Bài giảng Mạng căn bản

Ch-¬ng I.

M¹ng m¸y tÝnh

I. M¹ng m¸y tÝnh ...........................................................................................5

II. Ph©n lo¹i m¹ng m¸y tÝnh ..........................................................................5

II.1. Ph©n lo¹i theo kiÕn tróc (topology) cña m¹ng ...................................5

II.1.1. M¹ng ®iÓm-®iÓm (point-to-point network).................................6

II.1.2. M¹ng qu¶ng b¸ (broadcast network)...........................................6

II.2. Ph©n lo¹i theo ph-¬ng thøc chuyÓn m¹ch (Swiched Method) ...........7

II.2.1. ChuyÓn m¹ch kªnh (Circuit Swiched Network)..........................7

II.2.2. ChuyÓn m¹ch tin b¸o (Message Swiched Network)....................7

II.2.3. ChuyÓn m¹ch gãi (Packed Swiched Network)............................7

II.3. Ph©n lo¹i theo ph¹m vi ho¹t ®éng......................................................7

II.3.1. M¹ng LAN (Local Area Network)..............................................7

II.3.2. M¹ng MAN (Metropolian Area Network)..................................7

II.3.3. M¹ng WAN (Wide Area Network).............................................8

II.3.4. Liªn m¹ng (internet) ...................................................................8

Ch-¬ng II. Giao thøc truyÒn th«ng vµ c¸c m« h×nh

tham chiÕu

I. Giao thøc truyÒn th«ng.............................................................................11

II. M« h×nh tham chiÕu OSI.........................................................................11

II.1. Giíi thiÖu m« h×nh OSI....................................................................11

II.2. C¸c tÇng cña m« h×nh OSI ...............................................................13

II.2.1. TÇng vËt lý (Physical layer) ......................................................13

II.2.2. TÇng liªn kÕt d÷ liÖu (Data link layer)......................................13

II.2.3. TÇng m¹ng (Network layer)......................................................14

II.2.4. TÇng giao vËn (Transport layer)................................................14

II.2.5. TÇng phiªn (Session layer)........................................................15

II.2.6. TÇng tr×nh diÔn (Presentation layer)..........................................15

II.2.7. TÇng øng dông (Application layer)...........................................15

II.3. Nh÷ng vÊn ®Ò vÒ OSI .......................................................................16

III. KiÕn tróc giao thøc IPX/SPX.................................................................16

III.1. KiÕn tróc giao thøc IPX/SPX..........................................................16

III.2. Gãi tin IPX......................................................................................17

III.3. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña Novell Netware ...........................................18

Ch-¬ng III.

Bé Giao thøc TCP/IP

I. Bé giao thøc TCP/IP.................................................................................19

II. KiÕn tróc cña bé giao thøc TCP/IP..........................................................20

II.1. KiÕn tróc ph©n tÇng cña TCP/IP.......................................................20

1

II.2. C¬ chÕ ®Þa chØ Internet.....................................................................23

II.2.1. §Þa chØ líp A.............................................................................24

II.2.2. §Þa chØ líp B .............................................................................25

II.2.3. §Þa chØ líp C .............................................................................25

II.3. M¹ng con vµ Subnet mask ...............................................................25

III. TÇng m¹ng (Network Layer) .................................................................27

IV. TÇng Internet (Internet Layer)..............................................................28

IV.1. Gãi tin IP ........................................................................................29

IV.2. Giao thøc chuyÓn ®Þa chØ ARP (Address Resolution Protocol) vµ

c¬ giao thøc chuyÓn ng-îc ®Þa chØ RARP (Reverse Address Resolution

Protocol) ..................................................................................................32

IV.2.1. ChuyÓn giao trùc tiÕp ..............................................................32

IV.2.2. ChuyÓn giao ®Þa chØ ®éng........................................................32

IV.2.3. Gãi tin ARP.............................................................................33

IV.3. Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn tin (Internet Control Message Protocol

- ICMP)....................................................................................................35

IV.3.1. Gãi tin ICMP ...........................................................................35

IV.3.2. §iÒu khiÓn dßng d÷ liÖu ..........................................................36

IV.3.3. Th«ng b¸o lçi ..........................................................................36

IV.3.4. §Þnh h-íng l¹i.........................................................................36

IV.3.5. KiÓm tra tr¹m lµm viÖc............................................................37

IV.4. ThuËt to¸n dÉn ®-êng.....................................................................37

V. tÇng giao vËn...........................................................................................41

V.1. Giao thøc kh«ng kÕt nèi (User Datagram Protocol - UDP) .............41

V.1.1. Gãi th«ng tin UDP....................................................................41

V.1.2. Ph©n kªnh, hîp kªnh vµ Ports...................................................42

V.2. Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn tin (Transmission Control Protocol -

TCP).........................................................................................................44

V.2.1. Gãi tin TCP...............................................................................47

V.2.2. Cæng, kÕt nèi vµ ®iÓm kÕt nèi...................................................47

VI. TÇng øng dông cña TCP/IP....................................................................49

VI.1. DÞch vô tªn miÒn (Domain Name Service - DNS)..........................49

VI.2. §¨ng nhËp tõ xa (Telnet)................................................................51

VI.3. Th- ®iÖn tö (Electronic Mail).........................................................52

VI.4. Giao thøc truyÒn tÖp (File Transfer Protocol - FTP) ......................54

VI.5. Nhãm tin (News groups) ................................................................55

VI.6. T×m kiÕm tÖp (Archie)....................................................................55

VI.7. Tra cøu th«ng tin theo thùc ®¬n (Gopher)......................................55

VI.8. T×m kiÕm th«ng tin theo chØ sè (WAIS).........................................55

VI.9. Siªu v¨n b¶n (WWW).....................................................................56

2

Ch-¬ng IV.

