Chương I: Giới thiệu về TCP/IP

0
386

Giới thiệu về TCP/IP

Mục tiêu của chương: giới thiệu một vài ý tưởng cơ bản và mạng máy tính, trong nội dung này cũng định nghĩa 2 cấu trúc mô hình mạng đó là: mô hình TCP/IP và OSI.

  • Quan điểm về mạng:

Bạn là một người mới tìm hiểu về mạng, giống bao người, quan điểm của bạn về mạng là một người sử dụng mạng. Ngược lại với một kỹ sư mạng họ là những người xây dựng nên hệ thống mạng.

Nghĩa rộng hơn bạn có thể hiểu mạng là các kết nối Internet, từ gia đình, bạn kết nối vào mạng này sử dụng 1 kết nối internet băng thông tốc độ cao, kết nối này gọi là DSL (thuê bao đường truyền kỹ thuật số) hoặc là Cable TV.

Mô hình kết nối vào internet
Mô hình kết nối vào internet sử dụng đường truyền băng thông tốc độ cao

Giải thích mô phỏng trong hình trên

– Ở phần trên của hình, người dụng sử dụng dây cáp mạng RJ45 để kết nối vào internet. PC kết nối với moderm sử dụng 1 dây cáp tín hiệu mạng. Moderm lúc này kết nối với một dây cáp truyền hình ốp trên tường (outlet) sử dụng cáp đồng trục.

– Ở phần dưới của hình mô phỏng 2 công nghệ kết nối khác nhau, đầu tiên là máy tính bảng sử dụng công nghệ không dây phát từ thiết bị mạng không giây (Wireless Lan) hay còn gọi là WIFI thây vì sử dụng dây cáp tín hiệu RJ45. Router kết nối vào Internet sử dụng đường truyền DSL.

– Cả mạng sử dụng tại nhà hay mạng xây dựng cho doanh nghiệp điều có sự tương tự nhau về công nghệ. Mạng doanh nghiệp được xây dựng nhằm mục đích cho các nhân viên có thể trao đổi thông tin và liên lạc với nhau. Các mạng nhỏ sử dụng tại nhà nhằm mục đích công việc thì còn được gọi với tên khác là SOHO (small office/Home office)

Mô phỏng kết nối cho mạng doanh nghiệp

Hình trên mô phỏng một mạng doanh nghiệp. Đám mây Enterprise đại diện cho một mạng của doanh nghiệp. Chi tiết bên trong đám mây có thể là các chi nhánh của công ty hay là các dịch vụ mà công ty cung cấp cho nhân viên làm việc. Và bây giờ để hiểu từ những gì sơ khai về hệ thống mạng doanh nghiệp hay gia đình chúng ta sẽ bắt đầu với việc tìm hiểu về mô hình TCP/IP.

I. Mô hình mạng TCP/IP:

I.1 Lịch sử mô hình TCP/IP:

  • Cuối năm 1960 và đầu 1970, Trung tâm nghiên cứu cấp cao (Advanced Research Projects Agency – ARPA) bộ quốc phòng Mỹ (DoD) được giao trách nhiệm phát triển mạng ARPANET.
  • Đầu năm 1980, bộ giao thức TCP/IP ra đời làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạng của DoD.

Bộ giao thức TCP/IP đƣợc phân làm 4 tầng:

– Tầng ứng dụng (Application Layer)

– Tầng giao vận (Transport Layer)

– Tầng Internet (Internet Layer)

– Tầng truy cập mạng (Network access Layer)

các tầng giữa mô hình TCP/IP và Mô hình TCP/IP Updated

I.2. Chức năng của các tầng

– Application layer: hỗ trợ các ứng dụng cho các giao thức tầng Host-to-Host. Cung cấp giao diện cho người sử dụng mô hình TCP/IP. Các giao thức ứng dụng gồm HTTP, TELNET, FTP, SMTP ,…

– Transport layer: thực hiện những kết nối giữa hai máy chủ trên mạng bằng 2 giao thức: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP ( User Datagram Protocol).

