-1Mục lục

MỤC LỤC


-2-

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ
INTERNET
1.1. Tổng quan về mạng máy tính [8]
1.1.1. Khái niệm mạng máy tính

Mạng máy tính là sự kết nối các máy tính lại với nhau thông qua các
phương tiện kết nối mạng và theo một cấu trúc xác định, từ đó các máy tính
có thể trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Sơ đồ mạng máy tính được mô tả
như Hình 1.1.

Hình 1.1: Mô hình mạng máy tính [8]

Lợi ích của mạng máy tính:
–

Khi các máy tính kết nối lại với nhau hình thành một hệ thống
mạng giúp cho việc trao đổi thông tin, trao đổi các tài nguyên

–

mạng.
Thông qua việc hình thành hệ thống mạng máy tính giúp cho việc
kết nối dùng chung các thiết bị một cách đơn giản, làm giảm thiểu


mô hình nào tùy thuộc vào đặc tính, vị trí đặt thiết bị, để có thể xây dựng mô
hình mạng phù hợp.

Hình 1.2: Sơ đồ mạng cục bộ - LAN [8]

Đặc điểm nỗi bật:
–

Băng thông lớn giúp dễ dàng trong việc trao đổi thông tin giữa các
thành phần trong hệ thống, tận dụng tài nguyên hiệu quả.


-4–
–

Mô hình mạng chủ yếu là vừa và nhỏ, tùy thuộc vào thực tiễn.
Cấu trúc mạng đơn giản, chi phí thiết kế, lắp đặt triển khai không

–

cao và có khả năng mở rộng.
Quản lý đơn giản, hiệu quả cao.

1.1.2.2. Mạng đô thị

Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) là mạng kết nối
trong một thành phố. Mạng MAN giúp kết nối các mạng LAN thông qua môi
trường truyền dẫn và các phương tiện truyền thông khác nhau.
Đặc điểm nổi bật:
–

–

Vì đây là một hệ thống mạng lớn nên băng thông hạn chế, dễ mất

–
–

kết nối, phù hợp với các ứng dụng như E-mail, FTP, Web.
Phạm vi hoạt động không giới hạn.
Việc kết nối nhiều mạng LAN và MAN làm cho hệ thống mạng trở
nên phức tạp và khó quản lý. Vì vậy, việc các tổ chức toàn cầu đứng

–

ra để thực hiện đưa ra các quy định quản lý hệ thống.
Là hệ thống mạng mang tính toàn cầu nên các thiết bị vận hành phải
có khả năng xử lý cao, điều này làm chi phí hệ thống là rất đắt tiền.

1.1.3. Các thuộc tính mạng
1.1.3.1. Băng thông

Băng thông là một trong những thuộc tính quan trọng của môi trường
truyền dẫn. Băng thông là khoảng tần số mà môi trường truyền dẫn có thể đáp
ứng được, đơn vị Hz (Hertz). Băng thông liên quan mật thiết với tốc độ tối đa
của đường truyền. Vì thế, người quản trị có thể dùng tốc độ tối đa để chỉ băng
thông đường truyền.
1.1.3.2. Tốc độ

Tốc độ đường truyền là số bit được truyền trong thời gian 1s, có đơn
vị là bpd. Đây là thông số quan trọng để đánh giá hoạt động của mạng.

Hình 1.4 mô tả cấu trúc mô hình OSI phân chia chức năng của một
giao thức thành 7 tầng. Ở mỗi tầng có các chức năng riêng biệt, và khả năng
liên kết và sử dụng chức năng tầng dưới nó và cho phép tầng trên nó sử dụng
chức năng của mình.
Mô hình OSI bao gồm: lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng, lớp
mạng, lớp truyền tải, lớp phiên, lớp trình bày, lớp ứng dụng.
Chức năng các lớp trong mô hình OSI:


-7-

1. Lớp vật lý (Physical): Là tầng thứ nhất của mô hình OSI. Chức
năng và dịch vụ chính mà tầng vật lý giải quyết là:
–

Lớp vật lý thực hiện thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện với một

–

phương tiện truyền thông.
Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông
được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng. Chẳng hạn giải quyết

–

tranh chấp tài nguyên và điều khiển lưu lượng.
Điều biến, hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số, của các thiết bị
người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền
thông.




