Tài liệu Tìm hiểu hệ thống quản trị qua mạng dựa trên web

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHẠM ĐÌNH LÂM TÌM HIỂU HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG DỰA TRÊN WEB LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHẠM ĐÌNH LÂM TÌM HIỂU HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG DỰA TRÊN WEB CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN VĂN TAM THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành luận văn đúng thời gian quy định và đáp ứng được yêu cầu đề ra, bản thân tôi đã cố gắng nghiên cứu, học tập và làm việc trong thời gian dài. Tôi đã tham khảo một số tài liệu đã nêu trong phần “Tài liệu tham khảo” và không hề sao chép nội dung từ bất kỳ luận văn nào khác. Toàn bộ luận văn do bản thân tự tìm hiểu và xây dựng nên. Cho đến nay nội dung luận văn của tôi chưa từng được công bố, xuất bản dưới bất kỳ hình thức nào và cũng không được sao chép từ bất kỳ luận văn của sinh viên hay một công trình nghiên cứu nào. Tôi xin cam đoan những lời khai trên là đúng, mọi thông tin sai lệch tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng. Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Người cam đoan Phạm Đình Lâm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tam đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn. Để có kết quả như ngày hôm nay công lao của các Thầy, Cô giáo là vô cùng to lớn. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo Viện Công nghệ thông tin và Khoa Công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy, trang bị những vốn kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi có được kết quả tốt nhất trong học tập. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn giúp đỡ, động viên để tôi hoàn thành tốt chương trình học và đề tài nghiên cứu của mình. Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Phạm Đình Lâm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn MỤC LỤC .................................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................ iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ...................................................................................... v MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ QUẢN TRỊ MẠNG ................................................. 3 1.1. Quản trị mạng .................................................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm .................................................................................................... 3 1.1.2.Các lĩnh vực quản trị mạng ........................................................................... 3 1.1.3. Tình hình thực tiễn và xu hƣớng phát triển quản trị mạng ............................ 4 1.2. Kiến trúc và mô hình quản trị mạng ................................................................... 5 1.2.1. Kiến trúc và mô hình OSI ............................................................................ 5 1.2.2. Kiến trúc và mô hình TCP/IP ....................................................................... 9 1.2.2.1. Giao thức TCP .................................................................................... 10 1.2.2.2. Giao thức IP ........................................................................................ 12 1.2.3. Kiến trúc và mô hình SNMP ...................................................................... 15 1.2.3.1. Kiến trúc SNMP .................................................................................. 15 1.2.3.2. Các thành phần trong SNMP ............................................................... 17 1.2.3.3. Các phiên bản SNMP .......................................................................... 20 1.3. Hệ thống quản trị mạng dựa trên Web và xu hướng phát triển ......................... 21 1.3.1. Định nghĩa ................................................................................................. 21 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 1.3.2. Phân loại.................................................................................................... 21 1.3.3. Xu hƣớng phát triển ................................................................................... 