Đồ Án Mạng Máy Tính

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------- ----------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
S . W . R . U

Họ và tên sinh viên:

Hệ đào tạo:

Lớp:

Ngành:

Khoa:
1. Tên đề tài

2. Các tài liệu cơ bản

3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn

Tỷ lệ %


4. Bản vẽ và biểu đồ (ghi rõ tên và kích thước bản vẽ)

5. Người hướng dẫn từng phần
Phần

Họ và tên người hướng dẫn

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Ngày … tháng … năm 20…
Trưởng Bộ mơn

Giáo viên hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng chấm thi tốt nghiệp Khoa thông qua
ngày … tháng … năm 20…
Chủ tịch Hội đồng
(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng chấm thi tốt nghiệp ngày … tháng …
năm 20…
Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
---------- ----------

BẢN THEO DÕI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


S . W. R . U

Họ tên sinh viên:

Nơi sinh:
Ngành học:
Lớp:
Tên Đề tài:

Ngày sinh:
Dân tộc:
Hệ đào tạo:
Khoa:

Phần I : Quá trình học tập

Điểm
TBHT

Số lần đạt giải
Cấp trường

Các thành tích đặc biệt

Cấp Bộ / Quốc gia

NCKH

NCKH

Olympic

Olympic
Chủ nhiệm khoa

(Ký và ghi rõ họ tên)

Phần II: Quá trình thiết kế Đồ án tốt nghiệp
1. Thời gian thực hiện đề tài: Từ:
đến:
2. Nhận xét từng phần:
TT

Ngày/tháng

Phần thiết kế ĐATN

1
2
3
4
3. Nhận xét chung:
+ Sinh viên hoàn thành và nộp ĐATN ngày:
+ Tinh thần, thái độ học tập:
+ Điểm hướng dẫn:

Nhận xét, đánh giá


Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Người hướng dẫn chính

(ký và ghi rõ họ tên)

Phần III: Đánh giá của hội đồng chấm ĐATN
1. Đánh giá của người chấm

Điểm chấm:
Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…

Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…

Người chấm 1

Người chấm 2

(ký và ghi rõ họ tên)

(ký và ghi rõ họ tên)

2. Bảo vệ ĐATN
+ Ngày bảo vệ:
+ Nhận xét:
+ Điểm bảo vệ:
3. Điểm tổng hợp của Hội đồng chấm ĐATN (Điểm hướng dẫn, chấm, bảo vệ):

Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Chủ tịch Hội đồng chấm ĐATN

(Ký và ghi rõ họ tên)


Phần IV: Kết luận của Hội đồng tốt nghiệp Khoa

Ghi chú:

+ Khoa lập, gửi GVHD.
+ GVHD ghi nhận xét trong quá trình SV làm
ĐATN - nộp lại cho Hội đồng chấm ĐATN.

......ngày .....tháng....năm 200..
Chủ tịch Hội đồng tốt nghiệp Khoa

(Ký và ghi rõ họ tên)

+ Sau bảo vệ nộp cho Hội đồng khoa.
+ Nếu điểm người chấm chênh lệch  2 cần có
Quyết định của HĐ chấm.

I.

Sự cần thiết kỹ thuật tìm đường liên mạng
1. Các topo mạng. Topology của mạng là cấu trúc hình học khơng gian mà thực
chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau.
Thơng thường mạng có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star
Topology), mạng dạng vòng (Ring Topology) và mạng dạng tuyến (Linear
Bus Topology). Ngồi 3 dạng cấu hình kể trên cịn có một số dạng khác biến
tướng từ 3 dạng này như mạng phân cấp, mạng full mesh, mạng partial
mesh……
a. Mạng dạng hình sao (Star topology)
Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin. Các nút
thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng.
Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức nǎng
cơ bản là:

-Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc
với nhau.
-Cho phép theo dõi và sử lý sai trong q trình trao đổi thơng tin.


-Thông báo các trạng thái của mạng...
* Các ưu điểm của topo mạng hình sao:
-Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở
một nút thơng tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường.
-Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật tốn điều khiển ổn định.
-Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng.
* Nhược điểm:
-Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm .
Khi trung tâm có sự cố thì tồn mạng ngừng hoạt động.
-Mạng u cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung
tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m).
Nhìn chung, mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập
trung (HUB hay Switch) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp
máy tính với HUB/Switch khơng cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu
tố gây ngưng trệ mạng. Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mơ
hình này ngày càng trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp

b. Mạng hình tuyến (Bus Topology)
Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ (host) cũng
như tất cả các máy tính khác (workstation) hoặc các nút (node) đều được nối
về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu.
Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai đầu dây
cáp được bịt bởi một thiết bị gọi làterminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu
(packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ
của nơi đến.

* Ưu điểm của topomạng bus:
- Dùng dây cáp ít, dễ lắp đạt
- Khơng giới hạn độ dài cáp
* Nhược điểm:


- Sẽ gây ra nghẽn mạng khi chuyển lưu lượng dữ liệu lớn
- Khi một trạm trên đường truyền bị hỏng thì các trạm khác cũng phải ngừng
hoạt động

c. Mạng dạng vịng (Ring Topology)
Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm
thành một vịng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút
truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu
truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.
* Ưu điểm của topo mạng Ring:
-Mạng dạng vịng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần
thiết ít hơn so với hai kiểu trên.
* Nhược điểm:
-Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì tồn bộ hệ thống
cũng bị ngừng
d. Mạng dạng kết hợp
Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology)
Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trị thiết bị
trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc
Linear Bus Topology.
Ưu điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách
xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợpStar/Bus Topology. Cấu hình dạng
này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng
đối với bất cứ tồ nhà nào

Kết hợp hình sao và vịng (Star/Ring Topology)
Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token)
được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc
(workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng
khoảng cách cần thiết.
e. Mạng full mesh
Topo này cho phép các thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác mà không
cần phải qua bộ tập trung như Hub hay Switch.