X©y dùng ch-¬ng tr×nh truyÒn tÖp

I. Giao diÖn lËp tr×nh....................................................................................57

I.1. Giao diÖn lËp tr×nh.............................................................................57

I.2. Network I/O vµ file I/O .....................................................................58

I.3. Lµm viÖc víi Socket ..........................................................................59

I.3.1. Socket .........................................................................................59

I.3.2. §Þa chØ Socket ............................................................................60

I.3.3. Mét sè lêi gäi t¹o lËp socket ......................................................62

I.3.4. Mét sè lêi gäi göi d÷ liÖu qua socket.........................................66

I.3.5. Mét sè lêi gäi nhËn d÷ liÖu tõ socket.........................................67

II. M« h×nh Client-Server.............................................................................67

II.1. M« h×nh Client-Server sö dông dÞch vô kh«ng kÕt nèi ....................69

II.2. M« h×nh Client-Server sö dông dÞch vô h-íng kÕt nèi ....................70

III. X©y dùng ch-¬ng tr×nh truyÒn tÖp.........................................................71

III.1. ThiÕt kÕ vµ cµi ®Æt ch-¬ng tr×nh .....................................................71

III.1.1. Giao thøc øng dông ®-îc x©y dùng vµ sö dông trong ch-¬ng

tr×nh .....................................................................................................71

III.1.2. Cµi ®Æt ch-¬ng tr×nh ................................................................73

III.2. Mét sè vÊn ®Ò n¶y sinh trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn vµ c¸ch gi¶i quyÕt76

III.2.1. VÊn ®Ò chuyÓn ®æi tÖp gi÷a hai hÖ ®iÒu hµnh..........................76

III.2.2. VÊn ®Ò vÒ mét sè lÖnh t-¬ng t¸c .............................................78

Phô lôc a. Mét sè m¹ng côc bé

I. M¹ng Ethernet vµ IEEE 802.3..................................................................81

II. M¹ng Token-Pasing Rings (IEEE 802.5) ...............................................81

III. M¹ng Token-Passing Busses (IEEE 802.4)...........................................82

Phô lôc B. Mét sè kü thuËt chän ®-êng ®i ng¾n nhÊt

I. Gi¶i thuËt Dijkstra cho viÖc chän ®-êng tËp trung...................................84

II. Gi¶i thuËt Ford& Fulkerson cho viÖc chän ®-êng ph©n t¸n...................85

Phô lôc C. V¨n b¶n ch-¬ng tr×nh (PhÇn client)

I. Ch-¬ng tr×nh chÝnh (main.c) ....................................................................87

II. Th- viÖn sö dông (Socket.c)....................................................................93

3

4

Ch-¬ng I .

M¹ng m¸y tÝnh

I.M¹ng m¸y tÝnh

M¹ng m¸y tÝnh lµ hÖ thèng c¸c m¸y tÝnh ®éc lËp (autonomous) ®-îc kÕt nèi

víi nhau. Kh¸i niÖm ®éc lËp ë ®©y cã nghÜa lµ chóng kh«ng cã mèi quan hÖ

chñ/tí (master/slave) râ rµng. Hai m¸y tÝnh ®-îc gäi lµ ®-îc kÕt nèi víi nhau

nÕu chóng cã kh¶ n¨ng trao ®æi th«ng tin. Sù kÕt nèi cã thÓ th«ng qua d©y

dÉn, tia laser, sãng ®iÖn tõ hay vÖ tinh viÔn th«ng... ViÖc kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh

cã nh÷ng -u ®iÓm sau

• Sö dông chung tµi nguyªn (resource sharing): Ch-¬ng tr×nh, d÷ liÖu, thiÕt

bÞ cã thÓ ®-îc dïng chung bëi ng-êi dïng tõ c¸c m¸y tÝnh trªn m¹ng.

• T¨ng ®é tin cËy cña hÖ thèng th«ng tin (reliability): NÕu mét m¸y tÝnh

hay mét ®¬n vÞ d÷ liÖu nµo ®ã bÞ háng th× lu«n cã thÓ sö dông mét m¸y

tÝnh kh¸c hay mét b¶n sao kh¸c cña d÷ liÖu, nhê ®ã, kh¶ n¨ng m¹ng bÞ

ngõng sö dông ®-îc gi¶m thiÓu.

• T¹o ra m«i tr-êng truyÒn th«ng m¹nh gi÷a nhiÒu ng-êi sö dông trªn

ph¹m vi ®Þa lý réng: Môc tiªu nµy ngµy cµng trë nªn quan träng nhÊt lµ

khi m¹ng m¸y tÝnh ®· ph¸t triÓn trªn ph¹m vi toµn cÇu nh- ngµy nay.

• TiÕt kiÖm chi phÝ: Do tµi nguyªn ®-îc dïng chung, hÖ thèng tin cËy h¬n

nªn chi phÝ thiÕt bÞ vµ b¶o d-ìng cña m¹ng m¸y tÝnh thÊp h¬n so víi

tr-êng hîp m¸y tÝnh riªng lÎ.

II.Ph©n lo¹i m¹ng m¸y tÝnh

II.1. Ph©n lo¹i theo kiÕn tróc (topology) cña m¹ng

Ph©n lo¹i theo kiÕn tróc lµ c¸ch ph©n lo¹i m¹ng m¸y tÝnh theo c¸ch kÕt nèi c¸c

m¸y tÝnh trong m¹ng

5

II.1.1. M¹ng ®iÓm-®iÓm (point-to-point network)

C¸c ®-êng truyÒn nèi c¸c cÆp nót víi nhau, mçi nót cã tr¸ch nhiÖm l-u tr÷

t¹m thêi sau ®ã chuyÓn tiÕp d÷ liÖu tíi ®Ých. C¸ch lµm viÖc nµy cßn gäi lµ l-u

vµ chuyÓn tiÕp (store-and-forward). M¹ng ®iÓm-®iÓm cÇn sö dông l-îng c¸p

nèi lín hoÆc nhiÒu ®-êng ®iÖn tho¹i thuª riªng (leased telephone lines), mçi

®-êng nèi mét cÆp ®iÓm lµm viÖc. NÕu 2 ®iÓm lµm viÖc muèn göi th«ng tin

cho nhau mµ kh«ng cã ®-êng truyÒn trùc tiÕp, d÷ liÖu cña chóng cÇn ®-îc

truyÒn qua mét sè nót kh¸c do ®ã, thuËt to¸n dÉn ®-êng cã vai trß rÊt quan

träng trong kiÕn tróc m¹ng ®iÓm-®iÓm.

