hệ thống streaming trên giao thức tcp ip

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
Chuyên ngành Điện Tử - Viễn Thông
Đề tài:
Hệ thống streaming trên giao thức TCP/IP
Sinh viên thực hiện : Bùi Thu Phương
Lớp :05B TM 01-DT. Khóa :K1 CNCĐ 2005-2008
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Chấn Hùng
Khoa Điện Tử Viễn Thông
Hà Nội, tháng 06/2008
1
Lêi nãi ®Çu
Ngày nay ,chúng ta đang sống trong một thời đại mới, thời đại phát triển rực rỡ của
công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ máy vi tính và mạng máy tính với sự bùng nổ
của hàng ngàn cuộc cách mạng lớn nhỏ.Qua rất nhiều năm phát triển không ngừng nghỉ,
sự thay đổi về tốc độ các bộ vi xử lý và các phần mềm ứng dụng, công nghệ thông tin đã
ở một bước phát triển cao,đặc biệt là sự phát triền của kỹ thuật số, đó là số hóa tất cả
những dữ liệu thông tin, đồng thời kết nối chúng lại với nhau và luân chuyển mạnh mẽ.
Hiện nay, mọi loại thông tin, số liệu, hình ảnh, âm thanh … đều được đưa về dạng kỹ
thuật số để bất kỳ máy tính nào cũng có thể lưu trữ, xử lý cũng như chuyển tiếp với các
máy tính hay thiết bị kỹ thuật số khác.
Sự ra đời của các mạng máy tính và những dịch vụ của nó đã mang lại cho con người
rất nhiều những lợi ích to lớn, góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển mạnh mẽ.Một
cuộc cách mạng mới của World Wide Web bắt đầu, đã mang đến cho thế giới nguồn
thông tin phong phú qua mạng Internet.Sự mở rộng của băng thông và dung lượng các hệ
thống đầu cuối đã nâng cao khả năng truyền tải các dữ liệu mang nhiều thông tin đi cùng
với các trang web Video và Audio Mở đầu với hệ thống audiovisual streaming của
RealAudio và Quicktime.Kỷ nguyên ngành công nghiệp giải trí qua mạng Internet đã
bước sang 1 trang mới.

Trong quá trình thực tập và làm đồ án tốt nghiệp của mình,được sự hướng dẫn và chỉ
bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Chấn Hùng em đã có nhiều điều kiện để
tìm hiểu về mạng máy tính về vấn đề trao đổi thông tin cho việc kết nối các mạng máy
tính qua HỆ THỐNG STREMING TRÊN GIAO THỨC TCP/IP. Đề tài mà em muốn
nghiên cứu và trình bày trong đồ án tốt nghiệp này. Nội dung chính của đồ án gồm:
• Tổng quan về video streaming
• Hệ thống video streaming
Do thời gian nghiên cứu chưa được nhiều và trình độ bản thân còn hạn chế, nên đồ án
không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo
của các thầy, và sự đóng góp nhiệt tình của các bạn để giúp em bổ xung vốn kiến thức và
có thể tiếp tục nghiên cứu đề tài nêu trên một cách tốt hơn, hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
2
Mục lục
Lời nói đầu……………………………………………………………………………… 2
Mục lục ………………………………………………………………………………… 3
Danh mục hình ảnh………………………………………………………………………6
Thuật ngữ và viết tắt…………………………………………………………………… 8
Chương 1.Giới thiệu về mạng máy tính……………………………………………… 9
1.1 Định nghĩa và lịch sử mạng máy tính………………………………………………9
1.2 Nhu cầu và mục đích kết nối mạng máy tính…………………………………… 11
1.3 Đặc trưng kỹ thuật mạng máy tính……………………………………………… 12
1.3.a Đường truyền ……………………………………………………………… 12
1.3.b Kỹ thuật chuyển mạch……………………………………………………… 13
1.3.c Kiến trúc mạng……………………………………………………………… 13
1.3.d Hệ điều hành………………………………………………………………….14
1.4 Phân loại mạng máy tính………………………………………………………… 14
1.4.a Khoảng cách địa lý của mạng……………………………………………… 14
1.4.b Kỹ thuật chuyển mạch áp dụng trong mạng………………………………….15
1.4.c Kiến trúc mạng sử dụng………………………………………………………17