22 1.3.4. Quản trị mạng dựa trên XML..................................................................... 22 1.4. Kết luận chương ............................................................................................... 23 CHƢƠNG 2 - CÔNG NGHỆ QUẢN TRỊ MẠNG DỰA TRÊN WEB ....................... 24 2.1. Mô hình Pull (Pull Model) ............................................................................... 25 2.1.1. Tổng quan ................................................................................................. 25 2.1.2. Phƣơng pháp quản lý mạng Ad hoc ........................................................... 25 2.1.3. Java Applet với quản trị mạng trên Web .................................................... 27 2.2. Mô hình Push (Push Model) ............................................................................. 30 2.2.1. Tổng quan ................................................................................................. 30 2.2.2. Xuất bản và đăng ký (Publish and Subscribe Phases) ................................. 33 2.2.3. Phân phối (Distribute Phase)...................................................................... 35 2.2.3.1. Socket với mô hình Push ..................................................................... 36 2.2.3.2. RMI với mô hình Push ........................................................................ 38 2.2.3.3. HTTP với mô hình Push ...................................................................... 39 2.3. Công nghệ quản trị mạng trên nền Web (Web-Based Management) ................. 40 2.3.1. Công nghệ quản trị mạng trên nền Web nhúng (Embedded Web-Based Management) ...................................................................................................... 43 2.3.2. Công nghệ quản trị mạng doanh nghiệp trên nền Web (Web-Based Enterprise Management) ..................................................................................... 47 2.4. Kết luận chương ............................................................................................... 49 CHƢƠNG 3 - MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM .................................................................. 51 3.1. Lựa chọn mô hình ............................................................................................ 51 3.2. Phân tích quá trình hoạt động .......................................................................... 53 3.2.1. Cấu trúc phần mềm .................................................................................... 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 3.2.2. Phân tích quá trình hoạt động .................................................................... 53 3.2.3. Cài đặt chƣơng trình .................................................................................. 60 3.3. Đánh giá hiệu quả mô hình .............................................................................. 61 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Ý nghĩa ARP Address Resolution Protocol CIM Common Information Model DMTF Distributed Management Task Force EWS Embedded Web Server ICMP Internet Control Message Protocol IETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol ISO International Organization For Standardization IANA Internet Assigned Numbers Authority LAN Local Area Network MIB Management Information Base NAS Network-Attached Storage OSI Open Systems Interconnection RARP Reverse Address Resolution Protocol RFC Request For Comments RMI Java Remote Method Invocation SIP Session Initiation Protocol SSH Secure Shell TCP Transmission Control Protocol VNC Virtual Network Computing WAN Wide Area Network WBEM Web-Based Enterprise Management WBM Web-Based Management Manager WMI Windows Management Instrumentation XML Extensible Markup Language Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mô hình OSI ................................................................................................. 6 Hình 1.2. Mô hình TCP/IP và OSI ................................................................................ 