KIẾN THỨC MẠNG CƠ BẢN
1
Tài liệu
CHƯƠNG I. MẠNG MÁY TÍNH
2
CHƯƠNG I . MẠNG MÁY TÍNH
I. MẠNG MÁY TÍNH
3
Mạng máy tính là hệ thống các máy tính độc lập (autonomous) được kết nối
với nhau. Khái niệm độc lập ở đây có nghĩa là chúng không có mối quan hệ
chủ/tớ (master/slave) rõ ràng. Hai máy tính được gọi là được kết nối với nhau
nếu chúng có khả năng trao đổi thông tin. Sự kết nối có thể thông qua dây
dẫn, tia laser, sóng điện từ hay vệ tinh viễn thông... Việc kết nối các máy tính
có những ưu điểm sau
Sử dụng chung tài nguyên (resource sharing): Chương trình, dữ liệu,
thiết bị có thể được dùng chung bởi người dùng từ các máy tính trên mạng.
cho mình, nó sẽ giữ lại và xử lý. Các mạng quảng bá thường cho phép sử
dụng địa chỉ broadcasting để gửi thông báo tới toàn mạng.
II.2. Phân loại theo phương thức chuyển mạch (Swiched Method)
II.2.1. Chuyển mạch kênh (Circuit Swiched Network)
Thông tin truyền qua một kênh vật lý cố định, tốc độ và độ tin cậy cao nhưng
lãng phí đường truyền do không sử dụng hết.
5
II.2.2. Chuyển mạch tin báo (Message Swiched Network)
Liên lạc được thiết lập khi có thông tin cần truyền, thông tin được định dạng
gồm header và data và có độ dài không cố định: Mối liên lạc được thiết lập và
chỉ giải phóng khi truyền xong dữ liệu do đó không quản lý được thời gian
chiếm đường truyền
II.2.3. Chuyển mạch gói (Packed Swiched Network)
Thông tin được cắt ra thành các gói có độ dài quy định Ví dụ Erthenet IEEE
802.3 chia message thành các gói 1500 bytes. Mỗi gói đều có header và data.
Các gói của các message khác nhau có thể truyền xen kẽ trên đường truyền do
đó thời gian chờ đợi chung của hệ thống giảm.
II.3. Phân loại theo phạm vi hoạt động
Theo phạm vi hoạt động, người ta chia mạng máy tính thành những loại sau
II.3.1. Mạng LAN (Local Area Network)
Thường là mạng được sử dụng cho một công ty, trường học hay trong một toà
nhà, khoảng cách tương đối nhỏ (cỡ vài trăm m tới vài Km) tốc độ truyền lớn,
độ trễ nhỏ.
(Phụ lục A trình bày một số mạng cục bộ thường được sử dụng)
II.3.2. Mạng MAN (Metropolian Area Network)
Mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hay trung tâm kinh tế - xã hội (có
bán kính khoảng 100 Km)
II.3.3. Mạng WAN (Wide Area Network)
Mạng diện rộng có thể bao trùm một vùng rộng lớn cỡ quốc gia hay lục địa.
II.3.4. Liên mạng (internet)
Tháng 1 năm 1996 14,252,000
Tháng 1 năm 1997 21,819,000
7
Tháng 1 năm 1998 29,670,000
Những máy chủ (host) mạnh thường sử dụng những hệ điều hành đa nhiệm,
ví dụ như UNIX, để người sử dụng kết nối vào, như thế có nghĩa là số máy
của người sử dụng mạng nhiều hơn những con số trên. Những máy chủ được
định vị tại các điểm như thư viện, các trường đại học, các tổ chức chính phủ,
các đại lý, các công ty, các trường trung học, tiểu học trên toàn thế giới.
Những máy chủ này được kết nối với nhau qua đường điện thoại và chỉ mất
khoảng 640/1000 giây để bắt đầu nhận thông báo từ Bắc Mỹ tới Nam cực.
Các dịch vụ mà Internet cung cấp
Phần lớn người sử dụng Internet không cần biết đến của công nghệ sử dụng
trên Internet, đối với họ Internet chỉ đơn giản là một bộ chương trình phần
mềm mang lại cho họ những khả năng truyền thông có ích. Chính điều này
mang lại cho Internet số người dùng đông đảo tới như vậy.
Các dịch vụ mức ứng dụng ban đầu trên Internet
Thư điện tử (Electronic mail) Cho phép người dùng ngồi trước máy tính tại
nhà mình gửi E-mail tới bất cứ ai ở đâu trên thế giới nếu họ có địa chỉ E-
mail. Họ có thể tham gia các nhóm thảo luận (discussion group) về những
đề tài khác nhau hay bắt đầu một nhóm mới về những chủ đề mà họ ưa
thích.