1.4.d Hệ điều hành mạng………………………………………………………… 21
1.4.e Một số mạng máy tính thông dụng nhất………………………………………22
Chương 2 Chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI………………………………25
2.1 Vấn đề chuẩn hóa mạng máy tính và các tổ chức chuẩn hóa mạng………………25
2.2 Mô hình tham chiếu OSI………………………………………………………….25
2.2.a Giới thiệu về mô hình OSI……………………………………………………26
2.2.b Các chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình OSI………………………28
2.2.c Phương thức hoạt động của mô hình OSI…………………………………….32
2.2.d Quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI………………………………….33
3
Chương 3 Giao thức IP…………………………………………………………………35
3.1 Họ giao thức TCP/IP………………………………………………………………35
3.1.a Giới thiệu về họ giao thức TCP/IP……………………………………………36
3.1.b Chức năng chính của _giao thức liên mạng IP(v4)………………………… 37
3.2 Địa chỉ IP………………………………………………………………………….37
3.3 Cấu trúc gói dữ liệu IP…………………………………………………………….39
3.4 Phân mảnh và hợp nhất các gói IP……………………………………………… 42
3.5 Định tuyến IP…………………………………………………………………… 43
3.6 Một số giao thức điều khiển ………………………………………………………44
3.6.a Giao thức ICMP…………………………………………………………… 45
3.6.b Giao thức ARP và giao thức RARP………………………………………….46
Chương 4. Giao thức lớp truyền tải TCP…………………………………………… 49
4.1 Giao thức TCP…………………………………………………………………….49
4.1.a Cấu trúc gói dữ liệu TCP…………………………………………………… 49
4.1.b Thiết lập và kết thúc kết nối TCP…………………………………………….52
4.2 Giao thức UDP……………………………………………………………………53
4.2.a Cấu trúc gói dữ liệu UDP…………………………………………………… 54
Chương 5. INTERNET…………………………………………………………………57
5.1 Lịch sử phát triển của Internet…………………………………………………….57
5.2 Kiến trúc của Internet…………………………………………………………… 58

5.3 Các dịch vụ thông tin trên Internet……………………………………………… 58
5.3.a Thư điện tử………………………………………………………………… 59
5.3.b Truyền file……………………………………………………………………59
5.3.c Truy cập từ xa……………………………………………………………… 59
5.3.d World Wide Web…………………………………………………………… 60
5.4 Hệ thống phân giải DNS………………………………………………………… 61
5.5 NAT……………………………………………………………………………….62
5.6 Modem…………………………………………………………………………….65
Chương 6 Hệ thống video streaming………………………………………………… 67
4
6.1 Mô hình tổng quát của một hệ thống viedeo streaming………………………… 67
6.2 Hoạt động của bên gửi dữ liệu…………………………………………………….67
6.3 Sử dụng dữ liệu video đã được ghi sẵn ………………………………………… 68
6.4 Quy trình hình thành các gói RTP……………………………………………… 69
6.5 Mô hình thời gian trong RTP…………………………………………………… 70
6.6 Phân đoạn dữ liệu…………………………………………………………………71
6.7 Header dữ liệu…………………………………………………………………….72
6.8 Hoạt động của bên nhận dữ liệu………………………………………………… 72
6.9 Nhận các gói điều khiển RTCP………………………………………………… 75
6.10 Hiển thị dữ liệu………………………………………………………………… 76
Kết luận…………………………………………………………………………………79
Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………… 80
5
Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng
Hình1.2: Mạng xử lý với bộ tiền xử lý
Hình 1.3: Mạng máy tính nối trực tiếp các bộ tiền xử lý
Hình 1.4: Mạng chuyển mạch kênh
Hình 1.5: Mạng chuyển mạch thông báo
Hình 1.6: Mạng chuyển mạch gói

Hình 1.7: Mạng hình sao (Star)
Hình 1.8: Mạng hình vòng (Ring)
Hình 1.9: Mạng chu trình (Loop)
Hình 1.10: Mạng trục tuyến tính (Bus)
Hình 1.11: Mạng dạng cây (Tree)
Hình 1.12: Mạng vô tuyến – Satellite (Vệ tinh) hoặc Radio
Hình1.13: Mạng kết nối hỗn hợp
Hình 1.14: Mạng diện rộng với kết nối LAN to LAN
Hình 2.1 Mô hình 7 tầngOSI
Hình 2.2: Các đường truyền kết nối kiểu “một điểm –một điểm “và”một điểm –nhiều
điểm”
Hình 2.3: Mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyển mạch gói
Hình 2.4: Phương thức xác lập các gói tin trong mô hình OSI
Hình2.5: Quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI
Hình 3.1: Mô hình OSI và mô hình kiến trúc của TCP/IP
6
Hình 3.2: Cấu trúc dữ liệu tại các lớp của TCP/IP
Hình 3.3: Cách đánh địa chỉ TCP/IP
Hình 3.4: Bổ sung vùng subnetID
Hình 3.5: Cấu trúc gói dữ liệu TCP/IP
Hình 3.6. Nguyên tắc phân mảnh gói dữ liệu
Hình 3.7 Dùng các gateway để gửi các gói dữ liệu
Hình 3.8 Mô tả một ứng dụng của giao thức ICMP thực hiện việc định tuyến lại
(Redirect)
Hình 3.9 dạng thông điệp ICMP derect
Hình 3.10 :mô tả khuôn dạng của gói ARP
Hình 3.11 : tiến trình ARP
Hình 4.1: Khuôn dạng của TCP segment
Hình 4.2 cổng truy nhập dịch vụ TCP
Hình 4.3: Quá trình kết nối theo 3 bước (Three way Handshake)

