Tài liệu Giao thức TCPIP và Mạng Internet

Lời cảm ơn Tªn em lµ Lª ThÞ Thanh HiÒn Sinh viªn líp S0809G Trêng B¸ch Khoa NPOWER Niªn khãa 2009-2011 §Ó hoµn thµnh ®Ò ¸n “Giao thức TCP/IP và Mạng Internet” em xin göi lêi c¶m ¬n tr©n thµnh tíi trung t©m ®µo t¹o Trêng B¸ch Khoa NPOWER vµ c¸c thÇy ®· gióp ®ì em trong suèt thêi gian häc gióp em t×m hiÓu bµi vµ häc tËp ®îc t«t h¬n. §Æc biÖt em xin gñi lêi c¶m ¬n tíi thÇy gi¸o Đỗ Quang Trung ®· tËn t×nh híng dÉn còng nh t¹o ®iÒu kiÖn vÒ tµi liÖu gióp em hoµn thµnh ®å ¸n m«n NETWORK tèt nhÊt. Em göi lêi c¶m ¬n tíi nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp tËp thÓ S0809G trong thêi gian lµm ®å ¸n còng nh nh÷ng lóc b¸o c¸o trùc tiÕp tríc toµn thÓ líp. §å ¸n hoµn thµnh kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt kÝnh mong nhËn ®îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp phª b×nh cña ThÇy ®Ó §å ¸n ®îc hoµn thiÖn h¬n. Sinh viªn Lª ThÞ Thanh HiÒn Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 1 Lời nhận xét ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 2 Lời mở đầu Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy tính trở nên phổ biến với mọi người, nó mang lại cho con người khả năng to lớn và làm được những công việc phi thường : tính toán nhanh, chính xác các phép toán phức tạp, điều khiển tự động và làm việc theo sự lập trình của con người. Máy tính ra đời không chỉ là công cụ giải phóng sức lao động, hỗ trợ tối đa trong sản xuất mà còn là phương tiện học tập, giải trí bổ ích trong đời sống của mọi người. Sự phát triển của máy tính cũng như công nghệ thông tin sẽ mang lại những thành tựu to lớn cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Là phương tiện tiếp cận nhanh nhất đến các thành tựu của khoa học kỹ thuật. Sức mạnh của máy tính được tăng lên nhiều lần khi các máy tính được kết nối thành một mạng máy tính. Với mạng máy tính toàn cầu chúng ta có thể dễ dàng tiếp cận với thế giới bên ngoài, tiếp cận với những thành tựu khoa học tiên tiến nhất trên thế giới. Mạng viễn thông nói chung, máy tính và mạng máy tính nói riêng là công cụ không thể thiếu trong hoạt động của bộ máy nhà nước, các doanh nghiệp, trường học, ... và rất nhiều các lĩnh vực sản xuất khác. Nó đóng vai trò như cầu nối để trao đổi thông tin giữa các chính phủ, các tổ chức xã hội và giữa mọi người với nhau. Để các máy máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng, chúng phải sử dụng cùng 1 ngôn ngữ hay còn gọi là 1 giao thức (Protocol). Giao thức là 1 hệ luật và chuẩn cho phép các máy tính trong mạng liên lạc với nhau. Giao thức giao tiếp hay còn gọi là Giao thức truyền thông, Giao thức liên mạng, Giao thức tương tác, Giao thức trao đổi thông tin (tiếng Anh là communication protocol), tuy nhiên, tránh nhầm với giao thức trong các ngành khác - là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc 3 Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower biểu diễn dữ liệu, phát tín hiệu, chứng thực và phát hiện lỗi dữ liệu - những việc cần thiết để gửi thông tin qua các kênh truyền thông, nhờ đó mà các máy tính (và các thiết bị) có thể kết nối và trao đổi thông tin với nhau. Các giao thức truyền thông dành cho truyền thông tín hiệu số trong mạng máy tính có nhiều tính năng để đảm bảo việc trao đổi dữ liệu một cách đáng tin cậy qua một kênh truyền thông không hoàn hảo. TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (Giao thức Điều Khiển Truyền Thông) / Internet Protocol (Giao thức Internet). TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta gọi đó là 1 Hệ Giao Thức hay Bộ Giao Thức (Suite Of Protocols). Trong thời gian học tập tại trung tâm đào tao Bách Khoa Npower, dưới sự hướng dẫn của các thầy giáo chuyên ngành quản trị mạng đặc biêt là thầy Đỗ Quang Trung, em đã chọn đề tài "Giao thức TCP/IP và Mạng Internet" cho đồ án môn học NETWORK. Mục đích của đề tài là tìm hiểu và sử dụng triệt để những ứng dụng các giao thức trên mạng. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 4 Chương I : Tổng Quan Hệ Thống Mạng TCP/IP I. Lịch sử phát triển của TCP/IP và mạng Internet Thiết kế TCP/IP được như ngày hôm nay là nhờ vai trò mang tính lịch sử của nó. Internet, giống như rất nhiều thành tựu công nghệ cao khác, bắt nguồn từ nghiên cứu của Bộ Quốc phòng Mỹ. Vào cuối những năm 60, các quan chức Bộ này bắt đầu nhận thấy lực lượng quân sự đang lưu giữ một số lượng lớn các loại máy tính, một số không được kết nối, số khác được nhóm vào các mạng đóng, do các giao thức “cá nhân” không tương thích. “Cá nhân”, trong trường hợp này, có nghĩa là công nghệ đó do một nhóm nào đó kiểm soát. Nhóm này có thể không muốn tiết lộ các thông tin liên quan về giao thức của mình để những người sử dụng có thể kết nối. Họ bắt đầu băn khoăn về khả năng chia sẻ thông tin giữa các máy tính này. Vốn quen với vấn đề an ninh, Bộ Quốc phòng Mỹ lập luận rằng nếu có thể xây dựng được một mạng lưới như thế thì nó dễ trở thành mục tiêu tấn công quân sự. Một trong những yêu cầu trước hết của mạng lưới này là phải nằm phân tán. Các dịch vụ quan trọng không được phép tập trung tại một số chỗ. Bởi vì bất kỳ điểm nào cũng có thể bị tấn công trong thời đại tên lửa. Họ muốn nếu một quả bom đánh vào bất kỳ bộ phận nào trong cơ sở hạ tầng đều không làm cho toàn bộ hệ thống bị đổ vỡ. Kết quả là mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency). Hệ thống giao thức hỗ trợ sự kết nối qua lại, phi tập trung là khởi điểm của TCP/IP ngày nay. Một vài năm sau, khi Hiệp hội Khoa học Quốc gia Mỹ muốn xây dựng một mạng lưới để kết nối các tổ chức, họ áp dụng giao thức của ARPAnet và bắt đầu hình thành Internet. Yếu tố phi tập trung của ARPAnet chính là một phần của sự thành công của TCP/IP và Internet. Hai đặc điểm quan trọng của TCP/IP tạo ra môi trường phi tập trung gồm: Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 5 Xác nhận mút đầu cuối - hai máy tính đang kết nối với nhau đóng vai trò hai đầu mút ở mỗi đầu của dây truyền. Chức năng này xác nhận và kiểm tra sự trao đổi giữa 2 máy. Về cơ bản, tất cả các máy đều có vai trò bình đẳng. Định tuyến động - các đầu mút được kết nối với nhau thông qua nhiều đường dẫn, và các bộ định tuyến làm nhiệm vụ chọn đường cho dữ liệu dựa trên các điều kiện hiện tại (Trong các phần sau, hoạt động định tuyến và đường dẫn sẽ được đề cập chi tiết hơn). II. Kiến trúc phân tầng của mạng Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính được tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering). Trong hệ thống thành phần của mạng được tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước đó; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao hơn. Số lượng các tầng cũng như chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của Digital, mạng ARPANET. .. là có sự khác nhau. Nguyên tắc cấu trúc của mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc phân tầng (Số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau). Mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn. Tầng i của hệ thống A sẽ hội thoại với tầng i của hệ thống B, các quy tắc và quy ước dùng trong hội thoại gọi là giao thức mức I Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác nguyên thuỷ của tầng dưới cung cấp lên tầng trên. Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác ( trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các xâu bít (0.1) từ hệ thống này sang hệ thống khác ).Dữ liệu được truyền từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận (receiver) bằng đường truyền vật lý và Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 6 cứ như vậy dữ liệu lại đi ngược lên các tầng trên. Như vậy khi hai hệ thống liên kết với nhau, chỉ tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (liên kết ảo ) được đưa vào để hình thức hoá các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông. Như vậy để viết chương trình cho tầng N, phải biết tầng N+1 cần gì và tầng N -1 có thể làm được gì. Hình 1: Tổng quát kiến trúc phân tầng . Nguyên tắc để xây dựng kiến trúc phân tầng như sau:  Để đơn giản cần hạn chế số lượng các tầng. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 7  Tạo ranh giới các tầng sao cho các tương tác và mô tả các dịch vụ là tối thiểu.  