TCP/IP và mạng Internet 1

Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
ch ơng 1: giới thiệu về giao thức TCP/IP
1.1. Lịch sử phát triển củaTCP/IP và mạng Internet
Mạng Internet là một mạng máy tính toàn cầu, bao gồm hàng chục triệu ng-
ời sử dụng, đợc hình thành từ cuối thập kỷ 60 từ một thí nghiệm của Bộ quốc
phòng Mỹ. Tại thời điểm ban đầu đó là mạng ARPAnet của Ban quản lý dự án
nghiên cứu Quốc phòng. ARPAnet là một mạng thử nghiệm phục vụ các nghiên
cứu quốc phòng, một trong những mục đích của nó là xây dựng một mạng máy
tính có khả năng chịu đựng các sự cố (ví dụ một số nút mạng bị tấn côngvà phá
huỷ nhng mạng vẫn tiếp tục hoạt động). Mạng cho phép một máy tính bất kỳ
trên mạng liên lạc với mọi máy tính khác.
Khả năng kết nối các hệ thống máy tính khác nhau đã hấp dẫn mọi ngời, vả
lại đây cũng là phơng pháp thực tế duy nhất để kết nối các máy tính của các
hãng khác nhau. Kết quả là các nhà phát triển phần mềm ở Mỹ, Anh và Châu
Âu bắt đầu phát triển các phần mềm trên bộ giao thức TCP/IP (giao thức đợc sử
dụng trong việc truyền thông trên Internet) cho tất cả các loại máy. Điều này
cũng hấp dẫn các trờng đại học, các trung tâm nghiên cứu lớn và các cơ quan
chính phủ, những nơi mong muốn mua máy tính từ các nhà sản xuất, không bị
phụ thuộc vào một hãng cố định nào.
Bên cạnh đó các hệ thống cục bộ LAN bắt đầu phát triển cùng với sự xuất
hiện các máy để bàn (Desktop Workstations) vào năm 1983. Phần lớn các máy
để bàn sử dụng Berkeley UNIX, phần mềm cho kết nối TCP/IP đã đợc coi là
một phần của hệ điều hành này. Một điều rõ ràng là các mạng này có thể kết nối
với nhau dễ dàng.
Trong quá trình hình thành mạng Internet, NSFNET (đợc sự tài trợ của Hội
khoa học Quốc gia Mỹ) đóng một vai trò tơng đối quan trọng. Vào cuối những
năm 80, NFS thiết lập 5 trung tâm siêu máy tính. Trớc đó, những máy tính
nhanh nhất thế giới đợc sử dụng cho công việc phát triển vũ khí mới và một vài
hãng lớn. Với các trung tâm mới này, NFS đã cho phép mọi ngời hoạt động
trong lĩnh vực khoa học đợc sử dụng. Ban đầu, NFS định sử dụng ARPAnet để
nối 5 trung tâm máy tính này, nhng ý đồ này đã bị thói quan liêu và bộ máy

hành chính làm thất bại. Vì vậy, NFS đã quyết định xây dựng mạng riêng của
mình, vẫn dựa trên thủ tục TCP/IP, đờng truyền tốc độ 56 Kbps. Các trờng đại
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 1
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
học đợc nối thành các mạng vùng và các mạng vùng đợc nối với các trung tâm
siêu máy tính.
Ngày nay mạng Internet đã đợc phát triển nhanh chóng trong giới khoa
học và giáo dục của Mỹ, sau đó phát triển rộng toàn cầu, phục vụ một cách đắc
lực cho việc trao đổi thông tin trớc hết trong các lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục
và gần đây cho thơng mại.
Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói và dùng giao thức TCP/IP. Ngày
nay nhiều mạng với kiến trúc khác nhau có thể nối vào Internet nhờ các cầu nối
đa giao thức.
1.2. Giao thức TCP/IP
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 đợc thực hiện một cách chính xác và an toàn.
Có rất nhiều họ giao thức đang đợc sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay
nh 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 đợc sử dụng là bộ giao thức TCP/IP . Hai
giao thức đợc dùng chủ yếu ở đây là TCP ( Transmision Control Protocol ) và
IP (Internet Protocol ). TCP là một giao thức kiểu có kết nối (Connection-
Oriented), tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực
thể TCP trớc khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu. Còn giao thức IP là một giao
thức kiểu không kết nối (Connectionless), nghĩa là không cần phải có giai đoạn
thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể nào đó trớc khi trao đổi dữ liệu . Khái
niệm TCP/IP không chỉ bị giới hạn ở hai giao thức này. Thờng thì TCP/IP đợc