Star

Ring

Tree

II.1.2. M¹ng qu¶ng b¸ (broadcast network)

TÊt c¶ c¸c nót cïng dïng chung mét ®-êng truyÒn vËt lý. D÷ liÖu ®-îc tiÕp

nhËn bëi tÊt c¶ c¸c m¸y tÝnh, nÕu m¸y tÝnh nµo kiÓm tra thÊy gãi tin ®-îc göi

cho m×nh, nã sÏ gi÷ l¹i vµ xö lý. C¸c m¹ng qu¶ng b¸ th-êng cho phÐp sö dông

®Þa chØ broadcasting ®Ó göi th«ng b¸o tíi toµn m¹ng.

Bus

Satellite

Ring

6

II.2. Ph©n lo¹i theo ph-¬ng thøc chuyÓn m¹ch (Swiched Method)

II.2.1. ChuyÓn m¹ch kªnh (Circuit Swiched Network)

Th«ng tin truyÒn qua mét kªnh vËt lý cè ®Þnh, tèc ®é vµ ®é tin cËy cao nh-ng

l·ng phÝ ®-êng truyÒn do kh«ng sö dông hÕt.

II.2.2. ChuyÓn m¹ch tin b¸o (Message Swiched Network)

Liªn l¹c ®-îc thiÕt lËp khi cã th«ng tin cÇn truyÒn, th«ng tin ®-îc ®Þnh d¹ng

gåm header vµ data vµ cã ®é dµi kh«ng cè ®Þnh: Mèi liªn l¹c ®-îc thiÕt lËp vµ

chØ gi¶i phãng khi truyÒn xong d÷ liÖu do ®ã kh«ng qu¶n lý ®-îc thêi gian

chiÕm ®-êng truyÒn

II.2.3. ChuyÓn m¹ch gãi (Packed Swiched Network)

Th«ng tin ®-îc c¾t ra thµnh c¸c gãi cã ®é dµi quy ®Þnh VÝ dô Erthenet IEEE

802.3 chia message thµnh c¸c gãi 1500 bytes. Mçi gãi ®Òu cã header vµ data.

C¸c gãi cña c¸c message kh¸c nhau cã thÓ truyÒn xen kÏ trªn ®-êng truyÒn do

®ã thêi gian chê ®îi chung cña hÖ thèng gi¶m.

II.3. Ph©n lo¹i theo ph¹m vi ho¹t ®éng

Theo ph¹m vi ho¹t ®éng, ng-êi ta chia m¹ng m¸y tÝnh thµnh nh÷ng lo¹i sau

II.3.1. M¹ng LAN (Local Area Network)

Th-êng lµ m¹ng ®-îc sö dông cho mét c«ng ty, tr-êng häc hay trong mét toµ

nhµ, kho¶ng c¸ch t-¬ng ®èi nhá (cì vµi tr¨m m tíi vµi Km) tèc ®é truyÒn lín,

®é trÔ nhá.

(Phô lôc A tr×nh bµy mét sè m¹ng côc bé th-êng ®-îc sö dông)

II.3.2. M¹ng MAN (Metropolian Area Network)

M¹ng ®-îc cµi ®Æt trong ph¹m vi mét ®« thÞ hay trung t©m kinh tÕ - x· héi (cã

b¸n kÝnh kho¶ng 100 Km)

7

II.3.3. M¹ng WAN (Wide Area Network)

M¹ng diÖn réng cã thÓ bao trïm mét vïng réng lín cì quèc gia hay lôc ®Þa.

II.3.4. Liªn m¹ng (internet)

PhÇn lín c¸c m¹ng côc bé ®Òu ®éc lËp víi nhau vÒ phÇn cøng còng nh- phÇn

mÒm, chóng ®-îc thiÕt lËp nh»m môc ®Ých phôc vô nh÷ng nhãm ng-êi cô thÓ

nµo ®ã. Trong mçi m¹ng ®ã, ng-êi dïng tù lùa chän mét c«ng nghÖ phÇn

cøng phï hîp víi c«ng viÖc cña hä. Mét ®iÒu quan träng n÷a lµ kh«ng thÓ x©y

dùng mét m¹ng chung dùa trªn mét c«ng nghÖ sö dông trªn mét m¹ng ®¬n lÎ

nµo ®ã bëi v× kh«ng cã c«ng nghÖ m¹ng nµo cã thÓ tho¶ m·n nhu cÇu cho tÊt

c¶ mäi ng-êi. Mét sè ng-êi cã nhu cÇu sö dông ®-êng nèi cao tèc ®Ó truyÒn

d÷ liÖu cña m×nh trong khi c¸c m¹ng LAN kh«ng thÓ më réng ph¹m vi ho¹t

®éng qu¸ xa. Mét sè m¹ng tèc ®é chËm l¹i cã thÓ kÕt nèi m¸y tÝnh tíi hµng

ngµn dÆm...

Liªn m¹ng m¸y tÝnh (internetworking hay internet) lµ mét c«ng nghÖ ®-îc

®-a ra nh»m kÕt nèi c¸c m¹ng thµnh mét thÓ thèng nhÊt. C«ng nghÖ internet

che dÊu ®i kiÕn tróc vËt lý cña m¹ng vµ cho phÐp m¸y tÝnh truyÒn th«ng mét

c¸ch ®éc lËp víi liªn kÕt vËt lý cña m¹ng. Mét liªn m¹ng ®· kh¸ quen thuéc

víi chóng ta lµ m¹ng Internet

Giíi thiÖu m¹ng Internet

Internet lµ mét tæ hîp hµng triÖu m¸y ®-îc kÕt nèi víi nhau th«ng qua c¸c

thiÕt bÞ ghÐp nèi th-êng gäi lµ gateway ®Ó cã thÓ chia sÎ th«ng tin víi nhau,

trong ®ã cã ®ñ lo¹i m¸y tÝnh, vµ chóng sö dông nhiÒu hÖ ®iÒu hµnh kh¸c nhau.

Th«ng tin trªn Internet gåm ®ñ lo¹i tõ th- ®iÖu tö, c¸c file ®å ho¹ ®Õn video vµ

cßn nhiÒu thø kh¸c ®-îc cung cÊp bëi nh÷ng ng-êi sö dông Internet b»ng

nhiÒu ph-¬ng thøc, víi nhiÒu t- t-ëng kh¸c nhau.