Truyền file (File Transfer) Nếu cần một chương trình phần mềm mới như
các tiện ích nén file, các chương trình diệt virus, một phần mềm trò chơi,
hình ảnh hay âm thanh, người dùng có thể tải xuống bất cứ lúc nào với
File Transfer.
Truy nhập từ xa (Remote login) Có lẽ điều thú vị nhất trong các ứng dụng
của Internet là Remote login, nó cho phép người dùng kết nối vào một máy
tính ở xa như một trạm cuối để sử dụng máy tính đó.
Dịch vụ mức mạng của Internet
Standard Organization - ISO) đưa ra năm 1983 được gọi là mô hình tham
chiếu các hệ thống mở (Open Systems Interconect referent model - OSI).
Các điều khoản mô tả trong mô hình được sử dụng rộng rãi trong lý thuyết
truyền thông, do đó, trong thực tế khó có thể nói về truyền thông mà không sử
dụng thuật ngữ của OSI.
Mô hình tham chiếu OSI chứa 7 tầng mô tả chức năng của giao thức truyền
thông. Mỗi tầng của mô hình OSI miêu tả một chức năng được thực hiện khi
dữ liệu di chuyển giữa các ứng dụng giữa các mạng.
Tầng ứng dụng bao gồm các trình ứng dụng sử dụng mạng.
Tầng trình diễn tiêu chuẩn hoá dữ liệu cung cấp cho tầng ứng dụng.
Tầng phiên quản trị các phiên làm việc giữa các ứng dụng.
Tầng giao vận cung cấp kết nối trạm-trạm, xử lý lỗi.
Tầng mạng quản trị việc kết nối qua mạng cho các tầng trên.
Tầng liên kết dữ liệu cung cấp phân phát dữ liệu tin cậy qua đường
truyền vật lý.
Tầng vật lý định rõ các đặc thù của thiết bị mạng.
Các lớp giao thức được xếp chồng lớp nọ trên lớp kia. Chính sự xuất hiện của
nó, cấu trúc thường được gọi là stack hoặc giao thức xếp chồng.
10
Việc phân tầng của OSI tuân theo 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 chuẩn 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
Việc thiết kế tầng vật lý cần quan tâm đến các vấn đề về ghép nối cơ khí,
điện tử, thủ tục và môi trường truyền tin bên dưới nó ví dụ mức điện áp
tương ứng với bit 0 - 1, thời gian tồn tại của xung...
II.2.2. Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer)
Liên kết, thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu là nhiệm vụ của tầng
data link.
Ngoài ra tầng data link còn kiểm soát lỗi đường truyền, thông lượng.
Tầng này thực hiện việc đóng gói thông tin gửi thành các frame, gửi các
frame một cách tuần tự đi trên mạng, xử lý các thông báo xác nhận
(Acknowledgement frame) do bên nhận gửi về. Xác định ranh giới giữa các
frame bằng cách ghi một số byte đặc biệt vào đầu và cuối frame. Giải quyết
12
vấn đề thông lượng truyền giữa bên gửi và bên nhận (Vấn đề này có thể được
giải quyết bởi một số lớp trên).
II.2.3. Tầng mạng (Network layer)
Vấn đề chủ chốt của tầng mạng là dẫn đường, định rõ các gói tin (packet)
được truyền theo những con đường nào từ nguồn đến đích. Các con đường
này có thể cố định, ít bị thay đổi, được thiết lập khi bắt đầu liên kết hay
động (dynamic) thay đổi tuỳ theo trạng thái tải của mạng.
Nếu có nhiều gói tin truyền trên mạng có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn,
tầng mạng phải giải quyết vấn đề này.
Thực hiện chức năng giao tiếp với các mạng bao gồm việc đánh lại địa chỉ,
cắt hợp gói tin cho phù hợp với các mạng.
Ngoài ra tầng mạng còn thực hiện một số chức năng kế toán, ví dụ, một số
Firewall (packet filtering) được cài đặt trên tầng này để thống kê số lượng các
gói tin truyền qua mạng hay ngăn cấm hoặc cho phép các gói tin của giao
thức nào đó.
II.2.4. Tầng giao vận (Transport layer)
Kiểm soát việc truyền tin từ nút tới nut (end-to-end): Bắt đầu từ tầng này,
các thực thể đã có thể nói chuyện một cách logic với nhau.