dùng để chỉ một nhóm các giao thức có liên quan đến TCP và IP nh UDP (User
Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol), TELNET (Terminal
Emulation Protocol) và v.v...
Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng hầu hết các mạng
máy tính hiện có đều đợc phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng . Mỗi hệ
thống thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi
tầng đợc xây dựng trên cơ sở tầng trớc đó. Số lợng các tầng cùng nh tên và chức
năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Họ giao thức của ISO (tổ chức
tiêu chuẩn hoá quốc tế) dựa trên mô hình tham chiếu 7 lớp cho việc kết nối các
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 2
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
hệ thống mở là họ giao thức đợc dùng làm chuẩn để các họ giao thức khác so
sánh với nó do vậy trớc khi đi vào nghiên cứu giao thức TCP/IP ta cần xem xét
mô hình 7 lớp OSI.
Trong mô hình OSI mục đích của mỗi tầng là 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
đợc trừu tợng hoá theo cách là mỗi tầng chỉ biết rằng nó liên lạc với tầng tơng
ứng trên máy khác. Trong thực tế thì mỗi tầng chỉ liên lạc với các tầng kề trên
và kề dới 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 tơng ứng trong mạng máy tính khác. Thông
tin trên máy cần gửi phải đợc chuyển đi qua tất cả các tầng thấp hơn. Thông tin
sau đó lại đợc truyền qua Card mạng tới máy nhận và lại đợc truyền lên qua các
tầng cho đến khi nó đến tầng đã gửi thông tin đi.
1.2.1. Mô hình 7 lớp OSI
Mô hình này bao gồm 7 tầng. Tên gọi và chức năng các tầng đợc trình bày
trong hình 1.1.
Hệ thống mở A
7 Application
6 Presentation

5 Session
4 Transport
3 Network
2 Data link
1 Physical

Hệ thống mở B
ứng dụng 7
Trình diễn 6
Phiên 5
Giao vận 4
Mạng 3
Liên kết dữ liệu 2
Vật lý 1
Hình 1.1: Mô hình 7 lớp OSI
Chức năng của các tầng nh sau:
1. Tầng vật lý (Physical): Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bits không
có cấu trúc qua đờng truyền vật lý, truy nhập đờng truyền vật lý nhờ các
phơng tiện cơ, điện, hàm, vật lý.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 3
Giao thức tầng 7
Giao thức tầng 6
Giao thức tầng 5
Giao thức tầng4
Giao thức tầng 3
Giao thức tầng 2
Giao thức tầng1
Đường truyền vật lý
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
2. Tầng liên kết dữ liệu (Data link): Cung cấp phơng tiện để truyền thông tin

qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu với các cơ chế
đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.
3. Tầng mạng (Network): Thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin
với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu
và cắt/ hợp dữ liệu nếu cần.
4. Tầng giao vận (Transport): Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu
mút (end - to - end), thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng
dữ liệu giữa hai đầu mút. Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt / hợp
dữ liệu nếu cần.
5. Tầng phiên (Session): Cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các
ứng dụng, thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền
thông giữa các ứng dụng.
6. Tầng trình diễn (Presentation): Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng
yêu cầu truyền dữ liệu của các tầng ứng dụng qua mô hình OSI.
7. Tầng ứng dụng (Application): Cung cấp các phơng tiện để ngời sử dụng
có thể truy cập đợc vào môi trờng OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ
thông tin phân tán.
1.2.2. Giao thức TCP/IP và mô hình 7 lớp OSI
Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP đợc minh hoạ tổng quát nh hình 1.2
với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn đợc sử dụng có so sánh với kiến
trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao thức
này.
Hình 1.2: Giao thức TCP/IP khi so sánh với mô hình OSI
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 4
OSI Model TCP/IP Architectual Model
Application
Presentation
Session
Transport
Network

Data link
Physical
Telnet
FTP
SMTP
DNS
SNMP
Transmision Control
Protocol (TCP)
UserDatagram
Protocol (UDP)
RIP
ICMP
Internet Protocol (IP)
ARP
Ethernet
Tokenbus
Token Ring FDDI
IEEE802.3 IEEE802.4 EEE802.5 ANSI X3 T95
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
Trong đó :
TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ tục liên lạc ở tầng giao vận của
TCP/IP. TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông suốt và tính đúng đắn của dữ
liệu giữa 2 đầu của kết nối, dựa trên các gói tin IP.
UDP: (User Datagram Protocol) Thủ tục liên kết ở tầng giao vận của TCP/
IP. Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả năng thông suốt của dữ liệu, cũng
không có chế độ sửa lỗi. Bù lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn TCP.
IP: (Internet Protocol) Là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nó có trách
nhiệm vận chuyển các Datagrams qua mạng Internet.
ICMP: (Internet Control Message Protocol) Thủ tục truyền các thông tin

điều khiển trên mạng TCP/IP. Xử lý các tin báo trạng thái cho IP nh lỗi và các
thay đổi trong phần cứng của mạng ảnh hởng đến sự định tuyến thông tin truyền
trong mạng.
RIP: (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin đây là
một trong những giao thức để xác định phơng pháp định tuyến tốt nhất cho
truyền tin.
ARP: (Address Resolution Protocol) Là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu.
Chức năng của nó là tìm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đó. Muốn vậy
nó thực hiện Broadcasting trên mạng, và máy trạm nào có địa chỉ IP trùng với
địa chỉ IP đang đợc hỏi sẽ trả lời thông tin về địa chỉ vật lý của nó.
DSN: (Domain name System) Xác định các địa chỉ theo số từ các tên của
máy tính kết nối trên mạng.
FTP: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tệp để truyền tệp từ một
máy này đến một máy tính khác. Dịch vụ này là một trong những dịch vụ cơ
bản của Internet.
Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa
với Telnet ngời sử dụng có thể từ một máy tính của mình ở xa máy chủ, đăng ký
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 5
FTP File Transfer Protocol
SMTP- Simple Mail Transfer Protocol
DNS Domain Name System
SNMP Simple Network Manage Protocol
ICMP- Internet Control Message Protocol
ARP - Address Resolution Protocol
FDDI - - Fiber Distributed Data Interface
RPI - - Routing Information Protocol
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
truy nhập vào máy chủ để xử dụng các tài nguyên của máy chủ nh là mình đang
ngồi tại máy chủ.
SMTP: (Simple Mail Transfer Protocol) Giao thức truyền th đơn giản: là

một giao thức trực tiếp bảo đảm truyền th điện tử giữa các máy tính trên mạng
Internet.
SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng
đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và
các thiết bị kết nối mạng.
1.2.3. Giao thức liên mạng IP
Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành
liên mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP tơng tự vai trò của giao thức tầng
mạng trong mô hình OSI. Mặc dù từ Internet xuất hiện trong IP nhng giao thức
này không nhất thiết phải sử dụng trên Internet. Tất cả các máy trạm trên
Internet đều hiểu IP, nhng IP có thể sử dụng trong các mạng mà không có sự
liện hệ với Internet.
IP là giao thức kiểu không kết nối (Connectionless) tức là không cần có giai
đoạn thiết lập liên kết trớc khi truyền dữ liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong giao
thức IP là IP Datagram hay gọi tắt là Datagram.
Một Datagram đợc chia làm hai phần : Phần tiêu đề (Header) và phần chứa
dữ liệu cần truyền (Data). Trong đó phần Header gồm một số trờng chứa các
thông tin điều khiển Datagram.
1.2.3.1.Cấu trúc của IP Datagram
Cấu trúc tổng quát của một IP Datagram nh sau:
DATAGAM HEADER DATAGRAM DATA AREA
Cấu trúc chi tiết của một IP Datagram Header đợc mô tả nh hình 1.3.
Version IHL Type of service Total length
Identification Flags Fragment offset
Time to live Protocol Header checksum
Source IP address
Destination IP address
Options Padding
Datas
:

Vũ Khoa ĐTTT4 K40 6
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
Hình 1.3: Cấu trúc của Datagram
Trong đó:
Trờng version (4 bits) cho biết phiên bản của IP đang đợc sử dụng, hiện
nay là IPv4. Trong tơng lai thì địa chỉ IPv6 sẽ đợc sử dụng.
IHL (4 bits) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Header Length) của
Datagram tính theo đơn vị từ ( 32 bits).
Type of service (8 bits), đặc tả các tham số về dịch vụ. Khuôn dạng của
nó đợc chỉ ra nh sau.
0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence D T R Reserved
8 Bits của trờng Service đợc chia ra làm 5 phần cụ thể nh sau :
Precedence (3 bits) chỉ thị quyền u tiên gửi Datagram, các mức u tiên
từ 0 (bình thờng) đến mức cao nhất là 7 (điều khiển mạng) cho phép
ngời sử dụng chỉ ra tầm quan trọng của Datagram.
Ba bit D, T, R nói nên khiểu truyền Datagram, cụ thể nh sau:
Bit D (Delay)chỉ độ trễ yêu cầu.
Bit T (Throughput) chỉ thông lợng yêu cầu.
Bit R (Reliability) chỉ độ tin cậy yêu cầu.
Reserved (2 bits) cha sử dụng.
Total Length (16 bits) : Chỉ độ dài toàn bộ Datagram kể cả phần Header.
Đơn vị tính là Byte.
Identification (16 bits) Trờng này đợc sử dụng để giúp các Host đích lắp
lại một gói đã bị phân mảnh, nó cùng các trờng khác nh Source Address,
Destination Address để định danh duy nhất một Datagram khi nó còn ở
trên liên mạng.
Flags( 3 bits) liên quan đến sự phân đoạn các Datagrams cụ thể nh sau:
0 1 2
0 DF MF

Trong đó các thành phần:
Bit 0 Cha sử dụng lấy giá trị 0.
Bit 1 (DF) DF=0: Thực hiện phân đoạn.
DF=1: Không thực hiện phân đoạn.
Bit 2 (MF) MF=0: Phân đoạn lần cuối.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 7
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
MF=1: Phân đoạn thêm.
Fragment offset (13 bits): Chỉ vị trí của đoạn (Fragment) ở trong
Datagram. Đơn vị tính là 64 bits (8 Bytes).
Time to live (8 bits): Cho biết thời gian tồn tại của Datagram trên liên
mạng. Để tránh tình trạng một Datagram bị quẩn trên liên mạng. Nếu sau
một khoảng thời gian bằng thời gian sống mà Datagram vẫn cha đến đích
thì nó bị huỷ.
Protocol (8 bits) Cho biết giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu
ở trạm đích. Giao thức tầng trên của IP thờng là TCP hoặc UDP.
Header Checksum (16 bits): Đây là mã kiểm soát lỗi 16 bits theo phơng
pháp CRC cho vùng Header nhằm phát hiện các lỗi của Datagram.
Source Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm nguồn.
Destination Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm đích. Trong
một liên mạng địa chỉ IP của trạm nguồn và địa chỉ IP của trạm đích là
duy nhất.
Options (độ dài thay đổi) Dùng để khai báo Options do ngời sử dụng yêu
cầu.
Padding (độ dài thay đổi) Là một vùng đệm đợc dùng để đảm bảo cho
phần Header luôn kết thúc ở mức 32 bits. Giá trị của Padding gồm toàn
bit 0.
Data (Độ dài thay đổi) Vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bits. Kích
thớc tối đa của trờng Data là 65535 Bytes.
1.2.3.2.Quá trình phân mảnh các gói dữ liệu

Trong quá trình truyền dữ liệu, một gói dữ liệu (Datagram) có thể đợc
truyền đi qua nhiều mạng khác nhau. Một gói dữ liệu nhận đợc từ một mạng
nào đó có thể quá lớn để truyền đi trong một gói đơn của mạng khác, bởi vậy
mỗi loại cấu trúc mạng cho phép một đơn vị truyền cực đại MTU (Maximum
Transmission Unit) khác nhau. Đây chính là kích thớc lớn nhất của một gói mà
chúng có thể truyền đợc. Nếu nh một gói dữ liệu nhận đợc từ một mạng nào đó
mà kích thớc của nó lớn hơn MTU của mạng khác thì nó cần đợc phân mảnh ra
thành gói nhỏ hơn gọi là Fragment để truyền đi, quá trình này gọi là quá trình
phân mảnh. Dạng của một Fragment cũng giống nh dạng của một gói dữ liệu
thông thờng. Từ thứ hai trong phần Header chứa các thông tin để xác định mỗi
Fragment và cung cấp các thông tin để hợp nhất các Fragments này lại thành
các gói nh ban đầu. Trờng định danh (Indentification) dùng để xác định
Fragment này thuộc vào gói dữ liệu nào. Trờng định danh có một giá trị duy
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 8
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
nhất cho mỗi gói dữ liệu đợc vận chuyển. Mỗi thành phần của gói dữ liệu bị
phân mảnh sẽ có cùng giá trị trờng định danh. Điều đó cho phép IP lắp ráp lại
các gói dữ liệu bị phân mảnh một cách phù hợp.
Hậu quả của việc phân mảnh dữ liệu là các gói bị phân mảnh sẽ đến đích
chậm hơn so với một gói không bị phân mảnh. Vì vậy phần lớn các ứng dụng
đều tránh không sử dụng kỹ thuật này nếu có thể. Vì sự phân mảnh tạo ra các
gói dữ liệu phụ nên cần quá trình sử lý phụ làm giảm tính năng của mạng. Hơn
nữa vì IP là một giao thức không tin cậy nên khi bất kỳ một gói dữ liệu bị phân
mảnh nào bị mất thì tất cả các mảnh sẽ phải truyền lại. Chính vì lý do này nên
phải gửi các gói dữ liệu lớn nhất mà không bị phân mảnh, giá trị này là Path
MTU.
1.2.3.3. Ph ơng pháp đánh địa chỉ trong TCP/IP
Để có thể thực hiện truyền tin giữa các máy trên mạng, mỗi máy tính trên
mạng TCP/IP cần phải có một địa chỉ xác định gọi là địa chỉ IP. Hiện nay mỗi
địa chỉ IP đợc tạo bởi một số 32 bits (IPv4)và đợc tách thành 4 vùng, mỗi vùng

có một Byte có thể biểu thị dới dạng thập phân, nhị phân, thập lục phân hoặc bát
phân. Cách viết phổ biến nhất hay dùng là cách viết dùng ký tự thập phân. Một
địa chỉ IP khi đó sẽ đợc biểu diễn bởi 4 số thập phân có giá trị từ 0 đến 255 và đ-
ợc phân cách nhau bởi dấu chấm (.). Mỗi giá trị thập phân biểu diễn 8 bits trong
địa chỉ IP. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host ở trên
mạng .
IPv4 sử dụng 3 loại địa chỉ trong trờng nguồn và đích đó là:
1. Unicast: Để thể hiện một địa chỉ đơn hớng. Địa chỉ đơn hớng là địa chỉ
dùng để nhận dạng từng nút một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển
mạch nằm ở trung tâm nh Router chẳng hạn ) cụ thể là một gói dữ liệu đ-
ợc gửi tới một địa chỉ đơn hớng sẽ đợc chuyển tới nút mang địa chỉ đơn
hớng đó.
2. Multicast: Địa chỉ đa hớng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một tập hợp nút
nhng không phải là tất cả. Tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp
thành, gói dữ liệu IP gửi tới một địa chỉ Multicast sẽ đợc gửi tới tất cả các
Host tham dự trong nhóm Multicast này.
3. Broadcast: Thể hiện tất cả các trạm trên mạng. Thông thờng điều đó giới
hạn ở tất cả các Host trên một mạng con địa phơng.
Các địa chỉ IP đợc chia ra làm hai phần, một phần để xác định mạng (net
id) và một phần để xác định host (host id). Các lớp mạng xác định số bits đợc
dành cho mỗi phần mạng và phần host. Có năm lớp mạng là A, B, C, D, E, trong
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 9
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
đó ba lớp đầu là đợc dùng cho mục đích thông thờng, còn hai lớp D và E đợc
dành cho những mục đích đặc biệt và tơng lai. Trong đó ba lớp chính là A,B,C.
Hình vẽ sau cho thấy cấu trúc của một địa chỉ IP.
Mỗi lớp địa chỉ đợc đặc trng bởi một số bits đầu tiên của Byte đầu tiên có
cấu trúc chi tiết nh hình 1.4.
Hình 1.4: Cấu trúc các khuôn dạng địa chỉ
Từ cấu trúc phân lớp địa chỉ ta có thể nhận thấy:

Nhỏ hơn 128 là địa chỉ lớp A. Byte đầu tiên xác định địa chỉ mạng, ba
Bytes còn lại xác định địa chỉ máy trạm.
Từ 128 đến 191 là địa chỉ lớp B. Hai Bytes đầu xác định địa chỉ mạng.
Hai Bytes tiếp theo xác định địa chỉ máy trạm.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 10
class ID Nework ID Host ID
0 31
0 Network ID Host ID
3180 1 7
Khuôn dạng địa chỉ IP lớp A
Khuôn dạng địa chỉ IP lớp B
Khuôn dạng địa chỉ IP lớp C
Khuôn dạng địa chỉ IP lớp D
Khuôn dạng địa chỉ IP lớp E
0
0 Network ID Host ID
31161 2 15
1
0 Network ID Host ID
31
222 3 21
1
1
1
0
1 0 Multicast address
31
2 3 4
1
1

1
0
1 1 Reserved for future use
31
2 3 4
1
1
1
0
0
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
Từ 192 đến 223 là địa chỉ lớp C. Ba Bytes đầu xác định địa chỉ mạng.
Bytes còn lại xác định địa chỉ máy trạm.
Lớn hơn 223 là các địa chỉ dùng để quảng bá hoặc dùng dự trữ cho các
mục đích đặc biệt và ta có thể không cần quan tâm.
Nhìn vào trên hình ta có bảng phân lớp địa chỉ IP nh bảng 1.1.
Network class Số mạng Số Hosts trong mạng
A 126 16.777.214
B 16.382 65.534
C 2.097.150 254
Bảng 1.1: Bảng phân lớp địa chỉ
Tuy nhiên không phải tất cả các số hiệu mạng (net id) đều có thể dùng đ-
ợc. Một số địa chỉ đợc để dành cho những mục đích đặc biệt.
Lớp A có số mạng ít nhất, nhng mỗi mạng lại có nhiều hosts thích hợp với
các tổ chức lớn có nhiều máy tính.
Lớp B có số mạng và số hosts vừa phải.
Còn lớp C có nhiều mạng nhng mỗi mạng chỉ có thể có 254 hosts, thích hợp
với tổ chức có ít máy tính.
Để tiện cho việc quản trị cũng nh thực hiện các phơng pháp tìm đờng trên
mạng. ở các mạng lớn (lớp A) hay mạng vừa (lớp B) ngời ta có thể chia chúng

thành các mạng con (Subnets) . Ví dụ cho rằng một mạng con có địa chỉ lớp B là
191.12.0.50 khi đó coi 191.12.0.0 là địa chỉ toàn mạng và lập địa chỉ 191.12.1.
cho Subnet 1 và 191.12.2 cho Subnet 2.
Có thể dành trọn một nhóm 8 bits để đánh địa chỉ Subnet và một nhóm để
đánh địa chỉ các máy trong từng Subnet. Nh thế tất nhiên là số máy trong một
Subnet sẽ ít đi tơng tự nh trong mạng nhỏ. Sự phân chia này làm giảm kích thớc
của bảng định tuyến trong Router/ Gateway, nghĩa là tiết kiệm dung lợng nhớ và
thời gian xử lý.
Sự phân chia một mạng thành nhiều mạng con phát sinh vấn đề là số lợng
bit dành để đánh địa chỉ mạng con có thể khác nhau và tuỳ thuộc vào nhà quản
trị mạng. Do đó ngời ta đa vào khái niệm Subnet Mask. Subnet Mask cũng
giống nh địa chỉ IP bao gồm 32 bits. Mục đích của điạ chỉ Subnet Mask là để
chia nhỏ một địa chỉ IP thành các mạng nhỏ hơn và theo dõi vùng nào trên địa
chỉ IP đợc dùng để làm địa chỉ cho mạng con (còn đợc gọi là các Subnet) đó
vùng nào dùng làm địa chỉ cho các máy trạm.
Nội dung của một Subnet Mask đợc quy định nh sau :
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 11
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
Các bit 1 : dùng để chỉ định địa chỉ mạng trên địa chỉ IP.
Các bit 0 : dùng để chỉ định địa chỉ máy trạm trên địa chỉ IP.
Ví dụ đối với mạng A có địa chỉ là 25.0.0.0, nếu dành 8 bits cho Subnet thì
mặt nạ có giá trị là 255.255.0.0 , nếu dành 16 bits cho Subnet thì mặt nạ có giá
trị là 255.255.255.0.
Từ địa chỉ IP ta thực hiện phép toán logic AND với địa chỉ Subnet Mask kết
quả sẽ tạo ra đợc địa chỉ mạng nơi đến. Kết quả này đợc sử dụng để tìm bớc tiếp
theo trong thuật toán tìm đờng trên mạng. Nếu kết quả này trùng với địa chỉ
mạng tại trạm đang làm việc thì sẽ xét tiếp địa chỉ máy trạm để truyền đi. Theo
cấu trúc của Subnet Mask thì ta thấy tất cả các trạm làm việc trong cùng một
mạng con có cùng giá trị Subnet Mask.
Với phơng pháp này số bits dùng để đánh địa chỉ host có thể nhỏ hơn 8 bits

(đối với lớp C) tức là một địa chỉ lớp C có thể phân nhỏ hơn nữa và khi đó các
mạng con này thờng đợc xác định bởi các địa chỉ có thêm phần chú thích số bits
dành cho địa chỉ mạng, ví dụ 203.160.0.0/25 mô tả Subnet 203.160.0.0 (thuộc
lớp C) nhng có 25 bits dùng cho địa chỉ mạng và 7 bits dùng cho địa chỉ Hosts
tức là Subnet này chỉ có tối đa là 128 Hosts chứ không phải là 256 Hosts.
Trong tất cả các lớp địa chỉ mạng cũng nh các Subnets, các điạ chỉ đầu và
cuối của mạng đợc dùng cho các mục đích riêng. Một địa chỉ IP cùng với tất cả
các bits địa chỉ máy trạm có giá trị có là 0 (địa chỉ đầu mạng) đợc dùng để chỉ
chính mạng đó (hay địa chỉ xác định mạng). Ví dụ địa chỉ 203.160.1.0 đợc dùng
để chỉ mạng 203.160.1.0. Còn nếu tất cả các bits địa chỉ trong phần địa chỉ của
trạm đều có giá trị là 1 (địa chỉ cuối mạng) thì địa chỉ này đợc dùng làm địa chỉ
quảng bá. Ví dụ địa chỉ quảng bá của mạng 203.160.1.0 là 203.160.1.255. Một
gói dữ liệu gửi đến địa chỉ này sẽ đợc truyền đến tất cả các máy trạm trên địa
chỉ này.
Trên mạng Internet, việc quản lý và phân phối địa chỉ IP là do NIC
(Network Information Center). Với sự bùng nổ của số máy tính kết nối vào
mạng Internet, địa chỉ IP đã trở thành một tài nguyên cạn kiệt, ngời ta đã phải
xây dựng nhiều công nghệ để khắc phục tình hình này. Ví dụ nh công nghệ cấp
phát địa chỉ IP động nh BOOTP hay DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol). Khi sử dụng công nghệ này thì không nhất thiết mọi máy trên mạng
đều phải có một địa chỉ IP định trớc mà nó sẽ đợc Server cấp cho một địa chỉ IP
khi thực hiện kết nối. Tuy nhiên giải pháp này chỉ là tạm thời trong tơng lai thì
địa chỉ IPv6 sẽ đợcđa vào sử dụng.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 12
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
1.2.3.4.Địa chỉ IPv6
Cấu trúc Header của gói IPv6 đợc trình bày trong hình 1.5.
Version
Number
Priority Flow Lable

Pay load Length Next Header Hop limit
Source IP Address ( 128 Bits)
Destination IP Address (128 Bits)
Hình 1.5: Cấu trúc Header gói IPv6
Cấu trúc của gói IPv6 không hoàn toàn tơng thích một cách trực tiếp với
cấu trúc của gói IPv4, nó có cấu trúc để cho việc truyền dẫn càng nhanh càng
tốt, và nó vẫn cùng hoạt động với IPv4.
IPv6 có một số đặc điểm chính sau đây:
128 bits địa chỉ thay cho 32 bits địa chỉ.
Thiết lập và cấu hình đơn giản : IPv6 có thể tự động đặt cấu hình các địa
chỉ cục bộ.
Định dạng Header đơn giản một vài trờng đã đợc bỏ đi hoặc trở thành
không bắt buộc. Sự định dạng Header mới này cải thiện tính năng của bộ
định tuyến và dễ dàng thêm các loại Header mới.
Cải tiến sự trợ giúp đối với các tuỳ chọn và các mở rộng.
Sự trợ giúp đối với việc xác nhận đúng và sự mã hoá dữ liệu. Sự trợ giúp
đối với việc xác nhận đúng, tính chân thật của dữ liệu, tính bí mật của dữ
liệu là một phần của kiến trúc IPv6.
Không giống nh IPv4 các gói dữ liệu trong IPv6 nói chung không bị phân
mảnh. Nếu sự phân mảnh đợc yêu cầu nó sẽ đợc thực hiện không phải
bằng các bộ định tuyến mà bằng nguồn của các gói dữ liệu. Đối với một
gói dữ liệu bị phân mảnh, Host nguồn sẽ sinh ra một giá trị tự nhận diện
duy nhất.
IPv6 có 128 bits địa chỉ dài hơn bốn lần so với IPv4 nên khả năng theo lý
thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ lớn hơn nhiều. Đây là không gian
địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho Internet mà còn cho tất cả các mạng
máy tính, các hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển và thậm chí còn cả các
vật dụng trong gia đình. Địa chỉ IPv6 đợc phân ra là 3 loại chính nh sau :
1. Unicast Address: Địa chỉ đơn hớng là địa chỉ dùng để nhận dạng từng nút
một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm nh Router

Vũ Khoa ĐTTT4 K40 13
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Giao thức TCP/IP
chẳng hạn) cụ thể là một gói dữ liệu đợc gửi tới một địa chỉ đơn hớng sẽ
đợc chuyển tới nút mang địa chỉ đơn hớng đó.
2. Anycast Address: Địa chỉ bất kỳ hớng nào. Là địa chỉ dùng để nhận dạng
một tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể là một
gói số liệu đợc gửi tới một địa chỉ bất cứ hớng nào sẽ đợc chuyển tới một
nút gần nhất trong tập hợp nút mạng địa chỉ Anycast đó.
3. Multicast Address : Địa chỉ đa hớng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một
tập hợp nút. Tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể
là một gói số liệu đợc gửi tới một địa chỉ đa hớng sẽ đợc chuyển tới tất cả
các nút trong địa chỉ Multicast đó.
1.2.3.5. Giao thức ARP
Khi hai máy trên mạng Internet muốn kết nối với nhau thì chúng phải
biết điạ chỉ của nhau, địa chỉ đợc sử dụng là địa chỉ Internet. Tuy nhiên nếu hai
máy cùng trong một mạng vật lý thì chúng không thể sử dụng địa chỉ IP để liên
lạc với nhau, chúng chỉ có thể kết nối với nhau khi chúng biết đợc địa chỉ vật lý
của nhau. Vấn đề đặt ra là làm sao một trạm hay một Router có thể ánh xạ địa
chỉ IP (32 bits hoặc 128 bits ) sang địa chỉ vật lý (48 bits) khi chúng cần gửi một
gói dữ liệu qua mạng vật lý. Trớc kia trong các hệ thống sử dụng giao thức TCP/
IP thì phải có một bảng chỉ ra sự liên quan giữa địa chỉ IP và địa chỉ vật lý (địa
chỉ MAC) tuy nhiên ngày vấn đề này đợc giải quyết thông qua giao thức xác
định địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol). Giao thức ARP cho phép một
trạm có thể biết đợc địa chỉ vật lý của một trạm khác trên cùng một mạng vật lý
khi nó biết địa chỉ IP của trạm kia.
Hình 1.6 minh hoạ điều đó.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 14
192.1.1.1
192.1.1.2
192.1.1.5 192.1.1.4

ARP request
ARP response
ResponseNo response
No response