Quy m« cña Internet

Cã bao nhiªu m¸y ®-îc kÕt nèi vµo Internet? Con sè cô thÓ lu«n lu«n thay

®æi, nh÷ng ®Þa chØ míi lu«n lu«n ®-îc cËp nhËt tõng gi©y chóng ta cã thÓ truy

nhËp ®Þa chØ Web site cña tæ chøc Network Wizards

8

http://www.nw.com/zone/WWW/top.html

®Ó biÕt nh÷ng sè liÖu míi nhÊt

Thêi gian

Sè l-îng m¸y

Th¸ng 1 n¨m 1996

Th¸ng 1 n¨m 1997

Th¸ng 1 n¨m 1998

14,252,000

21,819,000

29,670,000

Nh÷ng m¸y chñ (host) m¹nh th-êng sö dông nh÷ng hÖ ®iÒu hµnh ®a nhiÖm, vÝ

dô nh- UNIX, ®Ó ng-êi sö dông kÕt nèi vµo, nh- thÕ cã nghÜa lµ sè m¸y cña

ng-êi sö dông m¹ng nhiÒu h¬n nh÷ng con sè trªn. Nh÷ng m¸y chñ ®-îc ®Þnh

vÞ t¹i c¸c ®iÓm nh- th- viÖn, c¸c tr-êng ®¹i häc, c¸c tæ chøc chÝnh phñ, c¸c

®¹i lý, c¸c c«ng ty, c¸c tr-êng trung häc, tiÓu häc trªn toµn thÕ giíi. Nh÷ng

m¸y chñ nµy ®-îc kÕt nèi víi nhau qua ®-êng ®iÖn tho¹i vµ chØ mÊt kho¶ng

640/1000 gi©y ®Ó b¾t ®Çu nhËn th«ng b¸o tõ B¾c Mü tíi Nam cùc.

C¸c dÞch vô mµ Internet cung cÊp

PhÇn lín ng-êi sö dông Internet kh«ng cÇn biÕt ®Õn cña c«ng nghÖ sö dông

trªn Internet, ®èi víi hä Internet chØ ®¬n gi¶n lµ mét bé ch-¬ng tr×nh phÇn

mÒm mang l¹i cho hä nh÷ng kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cã Ých. ChÝnh ®iÒu nµy

mang l¹i cho Internet sè ng-êi dïng ®«ng ®¶o tíi nh- vËy.

C¸c dÞch vô møc øng dông ban ®Çu trªn Internet

• Th- ®iÖn tö (Electronic mail) Cho phÐp ng-êi dïng ngåi tr-íc m¸y tÝnh t¹i

nhµ m×nh göi E-mail tíi bÊt cø ai ë ®©u trªn thÕ giíi nÕu hä cã ®Þa chØ E-

mail. Hä cã thÓ tham gia c¸c nhãm th¶o luËn (discussion group) vÒ nh÷ng

®Ò tµi kh¸c nhau hay b¾t ®Çu mét nhãm míi vÒ nh÷ng chñ ®Ò mµ hä -a

thÝch.

• TruyÒn file (File Transfer) NÕu cÇn mét ch-¬ng tr×nh phÇn mÒm míi nh-

c¸c tiÖn Ých nÐn file, c¸c ch-¬ng tr×nh diÖt virus, mét phÇn mÒm trß ch¬i,

h×nh ¶nh hay ©m thanh, ng-êi dïng cã thÓ t¶i xuèng bÊt cø lóc nµo víi File

Transfer.

9

• Truy nhËp tõ xa (Remote login) Cã lÏ ®iÒu thó vÞ nhÊt trong c¸c øng dông

cña Internet lµ Remote login, nã cho phÐp ng-êi dïng kÕt nèi vµo mét m¸y

tÝnh ë xa nh- mét tr¹m cuèi ®Ó sö dông m¸y tÝnh ®ã.

DÞch vô møc m¹ng cña Internet

Mét lËp tr×nh viªn viÕt ch-¬ng tr×nh øng dông trªn Internet cÇn cã mét c¸i

nh×n kh¸c víi ng-êi chØ ®¬n gi¶n sö dông dÞch vô Internet. ë tÇng m¹ng,

Internet cung cÊp 2 kiÓu dÞch vô mµ c¸c øng dông cña Internet th-êng dïng

®ã lµ

• DÞch vô truyÒn kh«ng kÕt nèi (Connectionless Paket Delivery Service) lµ

mét ph-¬ng thøc truyÒn d÷ liÖu mµ c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch gãi cung cÊp.

§iÒu nµy chØ ®¬n gi¶n lµ m¹ng Internet chuyÓn c¸c gãi tin tõ m¸y nµy sang

m¸y kh¸c dùa vµo th«ng tin ®Þa chØ cña gãi ®Õn ®Ých cña nã. ViÖc chia nhá

gãi tin truyÒn nµy cã mét lîi ®iÓm lµ nÕu mét ®-êng ®i bÞ bËn hoÆc bÞ ®øt,

th× c¸c gãi cã thÓ ®-îc truyÒn theo mét ®-êng kh¸c.

• DÞch vô truyÒn tin cËy (Reliable Stream Transport Service) PhÇn lín c¸c

øng dông ®ßi hái nhiÒu dÞch vô h¬n chØ truyÒn th«ng kh«ng kÕt nèi bëi v×

chóng cÇn tù ®éng söa lçi, kiÓm tra tÝnh toµn vÑn cña th«ng tin truyÒn ®i

trªn m¹ng. Reliable Stream Transport Service gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy cho ta.

10

Ch-¬ng II .Giao thøc truyÒn th«ng vµ C¸c m«

h×nh tham chiÕu

I.Giao thøc truyÒn th«ng

§Ó c¸c m¸y tÝnh trªn m¹ng cã thÓ trao ®æi th«ng tin víi nhau, chóng cÇn cã

mét bé nh÷ng phÇn mÒm cïng lµm viÖc theo mét chuÈn nµo ®ã. Giao thøc

truyÒn th«ng (protocol) lµ tËp quy t¾c quy ®Þnh ph-¬ng thøc truyÒn nhËn

th«ng tin gi÷a c¸c m¸y tÝnh trªn m¹ng.

C¸c m¹ng m¸y tÝnh hiÖn ®¹i ®-îc thiÕt kÕ b»ng c¸ch ph©n chia cÊu tróc ë møc

®é cao nh»m lµm gi¶m sù phøc t¹p khi thiÕt kÕ. C¸c giao thøc m¹ng th-êng

®-îc chia lµm c¸c tÇng (layer), mçi tÇng ®-îc x©y ®Ó dùng dùa trªn dÞch vô

cña tÇng d-íi nã vµ cung cÊp dÞch vô cho tÇng cao h¬n.