-8–

Lớp mạng đảm bảo việc tìm đường tối ưu cho các gói dữ liệu bằng
các giao thức chọn đường dựa trên các thiết bị chọn đường. Ngoài
ra, lớp mạng có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng
để tránh xảy ra tắc nghẽn bằng cách chọn các chiến lược tìm đường
khác nhau để quyết định việc chuyển tiếp các gói số liệu.

4. Lớp truyền tải (Transport):
–

Lớp này thực hiện các chức năng nhận thông tin từ tầng Session
chia thành các gói nhỏ hơn và truyền xuống lớp dưới, hoặc nhận
thông tin từ lớp dưới chuyển lên phục hồi theo cách chia của hệ

–

phát.
Nhiệm vụ quan trọng nhất của lớp vận chuyển là đảm bảo chuyển
số liệu chính xác giữa hai thực thể thuộc tầng Session. Để làm được
việc đó, ngoài chức năng kiểm tra số tuần tự phát, thu, kiểm tra và
phát hiện, xử lý lỗi, lớp vận chuyển còn có chức năng điều khiển
lưu lượng số liệu để đồng bộ giữa thể thu và phát và tránh tắc nghẽn

–

số liệu khi chuyển qua lớp mạng.
Ngoài ra, nhiều thực thể lớp phiên có thể trao đổi số liệu trên cùng

máy tính truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ lớp
Application sang dạng chung. Tại máy tính nhận, lớp này lại

–

chuyển từ dạng chung sang định dạng của lớp Application.
Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau:
+ Chuyển đổi dữ liệu.
+ Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng.
+ Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng.

7. Lớp ứng dụng (Application):
–

Lớp ứng dụng là lớp gần với người sử dụng nhất. Nó cung cấp
phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên

–

mạng thông qua chương trình ứng dụng.
Lớp ứng dụng là giao diện chính để người dùng tương tác với
chương trình ứng dụng.

1.2.2. Nguyên tắc hoạt động
User data
Application
Presentation
Session
Transport
Network

HDR
L6
HDR
L6
HDR
L6
HDR
Bits

L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR

User data
User data
User data
User data
User data
User data

FCS

ngược lại từ dưới lên các lớp phía trên.
Quy trình đóng mở gói tin:
+ Mỗi giao thức truyền dữ liệu của các lớp đều quy định các gói tin
mà chúng sử dụng để đóng gói dữ liệu cần truyền. Các gói tin
này gọi là đơn vị thông tin PDU (Protocol Data Unit). Các PDU
sẽ gồm hai thành phần là Header và Data. Header chính là phần
thông tin quản lý của gói tin, còn data chính là phần dữ liệu thực
+

sự của gói tin.
Khi các PDU của các giao thức đi từ lớp trên xuống lớp dưới,
chúng được đóng gói trở thành data của lớp bên dưới và được
đóng thêm Header của giao thức lớp dưới. Cứ đi xuống một lớp,

+

một Header mới lại được thêm vào.
Tại lớp Data link được thêm và trường kiểm tra lỗi FCS (Frame
Check Sequence), trường này dùng để đảm bảo nhận biết được
các lỗi xảy ra khi truyền dữ liệu qua đường truyền.


-11+

Tại đầu nhận, tiến trình diễn ra ngược lại, dữ liệu sẽ được di
chuyển từ lớp dưới lên lớp trên, và tuần tự Header các lớp sẽ
được gỡ bỏ để có được gói tin PDU.