Hình 5.1 Mô hình kết nối của NAT
Hình 5.2 cấu hình static NAT
Hình 5.3 Đây là một dạng kết nối sử dụng modem qua mạng điện thoại điển hình
Hình 6.1 Mô hình của hệ thống video streaming
Hình 6.2 Lấy dữ liệu video
Hình 6.3 Sử dụng dữ liệu video có sẵn
Hình 6.4 Chia một frame dữ liệu thành nhiều gói nhỏ
Hình 6.5 Sự sai lệch thời gian truyền giữa các gói gây ra bởi mạng
Hình 6.6 Sử dụng các hàng đợi để tách các gói theo nguồn gửi
Hình 6.7: sự sai lệch giữa tốc độ khung dữ liệu và tốc độ quét khung của thiết bị
7
Thuật ngữ và viết tắt
Viết tắt
Tiếng anh Tiếng việt
DNS Domain Name System

Hệ thống phân giải tên
IP Internet Protocol Giao thức internet
NAT Network address translation Dịch địa chỉ mạng
OSI Open System Interconnection Mô hình tham chiếu hê thống mở

RTCP Realtime Control Protocol Giao thức điều khiển RTP
RTMP Reatime Message Protocol Giao thức truyền thông điệp thời gian thực
RR Receviver Report Bản ghi thông tin bên nhận dữ liệu
RTP Realtime Transport Protocol Phần tử mô tả nguồn dữ liệu
SR Sender Report Bản ghi thông tin bên gửi dữ liệu
8
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dữ liệu
UDP User Datagram Protocol

Chương 1: Giới thiệu về mạng máy tính
1.1 Định nghĩa và sự phát triển của mạng máy tính
Ngày nay đa số các máy tính đều đã được nối mạng nên mạng máy tính không còn xa
lạ với mọi người nữa
• Mạng máy tính là một hệ thống kết nối các máy tính đơn lẻ thông qua các đường
truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
Hình 1.1: Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng
Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu số hay tín hiệu tương tự giữa các
máy tính. Đường truyền vật lý thường là:
+Đường dây điện thoại thông thường.
+Cáp đồng trục.
+Sóng vô tuyến điện từ.
+Cáp sợi quang
9
Mạng máy tính giúp cho người sử dụng dễ dàng trao đổi thông tin với nhau.Chính vì
vậy mà mạng máy tính đã được sử dụng rỗng rãi trong các nghành,các lĩnh vực của đời
sống xã hội,trong kinh doanh,trong quảng cáo,xây dựng ,kế toán ,học tập v v…Mỗi văn
phòng đều có thể thiết kế cho mình 1 mạng máy tính riêng để phục vụ cho công việc của
mình.Mạng máy tính làm cho con người có thể tiết kiệm được thời gian và tính kinh tế
cao.Từ những năm 60, đã xuất hiện những mạng nối các máy tính và các Terminal để sử
dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí khi muốn thông tin trao dổi số liệu và sử
dụng trong công tác văn phòng một cách tiện lợi.
Hình1.2: Mạng xử lý với bộ tiền xử lý
• Việc tăng nhanh các máy tính mini, các máy tính cá nhân làm tăng nhu cầu truyền
số liệu giữa các máy tính, các Terminal và giữa các Terminal với các 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 một số thời điểm
chính sau:
Những năm 60: Để tận dụng công suất của máy tính, người ta ghép nối các Terminal
vào một máy tính được gọi là Máy tính trung tâm (Main Frame). Máy tính trung tâm làm