Chia các tầng sao cho các chức năng khác nhau được tách biệt với nhau, và các tầng sử dụng các loại công nghệ khác nhau cũng được tách biệt.  Các chức năng giống nhau được đặt vào cùng một tầng.  Chọn ranh giới các tầng theo kinh nghiệm đã được chứng tỏ là thành công.  Các chức năng được định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hưởng ít nhất đến các tầng kế nó.  Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho có thể chuẩn hóa giao diện tương ứng.  Tạo một tầng khi dữ liệu được xử lý một cách khác biệt.  Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh hưởng đến các tầng khác.  Mỗi tầng chỉ có các ranh giới (giao diện) với các tầng kề trên và kề dưới nó.  Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết.  Tạo tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận.  Cho phép hủy bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết. III. Mô hình OSI 1. Khái niệm Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng về: Phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau… sự không tương thích đó làm trở ngại Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 8 cho quá trình tương tác giữa người dùng ở các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận được với người sử dụng. Với lý do đó tổ chức chuẩn hoá quốc tế ISO đã thành lập một tiểu ban nhằm xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm mạng. Kết quả là năm 1984 ISO đã đưa ra mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở ( Reference Model for Open System Inter connection) hay gọn hơn là OSI Reference model. Mô hình này được dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở. Hình 2 : Mô hình OSI. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 9 2. Mục đích Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các tầng cấp. Mỗi một tầng cấp có một đặc tính là nó chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới nó, đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử dụng các chức năng của mình. Một hệ thống cài đặt các giao thức bao gồm một chuỗi các tầng nói trên được gọi là "chồng giao thức" (protocol stack). Chồng giao thức có thể được cài đặt trên phần cứng, hoặc phần mềm, hoặc là tổ hợp của cả hai. Thông thường thì chỉ có những tầng thấp hơn là được cài đặt trong phần cứng, còn những tầng khác được cài đặt trong phần mềm. Mô hình OSI này chỉ được ngành công nghiệp mạng và công nghệ thông tin tôn trọng một cách tương đối. Tính năng chính của nó là quy định về giao diện giữa các tầng cấp, tức qui định đặc tả về phương pháp các tầng liên lạc với nhau. Điều này có nghĩa là cho dù các tầng cấp được soạn thảo và thiết kế bởi các nhà sản xuất, hoặc công ty, khác nhau nhưng khi được lắp ráp lại, chúng sẽ làm việc một cách dung hòa (với giả thiết là các đặc tả được thấu đáo một cách đúng đắn Thường thì những phần thực thi của giao thức sẽ được sắp xếp theo tầng cấp, tương tự như đặc tả của giao thức đề ra, song bên cạnh đó, có những trường hợp ngoại lệ, còn được gọi là "đường cắt ngắn" (fast path). Trong kiến tạo "đường cắt ngắn", các giao dịch thông dụng nhất, mà hệ thống cho phép, được cài đặt như một thành phần đơn, trong đó tính năng của nhiều tầng được gộp lại làm một. Việc phân chia hợp lý các chức năng của giao thức khiến việc suy xét về chức năng và hoạt động của các chồng giao thức dễ dàng hơn, từ đó tạo điều kiện cho việc thiết kế các chồng giao thức tỉ mỉ, chi tiết, song có độ tin cậy cao. Mỗi tầng cấp thi hành và cung cấp các dịch vụ cho tầng ngay trên nó, đồng thời đòi hỏi dịch vụ của tầng ngay dưới nó. Như đã nói ở trên, một thực thi bao gồm nhiều tầng cấp trong mô hình OSI, thường được gọi là một "chồng giao thức". Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 10 3. Đặc điểm các tầng trong mô hình OSI Trong mô hình OSI bao gồm 7 tầng, mỗi tầng cung cấp các dịch vụ cho tầng cao hơn tiếp theo, mô tả chi tiết cách thức cài đặt các dịch vụ này. Các tầng được trừu tượng hoá theo cách là mỗi tầng chỉ biết rằng nó liên lạc với tầng tương ứng trên máy khác. Trong thực tế thì mỗi tầng chỉ liên lạc với các tầng kề trên và kề dưới nó trên mỗi hệ thống mà thôi. Trừ tầng thấp nhất trong mô hình mạng không tầng nào có thể chuyển thông tin một cách trực tiếp với tầng tương ứng trong mạng máy tính khác. Thông tin trên máy cần gửi phải được chuyển đi qua tất cả các tầng thấp hơn. Thông tin sau đó lại được truyền qua Card mạng tới máy nhận và lại được truyền lên qua các tầng cho đến khi nó đến tầng để gửi thông tin đi.  Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application layer) Tầng ứng dụng là tầng cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng. Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thư điện tử SMTP, remote...  Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation layer) Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng. Nó thực hiện các tác vụ như mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tương tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo như cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp. Chẳng hạn: chuyển đổi tệp văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tượng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure) khác sang dạng XML và ngược lại. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 11  Tầng 5: Tầng phiên (Session layer) Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa. Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (halfduplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) - giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã được đánh dấu - trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart). Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm "ngắt mạch nhẹ nhàng" (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP.  Tầng 4: Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối được cho trước. Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and connection orientated). Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại. Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP. Tầng này là nơi các thông điệp được chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP. ở tầng 4 địa chỉ được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi.  Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer) Tầng mạng cung cấp các chức năng và qui trình cho việc truyền các chuỗi dữ liệu có độ dài đa dạng, từ một nguồn tới một đích, thông qua một hoặc nhiều mạng, trong khi vẫn duy trì chất lượng dịch vụ (quality of service) mà tầng giao vận yêu cầu. Tầng mạng thực hiện chức năng định tuyến, .Các thiết bị định tuyến (router) Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 12 hoạt động tại tầng này — gửi dữ liệu ra khắp mạng mở rộng, làm cho liên mạng trở nên khả thi (còn có thiết bị chuyển mạch (switch) tầng 3, còn gọi là chuyển mạch IP). Đây là một hệ thống định vị địa chỉ lôgic (logical addressing scheme) – các giá trị được chọn bởi kỹ sư mạng. Hệ thống này có cấu trúc phả hệ. Ví dụ điển hình của giao thức tầng 3 là giao thức IP.  Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Cách đánh địa chỉ mang tính vật lý, nghĩa là địa chỉ (địa chỉ MAC) được mã hóa cứng vào trong các thẻ mạng (network card) khi chúng được sản xuất. Hệ thống xác định địa chỉ này không có đẳng cấp (flat scheme). Chú ý: Ví dụ điển hình nhất là Ethernet. Những ví dụ khác về các giao thức liên kết dữ liệu (data link protocol) là các giao thức HDLC; ADCCP dành cho các mạng điểm-tớiđiểm hoặc mạng chuyển mạch gói (packet-switched networks) và giao thức Aloha cho các mạng cục bộ. Trong các mạng cục bộ theo tiêu chuẩn IEEE 802, và một số mạng theo tiêu chuẩn khác, chẳng hạn FDDI, tầng liên kết dữ liệu có thể được chia ra thành 2 tầng con: tầng MAC (Media Access Control - Điều khiển Truy nhập Đường truyền) và tầng LLC (Logical Link Control - Điều khiển Liên kết Lôgic) theo tiêu chuẩn IEEE 802.2. Tầng liên kết dữ liệu chính là nơi các cầu nối (bridge) và các thiết bị chuyển mạch (switches) hoạt động. Kết nối chỉ được cung cấp giữa các nút mạng được nối với nhau trong nội bộ mạng. Tuy nhiên, có lập luận khá hợp lý cho rằng thực ra các thiết bị này thuộc về tầng 2,5 chứ không hoàn toàn thuộc về tầng 2.  