1.3. Tổng quan về Internet [5]
1.3.1. Khái niệm

cho phép các thiết bị đầu cuối có thể truy nhập Internet và có thể cung cấp các
dịch vụ khác nhau. Thiết bị định tuyến như: Router, Switch (lớp 3).
1.3.3. Đặc tính kỹ thuật của mạng

Tốc độ mạng (Speed): Cho biết mạng nhanh đến đâu trong hoạt động
truyền dữ liệu. Tốc độ của mạng được đo bằng đơn vị bps (bit per second).
Chi phí (Cost): Chi phí để xây dựng, vận hành mạng. Chi phí này bao
gồm chi phí mua sắm, lắp ráp thiết bị, chi phí nâng cấp hệ thống, chi phí cho
hoạt động quản trị, vận hành.
Tính bảo mật (security): Trong quá trình truyền thông vấn đề bảo mật
là rất quan trọng, ảnh hưởng đến việc bí mật thông tin người dùng. Các vấn đề
và bảo mật đang rất được quan tâm và chú trọng, tránh việc bị đánh cắp thông
tin, dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng khác.
Độ sẵn sàng của mạng (Availability): Là tính liên tục trong việc đảm
bảo truy cập và truyền dữ liệu qua mạng.
Độ tin cậy (Reliability): Khả năng truyền dữ liệu ít gây ra lỗi nhất có
thể, đảm bảo được sự tin cậy về chất lượng khi truyền dữ liệu qua mạng.
Sơ đồ mạng (Topology): Một mạng được thể hiện ra một sơ đồ để qua
đó cho biết cách thức kết nối giữa các thiết bị và hướng di chuyển của các
luồng dữ liệu qua mạng.
1.3.4. Ứng dụng người dùng

Có rất nhiều ứng dụng người dùng được thực hiện qua mạng. Các ứng
dụng thường gặp như:
–
–
–
–

Thư điện tử.


Để kết nối với mạng Internet thì người dùng hay doanh nghiệp có thể
có một số các phương pháp:
Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymetric Digital
Subscriber Line): ADSL là kỹ thuật sử dụng cáp đồng điện thoại để cung cấp
đường truy nhập Internet. Thông qua cáp điện thoại người dùng có thể truy
cập đến mạng của nhà cung cấp dịch vụ và từ đó có thể kết nối Internet.
Mạng truy nhập băng rộng FTTH (Fiber To The Home) và FTTB
(Fiber To The Building): Đây là kỹ thuật sử dụng cáp quang đến tận nhà để
cung cấp đường truyền Internet. Với ưu điểm vượt trội so với việc kết nối cáp
đồng, cáp quang có thể cung cấp đường truyền với băng thông rộng hơn, tốc
độ cao hơn và dễ dàng thay thế, thi công.
Cable TV: Truy nhập Internet qua mạng lưới truyền hình cáp. Bên
cạnh việc cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, các nhà cung cấp dịch vụ truyền


-14-

hình còn có thể cung cấp kèm theo dịch vụ truy nhập Internet qua đường cáp
truyền hình.
Leased Line Internet: Đây là loại hình truy nhập Internet thường được
sử dụng bởi các doanh nghiệp. Với phương thức truy nhập này các doanh
nghiệp được các nhà cung cấp dịch vụ ISP (Internet Service Provider) đảm
bảo về chất lượng dịch vụ truy nhập Internet.
1.4. Mô hình TCP/IP [10]
1.4.1. Giới thiệu mô hình TCP/IP

Giao thức điều khiển truyền vận liên mạng TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol) là chồng giao thức được đưa ra nhằm các
hoạt động cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Bên cạnh mô hình



-15-

cung cấp giao tiếp người dùng, cung cấp các ứng dụng cho phép
người dùng trao đổi dữ liệu ứng dụng qua mạng.
– Lớp truyền tải (Transport): Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu

giữa 2 trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên, tầng này có 2
giao thức chính là TCP (Transmisson Control Protocol) và UDP
(User Datagram Protocol).
– Lớp liên mạng (Internet): Có nhiệm vụ giống như lớp mạng trong

mô hình OSI. Chức năng chính là đánh địa chỉ logic và định tuyến
gói tin tới đích. Một giao thức rất quan trọng được sử dụng rộng rải
của lớp này là giao thức IP.
–

Lớp truy nhập mạng (Network Access): Cung cấp giao tiếp với
mạng vật lý. Chức năng điều khiển tất cả các thiết bị phần cứng,
thực hiện giao tiếp vật lý với môi trường truyền dẫn, và kiểm soát
lỗi dữ liệu phân bố trên đường truyền.