II.M« h×nh tham chiÕu OSI

II.1. Giíi thiÖu m« h×nh OSI

M« h×nh m¹ng m¸y tÝnh do tæ chøc tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ (International

Standard Organization - ISO) ®-a ra n¨m 1983 ®-îc gäi lµ m« h×nh tham

chiÕu c¸c hÖ thèng më (Open Systems Interconect referent model - OSI). C¸c

®iÒu kho¶n m« t¶ trong m« h×nh ®-îc sö dông réng r·i trong lý thuyÕt truyÒn

th«ng, do ®ã, trong thùc tÕ khã cã thÓ nãi vÒ truyÒn th«ng mµ kh«ng sö dông

thuËt ng÷ cña OSI.

M« h×nh tham chiÕu OSI chøa 7 tÇng m« t¶ chøc n¨ng cña giao thøc truyÒn

th«ng. Mçi tÇng cña m« h×nh OSI miªu t¶ mét chøc n¨ng ®-îc thùc hiÖn khi

d÷ liÖu di chuyÓn gi÷a c¸c øng dông gi÷a c¸c m¹ng.

• TÇng øng dông bao gåm c¸c tr×nh øng dông sö dông m¹ng.

• TÇng tr×nh diÔn tiªu chuÈn ho¸ d÷ liÖu cung cÊp cho tÇng øng dông.

• TÇng phiªn qu¶n trÞ c¸c phiªn lµm viÖc gi÷a c¸c øng dông.

11

• TÇng giao vËn cung cÊp kÕt nèi tr¹m-tr¹m, xö lý lçi.

• TÇng m¹ng qu¶n trÞ viÖc kÕt nèi qua m¹ng cho c¸c tÇng trªn.

• TÇng liªn kÕt d÷ liÖu cung cÊp ph©n ph¸t d÷ liÖu tin cËy qua ®-êng

truyÒn vËt lý.

• TÇng vËt lý ®Þnh râ c¸c ®Æc thï cña thiÕt bÞ m¹ng.

C¸c líp giao thøc ®-îc xÕp chång líp nä trªn líp kia. ChÝnh sù xuÊt hiÖn cña

nã, cÊu tróc th-êng ®-îc gäi lµ stack hoÆc giao thøc xÕp chång.

ViÖc ph©n tÇng cña OSI tu©n theo mét sè nguyªn t¾c sau

• Mét líp ®-îc t¹o ra khi cÇn ®Õn møc trõu t-îng ho¸ t-¬ng øng.

• Mçi líp cÇn thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng ®-îc ®Þnh nghÜa râ rµng.

• ViÖc chän chøc n¨ng cho mçi líp cÇn chó ý tíi viÖc ®Þnh nghÜa c¸c quy

t¾c chuÈn ho¸ quèc tÕ.

• Ranh giíi c¸c møc cÇn chän sao cho th«ng tin ®i qua lµ Ýt nhÊt (tham sè

cho ch-¬ng tr×nh con lµ Ýt).

• Sè møc ph¶i ®ñ lín ®Ó c¸c chøc n¨ng t¸ch biÖt kh«ng n»m trong cïng

mét líp vµ ®ñ nhá ®Ó m« h×nh kh«ng qu¸ phøc t¹p. Mét møc cã thÓ ®-îc

ph©n thµnh c¸c líp nhá nÕu cÇn thiÕt. C¸c møc con cã thÓ l¹i bÞ lo¹i bá.

Hai hÖ thèng kh¸c nhau cã thÓ truyÒn th«ng víi nhau nÕu chóng b¶o ®¶m

nh÷ng nguyªn t¾c chung (cµi ®Æt cïng mét giao thøc truyÒn th«ng). C¸c chøc

n¨ng ®-îc tæ chøc thµnh mét tËp c¸c tÇng ®ång møc cung cÊp chøc n¨ng nh-

nhau. C¸c tÇng ®ång møc ph¶i sö dông mét giao thøc chung.

Mét tÇng kh«ng ®Þnh nghÜa mét giao thøc ®¬n, nã ®Þnh nghÜa mét chøc n¨ng

truyÒn th«ng cã thÓ ®-îc thi hµnh bëi mét sè giao thøc. Do vËy, mçi tÇng cã

thÓ chøa nhiÒu giao thøc, mçi giao thøc cung cÊp mét dÞch vô phï hîp cho

chøc n¨ng cña tÇng. VÝ dô c¶ giao thøc truyÒn file (File Transfer Protocol -

FTP) vµ giao thøc th- ®iÖn tö (Simple Mail Transfer Protocol - SMTP) ®Òu

12

cung cÊp dÞch vô cho ng-êi dïng vµ c¶ hai ®Òu thuéc tÇng øng dông. Mçi møc

ngang hµng giao thøc truyÒn th«ng (sù bæ xung cña c¸c giao thøc cïng møc

t-¬ng ®-¬ng trªn hÖ thèng kh¸c). Mçi møc ph¶i ®-îc chuÈn ho¸ ®Ó giao tiÕp

víi møc t-¬ng ®-¬ng víi nã. Trªn lý thuyÕt, giao thøc chØ biÕt ®Õn nh÷ng g×

liªn quan tíi líp cña nã mµ kh«ng quan t©m tíi møc trªn hoÆc d-íi cña nã.

Tuy nhiªn ph¶i cã sù tho¶ thuËn ®Ó chuyÓn d÷ liÖu gi÷a c¸c tÇng trªn mét

m¸y tÝnh, bëi mçi tÇng l¹i liªn quan tíi viÖc göi d÷ liÖu tõ øng dông tíi mét

øng dông t-¬ng ®-¬ng trªn mét m¸y kh¸c. TÇng cao h¬n dùa vµo tÇng thÊp

h¬n ®Ó chuyÓn d÷ liÖu qua m¹ng phÝa d-íi. D÷ liÖu chuyÓn xuèng ng¨n xÕp

tõ tÇng nµy xuèng tÇng thÊp h¬n cho tíi khi ®-îc truyÒn qua m¹ng nhê giao

thøc cña tÇng vËt lý. ë ®Çu nhËn, d÷ liÖu ®i lªn ng¨n xÕp tíi øng dông nhËn.

