z
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chọn đường và ứng
dụng trong thiết kế
mạng WAN
G
G
i
i
á
á
o
ov
v
i
i
ê
ê
n
n
n
n
h
hv
v
i
i
ê
ê
n
nt
t
h
h
ự
ự
c
ch
h
i
i
n
nT
T
r
r
ư
ư
ờ
ờ
n
n
g
g
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
1Chơng i tổng quan về mạng máy tính
1.1 Sự hình thành của mạng máy tính
Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt các mục đích sau:
1.Tận dụng và làm tăng giá trị của tài nguyên
2.Chinh phục khoảng cách
3.Tăng chất lợng và hiệu quả khai thác và xử lý thông tin
4.Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra
sự cố đối với một máy tính nào đó.
Nh vậy: Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đợc ghép với nhau
bởi các đờng truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó. Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
2
1.1 Các yếu tố của mạng máy tính
1.1.1 Đờng truyền vật lý
Đờng truyền vật lý là thành phần để chuyển các tín hiệu điện tử giữa
các máy tính. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các dữ liệu dới dạng xung nhị
phân. Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tính đều ở dạng sóng điện từ và
có tần số trải từ cực ngắn cho tới tần số của tia hồng ngoại.Tuỳ theo tần số
của sóng điện từ mà có thể dùng các đờngtruyền vật lý khác nhau để truyền.
+ Các tần số Radio có thể truyền bằng cáp điện hoặc bằng các phơng
tiện quảng bá (broadcast)
+Sóng cực ngắn đợc dùng để truyền các trạm mặt đất và vệ tinh. Hoặc
là dùng để truyền từ một trạm phát tới các trạm thu.
+Tia hồng ngoại là lý tởng đối với truyền thông mạng . Nó có thể
truyền từ điểm tới điểm hoặc quảng bá từ một điểm tới các máy thu. Tia hồng
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
3
+ Kiểu điểm - điểm: Đờng truyền nối từng cặp nút với nhau.Tín hiệu
đi từ nút nguồn đến nút trung gian rồi chuyển tiếp tới đích.
Hình 1-1: Các topo mạng cơ bản
Hình 1-2: Dạng topo đầy đủ
.
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
nhận, kiểm soát dữ liệu, xử lí lỗi và xử lý sự cố... Chẳng hạn mạng lới giao
thông công cộng càng phát triển thì số quy tắc đề ra càng phải nhiều, càng
phải chặt chẽ và càng phức tạp hơn. Tập hợp các quy tắc , quy ớc để đảm
bảo trao đổi và xử lý thông tin trên mạng gọi là giao thức. Các mạng đợc
thiết kế khác nhau có thể tuân theo một số giao thức khác nhau, tuy nhiên
ngời ta đa ra một số giao thức chuẩn đợc dùng trên nhiều mạng khác
nhau.
1.2 Phân loại mạng máy tính
Ngời ta phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ theo các yếu tố chính
đợc chọn nh: Khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng,
cơ chế hoạt động của mạng...
1.2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng thì
mạng đợc phân thành: mạng cục bộ mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn
cầu
+Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) là mạng đợc cài đặt trong
một phạm vi tơng đối nhỏ ( trong một toà nhà, trong một phòng ban hoặc
trong một công ty...) với đờng kính giới hạn trong khoảng vài chục Km.
+Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) là mạng đợc cài
+ 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
cao. Phơng pháp này thích hợp với các mạng truyền th tín điện tử
(Electronic mail).
c ) Mạng chuyển mạch gói (Packet - switched - Network)
Trong mạng chuyển mạcg gói thì một thông báo có thể đợc chia ra
nhiều gói nhỏ hơn (packet), độ dài khoảng 256 bytes, có khuôn dạng tuỳ theo
chuẩn quy định. Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa chỉ nguồn, địa
chỉ đích cho gói tin,số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi...Do vậy các gói
tin của cùng một thông báo có thể đợc gửi đi theo nhiều đờng khác nhau,
tới đích tại các thời điểm khác nhau, nơi nhận sẽ căn cứ vào thông tin trong
các gói tin và sắp xếp lại chúng theo đúng thứ tự.
Ưu điểm của chuyển mạch gói:
+ Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn mạng
chuyển mạch thông báo vì kích thớc các gói tin nhỏ hơn nên các nút mạng
có thể xử lý toàn bộ gói tin mà không cần phải lu trữ trong đĩa.
+ Mỗi đờng truyền chiếm thời gian rất ngắn, vì chúng có thể dùng bất
cứ đờng có thể đợc để tới đích.
+Khả năng đòng bộ bít là rất cao.
Nhựơc điểm:
+ Vì thời gian truyền tin ngắn nên nếu thời gian chuyển mạch lớn thì
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
Ngời ta có thể phân loại mạng theo kiến trúc (topology và protocol)
nh các mạng SNA, mạng ISO, mạng TCP/IP. ..
1.4 Kiến trúc phân tầng - chuẩn hoá mạng - mô hình ISO
1.4.1 Kiến trúc phân tầng
Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính
đ
ợc tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering). Trong hệ thống thành
phần của mạng đợc tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng đợc xây
dựng trên tầng trớc đó ; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao
hơn. Số lợng các tầng cũng nh chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
7
thiết kế. Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của
Digital, mạng ARPANET. .. Là có sự khác nhau.