II.3. Những vấn đề về OSI
Bản thân OSI không phải là một kiến trúc mạng bởi vì nó không chỉ ra chính
xác các dịch vụ và các nghi thức được sử dụng trong mỗi tầng. Mô hình này
chỉ ra mỗi tầng cần thực hiện nhiệm vụ gì. ISO đã đưa ra các tiêu chuẩn cho
14
từng tầng, nhưng các tiêu chuẩn này không phải là một bộ phận của mô hình
tham chiếu.
Mô hình OSI ra đời sau khi các giao thức TCP/IP (TCP/IP sẽ được trình bày ở
phần sau) đã được sử dụng rộng rãi, nhiều công ty đã đưa ra các sản phẩm
TCP/IP, vì vậy, mô hình OSI chỉ được sử dụng trong thực tế như một chuẩn
về lý thuyết.
Trong mô hình OSI, một số chức năng như điều khiển thông lượng, kiểm tra
lỗi xuất hiện lặp lại trong một số tầng. Điều này có nguyên nhân do mô hình
OSI được chia làm các tầng khác nhau, mỗi tầng tương ứng với một đối tượng
độc lập (có dữ liệu và các phương thức riêng của nó, độc lập với các đối
tượng khác).
Mô hình OSI không có các dịch vụ và giao thức không hướng kết nối mặc dù
hầu hết các mạng đều có sử dụng. Mô hình quá phức tạp cho việc cài đặt làm
cho OSI khó có thể ứng dụng rộng rãi trên thực tế.
III. KIẾN TRÚC GIAO THỨC IPX/SPX
Một hệ thống mạng máy PC được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới trong
thời gian vừa qua là mạng Novell Netware. Nó được thiết kế cho các công ty,
để chuyển từ việc sử dụng máy tính lớn (Mainframe) sang sử dụng PC. Mỗi
PC làm chức năng khách hàng (client), một số máy mạnh hoạt động như máy
phục vụ (Server), chúng cung cấp các dịch vụ file, các dịch vụ CSDL và các
dịch vụ khác cho một nhóm khách hàng. Nói cách khác, Novell Netware hoạt
động theo mô hình file-server.
III.1. Kiến trúc giao thức IPX/SPX
Application SAP File server
Transport NCP SPX
4 Transport control 1
5 Packet type 1
6 Destination Address 12
16
18 Source Address 12
30 ?
Checksum: ít khi sử dụng vì tầng Data link bên dưới đã cung cấp
checksum
Packet length: chứa chiều dài của packet tính cả header và data
Packet type: đánh dấu các packet điều khiển khác nhau.
Destination Address: địa chỉ đích của gói tin.
Source Address: địa chỉ nguồn của gói tin.
Data: Chiếm phần cuối của gói, có độ dài phụ thuộc vào trường paket
length trên.
III.3. Cơ chế hoạt động của Novell Netware
Cứ khoảng mỗi phút một lần, mỗi server lại phát đi (broadcast) một packet,
cho biết địa chỉ của chính nó và các dịch vụ mà nó cung cấp. Việc này sử
dụng giao thức SAP (Service Advertising Protocol). Các packet này được tiến
trình dịch vụ (special agent process) chạy trên các máy router nhận và thu
thập. Các agent sử dụng thông tin chứa trong đó để xây dựng CSDL về các
server.
Khi một máy client khởi động, nó phát một request để hỏi xem server gần
nhất ở đâu. Agent trên máy router địa phương tiếp nhận yêu cầu này, kiểm tra
CSDL về server, lựa chọn server phù hợp gửi lại thông tin cho client. Từ thời
điểm đó, Client có thể thiết lập kết nối NCP với server và sử dụng các dịch vụ
của server. Trong quá trình kết nối, client và server thoả thuận với nhau về
chiều dài cực đại của dữ liệu, trong quá trình sử dụng, client có thể tra cứu
CSDL của server để biết thông tin của các server khác.
17
CHƯƠNG III. GIAO THỨC TCP/IP
một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet.
Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ
người dùng. Được tích hợp vào hệ điều hành UNIX, 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. Ngoài 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 vừa có
thể kết nối một số lượng lớn các máy tính (150.000 máy trên nước Mĩ, Châu
Âu, Châu Á) lại có thể chỉ kết nối hai máy tính trong phòng làm việc.
Dưới đây, chúng ta xem xét một số nội dung về bộ giao thức truyền thông
TCP/IP.
II. KIẾN TRÚC CỦA BỘ GIAO THỨC TCP/IP
II.1. Kiến trúc phân tầng của TCP/IP
Application Layer
Presentation Layer Application Layer
Session Layer
Transport Layer Transport Layer
Network Layer Internet Layer
Data link Layer
Physical Layer Network access Layer
Các lớp tương ứng giữa OSI và TCP/IP
Có nhiều giao thức trong bộ giao thức truyền thông TCP/IP, nhưng hai giao
thức quan trọng nhất được lấy tên đặt cho bộ giao thức này là TCP
(Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol).