9 Hình 1.3. Dạng thức của segment TCP ....................................................................... 11 Hình 1.4. Cấu trúc các lớp địa chỉ IP .......................................................................... 14 Hình 1.5. Mô hình SNMP ........................................................................................... 17 Hình 1.6. Cấu trúc MIB .............................................................................................. 19 Hình 2.1. Mô hình Pull: HTTP và SNMP ................................................................... 28 Hình 2.2. Mô hình Pull: HTTP thay thế SNMP........................................................... 29 Hình 2.3. Mô hình Pull: Quản lý Ad hoc dựa trên HTTP ............................................ 30 Hình 2.4. Mô hình Push: giai đoạn xuất bản và đăng ký ............................................. 34 Hình 2.5. Mô hình Push: Giai đoạn phân phối ............................................................ 35 Hình 2.6. Mô hình Push: Phân phối dựa trên socket .................................................... 37 Hình 2.7. Mô hình Push: Phân phối dựa trên RMI ...................................................... 38 Hình 2.8. Mô hình Push: Phân phối dựa trên HTTP .................................................... 39 Hình 2.9. Công nghệ quản trị mạng trên nền Web ...................................................... 41 Hình 2.10. WBM: Quá trình trao đổi dữ liệu giữa hệ thống và thiết bị ........................ 43 Hình 2.11. Cấu hình thiết bị bằng công nghệ Web nhúng ........................................... 44 Hình 2.12. Kiến trúc mô hình Web nhúng. ................................................................. 45 Hình 2.13. Web server tạo hệ thống tập tin ảo ............................................................ 46 Hình 2.14. Quản trị thiết bị với SNMP và WBEM ...................................................... 49 Hình 3.1. Spiceworks: cấu hình thông tin quét chọn thiết bị trong mạng ..................... 54 Hình 3.2. Spiceworks: Dò tìm thiết bị trong mạng (data polling) ................................ 55 Hình 3.3. Spiceworks: bản đồ mạng ........................................................................... 56 Hình 3.4. Spiceworks: Cấu hình theo dõi và cảnh báo ................................................ 57 Hình 3.5. Spiceworks: Cấu hình báo cáo hệ thống ...................................................... 58 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi Hình 3.6. Spiceworks: Chi tiết báo cáo các thiết bị trong hệ thống.............................. 59 Hình 3.7. Spiceworks: Cài đặt .................................................................................... 60 Hình 3.8. Giao diện chính của Spiceworks ................................................................. 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Sự ra đời và phát triển của mạng máy tính đã mang lại những lợi ích to lớn cho toàn xã hội. Với sự hỗ trợ của mạng máy tính, thông tin liên lạc đƣợc trao đổi một cách nhanh chóng giữa con ngƣời với con ngƣời, không phân biệt khoảng cách địa lý. Xã hội càng phát triển con ngƣời càng cần đến sự quan tâm và chia sẻ thông tin. Chính điều này đã tạo cơ hội cho chiếc máy tính phát huy hết những tiện ích của nó. Một chiếc máy tính đơn lẻ đã làm nên rất nhiều điều kỳ diệu và khi đƣợc kết nối với các máy tính khác tạo thành một hệ thống thì điều kỳ diệu đó còn đƣợc nhân lên rất nhiều lần. Có lẽ nhờ hiểu rõ đƣợc tầm quan trọng và những ƣu điểm vƣợt trội của việc bảo mật, trao đổi thông tin của hệ thống mạng máy tính mà số lƣợng các công ty, doanh nghiệp thiết lập, sử dụng hệ thống mạng ngày càng nhiều. Từ những công ty có quy mô nhỏ, vừa đến các doanh nghiệp, tập đoàn tầm cỡ, không nơi nào không có sự xuất hiện của hệ thống mạng trong khâu quản lý công việc của nhân viên, trong công tác quản lý, bảo mật và lƣu trữ dữ liệu của công ty hay các thông báo, thông tin giữa các cá nhân trong cùng một tổ chức. Chỉ bằng một kết nối đơn giản, thông tin từ các máy tính trong cùng một hệ thống nhƣ trƣờng học, công ty,... sẽ đƣợc chuyển giao cho nhau. Việc kết nối nhiều máy tính riêng rẽ thành một mạng giúp con