1.4.2. Các giao thức cơ bản trong bộ giao thức TCP/IP
1.4.2.1 Khái niệm Giao thức

Giao thức: Là tập hợp các quy định, quy ước điều khiển việc trao đổi
thông tin giữa các hệ thống máy tính.
Chức năng của giao thức:
–

có thể các gói PDU sẽ không theo thứ tự. Trong phương thức hướng
liên kết, các gói tin phải được giám sát trong quá trình truyền. Mỗi
gói PDU có phương thức đánh số thứ tự và được khôi phục theo thứ

–

tự như bên phát.
Điều khiển lưu lượng: Liên quan đến khả năng tiếp nhận các gói tin
của các thực thể bên thu và số lượng hoặc tốc độ của dữ liệu được
truyền bởi thực thể bên phát sao cho bên thu không tràn ngập, đảm

–

bảo tốc độ cao nhất.
Điều khiển lỗi: Điều khiển lỗi là kỹ thuật cần thiết nhằm bảo vệ dữ
liệu không bị mất hoặc bị hỏng trong quá trình trao đổi thông tin.

1.4.2.1. Giao thức gói tin người sử dụng UDP

Giao thức gói tin người sử dụng UDP (User Datagram Protocol) là
một giao thức không liên kết. Trong quá trình truyền thông sẽ không thực hiện
thao tác xây dựng kết nối trước khi truyền dữ liệu mà thực hiện truyền ngay
lập tức khi có dữ kiện cần truyền. Trong hoạt động của giao thức UDP cũng
không sử dụng các phương pháp đảm bảo độ tin cậy cũng như báo nhận và
điều khiển luồng.


-17-

Giao thức UDP là giao thức truyền tổng lực gói tin đến đích nên nó rất

nghẽn.

1.4.2.3. Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP

Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP (Internet Control
Message Protocol) là giao thức điều khiển của tầng IP, sử dụng để trao đổi


-18-

thông tin các dòng dữ liệu, thông báo lỗi và các thông tin trạng thái khác
trong bộ giao thức TCP/IP.
Các chức năng chính trong giao thức ICMP:
–

Điều khiển lưu lượng: Khi các gói tin dữ liệu đến quá nhanh, thiết
bị đích hoặc thiết bị định tuyến sẽ gửi một thông điệp ICMP trở lại

–

thiết bị gửi, yêu cầu thiết bị gửi tạm thời ngưng việc gửi gói dữ liệu.
Thông báo lỗi: Trong trường hợp các gói dữ liệu không tới được

–

đích thì sẽ có một thông báo lỗi phản hồi từ máy nhận.
Định hướng lại các tuyến: Một Router gửi một thông điệp ICMP
cho mỗi trạm thông báo nên sử dụng Ruoter khác, để đảm bảo quá

–

IP datagram
TCP
Application data
Header

Ethernet
trailer

Ethernet Header

Hình 1.7: Nguyên tắc đóng mở

gói tin trong mô hình TCP/IP [8]

Trong Hình 1.7 mô tả nguyên tắc đóng mở gói tin trong mô hình
TCP/IP. Cũng như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến hành


-19-

từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào thông tin
điều khiển gọi là Header. Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại, dữ
liệu được truyền từ tấng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần Header tương ứng
sẽ được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần Header
nữa.
1.5. Sơ đồ kết nối mạng [5,8]
Trong hệ thống mạng, việc thiết kế sơ đồ mạng là rất quan trọng, nó
giúp người quản trị dễ dàng quản lý, và khả năng khắc phục sự cố khi găp sự
cố mạng được giải quyết dễ dàng hơn.
Căn cứ vào đặc điểm và quy mô của hệ thống mạng có thể phân chia

bộ thiết bị khác.