Tầng 1: Tầng vật lí (Physical Layer) Tầng vật lí định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị. Trong đó bao gồm bố trí của các chân cắm (pin), các hiệu điện thế, và các đặc tả về cáp nối Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 13 (cable). Các thiết bị tầng vật lí bao gồm Hub, bộ lặp (repeater), thiết bị tiếp hợp mạng (network adapter) và thiết bị tiếp hợp kênh máy chủ (Host Bus Adapter)(HBA dùng trong mạng lưu trữ (Storage Area Network)). Chức năng và dịch vụ căn bản được thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm: * Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium). * 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 (contention) và điều khiển lưu lượng. * Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền thông (communication channel). Cáp (bus) SCSI song song hoạt động ở tầng cấp này. Nhiều tiêu chuẩn khác nhau của Ethernet dành cho tầng vật lý cũng nằm trong tầng này; Ethernet nhập tầng vật lý với tầng liên kết dữ liệu vào làm một. Điều tương tự cũng xảy ra đối với các mạng cục bộ như Token ring, FDDI và IEEE 802.11. IV. Phương thức hoạt động Ở mỗi tầng mô hình trong tầng ISO, có hai phương thức hoạt động chính được áp dụng đó là: phương thức hoạt động có liên kết (connection-oriented) và không có liên kết (connectionless). Với phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu cần thiết phải thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng tầng. Còn với phương thức không liên kết thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu được truyền là độc lập với các đơn vị dữ liệu trước hoặc sau nó. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 14 1. Có kết nối (Connection Oriented) Với phương thức có kết nối, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua ba giai đoạn theo thứ tự thời gian.  Thiết lập kết nối: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn sau.  Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý.  Huỷ bỏ kết nối (logic): giải phóng các tài nguyên hệ thống đã cấp phát cho liên kết để dùng cho các liên kết khác. Tương ứng với ba giai đoạn trao đổi, ba thủ tục cơ bản được sử dụng, chẳng hạn đối với tầng N có: N-CONNECT ( thiết lập liên kết ), N-DATA(Truyền dữ liệu ), và N-DISCONNECT (Huỷ bỏ kết nối). Ngoài ra còn một số thủ tục phụ được sử dụng tuỳ theo đặc điểm, chức năng của mỗi tầng. Ví dụ:  Thủ tục N-RESTART được sử dụng để khởi động lại hệ thống ở tầng 3  Thủ tục T-EXPEDITED DATA cho việc truyền dữ liệu nhanh ở tầng 4  Thủ tục S-TOKEN GIVE để chuyển điều khiển ở tầng 5. .. Mỗi thủ tục trên sẽ dùng các hàm nguyên thuỷ (Request, Indication, Response, Confirm) để cấu thành các hàm cơ bản của giao thức ISO. 2. Không kết nối (Connectionless) Đối với phương thức không kết nối thì chỉ có duy nhất một giai đoạn đó là: truyền dữ liệu. So sánh hai phương thức hoạt động trên chúng ta thấy rằng phương thức hoạt động có kết nối cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do đó có cơ chế kiểm soát và quản lý chặt chẽ từng kết nối logic. Nhưng mặt khác nó phức tạp và khó cài đặt. Ngược lại, 15 Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower phương thức không kết nối cho phép các PDU (Protocol Data Unit) được truyền theo nhiều đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di chuyển tới người sử dụng. Hai tầng kề nhau có thể không nhất thiết phải sử dụng cùng một phương thức hoạt động mà có thể dùng hai phương thức khác nhau. V. Bộ giao thức TCP/IP Mô hình OSI là mô hình tham chiếu được tổ chức ISO xây dựng nhằm tạo một chuẩn phục vụ việc nối kết các hệ thống mở. Tuy nhiên, do nhiều lý do khác nhau mà OSI không được sử dụng trong thực tế mà thay vào đó được sử dụng rộng rãi nhất là mô hình kiến trúc mạng (bộ giao thức) TCP/IP. Hầu như tất cả các hệ điều hành hiện tại đều có cài đặt bộ giao thức TCP/IP. Trong phần này sẽ giới thiệu sơ lược về mô hình TCP/IP. 1. Khái niệm Giao thức (Protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng truyền thông. Có thể hiểu một cách khái quát đó là tập hợp tất cả các quy tắc cần thiết (các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ....) cho phép các giao thức trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn. Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT (nay là ITU) dùng cho liên mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối các hệ thống mở. Trên Internet họ giao thức được sử dụng là bộ giao thức TCP/IP. Bộ giao thức TCP/IP, ngắn gọn là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 16 Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao thức đầu tiên được định nghĩa. Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về mặt lôgic, các tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý. 2. Mục đích và nguồn gốc 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 được 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. Nhưng thật không may là hầu hết các mạng của các công ty, các cơ quan... đều là các thực thể độc lập, được thiết lập để phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin của bản thân các tổ chức đó. Các mạng này có thể được 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 Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 17 thoả mãn nhu cầu người sử dụng. Người sử dụng cần một mạng tốc độ cao để nối các máy, nhưng những mạng như vậy không thể được mở rộng trên những khoảng cách lớn. Nhu cầu về một kỹ thuật mới mà có thể kết nối được nhiều mạng vật lý có cấu trúc khác hẳn nhau là thật sự cần thiết. Nhận thức được điều đó, trong quá trình phát triển mạng ARPANET của mình, tổ chức ARPA ( Advanced Research Projects Agency) đã tập trung nghiên cứu nhằm đưa 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 như một sự thiết lập các quy ước cho kết nối mạng, lưu thông và chọn đường. Kỹ thuật đó được phát triển đầy đủ và được đưa ra với tên gọi chính xác là TCP/IP Iternet Protocol Suit và thường được gọi tắt là TCP/IP. Dùng TCT/IP người ta có thể kết nối được 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. Bộ giao thức TCP/IP gồm nhiều giao thức được phần làm 4 tầng như sau: Hình 3 : Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP. Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 18 3. Đặc điểm  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.  TCP/IP độc lập với phần cứng mạng vật lý, điều này cho phép TCP/IP có thể được dùng để kết nối nhiều loại mạng có kiến trúc vật lý khác nhau như: Ethernet, Tokenring, FDDI, X25, ATM...(Trong phạm vi đề tài ta chỉ xét tới Ethernet).  TCP/IP dùng địa chỉ IP để định danh các host trên mạng tạo ra một mạng ảo thống nhất khi kết nối mạng. VI. TCP/IP và OSI 1. So sánh TCP/IP và OSI Do nhiều nguyên nhân như lịch sử, chi phí… nên bộ giao thức TCP/IP đã được sử dụng rất lâu trước khi mô hình OSI ra đời. Cũng do vậy nên mô hình OSI không được sử dung rộng rãi trong thực tế mà là mô hình học thuật dùng để so sánh với mô hình thực tế là TCP/IP. Hai cái có liên quan ít nhiều, song không phải là hoàn toàn giống nhau. Điểm khác biệt đầu tiên dễ thấy nhất là số lượng của các tầng cấp. Trong khi bộ giao thức TCP/IP có 4 (hoặc 5 tầng) thì mô hình OSI có tới 7 tầng với sự khác biệt là 2 tầng mới: tầng phiên và tầng trình diễn. Nhiều so sánh đã gộp 2 tầng này vào tầng ứng dụng trong bộ giao thức TCP/IP. Hình vẽ sau đây so sánh các tầng tương ứng lẫn nhau giữa OSI và TCP/IP: Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 19 Hình 4 : Tương ứng các tầng giữa TCP/IP và OSI.  Trong khi mô hình OSI nhấn mạnh độ tin cậy được cung cấp trong dịch vụ chuyển dữ liệu thì đối với TCP/IP coi độ tin cậy nằm trong vấn đề end to end.  Trong mô hình OSI tất cả mọi tầng đều có phát hiện và kiểm tra lỗi, tầng giao vận chỉ làm nhiệm vụ kiểm tra độ tin cậy của source – to – destination. Còn đối với bộ giao thức TCP/IP tầng giao vận làm mọi nhiệm vụ kiểm tra phát hiện và sửa lỗi.  Mô hình OSI được xây dựng trước khi các giao thức của nó được xây dựng, do vậy nó có tính tổng quát cao và có thể được dùng đẻ mô tả các mô hình khác. Ngược lại, bộ giao thức TCP/IP chỉ là một mô hình để nhóm và miêu tả những giao thức sẵn có trong thực tế. Vì vậy bộ giao thức TCP/IP được sử Lê Thị Thanh Hiền S0809G – BachKhoa-Npower 20