ngƣời có thể trao đổi thông tin với nhau, phục vụ cho nhu cầu công việc, kinh doanh, giải trí,... Về mặt hệ thống thì dữ liệu đƣợc quản lý tập trung nên an toàn hơn, việc trao đổi, chia sẻ thông tin cũng thuận lợi và nhanh chóng hơn. Ngƣời sử dụng trao đổi với nhau dễ dàng bằng thƣ tín và có thể sử dụng hệ thống mạng nhƣ một công cụ để phổ biến tin tức, gửi các thông báo, báo cáo, sắp xếp thời khoá biểu của mình xen lẫn những ngƣời khác. Trong khi đó, nhờ kết nối mạng mà một số ngƣời sử dụng không cần trang bị máy tính đắt tiền mà vẫn có những chức năng mạnh. Mạng máy tính cũng cho phép ngƣời lập trình ở trung tâm máy tính này sử dụng các tiện ích của trung tâm máy tính khác đang nhàn rỗi để làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống. Mạng máy tính còn là một phƣơng tiện thông tin mạnh và hữu hiệu giữa các cộng sự trong tổ chức bởi ở các môi trƣờng truyền thông tốc độ cao ngƣời ta có thể Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 thiết lập cả một hệ thống mạng không phân biệt khoảng cách. Tuy nhiên, để phát huy đƣợc những tiện ích đó một cách tối đa thì cần phải có sự đầu tƣ phát triển vào lĩnh vực quản trị mạng. Quản trị mạng là công việc quản lý hệ thống mạng nhƣ: Thiết kế, quy hoạch, khai thác hệ thống thông tin và ứng dụng của máy tính,… Công nghệ thông tin càng phát triển và đƣợc ứng dụng rộng rãi thì lĩnh vực quản trị mạng càng phải đƣợc phát triển. Trải qua quá trình thành và phát triển, quản trị mạng đã đạt đƣợc một số thành tựu nhất định, phục vụ khai thác tối đa lợi ích của hệ thống mạng đem lại. Nhiều mô hình quản trị mạng đã ra đời, đƣợc phát triển nhƣ OSI, TCP/IP, SNMP, Web nhúng,… Những mô hình này đang là xƣơng sống để quản lý hệ thống mạng. Xu hƣớng phát triển của quản trị mạng hiện nay là sử dụng công nghệ Web để quản trị hệ thống. Với công nghệ Web, việc quản trị mạng trở nên đơn giản, linh hoạt, mang lại hiệu quả cao hơn. Chỉ với một máy tính có kết nối hệ thống mạng, ngƣời quản trị có thể thông qua trình duyệt Web làm chủ cả hệ thống mình quản lý. Từ những lý do trên, để thấy rõ đƣợc công nghệ quản trị mạng dựa trên Web, tôi đã chọn đề tài “Tìm hiểu hệ thống quản trị mạng dựa trên Web” làm đề tài nghiên cứu cho luận văn của mình. Nội dung của luận văn đƣợc trình bày thành ba chƣơng:  Chương 1: Tổng quan về quản trị mạng. Chƣơng này trình bày một cách tổng quan về lĩnh vực quản trị mạng, các mô hình và xu hƣớng phát triển của lĩnh vực quản trị mạng.  Chương 2: Công nghệ quản trị mạng dựa trên Web. Chƣơng này trình bày công nghệ quản trị mạng dựa trên Web và hai mô hình để xây dựng công nghệ này (mô hình Pull và mô hình Push).  Chương 3: Mô hình thực nghiệm. Mô tả một mô hình thực nghiệm để quản lý hệ thống mạng thông qua Web. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ QUẢN TRỊ MẠNG 1.1. Quản trị mạng 1.1.1. Khái niệm Quản trị mạng là thực hiện điều phối, kiểm soát và chỉ huy các hoạt động của hệ thống mạng nào đấy, có thể là một hệ thống mạng LAN của cơ quan, doanh nghiệp nhỏ hay hệ thống mạng WAN của các công ty lớn, có văn phòng đặt ở những vị trí địa lý cách xa nhau. 1.1.2.Các lĩnh vực quản trị mạng Tổ chức ISO đã đƣa ra một mô hình khái niệm diễn tả năm lĩnh vực chức năng chính của công việc quản trị mạng là quản lý hiệu năng, quản lý cấu hình, quản lý sử dụng, quản lý lỗi và quản lý bảo mật. Dƣới đây giới thiệu sơ lƣợc một số lĩnh vực. - Quản lý hiệu năng (Performance Management): Mục tiêu của quản lý hiệu năng mạng là đo lƣờng, thiết lập các thông số, từ đó nâng cao tính sẵn sàng, chất lƣợng dịch vụ của hệ thống mạng. Các thông số về hiệu năng có thể là tải của mạng, thời gian đáp ứng ngƣời dùng,…Quá trình quản lý hiệu năng bao gồm 3 bƣớc: 1. Trƣớc hết, các dữ liệu về hiệu năng mạng đƣợc thu thập theo chủ ý của ngƣời quản trị mạng. 2. Tiếp đó, dữ liệu đƣợc phân tích để xác định mức cơ bản của các thông số về hiệu năng có thể chấp nhận đƣợc. 3. Cuối cùng, các giá trị thích hợp của các thông số quan trọng về hiệu năng mạng đƣợc xác định để khi các giá trị này bị vƣợt qua sẽ cho thấy vấn đề về hệ thống mạng cần phải chú ý. Khi một giá trị hiệu năng bị vƣợt qua, thì sẽ thực hiện báo động cho hệ thống quản trị mạng. Đây là quá