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
Tầng N
Tầng N-1
Tầng 2
Tầng 1 Tầng 1
Tầng 2
Tầng N-1
Tầng N
Hệ thống A Hệ thống B
Giao thức tầng N
Giao thức tầng N-1
Giao thức tầng 2
Giao thức tầng 1
Đờng truyền vậtlý
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
8
Application 8649 9640 VT
8571 STAM
8650 CASE
8831 JIM
X.216 X.226
X.208
X.209
Presentation 8822 8823
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
(5) Số các lớp phải đủ lớn để phân biệt các chức năng cần thiết nhng
không đa vào cùng một lớp quá nhiều chức năng, và phải đủ nhỏ
để kiến trúc không rắc rối. .. Chức năng các tầng trong mô hình OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
liệu nếu cần
5 Tầng
phiên
Thiết lập, duy trì và đông bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền
thông
6 Trình
diễn
Biểu diễn thông tin theo cú pháp ngời sử dụng để đảm bảo
truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi trờng OSI.
7 ỉng dụng Là giao diện giữa ngời sử dụng và môi trờng OSI,đồng thời
cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.
Hình 1-7 Chức năng các tầng trong mô hình OSI
b) Các giao thức chuẩn của mô hình OSI
Vấn đề đặt ra ở đây là hai hệ thống máy tính khác nhau có thể giao tiếp
đợc với nhau hay không? Ta thấy rằng mô hình OSI có thể tạo ra giải
pháp để cho phép hai hệ thống dù khác nhau thế nào đi nữa đều có thể
truyền thông đợc với nhau nếu chúng đảm bảo những điều kiện sau
đây:
+ Chúng càI đặt cùng một tập các chức năng truyền thông
+ Các chức năng đó đợc tổ chức thành một tầng. Các tầng đồng mức
phảI cung cấp các chức năng nh nhau. ( Phơng thức cung cấp không nhất
thiết giống nhau )
+ Các tầng đồng mức phải sử dụng cùng một giao thức.
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
Hình 1-8: Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ
Request (yêu cầu ): là hàm nguyên thuỷ mà ngời sử dụng dịch vụ
(Service user) dùng để gọi các chức năng.
Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà ngời cung cấp dịch vụ
(Service Provider ) dùng để:
+ Gọi báo một chức năng nào đó hoặc
+ Chỉ báo một chức năng đã đợc gọi ở một điểm truy cập dịch vụ
(SAP)
response (trả lời ): là hàm nguyên thuỷ mà Service user dùng để hoàn
tất một chức năng đã đợc gọi từ trớc bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở
SAP đó.
confirm (xác nhận) là hàm nguyên thuỷ của Service Provider, dùng để
hoàn tất một chức năng đã đợc gọi từ trớc bởi hàm nguyên thuỷ Request tại
SAP đó.
(N+1)Layer
(N)Layer
(N+1)Layer
(N)Layer
Request
SAP SAP
Confirm
(N)Protocol
IndicationResponse
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
một thực thể ở tầng N không thể truyền trực tiếp đến một thực thể tầng N+1
của hệ thống khác, mà phải đi xuống tầng thấp nhất (tầng vật lý ) trong kiến
trúc phân tầng nào đó. Khi xuống tầng đến (N) thì một đơn vị dữ liệu của tầng
(N) đợc xem nh một đơn vị dữ liệu (SDU) của tầng (N). Phần thông tin của
tầng (N), gọi là (N) SDU quá dài thì đợc cắt thành nhiều đoạn, mỗi đoạn kết
hợp với (N) PCI vào đầu để tạo thành nhiều (N) PDU. Quá trình nh vậy đợc
chuyển xuống cho đến tầng vật lý, ở đó dữ liệu đợc truyền qua đờng vật lý.
ở hệ thống nhận, quá trình diễn ra ngợc lại. Qua mỗi tầng các PCI của các
đơn vị dữ liệu sẽ đợc phân tích và cắt bỏ các header của các PDU trớc khi
gửi lên tầng trên.
c) Phơng thức hoạt động: có liên kết và không có liên kết
ở mỗi tầng mô hình trong tầng ISO, có hai phơng thức hoạt động
chính đợc áp dụng đó là: phơng thức hoạt động có liên kết (connection-
oriented) và không có liên kết (connectionless).
Với ph
ơng thức có liên kết, trớc khi truyền dữ liệu cần thiết phải
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
Tầng N+1
Tầng 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.
phơng thức hoạt động mà có thể dùng hai phơng thức khác nhau.
1.4.4 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI.
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.
khó thực hiện, bởi vì hiện nay có hàng ngàn mạng đang tồn tại không thể loại
Giao thức lớp ứng dụng
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
16
Chơng ii Giao thức TCP/IP
Trong chơng này chúnh ta sẽ xem xét về chồng giao thức TCP/IP. Đây
là giao thức đợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong kĩ thuật kết nối mạng
máy tính. Chúng ta sẽ tìm hiểu về kiến trúc phân tầng của TCP/IP cùng với
chức năng chính của chúng. Sau đó chúng ta sẽ tập trung xem xét kĩ về các
giao thức chính trong lớp 3 (Internet Layer) và trong lớp 4 (Transport Layer)
của mô hình phân cấp này.