tất cả mọi việc từ quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý quá trình đồng bộ của các
trạm cuối, … cho đến việc xử lý các ngắt từ các trạm cuối. Sau đó, để giảm nhẹ nhiệm vụ
của Máy tính trung tâm, người ta thêm vào các Bộ tiền xử lý (Frontal) để nối thành một
mạng truyền tin, trong đó có các Thiết bị tập trung (Concentrator) và Dồn kênh
(Multiplexer) dùng để tập trung trên cùng một đường truyền các tín hiệu gửi tới trạm
cuối.
10
Hình 1.3: Mạng máy tính nối trực tiếp các bộ tiền xử lý
Những năm 70: Các máy tính đã được nối với nhau trực tiếp thành một mạng máy
tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin cậy. Và người ta đã bắt đầu xây dựng
mạng truyền thông trong đó các thành phần chính của nó là các Nút mạng (Node) gọi là
bộ chuyển mạch, dùng để hướng thông tin tới đích. Các Nút mạng được nối với nhau
bằng đường truyền còn các máy tính xử lý thông tin của người dùng (Host) hoặc các
Trạm cuối (Terminal) được nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thì trao đổi thông
tin qua mạng.
Từ thập kỷ 80 trở đi: Việc kết nối mạng máy tính đã bắt đầu được thực hiện rộng rãi
nhờ tỷ lệ giữa giá thành máy tính và chi phí truyền tin đã giảm đi rõ rệt do sự bùng nổ của
các thế hệ máy tính cá nhân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính cá nhân và sự phát triển của thông
tin,ngày nay máy tính trở nên thông dụng và đa dạng, Sự phát triển của mạng máy tính đã
giúp cho con người có thể liên lạc với nhau dễ dàng và thuận tiện hơn.
1.2 Nhu cầu và mục đích của việc kết nối các máy tính thành mạng
Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan bởi vì:
– Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán hoặc về thông tin, hoặc về xử lý
hoặc cả hai đòi hỏi có sự kết hợp truyền thông với xử lý hoặc sử dụng phương tiện từ xa
11
– Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ
cứng, máy in, ổ CD ROM )
– Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính
– Các ứng dụng phần mềm đòi hòi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng,

truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu.
Chính vì vậy, việc kết nối các máy tính thành mạng nhằm mục đích:
• Chia sẻ tài nguyên:
- Chia sẻ dữ liệu: Về nguyên tắc, bất kỳ người sử dụng nào trên mạng đều có quyền
truy nhập, khai thác và sử dụng những tài nguyên chung của mạng (thường được tập
trung trên một Máy phục vụ – Server) mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của người sử
dụng đó.
- Chia sẻ phần cứng: Tài nguyên chung của mạng cũng bao gồm các máy móc, thiết
bị như: Máy in (Printer), Máy quét (Scanner), Ổ đĩa mềm (Floppy), Ổ đĩa CD (CD Rom),
… được nối vào mạng. Thông qua mạng máy tính, người sử dụng có thể sử dụng những
tài nguyên phần cứng này ngay cả khi máy tính của họ không có những phần cứng đó.
• Duy trì và bảo vệ dữ liệu: Một mạng máy tính có thể cho phép các dữ liệu được tự
động lưu trữ dự phòng tới một trung tâm nào đó trong mạng. Công việc này là hết sức
khó khăn và tốn nhiều thời gian nếu phải làm trên từng máy độc lập. Hơn nữa, mạng
máy tính còn cung cấp một môi trường bảo mật an toàn cho mạng qua việc cung cấp
cơ chế Bảo mật (Security) bằng Mật khẩu (Password) đối với từng người sử dụng,
hạn chế được việc sao chép, mất mát thông tin ngoài ý muốn.
• Nâng cao độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế cho nhau khi xảy ra sự cố kỹ
thuật đối với một máy tính nào đó trong mạng.
• Khai thác có hiệu quả các cơ sở dữ liệu tập trung và phân tán, nâng cao khả năng tích
hợp và trao đổi các loại dữ liệu giữa các máy tính trên mạng.
1.3 Đặc trưng kĩ thuật của mạng máy tính:
Một mạng máy tính có các đặc trưng kỹ thuật cơ bản là: đường truyền, kỹ thuật
chuyển mạch, kiến trúc mạng và hệ điều hành mạng.
1.3.a Đường truyền
Là thành tố quan trong của một mạng máy tính,là phương tiện dùng để truyền các tín
hiệu điện tử giữa các máy tính.Các tín hiệu điện tử đó chính là các thông tin ,dữ liệu được
hiển thị dưới dạng các xung nhị phân (ON_OFF), mọi tín hiệu truyền giữa các máy tính
với nhau đều thuộc sóng điện tử,tùy theo tần số mà ta có thể dùng các đường truyền vật
lý khác nhau.

Đặc trưng cơ bản của đường truyền là giải thông (nó biểu thị khả năng truyền tải tín
hiệu của đường truyền),độ suy hao và độ nhiễu điện từ
12
Thông thường người ta thương hay phân loại đường truyền theo 2 loại:
• Đường truyền hữu tuyến: các máy tính được nối với nhau bằng các dây cáp mạng.
Đường truyền hữu tuyến gồm có:
- Cáp đồng trục (Coaxial cable)
- Cáp xoắn đôi (Twisted pair cable) gồm 2 loại có bọc kim (stp – shielded twisted
pair) và không bọc kim (utp – unshielded twisted pair).
- Cáp sợi quang (Fiber optic cable)
• Đường truyền vô tuyến: các máy tính truyền tín hiệu với nhau thông qua các sóng
vô tuyến với các thiết bị điều chế/giải điều chế ở các đầu mút. Đường truyền vô tuyến
gồm có:
- Radio
- Sóng cực ngắn (Viba)
- Tia hồng ngoại (Infrared)
1.3.b. Kỹ thuật chuyển mạch
Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng, các nút mạng có chức
năng hướng thông tin tới đích nào đó trong mạng, hiện tại có các kỹ thuật chuyển mạch
như sau:
- Kỹ thuật chuyển mạch kênh: Khi có hai thực thể cần truyền thông với nhau thì
giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi hai bên ngắt
liên lạc. Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định đó.
- Kỹ thuật chuyển mạch thông báo: Thông báo là một đơn vị dữ liệu của người sử
dụng có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi thông báo có chứa các thông tin điều
khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo. Căn cứ vào thông tin điều khiển
này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới
đích của thông báo
- Kỹ thuật chuyển mạch gói: ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ

hơn được gọi là các gói tin (Packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng chứa
các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người
nhận) của gói tin. Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng tới
đích theo nhiều con đường khác nhau.
1.3.c. Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng (Network Architecture) thể hiện cách nối giữa các máy tính trong
mạng và tập hợp các quy tắc, quy ước nào đó mà tất cả các thực thể tham gia truyền
thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt
13
Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng
(Network topology) và giao thức mạng (Network protocol) .
- Network Topology : cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta
gọi là tô pô của mạng
Các hình trạng cơ bản đó là : hình sao.hình bus ,hình vòng
- Network Protocol: tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền
thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng
Các giai thức thừong gặp là: TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX,……
1.3.d. Hệ điều hành mạng
Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau:
- Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm:
Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói một cách đơn giản là quản lý
tệp. Các công việc về lưu trữ tệp, tìm kiếm, xoá, copy, nhóm, đặt các thuộc tính đều
thuộc nhóm công việc này
Tài nguyên thiết bị. Điều phối việc sử dụng CPU, các ngoại vi để tối ưu hoá việc sử
dụng
- Quản lý người dùng và các công việc trên hệ thống.
Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp giữa người sử dụng, chương trình ứng dụng với thiết
bị của hệ thống.
- Cung cấp các tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (Ví Dụ FORMAT đĩa,
sao chép tệp và thư mục, in ấn chung )

Các hệ điều hành mạng thông dụng nhất hiện nay là: WindowsNT, Windows9X,
Windows 2000, Unix, Novell
1.4 Phân loại mạng máy tính
Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tùy thuộc vào yếu tố chính được chọn làm
chỉ tiêu phân loại như:
- Khoảng cách địa lý của mạng
- Kỹ thuật chuyển mạch áp dụng trong mạng
- Kiến trúc mạng sử dụng
- Hệ điều hành mạng
1.4.a. Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý
Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và cũng có thể phân
bổ trong phạm vi một quốc gia hay rộng hơn nữa là toàn thế giới. Dựa vào phạm vi phân
bổ của mạng, người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:
14
• Mạng toàn cầu (GAN – Global Area Network)
Là mạng kết nối các máy tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này
được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.
• Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)
Là mạng kết nối các máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong
cùng một châu lục. Thông thường các kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn
thông. Các WAN có thể kết nối với nhau tạo thành GAN hay tự nó cũng có thể xem là
một GAN.
• Mạng đô thị (MAN – Metropolitan Area Network)
Là mạng kết nối các máy tính trong phạm vi một đô thị, một trung tâm văn hoá xã
hội, có bán kính tối đa vào khoảng 100 km. Kết nối này được thực hiện thông qua môi
trường truyêng thông tốc độ cao (50–100 Mbps).
• Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network)
Là mạng kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp, thông thường khoảng
vài trăm mét đến vài kilômét. Kết nối được thực hiện thông qua môi trường truyền thông
tốc độ cao Ví Dụ như cáp đồng trục, cáp xoắn đôi hay cáp quang. LAN thường được sử

dụng trong nội bộ một cơ quan, tổ chức, trong một tòa nhà. Nhiều LAN có thể được kết
nối với nhau thành WAN.
1.4.b. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch áp dụng trong mạng
Nếu lấy kỹ thuât chuyển mạch là yếu tố chính để phân loại: sẽ có mang chuyển mạch
kênh, mạng chuyển mạch thông báo, và mạng chuyển mạch gói
• Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Network)
15
Hình 1.4: Mạng chuyển mạch kênh
Khi có 2 thực thể cần truyền thông với nhau thì giữa chúng thiết lập 1 kênh cố định và
duy trì kết nối đó cho tới khi 2 bên ngắt liên lạc .Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường
cố định đó.
• Mạng chuyển mạch thông báo (Message Switched Network)
Hình(I) 1.5: Mạng chuyển mạch thông báo
Thông báo là 1 đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôn dạng được định trước.Mỗi
thông báo có chứa các thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông
báo.Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo
tới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới đích của thông báo.Như vậy , mỗi nút cần lưu giũ
tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo, nếu thấy thông báo không gửi cho
mình thì tiếp tục gửi tiếp thông báo đi.Tùy vào điều kiện của mạng mà thông báo có thể
được truyên đi theo nhiều con đường khác nhau.
• Mạng chuyển mạch gói (Service Digital Network)
Hình 1.6: Mạng chuyển mạch gói
16
Ở đây mỗi thông báo đươc chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn và được gọi la các gói
tin(packet) có khuôn dạng quy định trước.Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển
trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi ) đia chỉ đích ( người nhận) của gói tin.Các gói tin
của cùng 1 thông báo có thể được gủi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác
nhau.

1.4.c. Kiến trúc mạng sử dụng

Kiến trúc của mạng bao gồm 2 vấn đề: hình trạng mạng ( network topology) và giao thức
mạng ( network protocol)
Hình trạng mạng :cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học người ta gọi là tô
pô của mạng
Khi phân loại theo hình trạng mạng, người ta thường phân loại thành: Mạng hình
sao, hình vòng, trục tuyến tính, hình cây, Dưới đây là một số hình trạng mạng cơ bản:
• Mạng hình sao
Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ
nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đén trạm đích. Tuỳ theo yêu cầu truyền thông trên
mạng mà thiết bị trung tâm có thể là bộ chuyển mạch (switch), bộ chọn đường (Router)
hoặc là bộ phân kênh (hub). Vai trò của thiết bị trung tâm này là thực hiện việc thiết lập
các liên kết điểm–điểm (point–to–point) giữa các trạm.
Hình 1.7: Mạng hình sao (Star)
Ưu điểm của topo mạng hình sao
Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng
kiểm soát và khắc phục sự cố, tận dụng được tối đa tốc độ truyền của đường truyền vật
lý.
Nhược điểm của topo mạng hình sao
17
Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng
100m, với công nghệ hiện nay).
• Mạng hình vòng
Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi
trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) có nhiệm vụ nhận
tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng. Như vậy tín hiệu được lưu chuyển
trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết điểm–điểm giữa các repeater do đó cần có
giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm
có nhu cầu.
Để tăng độ tin cậy của mạng ta có thể lắp đặt thêm các vòng dự phòng, nếu vòng
chính có sự cố thì vòng phụ sẽ được sử dụng.

Mạng hình vòng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, tuy nhiên mạng hình
vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp hơn mạng hình sao.
Hình 1.8: Mạng hình vòng (Ring)
Nếu kết nối theo kiểu điểm – điểm, mạng hình vòng còn được gọi là mạng chu trình.
18
Hình 1.9: Mạng chu trình (Loop)
• Mạng trục tuyến tính (Bus)
Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus). Đường
truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm
được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T–connector) hoặc một thiết bị thu phát
(transceiver).
Hình 1.10: Mạng trục tuyến tính (Bus)
Khi một trạm truyền dữ liệu tín hiệu được quảng bá trên cả hai chiều của bus, tức là
mọi trạm còn lại đều có thể thu được tín hiệu đó trực tiếp. Đối với các bus một chiều thì
tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó các terminator phải được thiết kế sao cho các tín hiệu
đó phải được dội lại trên bus để cho các trạm trên mạng đều có thể thu nhận được tín hiệu
đó. Như vậy với topo mạng trục dữ liệu được truyền theo các liên kết điểm–đa điểm
(point–to–multipoint) hay quảng bá (broadcast).
Ưu điểm : Dễ thiết kế, chi phí thấp
19
Nhược điểm: Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng
hoạt động
• Mạng dạng cây
Hình 1.11: Mạng dạng cây (Tree)
• Mạng dạng vô tuyến – Satellite (Vệ tinh) hoặc Radio
Hình 1.12: Mạng vô tuyến – Satellite (Vệ tinh) hoặc Radio
•

Mạng kết nối hỗn hợp
Ngoài các hình trạng mạng cơ bản chuẩn, còn có thể kết hợp hai hay nhiều hình trạng

mạng cơ bản lại với nhau tạo ra các hình trạng mở rộng nhằm tận dụng những ưu điểm,
khắc phục những nhược điểm của từng loại mạng riêng khi chúng chưa được kết hợp với
nhau. Tùy từng hoàn cảnh cụ thể để thiết kế cấu trúc mạng phù hợp nhất, đó cũng là
nhiệm vụ của những chuyên viên cơ sở mạng. Hình dưới đây minh họa một mạng kết nỗi
hỗn hợp:
20
Hình1.13: Mạng kết nối hỗn hợp
• Giao thức mạng: tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông
mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức )của mạng
Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng:
TCP/IP,mạng NETBIOS,….
Tuy nhiên cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ.
1.4.d Phân loại theo hệ điều hành mạng

Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia ra theo mô hình mạng ngang hàng,
mạng chủ/khách hoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sử dụng: Windows NT,
Unix, Novell …
• Mạng khách/chủ (Client – Server)
Trong mạng có những máy chuyên dụng phục vụ cho những mục đích khác nhau,
máy phục vụ này hoạt động như một người phục vụ và không kiêm vai trò của trạm làm
việc hay máy khách.
Các máy phục vụ chuyên dụng được tối ưu hóa để phục vụ nhanh những yêu cầu của
các máy khách. Thường thấy một số loại máy phục vụ chuyên dụng như:
21
- Máy phục vụ tập tin/in ấn (file/print Server)
- 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 đó là: có tính

an toàn và bảo mật cao. Hầu hết các mạng trong thực tế (nhất là những mạng lớn) đều
dựa trên mô hình khách/chủ này.
• Mạng ngang hàng (Peer to Peer)
Trong mạng ngang hàng không tồn tại một cấu trúc phân cấp nào, 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 mạng. Người dùng ở
từng máy tự quyết định phần dữ liệu nào trên máy của họ sẽ được dùng chung trên mạng.
Mô hình mạng ngang hàng thích hợp cho các mạng có quy mô nhỏ (như nhóm làm việc)
và không yêu cầu phải có tính bảo mật cao.
1.4.e. Một số mạng máy tính thông dụng nhất
• Mạng cục bộ (LAN)
Một mạng cục bộ là sự kết nối một nhóm máy tính và các thiết bị kết nối mạng được
lắp đặt trên một phạm vị địa lý giới hạn, thường trong một toà nhà hoặc một khu công sở
nào đó.
Mạng cục bộ có một số các đặc trưng sau:
- Đặc trưng địa lý: Mạng cục bộ thường được cài đặt trong một phạm vi địa lý
tương đối nhỏ như: trong một tòa nhà, một trường đại học, một căn cứ quân sự, … với
đường kính của mạng có thể là từ vài chục mét, tới vài chục kilômét trong điều kiện công
nghệ hiện nay.
- Đặc trưng tốc độ truyền: Mạng cục bộ có tốc độ truyền thường cao hơn so với
mạng diện rộng. Với công nghệ mạng hiện nay, tốc độ truyền của mạng
cục bộ có thể đạt tới 100Mb/s
- Đặc trưng độ tin cậy: Tỷ suất lỗi trên mạng cục bộ là thấp hơn nhiều so với mạng
diện rộng hoặc các loại mạng khác.
22
- Đặc trưng quản lý: Mạng cục bộ thường là sở hữu riêng của một tổ chức nào đó
(trường học, doanh nghiệp, …) do vậy, việc quản lý và khai thác mạng hòan toàn tập
trung, thống nhất.
• Mạng diện rộng với kết nối LAN to LAN
Hình 1.14: Mạng diện rộng với kết nối LAN to LAN

Mạng diện rộng bao giờ cũng là sự kết nối của các mạng LAN, mạng diện rộng có
thể trải trên phạm vi một vùng, quốc gia hoặc cả một lục địa thậm chí trên phạm vi toàn
cầu.
Mạng diện rộng có một số đặc điểm sau:
- Tốc độ truyền dữ liệu không cao
- Phạm vi địa lý không giới hạn
- Thường triển khai dựa vào các công ty truyền thông, bưu điện và dùng các hệ
thống truyền thông này để tạo dựng đường truyền
- Một mạng WAN có thể là sở hữu của một tập đoàn, một tổ chức hoặc là mạng
kết nối của nhiều tập đoàn, tổ chức
• Liên mạng Internet
23
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ là sự ra đời của liên mạng
Internet. Nó có những đặc điểm sau:
- Là một mạng toàn cầu
- Là sự kết hợp của vô số các hệ thống truyền thông, máy chủ cung cấp thông tin và
dịch vụ, các máy trạm khai thác thông tin
- Dựa trên nhiều nền tảng truyền thông khác nhau, nhưng đều trên nền giao thức
TCP/IP
- Là sở hữu chung của toàn nhân loại
- Càng ngày càng phát triển mãnh liệt
• Mạng Intranet
Thực sự là một mạng Internet thu nhỏ vào trong một cơ quan, công ty, tổ chức hay
một bộ, nghành, giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng các công nghệ kiểm soát
truy cập và bảo mật thông tin.
Intranet được phát triển từ các mạng LAN, WAN dùng công nghệ Internet

24
Chương 2. Chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI
2.1 Vấn đề chuẩn hóa mạng máy tính và các tổ chức chuẩn hóa mạng

Sự phát triển sớm của LAN, MAN, WAN diễn ra rất hỗn loạn theo nhiều phương
cách khác nhau. Từ những năm đầu thập kỷ 80, người ta có thể nhìn thấy sự gia tăng kinh
khủng về số lượng và kích thước của những mạng máy tính này. Khi những công ty nhận
ra rằng, họ có thể tiết kiệm rất nhiều tiền, có thể tăng năng suất một cách có hiệu quả
bằng việc sử dụng công nghệ mạng, thì họ đua nhau lắp đặt thêm những mạng mới, mở
rộng những mạng đã có một cách nhanh chóng gần như cùng thời gian với những công
nghệ và sản phẩm mạng mới được giới thiệu.
Đến khoảng giữa thập kỷ 80, những công ty này bắt đầu phải trải qua thời kỳ phát
triển đau đớn do tất cả những sự mở rộng mà họ đã đầu tư vào. Vấn đề trở nên khó khăn
hơn cho những mạng sử dụng những định nghĩa, những công nghệ truyền hay gọi là
những chuẩn khác nhau, để có thể truyền thông với nhau. Và họ nhận ra rằng, họ cần
thiết phải bỏ đi những hệ thống nối mạng “sở hữu” đó. Trong công nghiệp máy tính, “sở
hữu” đối lập với “mở”, “sở hữu” có nghĩa rằng chỉ một hoặc một nhóm nhỏ những công
ty có thể điều khiển được tất cả “cách dùng” của công nghệ. “Mở” có nghĩa “cách dùng”
tự do của công nghệ luôn sẵn sàng đối với mọi người.
Vì lý do đó, hội đồng tiêu chuẩn quốc tế là ISO (International Standards
Organization), do các nước thành viên lập nên. Công việc ở Bắc Mỹ chịu sự điều hành
của ANSI (American National Standards Institude) ở Hoa Kỳ đã ủy thác cho IEEE
(Institude of Electrical and Electronic Engineers) phát triển và đề ra những tiêu chuẩn kỹ
thuật cho LAN. Tổ chức này đã xây dựng nên mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ
thống mở OSI (reference model for Open Systems Interconnection). Mô hình này là cơ sở
cho việc kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán.
Để đạt khả năng tối đa, các tiêu chuẩn được chọn phải cho phép mở rộng mạng để có
thể phục vụ những ứng dụng không dự kiến trước trong tương lai tại lúc lắp đặt hệ thống
và điều đó cũng cho phép mạng làm việc với thiết bị được sản xuất từ nhiều hãng khác
nhau.
Có hai loại chuẩn cho mạng đó là :
- Các chuẩn chính thức (de jure) do các tổ chức chuẩn quốc gia và quốc tế ban
hành.
- Các chuẩn thực tiễn (de facto) do các hãng sản xuất, các tổ chức người sử dụng

xây dựng và được dùng rộng rãi trong thực tế.
2.2 Mô hình tham chiếu OSI
2.2.a Giới thiệu mô hình OSI
Vấn đề không tương thích giữa các mạng máy tính với nhau đã làm trở ngại cho sự
tương tác giữa những người sử dụng mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng
lớn thúc đẩy việc xây dựng khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà
thiết kế và chế tạo thiết bị mạng.
25