trình thiết lập một hệ thống phản ứng bị động, quản lý hiệu năng còn cho phép thực hiện các phƣơng pháp chủ động nhƣ: Giả lập hệ thống mạng để kiểm tra xem việc mở rộng hệ thống mạng sẽ ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 hiệu năng của toàn mạng, từ đó ngƣời quản trị mạng có thể biết những nguy cơ tiềm ẩn để khắc phục trƣớc khi nó xảy ra. - Quản lý lỗi hệ thống (Fault Management): Mục tiêu của quản lý lỗi hệ thống là phát hiện, ghi nhận, thông báo cho ngƣời quản trị và tự động sửa chữa các hƣ hỏng để hệ thống mạng có thể hoạt động hiệu quả. Vì các hƣ hỏng có thể làm mất hoàn toàn chức năng của hệ thống mạng, nên quản lý lỗi hệ thống có thể đƣợc xem là quan trọng nhất trong mô hình quản trị mạng OSI. Quản lý lỗi hệ thống bao gồm việc xác định các khả năng gây lỗi và phân lập lỗi. Sau đó là khắc phục lỗi và kiểm tra giải pháp phục hồi trên các hệ thống con quan trọng. Cuối cùng, các thông tin về phát hiện và khắc phục lỗi đƣợc lƣu lại. Để làm đƣợc nhƣ vậy, quản lý lỗi hệ thống phải thực hiện một số nhiệm vụ sau:  Thông báo khi có lỗi xảy ra.  Thực hiện các kiểm tra chuẩn đoán trên hệ thống  Tự động khắc phục lỗi (nếu có thể). - Quản lý bảo mật (Security Management): Mục tiêu của quản lý bảo mật là kiểm soát việc truy cập đến các tài nguyên mạng dựa trên các chính sách cục bộ để ngăn chặn các hành động phá hoại hệ thống mạng (vô tình hay cố ý) và truy cập trái phép đến các dữ liệu nhạy cảm. 1.1.3. Tình hình thực tiễn và xu hƣớng phát triển quản trị mạng Với sự phát triển mạnh mẽ hiện nay của các công ty, tổ chức, doanh nghiệp, nhu cầu trao đổi thông tin, liên lạc giữa các bộ phận trong nội bộ, giữa các doanh nghiệp hay vấn đề bảo mật cơ sở dữ liệu, tài nguyên thông tin đã khiến quản trị mạng trở nên là một bộ phận quan trọng không thể thiếu. Ở Việt Nam trong những năm gần đây, Đảng và Nhà nƣớc ta đã có cái nhìn chiến lƣợc về việc ứng dụng công nghệ thông tin trong sự phát triển văn hóa, kinh tế, xã hội của đất nƣớc. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin đƣợc chú trọng đầu tƣ phát triển, từ đó đòi hỏi phải có sự vận hành, quản lý, khai thác triệt để lợi ích của nó. Trên thế giới, các tập đoàn, các công ty đa quốc gia, các tổ chức phi chính phủ,… có một hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật, hạ tầng mạng phát triển cao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 Họ đã chú trọng đầu tƣ phát triển lĩnh vực quản trị mạng từ lâu nên khả năng quản lý, vận hành, khai thác hệ thống mạng rất cao. Đến nay lĩnh vực quản trị mạng vẫn tiếp tục đƣợc chú trọng đầu tƣ phát triển, là một trong những yếu tố chính góp phần thúc đẩy sự phát triển mạng máy tính, của nền kinh tế. Xu hƣớng phát triển của quản trị mạng hiện nay là sử dụng những công nghệ Web nhúng, tích hợp, giúp ngƣời quản trị dù ở bất kì đâu cũng có thể quản lý hệ thống mạng của tổ chức thông qua các thiết bị có kết nối Internet. Một hệ thống mạng đƣợc đầu tƣ cơ sở vật chất kĩ thuật hiện đại, tiên tiến chƣa chắc đã mang lại hiệu quả cao nếu không đầu tƣ quản trị hệ thống đó, nó có thể gây lãng phí về thời gian, nhân lực và kinh tế. Để khai thác tối đa lợi ích của hệ thống mạng đem lại, phục vụ trao đổi thông tin, dữ liệu, thƣơng mại điện tử cần phải đầu tƣ phát triển quản trị mạng. Quản trị mạng giúp vận hành, duy trì và phát triển hệ thống mạng. Giám sám chặt chẽ các thông tin đƣợc trao đổi bên trong hệ thống và với các hệ thống mạng bên ngoài. Giúp tránh những nguy cơ hiểm họa nhƣ mất, sai lệch dữ liệu, bảo đảm băng thông, phát hiện hacker và các lỗi phát sinh của hệ thống. 