Hình 1.10: Sơ đồ kết nối mạng hình sao [5]

Sơ đồ mạng hỗn hợp: Nhằm khắc phục các nhược điểm của 2 mô hình
trên người ta thực hiện mô hình hỗn hợp, được mô tả ở Hình 1.11. Trong mô
hình này các thiết bị vừa kết nối hình sao vừa kết nối mạng lưới. Tùy thuộc
vào mức độ quan trọng của thiết bị mà sẽ có các đường kết nối kết hợp khác
nhau trong hệ thống, đảm bảo khả năng dự phòng, đơn giản hóa sơ đồ cùng
với giảm chi phí, tránh lãng phí đường truyền.


-21-

Hình 1.11:Sơ đồ kết nối mạng hỗn hợp [5]

1.6. Kết luận chương
Tóm lại, Chương 1 đã trình bày những khái niệm, chức năng của
mạng máy tính và Internet qua đó có thể thấy được tầm quan trọng trong ứng
dụng thực tiễn của mạng máy tính và Internet.
Ngoài ra, nội dung chương đã phân tích các cấu trúc, chức năng và các quy
trình đóng gói dữ liệu của các mô hình ứng dụng như OSI và chồng giao thức
TCP/IP và các sơ đồ kết nối mạng, và những phương pháp kết nối trong hệ
thống mạng từ đó có thể áp dụng vào thực tế.


-22-

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC MẠNG IPV4
2.1. Tổng quan địa chỉ IPv4

32 Bits
NETWORK
32 Bits
10101000
00000001

10101100
8 Bits

8 Bits

172

HOST

8 Bits

8 Bits

.

8 Bits

168

00000011

.

8 Bits

ID được phân chia bởi các Octet. Theo đó có 5 lớp mạng được phân

–

chia là các lớp: A, B, C, D và E.
Các lớp địa chỉ được phân bổ theo cơ chế định hướng lớp miền
chung CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Với các phân bổ
này, các lớp A, B, C được chia thành các lớp mạng nhỏ hơn, để
phân phối ở các mạng khác nhau.

Bảng 2.1: Phân bổ địa chỉ IPv4

Khối địa chỉ
0.0.0.0/8
10.0.0.0/8

Phân bổ
Địa chỉ nguồn máy chủ trên mạng
Mạng riêng


-24-

14.0.0.0/8
127.0.0.0/8
128.0.0.0/16
169.254.0.0/16
172.16.0.0/12
191.255.0.0/16
192.0.0.0/24

2.2.1.1. Lớp A
Lớp A
Octet

Network
1

Host
2

3

4

Hình 2.2: Địa chỉ lớp A [5]

Hình 2.2 mô tả địa chỉ lớp A sử dụng một Octet đầu làm phần mạng,
ba Octet sau làm phần Host.
Bit đầu tiên của một địa chỉ lớp A luôn được giữ là 0.
Các địa chỉ mạng lớp A gồm: 10.0.0.0 →126.0.0.0.
Mạng 127.0.0.0 được dùng làm loopback.
Phần Host có 24 bit vậy mạng lớp A có (224 -2) Host.


-25-

2.2.1.2. Lớp B
Lớp B
Octet


3

4

Hình 2.4: Địa chỉ lớp C [5]

Hình 2.4 mô tả địa chỉ lớp C sử dụng ba Octet đầu làm phần mạng,
một Octet sau làm phần Host.
Ba bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 1 1 0.
Các bit địa chỉ mạng lớp C gồm: 192.0.0.0 →223.255.255.0. có tất cả
221 địa chỉ mạng trong lớp C.
Phần Host dài 8 bit nên lớp C có thể có (28 - 2) Host.
2.2.1.4. Lớp D

Lớp D
bits

1110

32 bits
Multicast address

Hình 2.5: Địa chỉ lớp D [5]

Hình 2.5 mô tả địa chỉ lớp D, bốn bit đầu của một địa chỉ lớp D luôn
được giữ là 1 1 1 0.