– Internet Layer: Giao thức IP cùng với các giao thức định tuyến RIP, OSPF, EIGRP, BGP tầng mạng cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng “vật lý” khác nhau như: Ethernet, Token Ring, X.25… ánh xạ địa chỉ MAC-IP bằng giao thức ARP và RARP.

– Network Access Layer: cung cấp các phương tiện kết nối vật lý cáp, bộ chuyển đổi, Card mạng, giao thức kết nối, giao thức truy nhập đường truyền CSMA/CD, Tolen Ring, Token Bus… Cung cấp các dịch vụ cho tầng Internet.

Các giao thức tương ứng với từng layer trong mô hình TCP/IP
  • HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): Giao thức truyền siêu văn bản (text, image, video, controls..). Ví dụ ứng dụng web.
  • FTP (File transfer Protocol): Giao thức truyền tệp và thư mục. Hoạt động theo mô hình Client – Server. Thực hiện quản lý tệp và thư mục trên máy chủ, tải và cập nhật tệp va thư mục cho máy chủ.
  • Telnet: Chương trình cho phép người dùng login vào một máy chủ, thiết bị (router) từ một máy tính trên mạng. Giúp việc quản trị và cấu hình được dễ dàng.
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức gửi email. POP3 – giao thức nhận email.
  • DNS (Domain Name server): Giao thức quản lý và phân giải tên miền; chuyển đổi từ địa chỉ IP sang tên miền và ngược lại 10
  • SNMP (Simple Network Monitoring Protocol): Giao thức quản trị mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng từ xa.
  • RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức định tuyến.  ICMP (Internet Control Message Protocol): Nghi thức thông báo.
  • UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền không kết nối cung cấp dịch vụ truyền không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phí truyền. 10/30/2012 11
  • TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức hướng kết nối cung cấp dịch vụ truyền thông tin cậy.
  • IP (Internet Protocol): chuyển giao các gói tin qua các máy tính đến đích.
  • ARP (Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa chỉ TCP/IP thành địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng.

I.2.1 Tầng Application:

Điều gì xảy ra để nội dung một trang web được hiển thị trên trình duyệt của bạn, cùng tìm hiểu nhé:

Hãy tưởng tượng Bob mở trình duyệt của anh ấy để truy xuất dữ liệu web đặt trên server của Larry

Vậy điều gì đã thực sự xảy ra trong kịch bản này. Bob khởi động một yêu cầu truy xuất web của Lary. Máy chủ web của Larry đã được cấu hình để hiểu được rằng trang web mặc định chứa trong file dữ liệu có định dạng .html. Bob nhận được file từ Larry và hiển thị nội dung trên trình duyệt của mình.

Giải thích cơ chế của giao thức HTTP: Ví dụ này cho ta thấy làm thế nào dữ liệu truyền nhận giữa các máy tính đầu cuối. Ở đây ứng dụng Web browser và ứng dụng Web server sử dụng một ứng dụng thuộc tầng Application, ứng dụng này có tên là HTTP

Để nhận được dữ liệu trang web từ Larry:

bước 1: Bob gởi một gói tin có header HTTP. Về tổng quát header này đặt thông tin chứa các giao thức. HTTP header bao gồm request (yêu cầu) để get (nhận) file.

bước 2: Hình trên cho thấy server Larry trả lời. gói tin bắt đầu với một HTTP header, có chứa mã return code (200), có nghĩa là mọi thứ OK. Giao thức HTTP cũng định nghĩa mã phản hồi để làm gì: để server có thể nói với trình duyệt Web là trang yêu cầu có hoạt động hay là không. (Ở đây cho ví dụ: nếu bạn thấy một trang web yêu cầu không tồn tại thì khi đó bạn sẽ nhận được một mã phản hồi là HTTP 404 “not Found” có nghĩa là trang web mà bạn yêu cầu không tìm thấy.)

Bước 3: Trong hình trên cho ta thấy một gói tin khác (chứa nội dung website) từ máy chủ web Larry phản hồi cho Web Browser của Bob, nhưng lần này sẽ không có HTTP Header. Giao thức HTTP sẽ truyền tải nhiểu gói tin như vậy và mỗi gói tin sẽ là một phần dữ liệu của toàn bộ file .html mà Bob yêu cầu.