Nh÷ng tÇng riªng lÎ kh«ng cÇn biÕt c¸c tÇng trªn vµ d-íi nã xö lý ra sao, nã

chØ cÇn biÕt c¸ch chuyÓn nhËn th«ng tin tõ c¸c tÇng ®ã. Sù c« lËp c¸c hµm

truyÒn th«ng trªn c¸c tÇng kh¸c nhau gi¶m thiÓu sù tÝch hîp c«ng nghÖ cña

®Çu vµo mçi bé giao thøc. C¸c øng dông míi cã thÓ thªm vµo mµ kh«ng cÇn

thay ®æi tÇng vËt lý cña m¹ng, phÇn cøng cã thÓ ®-îc bæ sung mµ kh«ng cÇn

viÕt l¹i c¸c phÇn mÒm øng dông.

II.2. C¸c tÇng cña m« h×nh OSI

II.2.1. TÇng vËt lý (Physical layer)

• TÇng vËt lý liªn quan tíi viÖc truyÒn dßng bit gi÷a c¸c m¸y b»ng kªnh

truyÒn th«ng vËt lý, ë ®©y, cÊu tróc cña d÷ liÖu kh«ng ®-îc quan t©m ®Õn.

• ViÖc thiÕt kÕ tÇng vËt lý cÇn quan t©m ®Õn c¸c vÊn ®Ò vÒ ghÐp nèi c¬ khÝ,

®iÖn tö, thñ tôc vµ m«i tr-êng truyÒn tin bªn d-íi nã vÝ dô møc ®iÖn ¸p

t-¬ng øng víi bit 0 - 1, thêi gian tån t¹i cña xung...

II.2.2. TÇng liªn kÕt d÷ liÖu (Data link layer)

• Liªn kÕt, thiÕt lËp, duy tr×, huû bá c¸c liªn kÕt d÷ liÖu lµ nhiÖm vô cña tÇng

data link.

• Ngoµi ra tÇng data link cßn kiÓm so¸t lçi ®-êng truyÒn, th«ng l-îng.

13

TÇng nµy thùc hiÖn viÖc ®ãng gãi th«ng tin göi thµnh c¸c frame, göi c¸c frame

mét c¸ch tuÇn tù ®i trªn m¹ng, xö lý c¸c th«ng b¸o x¸c nhËn

(Acknowledgement frame) do bªn nhËn göi vÒ. X¸c ®Þnh ranh giíi gi÷a c¸c

frame b»ng c¸ch ghi mét sè byte ®Æc biÖt vµo ®Çu vµ cuèi frame. Gi¶i quyÕt

vÊn ®Ò th«ng l-îng truyÒn gi÷a bªn göi vµ bªn nhËn (VÊn ®Ò nµy cã thÓ ®-îc

gi¶i quyÕt bëi mét sè líp trªn).

II.2.3. TÇng m¹ng (Network layer)

• VÊn ®Ò chñ chèt cña tÇng m¹ng lµ dÉn ®-êng, ®Þnh râ c¸c gãi tin (packet)

®-îc truyÒn theo nh÷ng con ®-êng nµo tõ nguån ®Õn ®Ých. C¸c con ®-êng

nµy cã thÓ cè ®Þnh, Ýt bÞ thay ®æi, ®-îc thiÕt lËp khi b¾t ®Çu liªn kÕt hay

®éng (dynamic) thay ®æi tuú theo tr¹ng th¸i t¶i cña m¹ng.

• NÕu cã nhiÒu gãi tin truyÒn trªn m¹ng cã thÓ x¶y ra t×nh tr¹ng t¾c nghÏn,

tÇng m¹ng ph¶i gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy.

• Thùc hiÖn chøc n¨ng giao tiÕp víi c¸c m¹ng bao gåm viÖc ®¸nh l¹i ®Þa chØ,

c¾t hîp gãi tin cho phï hîp víi c¸c m¹ng.

Ngoµi ra tÇng m¹ng cßn thùc hiÖn mét sè chøc n¨ng kÕ to¸n, vÝ dô, mét sè

Firewall (packet filtering) ®-îc cµi ®Æt trªn tÇng nµy ®Ó thèng kª sè l-îng c¸c

gãi tin truyÒn qua m¹ng hay ng¨n cÊm hoÆc cho phÐp c¸c gãi tin cña giao thøc

nµo ®ã.

II.2.4. TÇng giao vËn (Transport layer)

• KiÓm so¸t viÖc truyÒn tin tõ nót tíi nut (end-to-end): B¾t ®Çu tõ tÇng nµy,

c¸c thùc thÓ ®· cã thÓ nãi chuyÖn mét c¸ch logic víi nhau.

• Thùc hiªn viÖc ghÐp kªnh vµ ph©n kªnh: Mçi øng dông cã thÓ göi d÷ liÖu

®i theo nhiÒu con ®-êng, mét ®-êng truyÒn l¹i cã thÓ ®-îc nhiÒu øng dông

sö dông, ph©n kªnh/hîp kªnh gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ph©n chia d÷ liÖu cho c¸c

øng dông.

14

• Kh¾c phôc sai sãt trong qu¸ tr×nh truyÒn tin: ViÖc kh¾c phôc sai sãt ®-îc

thùc hiÖn trªn nhiÒu tÇng kh¸c nhau, nh-ng hiÖu qu¶ nhÊt lµ ë c¸c tÇng cao,

viÖc kh¾c phôc sai sãt lµm ë tÇng giao vËn lµ hîp lý nhÊt.

II.2.5. TÇng phiªn (Session layer)

• TÇng nµy cho phÐp ng-êi sö dông trªn c¸c m¸y kh¸c nhau thiÕt lËp, duy tr×,

huû bá, ®ång bé phiªn truyÒn th«ng gi÷a hä. Cung cÊp mét sè dÞch vô h÷u

Ých cho ng-êi sö dông nh- cho phÐp ng-êi dïng logon vµo hÖ thèng chia sÎ

thêi gian, truyÒn tÖp gi÷a c¸c m¸y tÝnh.

• Qu¶n lý token: c¬ chÕ thÎ bµi ®-îc tÇng phiªn cung cÊp ®Ó tr¸nh hiÖn

t-îng tranh chÊp ®-êng truyÒn trªn m¹ng.