19
Application LayerTransport Layer(Host Layer)Internet Layer(Getway Layer)Network Interface Layer
RIP
SNMP
SMTP
Network Interface
Application
Transport
Internet
Network Interface
Identical Datagram
Identical Frame
Identical Packet
Identical Message
Physical Net
Host BHost A
ICMP (Internet Control Message Protocol): Nghi thức thông báo lỗi.
UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền không kết nối cung cấp
dịch vụ truyền không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phí truyền.
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.
Cũng giống như trong mô hình tham chiếu OSI, dữ liệu gửi từ tầng
Application đi xuống ngăn xếp, 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
21
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.
Application Data
Transport TCP
Header
22
Class C 1 1 0 Netid Hostid
Class D 1 1 1 0 Multicast address
Class E 1 1 1 1 0 Reverved for future use
Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu về 3 lớp địa chỉ chính của TCP/IP đó là các
lớp A,B,C là các lớp được sử dụng rộng rãi trên mạng Internet.
II.2.1. Địa chỉ lớp A
Lớp A sử dụng byte đầu tiên của 4 byte để đánh địa chỉ mạng. Như hình trên,
nó được nhận ra bởi bit đầu tiên trong byte đầu tiên của địa chỉ có giá trị 0. 3
bytes còn lại được sử dụng để đánh địa chỉ máy trong mạng.
Có 126 địa chỉ lớp A (được đánh địa chỉ trong byte thứ nhất) với số máy tính
trong mạng là 256
3
- 2 = 16.777.214 máy cho mỗi một địa chỉ lớp A (do sử
dụng 3 bytes để đánh địa chỉ máy). Địa chỉ lớp A thường được cấp cho những
tổ chức có số lượng máy tính lớn.
Nguyên nhân chỉ có 126 networks trong khi dùng 8 bit vì bit đầu tiên mang
giá trị 0 dùng để định nghĩa lớp A vậy con lại 7 bit đánh số từ 0-127 tuy nhiên
người ta không sử dụng một địa chỉ chứa toàn các con số 1 hoặc 0 do vậy, chỉ
còn lại 126 mạng lớp A được sử dụng. Do vậy giá trị byte đầu tiên của địa chỉ
lớp A sẽ luôn luôn nằm trong khoảng từ 1 tới 126, mỗi một byte trong 3 bytes
còn lại sẽ có giá trị trong khoảng 1 đến 254.
Đối với việc chỉ có 16.777.214 máy trong khi sử dụng 24 bit đánh địa chỉ máy
trong mạng cũng được giải thích tương tự.
Địa chỉ lớp A có dạng: <Network.Host.Host.Host>
với con số thập phân đầu tiên nhỏ hơn 128
Ví dụ: 9. 6. 7. 8 : Nút được gán Host ID là 6. 7. 8, nằm trong mạng lớp A có
địa chỉ là 9. 0. 0. 0
23
II.2.2. Địa chỉ lớp B
1111111 11111111 11111111 00000000
Mặt nạ subnet phải được cấu hình cho mỗi máy tính trong mạng và phải được
định nghĩa cho mỗi router. Như vậy, ta phải dùng cùng một Subnet mask cho
toàn bộ mạng vật lý cùng chung một địa chỉ Internet.
Ví dụ:
Ta có một địa chỉ lớp B 128.001.000.000 và cần chia nó thành 254 mạng con
với 254 máy trong mỗi mạng, ta giải quyết vấn đề này bằng Subnet mask như
sau
Network num 10000000 00000001 00000000 00000000 = 128.001.000.000
Subnet mask 11111111 11111111 11111111 00000000 = 255.255.255.000
Mặt nạ trên định nghĩa 254 mạng con với địa chỉ như sau:
Subnet #1 10000000 00000001 00000001 00000000 = 128.001.001.000
Subnet #2 10000000 00000001 00000010 00000000 = 128.001.002.000
Subnet #3 10000000 00000001 00000011 00000000 = 128.001.003.000
.
.
Subnet #254 10000000 00000001 11111110 00000000 = 128.001.254.000
Số máy trong mạng con thứ nhất sẽ nằm trong khoảng sau:
Subnet #1 10000000 00000001 00000001 00000000 = 128.001.001.000
Low Address 10000000 00000001 00000001 00000001 = 128.001.001.001
High Address 10000000 00000001 00000001 11111110 = 128.001.001.254
25
Copyright: Tài liệu đại học ©