hiện chỉ phân 16bits cho
trờng chiều dài tổng cộng nên giới hạn lớn nhất của chiều dài datagram là
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 22
65535octets. Dù sao, giới hạn đó có thể đợc thay đổi ở version của giao thức
sau này.
Những giới hạn cơ bản hơn về kích thớc dfatagram nảy sinh từ thực tế.
Chúng ta biết rằng, khi các datagram chuyển từ máy này tới máy khác, chúng
phảI luôn đợc vận chuyển bằng mạng vật lý bên dới. Để thực hiện việc vận
chuyển trong internet một cách hiệu quả, chúng ta phải bảo đảm rằng mỗi
datagram qua mạng trong một frame vật lý phân biệt. Đó là chúng ta muốn
cái nhìn trìu tợng về một packet mạng vật lý của chúng ta ánh xạ trực tiếp ra
một packet thực nếu có thể.

Datagram
Header
Datagram Data Area FRAME
Header
FRAME DATA AREA
Hình 2-2: Bọc gói tin trong IP một frame. Mạng vật lý coi toàn bộ datagram gồm cả

nào cũng vừa vặn trong một frame mạng.
Hình 2-3: Router R1 phân mảnh các datagrams lớn đợc gửi từ A tới B. R2 phân
mảnh các datagrams từ B tới A.
Sự lựa chọn có thể là hiển nhiên: quan điểm của thiết kế internet là để ẩn đi
các kỹ thuật mạng bên dới và làm cho việc giao tiếp thuận tiện với ngời
dùng. Vì vậy, thay vì việc thiết kế các datagram tôn trọng triệt để những ràng
buộc của mạng vật lý, thì phần mềm TCP/IP chọn một kích thớc datagram
khởi đầu tiện lợi và giúp phân chia các datagram lớn ra các phần nhỏ khi
datagram cần đi qua một mạng có MTU nhỏ. Các phần nhỏ của datagram
đợc chia gọi là phân mảnh (fragment), và quá trình phân chia đợc gọi là
quá trình phân mảnh (fragmentation).
Hình 2-3 minh hoạ quá trình phân chia thờng xảy ra tại một Router
nào đó dọc theo con đờng datagram đi từ nguồn tới đích. Router nhận một
datagram từ mạng với một MTU lớn và phải gửi nó qua một mạng có MTU
nhỏ hơn kích thớc của datagram. Trong hình vẽ, cả Host gắn trực tiếp tới các
Ethernets có MTU là 1500 octest. Vì vậy cả 2 Hosts có thể phát và gửi tới
kích thớc 1500 octests. Nhng con đờng giữa chúng là một mạng với MTU
bằng 620. Nếu Host A gửi cho Host B một datagram lớn hơn 620 octests,

3 Host
A
Host
B
R1 R2
Net 2
MTU=620
Net 1

MTU=1500
Net 3

MTU=1500
FRAGMENT 1 (offset 0)
FRAGMENT 2 (offset 600)
FRAGMENT 3 (offset 1200)
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 24
Hình 2-4: (a) Một datagram 1400 ocsets và (b) 3 mảnh cho mạng có MTU
bằng 620. Header 1 và 2 có thêm bit thiết lập phân mảnh. Các offset là các số octet
tính theo hệ 10 chúng phải đợc chia cho 8 để lấy giá trị đã cất giữ trong fragment
header.
Kích cỡ mảnh đợc chọn sao cho mỗi mảnh có thể đợc chuyển qua
mạng bên dới một frame đơn. Hơn nữa, bởi IP đa ra offset của dữ liệu là
bội số của 8 ocsets, nên kích thớc của mảnh phân đợc chọn là bội số của 8.
Dĩ nhiên, việc chọn bội 8 là số gần với MTU của mạng nhất thờng không
chia datagram thành các phần kích cỡ bằng nhau; phần cuối cùng thờng

datagram không thể đợc lắp ghép lại đợc. Máy nhận khởi tạo một bộ timer
lắp ghép khi nó nhận đợc một mảnh khởi đầu Nếu timer hết hiệu lực trớc
khi tất cả các mảnh tới thì máy đang nhận sẽ huỷ các gói mà không xử lý. Vì
vậy khả năng mà các datagram bị mất sẽ tăng khi việc phân mảnh xảy ra, bởi
vì khi một mảnh bị mất thì coi nh cả datagram bị mất.
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40 25
Bất chấp một số bất lợi phụ, việc thực hiện lắp ráp tại đích cuối cùng
vẫn hoạt động tốt. Nó cho phép mỗi phân mảnh đợc định tuyến độc lập, và
không đòi hỏi các Router trung gian lu giữ chúng hoặc lắp ghép chúng.

f) Điều khiển việc phân mảnh
Ba trờng trong phần HEADER của datagram là IDENTIFICATION,
FLAGS và FRAGMENT OFFSET điều khiển việc phân mảnh và lắp ráp
datagram. Trờng IDENTIFICATION chứa một số nguyên duy nhất định
danh datagram. Nhớ lại rằng khi một Router phân mảnh 1 datagram thì nó
copy phần lớn các trờng trong phần HEADER của datagram ban đầu vào
mỗi mảnh. Trờng IDENTIFICATION cũng phải đợc copy. Mục đích trớc
tiên là để cho đích biết là mảnh đến nào là của datagram nào. Khi một mảnh
đến, đích dùng trờng IDENTIFICATION để cùng với địa chỉ nguồn để xác
định datagram. Các máy tính gửi datagram phải tạo ra một giá trị duy nhất
cho mỗi datagram. Một kỹ thuật đợc sử dụng bửi mọt phần mềm IP Giữ một
bộ đếm toàn cục (global counter) trong bộ nhớ, tăng nó mỗi lần một datagram
mới đợc tạo ra, và gán kết quả nh là trờng IDENTIFICATION của
datagram.
Nhớ lại rằng mỗi mảnh có có chính xác cùng khuôn dạng nh khuôn
dạng của datagram lúc cha phân mảnh.Đối với mỗi mảnh, trờng
FRAGMENT OFFSET xác định độ lệch trong (offset)datagram ban đầu của
dữ liệu đnag đợc mang bằng các mảnh, đợc đo bằng các khối 8 octets bắt
đầu từ offset 0. Để lắp ráp lại các datagram, đích phải có đợc tất cả các mảnh