• Thùc hiÖn ®ång bé (Synchronization): thùc hiÖn ®èi víi nh÷ng d÷ liÖu lín

b»ng c¸ch thªm vµo c¸c th«ng tin kiÓm tra, söa lçi.

II.2.6. TÇng tr×nh diÔn (Presentation layer)

• Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò liªn quan tíi có ph¸p vµ ng÷ nghÜa cña th«ng tin nh-

chuyÓn ®æi th«ng tin theo mét chuÈn nµo ®ã ®-îc c¶ hai bªn sö dông (m·

ASCII - EDBCDIC).

• NÐn/gi·n d÷ liÖu ®Ó gi¶m sè l-îng bit truyÒn trªn m¹ng.

• M· ho¸ d÷ liÖu ®Ó thùc hiÖn quyÒn truy cËp.

II.2.7. TÇng øng dông (Application layer)

• TÇng øng dông cung cÊp giao diÖn sö dông cho ng-êi dïng vµ m«i tr-êng

truyÒn tin.

• Thùc hiÖn chøc n¨ng chuyÓn file trong ®ã cã gi¶i quyÕt vÊn ®Ò kh«ng

t-¬ng thÝch nh- c¸ch ®Æt tªn file hay c¸c m· ®iÒu khiÓn trong mét tÖp v¨n

b¶n...

• Cung cÊp c¸c dÞch vô Electronic mail, Remote login, Directory lookup...

15

II.3. Nh÷ng vÊn ®Ò vÒ OSI

x¸c c¸c dÞch vô vµ c¸c nghi thøc ®-îc sö dông trong mçi tÇng. M« h×nh nµy

chØ ra mçi tÇng cÇn thùc hiÖn nhiÖm vô g×. ISO ®· ®-a ra c¸c tiªu chuÈn cho

tõng tÇng, nh-ng c¸c tiªu chuÈn nµy kh«ng ph¶i lµ mét bé phËn cña m« h×nh

tham chiÕu.

M« h×nh OSI ra ®êi sau khi c¸c giao thøc TCP/IP (TCP/IP sÏ ®-îc tr×nh bµy ë

phÇn sau) ®· ®-îc sö dông réng r·i, nhiÒu c«ng ty ®· ®-a ra c¸c s¶n phÈm

TCP/IP, v× vËy, m« h×nh OSI chØ ®-îc sö dông trong thùc tÕ nh- mét chuÈn vÒ

lý thuyÕt.

Trong m« h×nh OSI, mét sè chøc n¨ng nh- ®iÒu khiÓn th«ng l-îng, kiÓm tra

OSI ®-îc chia lµm c¸c tÇng kh¸c nhau, mçi tÇng t-¬ng øng víi mét ®èi t-îng

®éc lËp (cã d÷ liÖu vµ c¸c ph-¬ng thøc riªng cña nã, ®éc lËp víi c¸c ®èi t-îng

kh¸c).

M« h×nh OSI kh«ng cã c¸c dÞch vô vµ giao thøc kh«ng h-íng kÕt nèi mÆc dï

hÇu hÕt c¸c m¹ng ®Òu cã sö dông. M« h×nh qu¸ phøc t¹p cho viÖc cµi ®Æt lµm

cho OSI khã cã thÓ øng dông réng r·i trªn thùc tÕ.

III.KiÕn tróc giao thøc IPX/SPX

Mét hÖ thèng m¹ng m¸y PC ®-îc sö dông phæ biÕn nhÊt trªn thÕ giíi trong

thêi gian võa qua lµ m¹ng Novell Netware. Nã ®-îc thiÕt kÕ cho c¸c c«ng ty,

®Ó chuyÓn tõ viÖc sö dông m¸y tÝnh lín (Mainframe) sang sö dông PC. Mçi

PC lµm chøc n¨ng kh¸ch hµng (client), mét sè m¸y m¹nh ho¹t ®éng nh- m¸y

phôc vô (Server), chóng cung cÊp c¸c dÞch vô file, c¸c dÞch vô CSDL vµ c¸c

dÞch vô kh¸c cho mét nhãm kh¸ch hµng. Nãi c¸ch kh¸c, Novell Netware ho¹t

®éng theo m« h×nh file-server.

III.1.KiÕn tróc giao thøc IPX/SPX

Application

SAP

File server

16

Transport

Network

Datalink

Physical

NCP

SPX

IPX

Token ring

Ethernet

ARCnet

Novell Netware sö dông chång giao thøc IPX/SPX dùa trªn mét hÖ thèng

m¹ng cò cña h·ng Xerox-XNS^TMnh-ng cã mét sè thay ®æi. Novell Netware ra

®êi tr-íc OSI vµ kh«ng dùa trªn m« h×nh nµy.

• TÇng vËt lý vµ tÇng Data link cã thÓ ®-îc chän trong sè nhiÒu chuÈn c«ng

nghiÖp kh¸c nhau bao gåm Ethernet, IBM token ring vµ ARCnet.

• TÇng m¹ng kh«ng ®Þnh h-íng nèi kÕt, kh«ng b¶o ®¶m (unreliable

connectionless) cã tªn lµ IPX (Internet Packet eXchange). Nã chuyÓn c¸c

packet tõ nguån tíi ®Ých mét c¸ch trong suèt víi ng-êi dïng ngay c¶ khi

nguån vµ ®Ých n»m ë c¸c m¹ng kh¸c nhau. IPX sö dông ®Þa chØ 12 byte.

• TÇng giao vËn:

 Giao thøc NCP (Network Core Protocol) cung cÊp nhiÒu dÞch vô

kh¸c ngoµi viÖc vËn chuyÓn d÷ liÖu cña ng-êi sö dông, nã chÝnh lµ

tr¸i tim cña Novell Netware.

 Giao thøc thø hai cña tÇng nµy lµ SPX (Sequenced Packet

eXchange). Nã chØ thùc hiÖn viÖc vËn chuyÓn.

C¸c øng dông cã thÓ lùa chän sö dông mét trong c¸c giao thøc cña tÇng nµy

vÝ dô hÖ thèng file sö dông NCP, Lotus Note sö dông SPX.

• TÇng Application n»m trªn cïng, cã nhiÒu giao thøc kh¸c nhau cung cÊp

cho ng-êi sö dông c¸c dÞch vô nh- ®· tr×nh bµy ë trªn.