2.1 Sự thúc đẩy cho việc ra đời của TCP/IP
Giao tiếp thông tin đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong tất cả
mọi lĩnh vực hoạt động. Mạng máy tính tính ra đời phần nào đã đáp ứng đợc
nhu cầu đó. Phạm vi lúc đầu của các mạng bị hạn chế trong một nhóm làm
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
TCP/IP dùng địa chỉ IP để định danh các host trên mạng tạo ra một
mạng ảo thống nhất khi kết nối mạng.
Các giao thức lớp cao đợc chuẩn hoá thích hợp và sẵn có với ngời
dùng.
2.2 Cấu trúc phân lớp của TCP/IP
Nh ta đã nói ở phần trớc, TCP/IP cũng là mô hình mở để kết nối
mạng. Nó cũng đợc thiết kế theo mô hình kiến trúc phân tầng tơng tự nh
trong mô hình tham chiếu OSI ta đã trình bày ở chơng trớc. Bộ giao thức
TCP/IP đợc thiết kế gồm bốn lớp đợc mô tả nh hình sau đây:
Application
Transport
Internet
Network
Interface
Lớp ứng dụng (Application): Đây là lớp cao nhất trong cấu trúc phân
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
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
chơng trình ứng dụng đã gửi nó và chơng trình ứng dụng sẽ nhận nó, cũng
nh một tổng kiểm tra. Máy nhận sử dụng tổng kiểm tra để thẩm tra gói tin đã
đến, và sử dụng mã đích để định danh chơng trình ứng dụng nó đợc chuyển
phát đến.
Internet layer: Nh chúng ta vừa thấy, lớp Internet xử lý giao tiếp
thông tin từ một máy này tới một máy khác. Nó chấp nhận một yêu cầu để
gửi một gói từ từ lớp Transport cùng với một định danh của máy đích mà gói
tin sẽ đợc gửi tới. Nó sẽ bọc gói tin trong một IP Datagram, điền đầy vào
trong phần header, sử dụng giải thuật chọn đờng để quyết định là giao phát
gói tin trực tiếp hay là gửi nó tới một Router, và chuyển datagram tới giao
diện phối ghép mạng thích hợp cho việc truyền dẫn. Lớp Internet cũng xử lý
các Datagram đến, kiểm tra tính hợp lệ của chúng, và sử dụng giải thuật
chọn đờng đẻ quyết định là datagram sẽ đợc xử lý cục bộ hay là sẽ đợc
chuyển đi tiếp. Đối với các datagrams có địa chỉ đích cục bộ, thì phần mềm
lớp internet sẽ xoá phần header của các datagram đó, và chọn trong số các
giao thức lớp Transport một giao thức thích hợp để xử lý packet. Trong lớp
Internet còn gửi các ICMP (Information Control Message Protocol)và các
messages điều khiển khi cần thiết và xử lý tất cả mọi ICMP Messages tới.
Internet
Network
Interface
Physcal net 1
Physcal net 2
Identical
message
Identical
packet
Router R
Identical
datagram
Identical
datagram
Identical
frame
Identical
frame
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.
Nh một khung mạng vật lý, một datagram đợc chia thành vùng header và
vùng dữ liệu. Phần header cũng tơongtự frame, nó chứa địa chỉ nguồn địa
chỉ đích và một trờng type dùng định danh nội dung của dtagram. Sự khác
Đồ án tốt nghiệp Chọn đờng v ứng dụng trong thiết kế mạng WAN
Nguyễn xuân trờng - đtth2 - k40
20
nhau là header của datagram chứa địa chỉ IP còn header của frame chứa địa
chỉ vật lý. Hình sau mô tả dạng tổng quát của một datagram.
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
210 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
là một kháI niệm quan trọng bởi vì nó cung cấp một phơng tiện có thể cho
phép thông tin đIũu khiển có quyền utiên trên dữ liệu. Ví dụ nếu tất cả các
host và các Router tôn trọng quyền đI trớc thì nó có thể thi hành các giảI
thuật đIũu khiển tắc nghẽn. Các bits D,T và R xác định kiểu vận chuyển
datagram yêu cầu. Khi thiết lập bit D yêu cầu độ trễ thấp, bit T yêub cầu độ
thông cao, và bit R nyêu cầu độ tin cậy cao. Dĩ nhiên nó có lẽ không thể cho
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
header nh là dữ liệu.
ý tởng về việc mang một datagram trong một frame mạng đợc gọi là
encapsulation. Đối với mạng bên dới, một datagram giống nh bất kỳ
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,
Router R1 sẽ phân mảnh datagram đó. Tơng tự, nếu B gửi 1 datagram lớn
hơn 620 tới A, R2 sẽ phân mảnh chúng.
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.
Copyright: Tài liệu đại học ©