1.2. Kiến trúc và mô hình quản trị mạng 1.2.1. Kiến trúc và mô hình OSI Khi thiết kế hệ thống mạng, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng cho riêng mình. Từ đó dẫn tới tình trạng không tƣơng thích giữa các mạng máy tính với nhau. Vấn đề không tƣơng thích đó làm trở ngại cho sự tƣơng tác giữa những ngƣời sử dụng mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thúc đẩy việc xây dựng khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo thiết bị mạng. Chính vì lý do đó, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO đã xây dựng mô hình tham chiếu OSI cho việc kết nối các hệ thống mở. Mô hình này là cơ sở cho việc kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Mô hình OSI đƣợc biểu diễn theo hình dƣới đây: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 Hệ thống A Tầng ứng dụng (Application) Hệ thống B Giao thức tầng Tầng ứng dụng (Application) Tầng trình bày (Presentation) Tầng trình bày (Presentation) Tầng giao dịch (Session) Tầng giao dịch (Session) Tầng vận chuyển (Transport) Tầng vận chuyển (Transport) Tầng mạng (Network) Tầng mạng (Network) Tầng liên kết dữ liệu (Data link) Tầng liên kết dữ liệu (Data link) Tầng vật lý (Physical) Tầng vật lý (Physical) Hình 1.1. Mô hình OSI Mô hình tham chiếu OSI là một cấu trúc phả hệ có 7 tầng, nó xác định các yêu cầu cho sự giao tiếp giữa hai máy tính. Mục đích của mô hình là cho phép sự tƣơng giao giữa các hệ máy đa dạng đƣợc cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Mô hình cho phép tất cả các thành phần của mạng hoạt động hòa đồng, bất kể thành phần ấy do ai tạo dựng. - Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application layer) Tầng ứng dụng là tầng gần với ngƣời sử dụng nhất. Nó cung cấp phƣơng tiện cho ngƣời dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chƣơng trình ứng dụng. Tầng này là giao diện chính để ngƣời dùng tƣơng tác với chƣơng trình ứng dụng, và qua đó với các tài nguyên mạng. Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thƣ điện tử SMTP. - 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 nhƣ mã hóa dữ liệu, nén dữ liệu, và các thao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 tác tƣơng tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo cách thích hợp. Ngoài ra, tầng này còn chứa các thƣ viện yêu cầu của ngƣời dùng, thƣ viện tiện ích. - Tầng 5: Tầng phiên (Session layer) Tầng phiên liên kết giữa hai thực thể có nhu cầu trao đổi số liệu, ví dụ ngƣời dùng và một máy tính ở xa, đƣợc gọi là một phiên làm việc. Nhiệm vụ của tầng phiên là quản lý việc trao đổi số liệu (thiết lập giao diện giữa ngƣời dùng và máy, xác định thông số điều khiển trao đổi số liệu nhƣ: tốc độ truyền, số bit trong một byte, có kiểm tra lỗi parity hay không, v.v...), xác định loại giao thức mô phỏng thiết bị cuối. Chức năng quan trọng nhất của tầng phiên là đảm bảo đồng bộ số liệu bằng cách thực hiện các điểm kiểm tra. Tại các điểm kiểm tra này, toàn bộ trạng thái và số liệu của phiên làm việc đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ đệm. Khi có sự cố, có thể khởi tạo lại phiên làm việc từ điểm kiểm tra cuối cùng (không phải khởi tạo lại từ đầu). - Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport layer) Tầng này thực hiện chức năng nhận thông tin từ tầng phiên (session) chia thành các gói nhỏ hơn và truyền xuống tầng dƣới, hoặc nhận thông tin từ tầng dƣới chuyển lên phục hồi theo cách chia. Nhiệm vụ quan trọng nhất của tầng vận chuyển là đảm bảo chuyển số liệu chính xác giữa hai thực thể thuộc lớp phiên (end-to-end control). Để làm đƣợc việc đó, ngoài chức năng kiểm tra số tuần tự phát, thu, kiểm tra, phát hiện, xử lý lỗi. Tầng vận chuyển còn có chức năng điều khiển lƣu lƣợng số liệu để đồng bộ giữa thể thu và phát, tránh tắc nghẽn số liệu khi chuyển qua tầng mạng. Ngoài ra, nhiều thực thể của tầng phiên có thể trao đổi số liệu trên cùng một kết nối lớp mạng (multiplexing). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 - Tầng 3: Tầng mạng (Network layer) Nhiệm vụ của tầng mạng là đảm bảo chuyển chính xác số liệu giữa các thiết bị cuối trong mạng. Để làm đƣợc việc đó, phải có chiến lƣợc đánh địa chỉ thống nhất trong toàn mạng. Mỗi thiết bị cuối và thiết bị mạng có một địa chỉ mạng xác định. Số liệu cần trao đổi giữa các thiết bị cuối đƣợc tổ chức thành các gói (packet) có độ dài thay đổi và đƣợc gán đầy đủ địa chỉ nguồn (source address) và địa chỉ đích (destination address). Tầng mạng đảm bảo việc tìm đƣờng tối ƣu cho các gói dữ liệu bằng các giao thức chọn đƣờng dựa trên các thiết bị chọn đƣờng (router). Ngoài ra, tầng mạng có chức năng điều khiển lƣu lƣợng số liệu trong mạng để tránh xảy ra tắc ngẽn bằng cách chọn các chiến lƣợc tìm đƣờng khác nhau để quyết định việc chuyển tiếp các gói số liệu. - Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer) Tầng