III.2.Gãi tin IPX

§iÓm mÊu chèt cña kiÕn tróc IPX/SPX lµ gãi tin IPX cã cÊu tróc nh- sau

Offset

0

Field

Length (byte)

2

Checksum

17

2

4

5

Packet length

Transport control

Packet type

2

1

6

18

30

Destination Address

Source Address

12

?

• Checksum: Ýt khi sö dông v× tÇng Data link bªn d-íi ®· cung cÊp checksum

• Packet length: chøa chiÒu dµi cña packet tÝnh c¶ header vµ data

• Packet type: ®¸nh dÊu c¸c packet ®iÒu khiÓn kh¸c nhau.

• Destination Address: ®Þa chØ ®Ých cña gãi tin.

• Source Address: ®Þa chØ nguån cña gãi tin.

• Data: ChiÕm phÇn cuèi cña gãi, cã ®é dµi phô thuéc vµo tr-êng paket

length trªn.

III.3.C¬ chÕ ho¹t ®éng cña Novell Netware

Cø kho¶ng mçi phót mét lÇn, mçi server l¹i ph¸t ®i (broadcast) mét packet,

cho biÕt ®Þa chØ cña chÝnh nã vµ c¸c dÞch vô mµ nã cung cÊp. ViÖc nµy sö

dông giao thøc SAP (Service Advertising Protocol). C¸c packet nµy ®-îc tiÕn

tr×nh dÞch vô (special agent process) ch¹y trªn c¸c m¸y router nhËn vµ thu

server.

Khi mét m¸y client khëi ®éng, nã ph¸t mét request ®Ó hái xem server gÇn

CSDL vÒ server, lùa chän server phï hîp göi l¹i th«ng tin cho client. Tõ thêi

®iÓm ®ã, Client cã thÓ thiÕt lËp kÕt nèi NCP víi server vµ sö dông c¸c dÞch vô

cña server. Trong qu¸ tr×nh kÕt nèi, client vµ server tho¶ thuËn víi nhau vÒ

chiÒu dµi cùc ®¹i cña d÷ liÖu, trong qu¸ tr×nh sö dông, client cã thÓ tra cøu

CSDL cña server ®Ó biÕt th«ng tin cña c¸c server kh¸c.

18

Ch-¬ng III.

Giao thøc TCP/IP

I.Giao thøc TCP/IP

(Advanced Research Projects Agency - ARPA) thuéc bé quèc phßng MÜ

(Department of Defense - DoD) ®-îc giao tr¸ch nhiÖm ph¸t triÓn m¹ng

c¸c tr-êng ®¹i häc vµ c¸c tæ chøc nghiªn cøu vµ ®-îc dïng ®Ó hç trî cho

DARPA). N¨m 1984, DoD chia ARPANET ra thµnh 2 phÇn: ARPANET sö

n¨m 1980, mét bé giao thøc míi ®-îc ®-a ra lµm giao thøc chuÈn cho m¹ng

ARPANET vµ c¸c m¹ng cña DoD mang tªn DARPA Internet protocol suit,

th-êng ®-îc gäi lµ bé giao thøc TCP/IP hay cßn gäi t¾t lµ TCP/IP.

N¨m 1987 tæ chøc nghiªn cøu quèc gia Hoa Kú (National Science Foundation

nhau thµnh mét m¹ng víi tªn gäi NSFNET. VÒ mÆt vËt lý, m¹ng nµy kÕt nèi

13 ®iÓm lµm viÖc b»ng ®-êng ®iÖn tho¹i cao tèc ®-îc gäi lµ NSFNET

réng víi hµng chôc m¹ng ®Þa ph-¬ng kÕt nèi vµo nã vµ kÕt nèi vµo m¹ng

Internet cña DARPA. C¶ NSFNET vµ c¸c m¹ng con cña nã ®Òu sö dông bé

giao thøc TCP/IP.

TCP/IP cã mét sè -u ®iÓm nh- sau:

• Giao thøc chuÈn më s½n sµng ph¸t triÓn ®éc lËp víi phÇn cøng vµ hÖ ®iÒu

hµnh. TCP/IP lµ giao thøc lý t-ëng cho viÖc hîp nhÊt phÇn cøng vµ phÇn

mÒm kh¸c nhau, ngay c¶ khi truyÒn th«ng trªn Internet. Sù ®éc lËp rµnh

m¹ch víi phÇn cøng vËt lý cña m¹ng cho phÐp TCP/IP hîp nhÊt c¸c m¹ng

kh¸c nhau. TCP/IP cã thÓ ch¹y trªn m¹ng Ethernet, m¹ng Token ring,

19

m¹ng quay sè (Dial-up line), m¹ng X.25, m¹ng ¶o vµ mäi lo¹i m«i tr-êng

vËt lý truyÒn th«ng.

• Mét s¬ ®å ®Þa chØ dïng chung cho phÐp mçi thiÕt bÞ TCP/IP cã duy nhÊt

mét ®Þa chØ trªn m¹ng ngay c¶ khi ®ã lµ m¹ng toµn cÇu Internet.

• Tiªu chuÈn ho¸ møc cao cña giao thøc phï hîp víi Ých lîi cña dÞch vô

ng-êi dïng. §-îc tÝch hîp vµo hÖ ®iÒu hµnh UNIX, Hç trî m« h×nh client-

server, m« h×nh m¹ng b×nh ®¼ng, Hç trî kü thuËt dÉn ®-êng ®éng.

DARPA hç trî viÖc nghiªn cøu kÕt nèi nhiÒu lo¹i m¹ng kh¸c nhau l¹i thµnh

mét m¹ng toµn cÇu Internet. Ngoµi viÖc sö dông cho tÊt c¶ c¸c m¸y trªn

Internet, TCP/IP cßn ®-îc sö dông trong m¹ng néi bé cña mét sè tæ chøc

chÝnh phñ hoÆc th-¬ng m¹i, nh÷ng m¹ng nµy gäi lµ Intranet. TCP/IP võa cã

TCP/IP.

II.KiÕn tróc cña bé giao thøc TCP/IP

Application Layer

Presentation Layer

Session Layer

Application Layer

Transport Layer

Network Layer

Data link Layer

Physical Layer

Transport Layer

Internet Layer

Network access Layer

C¸c líp t-¬ng øng gi÷a OSI vµ TCP/IP

20