I.2.2 Tầng Transport:

Mặc dù chúng ta thấy có rất nhiều giao thức tầng Application, và chúng được đánh số, nhưng dù nhiều như vậy thì chúng cũng được phân thành 2 loại chính là TCP(Transmission Control Protocol) và UDP(User Datagram Protocol)

Cơ bản về cơ chế phục hồi lỗi trong TCP:

Đối với các giao thức thuộc nhóm TCP (truyền tải file tin cậy) trong quá trình truyền tải gói tin nếu có lỗi xảy ra ví dụ như thất lạc gói tin sẽ có cơ chế để yêu cầu truyền tải lại gói tin bị thất lạc, thông qua chỉ số SEQ (sequency: số thứ tự đánh trên gói tin)

I.2.3 Tầng Network:

Tầng Network hay còn gọi là tầng mạng có chức năng đánh địa chỉ và định tuyến gói tin. Hãy tưởng tượng bạn viết 2 bức thư, một cho một người bạn ở nước ngoài và một cho một người bạn trong cùng thành phố với bạn. Địa chỉ của lá thư được ghi trên con tem, khi đó 2 lá thư này đã sẵn sàng cho dịch vụ bưu phẩm chuyển đi.

Đối với lá thư gởi cho người bạn cùng thành phố với bạn, nhân viên bưu phẩm của đại phương chỉ cần đặt lên xe và chuyển thẳng đến giúp bạn.

Đối với bức thư gởi đi nước ngoài. Dịch vụ bưu phẩm tại địa phương của bạn phải chuyển bức thư này qua cho nhiều công ty bưu phẩm khác và cứ thế cho đến khi đến người bạn của bạn.

Ở đây chúng ta có thể hiểu như địa chỉ người nhận trên lá thư như là một địa chỉ IP, và các công ty cung cấp dịch vụ chuyển phát bưu phẩm này là Router các router này sẽ đảm nhiệm vai trò chuyển tiếp bức thư của bạn đến đúng nơi người nhận mà bạn không cần biết đường đi của bức thư sẽ như thế nào. Trên thực tế đường đi của bức thư này sẽ có cơ chế do người quản trị định đường cho nó, hay còn gọi là định tuyến.

Tóm lại tầng network sẽ bao gồm giao thức IP (internet protocol) và các giao thức định tuyến để xác định đường đi của dữ liệu để đến được đích với chi phí là nhỏ nhất.

Mô hình TCP/IP định nghĩa 2 phiên bản địa chỉ IP là IPV4 và IPV6. Hiện nay thì phần lớn Internet đang sử dụng là IPV4.

Cơ bản về địa chỉ IP:

Vì một vài lý do quan trọng địa chỉ IP được định nghĩa như sau: mỗi thiết bị sẽ có duy nhất một địa chỉ IP để nhận diện. IP cũng định nghĩa làm thế nào để nhóm các địa chỉ Ip này lại với nhau, sau này chúng ta gọi nó là một subnet.

Cơ bản về định tuyến IP:

Tầng Network trong mô hình TCP/IP sử dụng giao thức IP, cung cấp dịch vụ chuyển tiếp gói tin từ 1 thiết bị sang thiết bị khác. Mỗi thiết bị với mỗi địa chỉ Ip có thể kết nối vào mạng TCP/IP và gởi gỏi tin.

Hình dưới lặp lại kịch bản quên thuộc trong việc gởi và nhận dữ liệu giữa trình duyệt web của Bob và Máy chủ web của Larry. Phía bên trái dưới của hình, server của Larry có các dữ liệu ứng dụng web, HTTP header,và TCP Header đã sẵn sàng để gởi. bổ sung thêm các gói tin cía chứa một IP header. IP header bao gồm một địa chỉ IP nguồn của Larry (1.1.1.1) và 1 địa chỉ IP đích của Bob (2.2.2.2)

Bước 1: phía bên trái dưới của hình, bắt đầu với Larry sẵn sàng gởi một gói tin IP. Tiến trình IP của Larry lựa chon một vài router để gởi gói tin trong số này có router bên cạnh cùng phân đoạn mạng Lan có thông tin đường đi để gởi gói tin. Larry không biết về thông tin đường đi của gói tin trên các router này.

Bước 2: Router R1 nhận được gói tin IP, và tiến trình IP của R1 tạo ra một cách giải quyết cho gói tin như sau. R1 tìm kiếm địa chỉ đích (2.2.2.2), so sánh với bảng địa chỉ IP mà nó đã biết về tuyến này và lựa chọn chuyển tiếp gói tin sang qua R2. Tiến trình chuyển tiếp gói tin này được gọi là định tuyến IP (ip Routing)

Bước 3: Router R2 lặp lại thuật toán tìm kiếm giống Router R1. Tiến trình IP của Router R2 sẽ so sánh đích của gói tin có địa chỉ IP (2.2.2.2) để R2 biết được hướng chuyển tiếp và lựa chon đường đi cho gói tin đến đích đến là PC của Bob.

I.2.4 Tầng Link (Data Link và Physical)

Trong mô hình TCP/IP tầng liên kết (link layer) định nghĩa nó bao gồm các giao thức và phần cứng yêu cầu để phân bổ giữ liệu thông qua một mạng vật lý. Thuật ngữ Link tham chiếu đến các kết nối vật lý giữa 2 thiết bị và các giao thức sử dụng để điều khiển giữa các kết nối này.

Cũng giống như các tâng khác trong mô hình mạng, Tầng Link Layer cung cấp các dịch vụ cho các tầng trên trong mô hình của nó. Khi một host hoặc router xử lý tiến trình lựa chọn để gởi gói tin đến một router hoặc một host khác, chính router hoặc host đó sử dụng thông tin chi tiết tầng Link layer của chính nó để đóng gói packer gởi cho router hoặc host tiếp theo.

Trong hình trên có 4 bước. Bước 1 2 xảy ra phía larry, và 2 bước còn lại xảy ra tại Router R1.

Bước 1: Larry đóng gói dữ liệu IP Packet giữa 1 header Ethernet và Ethernet trailer, quá trình này gọi là tạo Frame Ethernet.

Bước 2: Larry gởi các bit của Frame ra cổng vật lý, sử dụng tín hiệu điện trên dây cáp truyền dẫn Ethernet.

Bước 3: Cổng vật lý của R1 nhận các tín hiệu điện này trên dây cáp và tái tạo lại Frame Ethernet từ các bit bằng cách phiên dịch ý nghĩa của các tín hiệu điện này.

Bước 4: Router R1 mở đóng gói Packet IP thừ frame ethernet bằng cách tháo header Ethernet và Trailer.

Xuyên suốt tiến trình này tầng Link Layer của Larry và của R1 đã làm việc cùng nhau để phân phối các gói tin xuất phát từ Larry đến Router 1

Tầng Link layer bao gồm một số lượng lớn các giao thức và các tiêu chuẩn. Ví dụ: Tầng Link Layer bao gồm tất cả các các biến thể của giao thức Ethernet, trong số đó gồm các chuẩn khác nhau nổi tiếng trước đây của mạng LAN. Tầng Link layer cũng bao gồm các tiêu chuẩn của mạng WAN (mạng diện rộng) trên các môi trường kết nối vật lý khác nhau, và có sự khác nhau đáng kể khi so sánh với chuẩn mạng LAN bởi vì các kết nối Wan truyền tải dữ liệu giữa các khoảng cách xa đáng kể.

Tầng Link Layer đối với các kết nối Wan cũng bao gồm các tiêu chuẩn nổi tiếng ví dụ như PPP (Point-to-Point Protocol) và Frame Relay.

Tóm lại tầng Link Layer trong mô hình TCP/IP có hai chức năng chính: đó là chức năng liên quan đến truyền tải vật lý dữ liệu, cộng thêm các giao thức và quy tắc để điều khiển môi trường vật lý. Để phù hợp với luận lý này có thể hiểu mô hình TCP/IP gồm 5 tầng (mô hình TCP/IP Updated) trong đó tầng Link layer được cắt nhỏ thành 2 tầng (tầng data link và tầng vật lý).

Tiếp theo

Facebook Comments
Chương I: Giới thiệu về TCP/IP
Rate this post