này đảm bảo việc biến đổi các tin dạng bit nhận đƣợc từ tầng dƣới (tầng vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết quả thu đƣợc sao cho các thông tin truyền lên cho mức 3 không có lỗi. Các thông tin truyền ở mức 1 có thể làm hỏng các thông tin khung số liệu (frame error). Phần mềm mức hai sẽ thông báo cho mức một truyền lại các thông tin bị mất/lỗi. Đồng bộ các hệ có tốc độ xử lý tính toán khác nhau, một trong những phƣơng pháp hay sử dụng là dùng bộ đệm trung gian để lƣu giữ số liệu nhận đƣợc. Độ lớn của bộ đệm này phụ thuộc vào tƣơng quan xử lý của các hệ thu và phát. Trong trƣờng hợp đƣờng truyền song công toàn phần, tầng liên kết dữ liệu phải đảm bảo việc quản lý các thông tin số liệu và các thông tin trạng thái. - Tầng 1: Tầng vật lý (Physical layer) Tầng này định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị. Trong đó bao gồm cách bố trí của các chân cắm (pin), các hiệu điện thế, các đặc tả về cáp nối. Các thiết bị tầng vật lý bao gồm Hub, bộ lặp (repeater), thiết bị tiếp hợp mạng (network adapter), thiết bị tiếp hợp kênh máy chủ. Tầng này bảo đảm các công việc sau:  Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện với một thiết bị. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9  Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông đƣợc chia sẻ hiệu quả giữa nhiều ngƣời dùng. Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên và điểu khiển lƣu lƣợng.  Điều biến, hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số của các thiết bị ngƣời dùng và các tín hiệu tƣơng ứng đƣợc truyền qua kênh truyền thông. 1.2.2. Kiến trúc và mô hình TCP/IP Các qui định của mô hình OSI là đầy đủ nhƣng khó có một hãng nào đó có thể đáp ứng đƣợc các yêu cầu đó. Mô hình TCP/IP ra đời trƣớc mô hình OSI nhƣng do khẳng định đƣợc tính dễ dàng sử dụng, triển khai cũng nhƣ khả năng mở rộng linh hoạt nên đã chiếm ƣu thế so với mô hình OSI. TCP/IP là mô hình đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay. Hình 1.2. Mô hình TCP/IP và OSI Mô hình TCP/IP cũng giống nhƣ mô hình OSI là đƣợc phân lớp; tuy nhiên mô hình này chỉ bao gồm 4 lớp:  Lớp Network Access: chức năng giống nhƣ hai lớp Physical và lớp Data-link hợp lại.  Lớp Internet : tƣơng ứng với lớp Network; đại diện là giao thức IP Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10  Lớp Transport: tƣơng ứng với lớp Transport trong mô hình OSI; đại diện là hai giao thức TCP và UDP  Lớp Application: bao gồm 3 lớp trên cùng: Application; Presentation; Session; đại diện là các giao thức HTTP; FTP; DNS; SMTP… 1.2.2.1. Giao thức TCP TCP là một giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết giữa hai thực thể TCP trƣớc khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Một tiến trình ứng dụng trong một máy tính truy nhập vào các dịch vụ của giao thức TCP thông qua một cổng (port) của TCP. Số hiệu cổng TCP đƣợc thể hiện bởi 2 bytes. Một cổng TCP kết hợp với địa chỉ IP tạo thành một đầu nối TCP/IP (socket) duy nhất trong liên mạng. Dịch vụ TCP đƣợc cung cấp nhờ một liên kết logic giữa một cặp đầu nối TCP/IP. Một đầu nối TCP/IP có thể tham gia nhiều liên kết với các đầu nối TCP/IP ở xa nhau. Trƣớc khi truyền dữ liệu giữa 2 trạm cần phải thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ đƣợc giải phóng. Các thực thể của tầng trên sử dụng giao thức TCP thông qua các hàm gọi (function calls) trong đó có các hàm yêu cầu để yêu cầu, để trả lời. Trong mỗi hàm còn có các tham số dành cho việc trao đổi dữ liệu. Các bƣớc thực hiện để thiết lập một liên kết TCP/IP: Một liên kết mới có thể đƣợc mở theo một trong hai phƣơng thức: Bị động (Passive) hoặc chủ động (Active). Phƣơng thức bị động, ngƣời sử dụng yêu cầu TCP chờ đợi một yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua một đầu nối TCP/IP (tại chỗ). Ngƣời sử dụng dùng hàm Passive Open có khai báo cổng TCP và các thông số khác (mức ƣu tiên, mức an toàn). Với phƣơng thức chủ động, ngƣời sử dụng yêu cầu TCP mở một liên kết với một đầu nối TCP/IP ở xa. Liên kết sẽ đƣợc xác lập nếu có một hàm Passive Open tƣơng ứng đã đƣợc thực hiện tại đầu nối TCP/IP ở xa đó. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn