các giao thức chọn đường được sử dụng trong internet

Chương I: tổng quan về mạng máy tính
1.1 Sự hình thành của mạng máy tính
Từ những năm 1960 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các
Terminal để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí khi muốn thông tin
trao đổi số liệu và sử dụng trong công tác văn phòng một cách tiện lợi.
Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm tăng
yêu cầu truyền số liệu giưã các máy tính, giữa các terminal, và giữa các
terminal với máy tính là một trong những động lực thúc đẩy sự ra đời và phát
triển ngày càng mạnh mẽ các mạng máy tính.Quá trình hình thành mạng máy
tính có thể tóm tắt qua 4 giai đoạn sau:
• Giai đoạn các terminal nối trực tiếp với máy tính: Đây là giai
đoạn đầu tiên của mạng máy tính, để tận dụng công suất của máy tính
người ta ghép nối các terminal vào một máy tính được gọi là các máy
tính trung tâm.
• Giai đoạn các bộ tiền xử lý (Prontal)
ở giai đoạn 1 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các terminal, ở
giai đoạn 2 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các bộ tập trung qua các
bộ ghép nối điều khiển đường truyền. Ta có thể thay thế bộ ghép nối đường
truyền bằng các máy tính nini gọi là prontal, đó chính là bộ tiền xử lý.
• Giai đoạn mạng máy tính:
Vào những năm 1970 người ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thông
trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng gọi là bộ chuyển mạch
dùng để hướng thông tin tới đích.
Các mạng được nối với nhau bằng đường truyền còn các máy tính xử lý
thông tin của người dùng hoặc các trạm cuối được nối trực tiếp vào các nút
mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng. Các nút mạng thương là máy
tính nên đồng thời đóng vai trò của người sử dụng.
Chức năng của nút mạng:
+ Quản lý truyền tin, quản lý mạng
1
Như vậy các máy tính ghép nối với nhau hình thành mạng máy tính, ở

đây ta thấy mạng truyền thông cũng ghép nối các máy tính với nhau nên khái
niệm mạng maý tính và mạng truyền thông có thể không phân biệt.
Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt các mục đích sau:
1. Tận dụng và làm tăng giá trị của tài nguyên
2. Chinh phục khoảng cách
3. Tăng chất lượng và hiệu quả khai thác và xử lý thông tin
4. Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy
ra sự cố đối với một máy tính nào đó.
Như vậy: Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được ghép với nhau bởi
các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
1.1 Các yếu tố của mạng máy tính
1.1.1 Đường truyền vật lý
Đường truyền vật lý là thành phần để chuyển các tín hiệu điện tử giữa
các máy tính. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các dữ liệu dưới dạng xung nhị
phân. Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tính đều ở dạng sóng điện từ và
có tần số trải từ cực ngắn cho tới tần số của tia hồng ngoại.Tuỳ theo tần số của
sóng điện từ mà có thể dùng các đườngtruyền vật lý khác nhau để truyền.
+ Các tần số Radio có thể truyền bằng cáp điện hoặc bằng các phương
tiện quảng bá (broadcast)
+Sóng cực ngắn được dùng để truyền các trạm mặt đất và vệ tinh. Hoặc
là dùng để truyền từ một trạm phát tới các trạm thu.
+Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với truyền thông mạng . Nó có thể
truyền từ điểm tới điểm hoặc quảng bá từ một điểm tới các máy thu. Tia hồng
ngoại hoặc các loại tia sáng tần số cao hơn có thể truyền được qua cáp sợi
quang.
Những đặc trưng cơ bản của đường truyền vật lý là: giải thông, độ suy
hao, độ nhiễu điện từ.
2
Dải thông của đường truyền là độ đo phạm vi tần số mà đường truyền có
thể đáp ứng được. Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, đường kính sợi cáp, vật

liệu dùng chế tạo cáp
Thông lượng của một đường truyền (throughput) chính là tốc độ truyền
dữ liệu trên đường truyền đó trong một đơn vị thời gian.Thông lượng của
đường truyền phản ánh hiệu quả sử dụng đường truyền đó.
Độ suy hao là giá trị phản ánh mức độ suy yếu của tín hiệu đường truyền
sau khi truyền qua một đơn vị độ dài cáp.
Độ nhiễu điện từ là khả năng làm nhiễu tín hiệu trên đường truyền khi
cáp đi qua vùng có sóng điện từ. Có hai loại đường truyền: hữu tuyến, vô tuyến
được sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính. Đường truyền hữu tuyến gồm
cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang; đường truyềnvô tuyến gồm sóng
radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại
Tuy nhiên khi thiết kế dây cho một mạng máy tính người ta còn phải chú
ý tới nhiều tham số khác như: giá thành, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống
chịu ẩm, khả năng uốn cong.
1.1.2 Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý các máy tính với
nhau và các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia trong hệ thống
mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt.Cách các máy tính
được gép nối với nhau được goi là topology của mạng còn các quy tắc quy ước
truyền thông được gọi là giao thức (protocol). Topology và protocol là hai khái
niệm cơ bản nhất của mạng máy tính.
a) Topology:
Người ta phân biệt hai kiểu nối mạng vật lý cơ bản là kiểu điểm- điểm và
kiểu quảng bá (broadcasting hay point- to- multipoint)
+ Kiểu điểm - điểm: Đường truyền nối từng cặp nút với nhau.Tín hiệu đi
từ nút nguồn đến nút trung gian rồi chuyển tiếp tới đích.
3
Hình 1-1: Các topo mạng cơ bản

Hình 1-2: Dạng topo đầy đủ

.
4
Hình sao Chu trình Dạng cây
Dạng vòng Dạng bus
Satellite hoặc radio
Hình 1-3: Các topo mạng cơ bản
+ Kiểu quảng bá:
Với kiểu quảng bá tất cả các nút chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu
được gửi đi từ một nút được tiếp nhận bởi các nút còn lại, và trong gói tin phải
có vùng địa chỉ đích cho phép mỗi nút kiểm tra có phải tin của minh không
Cấu trúc dạng bus hay dạng vòng cần cơ chế trọng tài để giải quyết đụng
độ (collision) khi nhiều nút muốn truyền tin đồng thời. Trong cấu trúc dạng vệ
tinh hoặc radio mỗi nút cần có anten thu và phát.
1.1.3 Giao thức mạng (network protocol)
Việc trao đổi thông tin giữa các nút với nhau cần phải tuân theo một số
quy tắc, quy ước nhất định nào đó. Chẳng hạn, khi hai người nói chuyện với
nhau thì cũng phải tuân theo quy tắc: Khi một người nói thì người kia phải nghe
và ngược lại. Việc truyền thông tin trên mạng cũng phải tuân theo các quy tắc
quy ước nhiều mặt như: khuôn dạng dữ liệu gửi đi, cácthủ tục gửi và nhận,
kiểm soát dữ liệu, xử lí lỗi và xử lý sự cố Chẳng hạn mạng lưới giao thông
công cộng càng phát triển thì số quy tắc đề ra càng phải nhiều, càng phải chặt
chẽ và càng phức tạp hơn. Tập hợp các quy tắc , quy ước để đảm bảo trao đổi
và xử lý thông tin trên mạng gọi là giao thức. Các mạng được thiết kế khác
nhau có thể tuân theo một số giao thức khác nhau, tuy nhiên người ta đưa ra
một số giao thức chuẩn được dùng trên nhiều mạng khác nhau.
1.2 Phân loại mạng máy tính
Người ta phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ theo các yếu tố chính
được chọn như: Khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng, cơ
chế hoạt động của mạng
1.2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng thì mạng
được phân thành: mạng cục bộ mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu
5
+Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) là mạng được cài đặt trong
một phạm vi tương đối nhỏ ( trong một toà nhà, trong một phòng ban hoặc
trong một công ty ) với đường kính giới hạn trong khoảng vài chục Km.
+Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) là mạng được cài đặt
trong phạm vi một thành phố, một trung tâm kinh tế. phạm vi cài đặt mạng là
hàng trăm Km.
+ Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) là mạng có phạm vi hoạt
động có thể là cả một vùng, một khu vực và có thể vượt qua biên giới một quốc
gia
+Mạng toàn cầu (Global Area Network - GAN) phạm vi của mạng trải
rộng khắp lục địa của trái đất.
1.2.2 Phân loại theo kĩ thuật chuyển mạch
Nếu lấy kĩ thuật chuyển mạch so sánh thì có thể phân chia mạnh thành:
Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông
báo.
a) Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - switched - Network):đây là
mạng mà khi 2 thực thể muốn liên lạc với nhau thì chúng phải tạo và duy trì
một kênh liên tục cho đến khi kết thúc quá trình thông tin.Phương pháp chuyển
mạch có hai nhược điểm chính:
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao
+ Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định khi thông tin
giữa 2 thực thể.
b) Mạng chuyển mạch thông báo (Message - switched -Network)
Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đường đi cho các thông
báo tới đích được thực hiện tại các nút mạng. Các nút căn cứ vào địa chỉ đích
của thông báo để ra quyết định chọn nút đến kế tiếp cho thông báo trên đường
dẫn tới đích. Như vậy các nút cần lưu trữ tạm thời các thông báo, đọc thông

báovà quản lý việc chuyển tiếp các thông báo đi. Phương pháp chuyển mạch
thông báo có những ưu điểm sau:
6
+ Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không có các kênh thông tin cố
định.
+ Mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông báo cho tới khi đường truyền khả
dụng mới truyền đi nên giảm đuực tình trạng tắc nghẽn trên mạng.
+ Có thể điều khiển truyền tin bằng cách sắp xếp mức độ ưu tiên cho các
thông báo.
+ Trong mạng chuyển mạch thông báo chúng ta có thể làm tăng hiệu suất
sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá cho các thông báo
để cho nó đến nhiều đích khác nhau.
Nhược điểm chủ yếu của chuyển mạch thông báo là trong trường hợp
một thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo này nên hiệu suất không cao.
Phương pháp này thích hợp với các mạng truyền thư tín điện tử (Electronic
mail).
c ) Mạng chuyển mạch gói (Packet - switched - Network)
Trong mạng chuyển mạcg gói thì một thông báo có thể được chia ra
nhiều gói nhỏ hơn (packet), độ dài khoảng 256 bytes, có khuôn dạng tuỳ theo
chuẩn quy định. Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa chỉ nguồn, địa chỉ
đích cho gói tin,số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi Do vậy các gói tin của
cùng một thông báo có thể được gửi đi theo nhiều đường khác nhau, tới đích tại
các thời điểm khác nhau, nơi nhận sẽ căn cứ vào thông tin trong các gói tin và
sắp xếp lại chúng theo đúng thứ tự.
Ưu điểm của chuyển mạch gói:
+ Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn mạng chuyển
mạch thông báo vì kích thước các gói tin nhỏ hơn nên các nút mạng có thể xử
lý toàn bộ gói tin mà không cần phải lưu trữ trong đĩa.
+ Mỗi đường truyền chiếm thời gian rất ngắn, vì chúng có thể dùng bất
cứ đường có thể được để tới đích.

+Khả năng đòng bộ bít là rất cao.
Nhựơc điểm:
+ Vì thời gian truyền tin ngắn nên nếu thời gian chuyển mạch lớn thì tốc
độ truyền không cao.
7
+ Việc tập hợp lại các gói tin ban đầu về nguyêntắc là thực hiện được
nhưng rất khó khăn, đặc biệt là khi các gói tin truyền đi theo nhiều đường khác
nhau.
+ Đối với các ứng dụng phụ thuộc thời gian thực thì việc các gói tin tới
đích không theo thứ tự là một nhược điểm quan trọng cần phải khắc phục.
Tuy vẫn còn những hạn chế nhưng do có ưu điểm về tính mềm dẻo, hiệu
suất cao nên các mạng chuyển mạch gói đang được dùng phổ biến hiện nay.
1.3. Phân loại mạng theo cơ chế hoạt động
Trong môi trường mạng máy tính có 2 cơ chế hoạt động chính là: peer-
to-peer và client/ server. Môi trường peer - to - peer không có máy chuyên phục
vụ cho một công việc nào, còn trong môi trường client/server thì phải có những
máy được dành riêng để phục vụ mục đích khác nhau.
• Mạng dựa trên máy phục vụ:
Trong mạng có những máy chuyên dụng phục vụ cho các mục đích khác
nhau. Máy phục vụ chuyên dụng hoạt động như một người phục vụ và không
kiêm vai trò của trạm làm việc hay máy khách.
Các maý phục vụ chuyên dụng được tối ưu hoá để phục vụ nhanh những
yêu cầu của khách hàng trên mạng
Các loại máy phục vụ chuyên dụng thường thấy như:
+ Máy phục vụ tập tin / in ấn (file/print sever)
+ Máy phục vụ chương trình ứng dụng (application server)
+ Máy phục vụ thư tín (mail server)
+ Máy phục vụ fax(fax server)
+ Máy phục vụ truyền thông (communication server)
Một trong những ưu điểm quan trọng của mạng dựa trên máy phục vụ là

có tính an toàn và bảo mật cao hơn.Hầu hết các mạng trong thực tế (nhất là
mạng lớn )đều dựa trên máy phục vụ
• Mạng ngang hàng:
Không tồn tại một cấu trúc phân cấp nào trong mạng. Mọi máy tính đều
“bình đẳng”. Thông thường, mỗi máy tính kiêm luôn cả hai vai trò máy khách
và máy phục vụ, vì vậy không máy nào được chỉ định chịu trách nhiệm quản lý
8
mạng. Người dùng ở từng máy tự quyết định phần dữ liệu nào trên máy của họ
sẽ được dùng chung trên mạng. Thông thường mạng ngang hàng thích hợp cho
các mạng có quy mô nhỏ (chẳng hạn như nhóm làm việc ) và không yêu cầu
phải có tính bảo mật.
1.3.4 Phân loại mạng theo kiến trúc
Người ta có thể phân loại mạng theo kiến trúc (topology và protocol) như
các mạng SNA, mạng ISO, mạng TCP/IP.
1.4 Kiến trúc phân tầng - chuẩn hoá mạng - mô hình ISO
1.4.1 Kiến trúc phân tầng
Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính
được tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering). Trong hệ thống thành
phần của mạng được tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng được xây
dựng trên tầng trước đó ; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao
hơn. Số lượng các tầng cũng như chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà
thiết kế. Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của
Digital, mạng ARPANET. Là có sự khác nhau.
Nguyên tắc cấu trúc của mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một
mạng đều có cấu trúc phân tầng (Số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như
nhau )
Tầng i của hệ thống A sẽ hội thoại với tầng i của hệ thống B, các quy tắc
và quy ước dùng trong hội thoại gọi là giao thức mức I
Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao
tác nguyên thuỷ của tầng dưới cung cấp lên tầng trên.

Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này
sang tầng i của hệ thống khác ( trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường
truyền vật lý để truyền các xâu bít (0.1) từ hệ thống này sang hệ thống
khác ).Dữ liệu được truyền từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận
(receiver) bằng đường truyền vật lý và cứ như vậy dữ liệu lại đi ngược lên các
tầng trên. Như vậy khi hai hệ thống liên kết với nhau, chỉ tầng thấp nhất mới có
9
liên kết vật lý còn ở tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (liên kết ảo ) được đưa
vào để hình thức hoá các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài
đặt các phần mềm truyền thông. Như vậy để viết chương trình cho tầng N, phải
biết tầng N+1 cần gì và tầng N+1 có thể làm được gì.
Hình 1-4: Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát
1.4.2 Chuẩn hoá mạng
Tình trạng không tương thích giữa các mạng, đặc biệt là các mạng bán
trên thị trường gây trở ngại cho những người sử dụng, tác động đến mức tiêu
thụ các sản phẩm về mạng. Do đó cần xây dựng các mô hình chuẩn làm căn cứ
cho các nhà nghiên cứu và thiết kế mạng tạo ra các sản phẩm có tính chất mở
về mạng, đưa tới dễ phổ cập, sản xuất và sử dụng.
i/ ISO(international Standard Organization) thành lập dưới sự bảo trợ của
liên hiệp quốc, các thành viên là các cơ quan tiêu chuẩn của các quốc gia. ISO
đã xây dựng hơn 5000 chuẩn ở tất cả các lĩnh vực. ISO được chia thành các uỷ
ban kỹ thuật ( Technical Committee -TC). TC97 đảm bảo chuẩn hoá lĩnh vực
10
Tầng N
Tầng N-1
Tầng 2
Tầng 1 Tầng 1
Tầng 2
Tầng N-1
Tầng N

Hệ thống A Hệ thống B
Giao thức tầng N
Giao thức tầng N-1
Giao thức tầng 2
Giao thức tầng 1
Đường truyền vật lý
xử lý tin. Mỗi TC lại chia thành nhiều tiểu ban (Sub Committee -SC) và mỗi SC
lại chia thành nhiều nhóm làm việc khác nhau (Working Group ) đảm nhiệm
các nhiệm vụ chuyên sâu khác nhau.
Các chuẩn do hội đồng ISO ban hành như là các chuẩn quốc tế chính
thức (International Standard -IS)
ii/ CCITT(Committee Consult tatif International pour Telegraphe et
Telephone). Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại hoạt động dưới sự
bảo trợ của liên hiệp quốc, các thành viên chủ yếu là các cơ quan Bưu chính -
viễn thông của các quốc gia và tư nhân. Phương thức làm việc của CCITT cũng
giống như ISO nhưng sản phẩm của nó không được gọi là chuẩn mà được gọi là
các khuyến nghị ( recommentdation).CCITT đã đưa ra các khuyến nghị loại V
liên quan đến truyền dữ liệu, các khuyến nghị loại X liên quan đến mạng truyền
dữ liệu công cộng và các khuyến nghị loại I dành cho các mạng ISDN .
Ngoài ISO, CCITT trên thế giới còn có các tổ chức khác tham gia việc
chuẩn hoá như ECMA(european Computer Manufacture ), ANSI (American
National Standard institute ),IEEE (institute Electrical and Electronic
Engineers)
CCITT Layer ISO
Ser
vice
Definition
Layer
Protocol
Ser

vice
Definition
Layer
Protocol
11
X.2
17
X400-X430
MHS
X.288 RTSE
X.229 ROSE
X.227.
Applic
ation
864
9
9640
VT
8571
STAM
8650
CASE
8831
JIM
X.2
16
X.226
X.208
X.209
Present

ation
882
2
8823
8824
8825
X.2
15
X.225 Session 832
6
8327
X.2
14
X.224 Transp
ort
807
2
8073
X.2
13
0.931
X.25
X.300-X.352
Networ
k
8.3
48
8208
8878
8473

8648
X.2
12
LAPB
1.440/I.44J
LAPD
Data
Link
888
6,
880
2/2
7776
X.2
11
X.21 Physic
al
880
2/3
880
2/4
880
2/5.
7809
8022
Hinh 1-5 Các chuẩn cho kiến trúc phân tầng của CCITT và ISO
1.4.3 Mô hình OSI:
12
Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó
dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng về: Phương pháp truy

nhập đường truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau. sự không tương thích
đó làm trở ngại cho quá trình tương tác giữa người dùng ở các mạng khác nhau.
Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận
được với người sử dụng. Với lý do đó tổ chức chuẩn hoá quốc tế ISO đã thành
lập một tiểu ban nhằm xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm
căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm mạng. Kết quả là năm 1984
ISO đã đưa ra mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở
( Reference Model for Open System Inter - connection) hay gọn hơn là OSI
Reference model. Mô hình này được dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống
mở.
ISO sử dụng phương pháp phân tích các hệ thống mở theo kiến trúc phân
tầng và đã công bố mô hình OSI cho việc kết nối các hệ thống mở gồm 7 tầng.
Các nguyên lý được áp dụng cho 7 tầng như sau:
(1) Một lớp cần thiết phải tạo ở mức độ khác nhau của
khái niệm trừu tượng.
(2) Mỗi lớp phải thực hiện một chức năng xác định rõ
ràng.
13
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network

Data Link
Physical
Hình 1-6: Mô hình OSI 7 tầng
(3) chức năng của mỗi lớp phải được chọn theo quan
điểm hướng tới các giao thức chuẩn quốc tế đã được định nghĩa.
(4) Ranh giới giữa các lớp phải được chọn để tối thiểu
luồng thông tin đi qua các giao diện.
(5) Số các lớp phải đủ lớn để phân biệt các chức năng cần
thiết nhưng không đưa vào cùng một lớp quá nhiều chức năng, và
phải đủ nhỏ để kiến trúc không rắc rối.
Chức năng các tầng trong mô hình OSI
Tầng Chức năng
1 V
ật lý
Cung cấp phương tiện truyền tin, thủ tục, khởi động
duy trì, huỷ bỏ các liên kết vật lý, cho phép truyền dữ liệu ở
dạng bit. Truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương
tiện: Cơ, điện, hàm, thủ tục.
2 Li
ên kết
dữ liệu
Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm
soát luồng dữ liệu, phát hiện sai sót vsà khắc phục các sai sót
truyền tin.
3 Tầ
ng mạng
.Thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông tin
với công nghệ chuyển mạch thích hợp. Thực hiện việc kiểm
soát luồng dữ liệu và cắt hợp dữ liệu nếu cần.
4 Tầ

ng giao
vận
Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu nút (end-
to- end), kiểm soát lỗi và kiểm tra việc truyền dữ liệu giữa
hai đầu nút. Có thể thực hiện việc ghép kênh (Multiplxing),
cắt hợp dữ liệu nếu cần
5 Tầ
ng phiên
Thiết lập, duy trì và đông bộ hoá và huỷ bỏ các phiên
truyền thông
6 Tr
ình diễn
Biểu diễn thông tin theo cú pháp người sử dụng để
đảm bảo truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi trường
OSI.
7 ỉn
g dụng
Là giao diện giữa người sử dụng và môi trường
OSI,đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.
14
Hình 1-7 Chức năng các tầng trong mô hình OSI
b) Các giao thức chuẩn của mô hình OSI
Vấn đề đặt ra ở đây là hai hệ thống máy tính khác nhau có thể giao
tiếp được với nhau hay không? Ta thấy rằng mô hình OSI có thể tạo ra
giải pháp để cho phép hai hệ thống dù khác nhau thế nào đi nữa đều có
thể truyền thông được với nhau nếu chúng đảm bảo những điều kiện sau
đây:
+ Chúng càI đặt cùng một tập các chức năng truyền thông
+ Các chức năng đó được tổ chức thành một tầng. Các tầng đồng mức
phảI cung cấp các chức năng như nhau. ( Phương thức cung cấp không nhất

thiết giống nhau )
+ Các tầng đồng mức phải sử dụng cùng một giao thức.
Để đảm bảo những điều trên cần phảI có các chuẩn. Các chuẩn phảI xác
định các chức năng và dịch vụ được cung cấp bởi một tầng. Các chuẩn cũng
phải xác định các giao thức giữa các tầng đồng mức. Mô hình OSI 7 tầng chính
là cơ sở để xây dựng các chuẩn đó.
• Thực thể hoạt động trong các tầng của OSI
Theo quan niệm của OSI, trong mỗi tầng của một hệ thống có một hoặc
nhiều thực thể (entity) hoạt động. Một thực thể có thể là thực thể mềm
(software entity), ví dụ như một tiến trình trong hệ thống đa xử lý, hoặc là một
thực thể cứng (hardware entity) ví dụ như chíp I/O thông minh. Thực thể tầng 7
được gọi là thực thể ứng dụng (Application entity); thực thể tầng 6 được gọi là
thực thể trình diễn. .v v
Một thực thể tầng N cài đặt dịch vụ cung cấp cho tầng N+1. Khi đó tầng
N gọi là người cung cấp dịch vụ, còn tầng N+1 gọi là người dùng dịch vụ. Tầng
N dùng dịch vụ của tầng N-1 để cung cấp dịch vụ của nó. Tầng N có thể đưa ra
vài lớp dịch vụ, chẳng hạn như truyền thông nhanh mà đắt và truyền thông
chậm mà rẻ. Các dịch vụ là có sẵn tại các nút truy cập dịch vụ (SAP). Các SAP
của tầng N tại các chỗ mà tại đó tầng N+1 có thể truy nhập dịch vụ được đưa ra.
15
Mỗi SAP có một địa chỉ và tên duy nhất. Mỗi thực thể truyền thông với thực tế
của tầng trên và tầng dưới nó qua một giao diện (interface). Giao diện này gồm
một hoặc nhiều điểm truy cập dịch vụ (Service Acess Poent – SAP) (N-1)
Entity cung cấp dịch vụ cho một (N) entity thông qua việc gọi các hàm nguyên
thuỷ (primitive). Hàm nguyên thuỷ chỉ rõ chức năng cần thực hiện và được
dùng để chuyển dữ liệu, thông tin điều khiển. Có 4 hàm nguyên thuỷ được dùng
để định nghĩa tương tác giữa các tầng liền kề nhau, sơ hoạt động được mô tả
như hình sau:
Hình 1-8: Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ
Request (yêu cầu ): là hàm nguyên thuỷ mà người sử dụng dịch vụ

(Service user) dùng để gọi các chức năng.
Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà người cung cấp dịch vụ
(Service Provider ) dùng để:
+ Gọi báo một chức năng nào đó hoặc
+ Chỉ báo một chức năng đã được gọi ở một điểm truy cập dịch vụ (SAP)
response (trả lời ): là hàm nguyên thuỷ mà Service user dùng để hoàn tất
một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở SAP
đó.
16
(N+1)Layer
(N)Layer
(N+1)Layer
(N)Layer
Request
SAP SAP
Confirm
(N)Protocol
Indication
t
Response
confirm (xác nhận) là hàm nguyên thuỷ của Service Provider, dùng để
hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi hàm nguyên thuỷ Request tại
SAP đó.
Theo sơ đồ này quy trình thực hiện một thao tác giữa hai hệ thống A và
B được thực hiện như sau:
+ Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề nó một hàm Request
Hình 1-9: Quan hệ đơn vị dữ liệu giữa các tầng kề nhau
+ Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó qua tầng
(N) của B theo giao thức tầng N.
+ Nhận được thông báo yêu cầu đó, tầng (N) của B gửi một lên tầng

(N+1) trên nó một hàm Indication
+ Tầng (N+1) của B gửi xuống tầng (N) kề dưới nó một hàm Reponse.
(N) của A theo giao thức tầng (N) đã xác định 0.
+ Tầng (N) của A gửi lên tầng (N+1) kề trên nó một hàm xác nhận
(Confirm) kết thúc một giao tác giữa hai hệ thống. Các hàm nguyên thuỷ đều
được gọi đến ( hoặc gửi đi ) từ một điểm truy nhập dịch vụ (SAP) ở ranh giới 2
tầng (N+1) và (N). Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức tầng (N) ký hiệu là
PDU. Giữa các tầng kề nhau các đơn vị dữ liệu có mối quan hệ như sau: một
thực thể ở tầng N không thể truyền trực tiếp đến một thực thể tầng N+1 của hệ
17
(N)PCI
(N+1)PDU
(N)SDU
(N)PDU
Tầng N+1
Tầng N
thống khác, mà phải đi xuống tầng thấp nhất (tầng vật lý ) trong kiến trúc phân
tầng nào đó. Khi xuống tầng đến (N) thì một đơn vị dữ liệu của tầng (N) được
xem như một đơn vị dữ liệu (SDU) của tầng (N). Phần thông tin của tầng (N),
gọi là (N) SDU quá dài thì được cắt thành nhiều đoạn, mỗi đoạn kết hợp với (N)
PCI vào đầu để tạo thành nhiều (N) PDU. Quá trình như vậy được chuyển
xuống cho đến tầng vật lý, ở đó dữ liệu được truyền qua đường vật lý. ở hệ
thống nhận, quá trình diễn ra ngược lại. Qua mỗi tầng các PCI của các đơn vị
dữ liệu sẽ được phân tích và cắt bỏ các header của các PDU trước khi gửi lên
tầng trên.
c) Phương thức hoạt động: có liên kết và không có liên kết
ở mỗi tầng mô hình trong tầng ISO, có hai phương thức hoạt động chính
được áp dụng đó là: phương thức hoạt động có liên kết (connection-oriented)
và không có liên kết (connectionless).
Với phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu cần thiết phải thiết

lập một liên kết logic giữa các thực thể cùng tầng. Còn với phương thức không
liên kết thì không cần lập liên kết logic và mỗi đơn vị dữ liệu trước hoặc sau nó.
Với phương thức có liên kết, quá trình truyền dữ liệu phải trải qua ba giai
đoạn theo thứ tự thời gian.
- Thiết lập liên kết: hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng
với nhau về tập các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn sau.
- Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản
lý.
- Huỷ bỏ liên kết (logic): giải phóng các tài nguyên hệ thống đã cấp phát
cho liên kết để dùng cho các liên kết khác.
Tương ứng với ba giai đoạn trao đổi, ba thủ tục cơ bản được sử dụng,
chẳng hạn đối với tầng N có: N-CONNECT ( thiết lập liên kết ), N-
DATA(Truyền dữ liệu ), và N-DISCONNECT (Huỷ bỏ liên kết )
ngoài ra còn một số thủ tục phụ được sử dụng tuỳ theo đặc điểm, chức
năng của mỗi tầng. Ví dụ:
- Thủ tục N-RESTART được sử dụng để khởi động lại hệ thống ở tầng 3
18
- Thủ tục T-EXPEDITED DATA cho việc truyền dữ liệu nhanh ở tầng 4
- Thủ tục S-TOKEN GIVE để chuyển điều khiển ở tầng 5.
Mỗi thủ tục trên sẽ dùng các hàm nguyên thuỷ (Request, Indication,
Response, Confirm) để cấu thành các hàm cơ bản của giao thức ISO.
Còn đối với phương thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai
đoạn đó là: truyền dữ liệu.
So sánh hai phương thức hoạt động trên chúng ta thấy rằng phương thức
hoạt động có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy, do đó có cơ chế kiểm soát
và quản lý chặt chẽ từng liên kết logic. Nhưng mặt khác nó phức tạp và khó cài
đặt. Ngược lại, phương thức không liên kết cho phép các PDU được truyền theo
nhiều đường khác nhau để đi đến đích, thích nghi với sự thay đổi trạng thái của
mạng, song lại trả giá bởi sự khó khăn gặp phải khi tập hợp các PDU để di
chuyển tới người sử dụng.

Hai tầng kề nhau có thể không nhất thiết phải sử dụng cùng một phương
thức hoạt động mà có thể dùng hai phương thức khác nhau.
1.4.4 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI.
Tiến trình gửi gồm vài dữ liệu muốn gửi qua tiến trình nhận. Dữ liệu đưa
xuống tầng ứng dụng, dữ liệu đó gắn thêm phần đầu áp dụng (AH-Application
Header) vào phía trước dữ liệu và kết quả đưa xuống cho tầng trình diễn. Tầng
trình diễn có thể biến đổi mục dữ liệu này theo nhiều cách khác nhau, thêm
phần header vào đầu và đi xuống tầng phiên. Quá trình này được lặp đi lặp lại
cho đến khi dữ liệu đi xuống tầng vật lý, ở đó chúng thực sự được truyền sang
máy nhận. ở máy nhận các phần header khác nhau được loại bỏ từng cái một
khi các thông báo truyền lên theo các lớp cho đến khi lên tới tiến trình nhận.
Như vậy, việc truyền dữ liệu thực hiện theo chiều dọc. Khi tầng giao vận ở máy
gửi nhận một thông báo từ tầng phiên, gán một Transport Header và gửi nó qua
tầng giao vận nhận.
19
Giao thức lớp ứng dụng
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical

Data
AH Data
PH Data
SH Data
TH Data
NH Data
DH Data
PH Bits
Giao thức trình diễn
Hình 1-10: Ví dụ quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI
Hình 1-10 biểu diễn một mẫu sử dụng mô hình OSI có thể truyền dữ liệu
như thế nào.
1.5 Kết nối các mạng máy tính:
1.5.1 Các tiếp cận: trong quá trình phát triển mạng máy tính, nhiều công
ty, nhiều vùng, nhiều quốc gia đã xây dựng các hệ thống mạng khác nhau về
chủng loại, kiến trúc, khoảng cách Nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội ngày
càng cao nên việc kết nối các mạng với nhau là vấn đề bức thiết. Làm cho
những người sử dụng trên các mạng khác nhau có thể trao đổi thông tin với
nhau một cách dễ dàng, hiệu quả và an toàn mà không phải xây dựng lại hệ
thống mạng đã có.
để kết nối các mạng với nhau, người ta xuất phát từ một trong hai quan
điểm sau:
(1) Xem mỗi nút của mạng con như một hệ thống mở, hoặc
(2) Xem mỗi mạng con như một hệ thống mở.
theo quan điểm (1) thì mỗi nút của mạng con có thể truyền thông trực
tiếp với một nút mạng con bất kỳ nào khác. Như vậy, toàn bộ các nút của một
mạng con cũng chính là nút của mạng lớn và phải tuân thủ theo một cấu trúc
chung. Theo quan điểm (2) thì hai nút bất kỳ thuộc hai mạng con khác nhau
không thể truyền thông trực tiếp với nhau được mà phải thông qua một phần tử
20

trung gian gọi là giao diện kết nối (Interconnection Iterface) đặt giữa hai mạng
con đó. Điều đó cho phép tạo ra một mạng lớn gồm các giao diện kết nối và các
máy chủ (host) được nối với nhau bởi các mạng con.
Tương ứng với hai quan điểm này có hai chiến lược kết nối các mạng với
nhau. Theo quan điểm (1) người ta tìm cách xây dựng các chuẩn chung cho các
mạng (như các chuẩn của ISO, CCITT. ) Theo quan điểm (2) người ta xây
dựng các giao diện kết nối để tôn trọng tính độc lập giữa các mạng hiện có.
Việc xây dựng các chuẩn chung cho tất cả các mạng là một điều rất khó thực
hiện, bởi vì hiện nay có hàng ngàn mạng đang tồn tại không thể loại bỏ đi để
xây dựng mới vì quá tốn kém. Từ đó người ta đã tạo ra hàng loạt các thiết bị
giao diện cho phép kết nối các mạng với nhau.
1.5.2 Giao diện kết nối
Người ta có thể kết nối các mạng con với nhau nhờ các giao diện kết nối.
Hình 1-12 minh hoạ cho việc kết nối các mạng con SN1, SN2, SN3 và SN4 là
các mạng con ; G1, G2, G3, G4 là các giao diện kết nối.
chức năng của một giao diện tuỳ thuộc vào sự khác biệt về kiến trúc của
các mạng con. Sự khác biệt càng lớn thì chức năng của các giao diện càng phức
tạp. Các giao diện có thể nối đôi, nối ba, nối nhiều hơn tuỳ thuộc vào người
thiết kế mạng. Dựa vào chức năng của giao diện mà chúng có những tên gọi
khác nhau như: bridge, Router, gateway.
Gateway là tên chung của giao diện kết nối, nó được sử dụng trong
trường hợp chức năng của giao diện là phức tạp. Bridge được dùng trong trường
hợp đơn giản nhất, chẳng hạn như kết nối giữa các mạng LAN cùng loại. Còn
Router hoạt động ở mức cao hơn bridge vì nó đảm nhận chức năng chọn đường
cho các gói dữ liệu để đi đến đích.
21
22
ChươngII: Giao thức TCP/IP
Trong chương này chúnh ta sẽ xem xét về chồng giao thức TCP/IP. Đây
là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong kĩ thuật kết nối mạng

máy tính. Chúng ta sẽ tìm hiểu về kiến trúc phân tầng của TCP/IP cùng với
chức năng chính của chúng. Sau đó chúng ta sẽ tập trung xem xét kĩ về các giao
thức chính trong lớp 3 (Internet Layer) và trong lớp 4 (Transport Layer) của mô
hình phân cấp này.
2.1 Sự thúc đẩy cho việc ra đời của TCP/IP
Giao tiếp thông tin đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong tất cả mọi
lĩnh vực hoạt động. Mạng máy tính tính ra đời phần nào đã đáp ứng được nhu
cầu đó. Phạm vi lúc đầu của các mạng bị hạn chế trong một nhóm làm việc, một
cơ quan, công ty trong một khu vực. Tuy nhiên thực tế của của những nhu cầu
cần trao đổi thông tin trong nhiều lĩnh vực khác nhau, về nhiều chủ đề khác
nhau, giữa các tổ chức, các cơ quan. là không có giới hạn. Vì vậy nhu cầu cần
kết nối các mạng khác nhau của các tổ chức khác nhau để trao đổi thông tin là
thực sự cần thiết. Nhưng thật không may là hầu hết các mạng của các công ty,
các cơ quan đều là các thực thể độc lập, được thiết lập để phục vụ nhu cầu
trao đổi thông tin của bản thân các tổ chức đó. Các mạng này có thể được xây
dựng từ những kĩ thuật phần cứng khác nhau để phù hợp với những vấn đề giao
tiếp thông tin của riêng họ. Điều này chính là một cản trở cho việc xây dựng
một mạng chung, bởi vì sẽ không có một kĩ thuật phần cứng riêng nào đủ đáp
ứng cho việc xây dựng một mạng chung thoả mãn nhu cầu người sử dụng.
Người sử dụng cần một mạng tốc độ cao để nối các máy, nhưng những mạng
như vậy không thể được mở rộng trên những khoảng cách lớn. Nhu cầu về một
kỹ thuật mới mà có thể kết nối được nhiều mạng vật lý có cấu trúc khác hẳn
nhau là thật sự cần thiết. Nhận thức được điều đó, trong quá trình phát triển
mạng ARPANET của mình, tổ chức ARPA ( Advanced Research Projects
Agency) đã tập trung nghiên cứu nhằm đưa ra một kỹ thuật thoả mãn những
yêu cầu trên. Kỹ thuật ARPA bao gồm một thiết lập của các chuẩn mạng xác
23
định rõ những chi tiết của việc làm thế nào để các máy tính có thể truyền thông
với nhau cũng như một sự thiết lập các quy ước cho kết nối mạng, lưu thông và
chọn đường. Kỹ thuật đó được phát triển đầy đủ và được đưa ra với tên gọi

chính xác là TCP/IP Iternet Protocol Suit và thường được gọi tắt là TCP/IP.
Dùng TCT/IP người ta có thể kết nối được tất cả các mạng bên trong công ty
của họ hoặc có thể kết nối giữa các mạng của các công ty, các tổ chức khác
nhau, với nhau.
TCP/IP có một số đặc tính quan trọng sau:
• Là bộ giao thức chuẩn mở và sẵn có, vì: nó không thuộc sở hữu của bất
cứ một tổ chức nào; các đặc tả thì sẵn có và rộng rãi. Vì vậy bất kì ai cũng có
thể xây dựng phần mềm truyền thông qua mạng máy tính dựa trên nó.
• TCP/IP độc lập với phần cứng mạng vật lý, điều này cho phép
TCP/IP có thể được dùng để kết nối nhiều loại mạng có kiến trúc vật lý khác
nhau như: Ethernet, Tokenring, FDDI, X25, ATM
• TCP/IP dùng địa chỉ IP để định danh các host trên mạng tạo ra
một mạng ảo thống nhất khi kết nối mạng.
• Các giao thức lớp cao được chuẩn hoá thích hợp và sẵn có với
người dùng.
2.2 Cấu trúc phân lớp của TCP/IP
Như ta đã nói ở phần trước, TCP/IP cũng là mô hình mở để kết nối mạng.
Nó cũng được thiết kế theo mô hình kiến trúc phân tầng tương tự như trong mô
hình tham chiếu OSI ta đã trình bày ở chương trước. Bộ giao thức TCP/IP được
thiết kế gồm bốn lớp được mô tả như hình sau đây:
Applic
ation
Transp
24
Mô hình phân lớp
Đối tượng được chuyển giữa các lớp
Message or Streams
Transport Protocol Packets
ort
Interne

t
Networ
k Interface
• Lớp ứng dụng (Application): Đây là lớp cao nhất trong cấu trúc
phân lớp của TCP/IP. Lơp này bao gồm tất cả các chuơng trình ứng dụng sử
dụng các dịch vụ sẵn có thông qua một TCP/IP internet.Các chương trình ứng
dụng tương tác với một trong các giao thức của lớp Transport để truyền hoặc
nhận dữ liệu. Mỗi chương trình ứng dụng lựa chọn một kiểu giao thức thích hợp
cho công việc của nó. Chương trình ứng dụng chuyển dữ liệu theo mẫu mà lớp
Transport yêu cầu.
• Lớp vận chuyển (Transport): Nhiệm vụ trước tiên của lớp
Transport là cung cấp sự giao tiếp thông tin giữa các chương trình ứng dụng.
Mỗi sự giao tiếp được gọi là end-to-end. Lớp Transport cũng có thể điều chỉnh
lưu lượng luồng thông tin. Nó cũng cung cấp một sự vận chuyển tin cậy, đảm
bảo rằng dữ liệu đến mà không bị lỗi. Để làm như vậy, phần mềm giao thức hỗ
trợ để bên nhận có thể gửi lại các thông báo xác nhận về việc thu dữ liệu và bên
gửi có thể truyền lại các gói tin bị mất hoặc bị lỗi. Phần mềm giao thức chia
dòng dữ liệu ra thành những đơn vị dữ liệu nhỏ hơn (thường được gọi là các
Packets) và chuyển mỗi packet cùng với địa chỉ đích tới lớp tiếp theo để tiếp tục
quá trình truyền dẫn.
Mặc dù hình 2-1 dùng một khối để biểu diễn cho lớp ứng dụng, nhưng
nói chung máy tính có thể có nhiều chương trình ứng dụng truy nhập vào
internet tại cùng một thời điểm. Lớp Transport phải chấp nhận dữ liệu từ một số
chương trình ứng dụng và gửi nó tới lớp tiếp theo thấp hơn. Để làm như vậy nó
thêm vào thông tin bổ sung cho mỗi packet, gồm cả các mã định danh chương
25
IP Datagrams
Network-Specific Frames
Hình 2-1: Mô hình phân lớp của TCP/IP