* Ưu điểm:
- Các thiết bị hoạt động độc lập, khi thiết bị này hỏng vẫn không ảnh hưởng
đến thiết bị khác
* Nhược điểm:
- Tiêu tốn tài nguyên về memory, về xử lý của các máy trạm
- Quản lý phức tạp
f. Mạng phân cấp (Hierarchical)
Mơ hình này cho phép quản lý thiết bị tập chung, các máy trạm được đặt theo
từng lớp tùy thuộc vào chức năng của từng lớp, ưu điểm rõ ràng nhất của topo
dạng này là khả năng quản lý, bảo mật hệ thống,nhưng nhược điểm của nó là
việc phải dùng nhiều bộ tập trung dẫn đến chi phí nhiều
2. Kiến trúc mạng OSI và TCP/IP
a. Kiến trúc mạng OSI
Tầng vật lý (Physical Layer)
Là tầng tương tác vật lý giữa các thiết bị và bao gồm các quy tắc mà nhờ đó
các bit được chuyển giao từ máy này tới máy khác. Tầng vật lý có bốn đặc
trưng quan trọng:
Thi hành cơ khí (Mechanical): liên quan tới các tính chất vật lý của tương
tác với đường truyền cụ thể. Thơng thường, nó chỉ là một u cầu kỹ thuật về
một mối nối dùng để nối các dây dẫn tín hiệu.

Thi hành điện (Electrical): liên quan đến việc biểu diễn các bit (chẳng hạn
dưới dạng các mức điện thế khác nhau) và tỷ số truyền bit.
Thi hành chức năng (Functional): chỉ ra các chức năng phải thi hành bởi
các mạch cụ thể của giao tiếp vật lý giữa hệ thống với đường truyền.
Thi hành thủ tục (Procedural): chỉ ra tuần tự sự kiện mà dựa vào đó luồng
bit được truyền ra đường truyền vật lý.
Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Trong khi tầng vật lý chỉ cung cấp dịch vụ làm việc với luồng bit, tầng liên
kết dữ liệu cố gắng tạo sự tin cậy cho tầng vật lý, cung cấp các chức năng kích
hoạt, duy trì và ngắt liên kết. Dịch vụ chính của tầng liên kết dữ liệu cung cấp
cho
tầng trên nó
là kiểm sốt
và phát
hiện lỗi.


Do đó, bằng giao thức tầng liên kết dữ liệu đầy đủ, tầng trên có thể được bảo
đảm sạch lỗi. Tuy nhiên, nếu liên lạc xảy ra giữa hai hệ thống khơng kết nối
trực tiếp, thì sự kết nối sẽ còn bao gồm cả các liên kết dữ liệu trước và sau mà
mỗi liên kết mang chức năng độc lập. Cho nên, các tầng trên không thể chỉ
dựa vào chức năng điều khiển lỗi ở tầng này.
Tầng mạng (Network Layer)
Tầng mạng cung cấp chức năng truyền thông tin giữa các hệ thống. Nó dựa
vào các lớp trên để nắm bắt các thông tin cần thiết nhằm truyền đi dữ liệu và
các công nghệ chuyển mạch được sử dụng trong hệ thống kết nối. Tại tầng
này, địa chỉ đích được gắn vào theo yêu cầu của mạng và, cũng tại đây, yêu
cầu về đường truyền cũng được đặt ra, chẳng hạn như quyền ưu tiên.
Có nhiều khả năng liên lạc có thể cần phải quản lý tại tầng mạng. Trước hết
là một kết nối trực tiếp điểm đến điểm giữa hai trạm làm việc. Trong trường

hợp này, có thể khơng cần thiết phải sử dụng đến tầng mạng vì tầng liên kết
dữ liệu có thể thi hành chức năng quản lý mạng cần thiết.
Tiếp theo, các hệ thống có thể được kết nối với nhau thông qua một mạng
đơn, như mạng chuyển mạch mạch hay mạng chuyển mạch gói. Chẳng hạn,
mức gói tin trong chuẩn X.25 là một chuẩn lớp mạng trong tình huống này.
Ba tầng dưới chỉ liên quan tới việc kết nối và giao tiếp với mạng. Các gói tin
tạo bởi một hệ thống đi qua một hay nhiều nút mạng đóng vai trị như các bộ
tiếp hợp giữa hai hệ thống đầu cuối. Các nút mạng thi hành các tầng từ 1 đến
3 của kiến trúc. Trong hình này, hai hệ thống đầu cuối kết nối với nhau thông
qua chỉ một nút trung gian. Tầng 3 của nút trung gian thi hành chức năng tìm
đường và chuyển mạch. Trong nút này, có hai tầng liên kết dữ liệu và hai tầng
vật lý. Mỗi tầng liên kết dữ liệu (và tầng vật lý) hoạt động độc lập với nhau
để cung cấp dịch vụ cho tầng mạng thông qua các liên kết tương ứng. Bốn
tầng cao là các “giao thức end-to-end” giữa các hệ thống đầu cuối.
Ở một khả năng khác, hai hệ thống đầu cuối không trong cùng một mạng
muốn liên lạc với nhau. Thay vì thế, mỗi hệ thống được kết nối với một mạng
mà các mạng này trực tiếp hay không trực tiếp kết nối lẫn nhau. Trường hợp
này đòi hỏi phải sử dụng một kỹ thuật mạng đa kết nối hay còn gọi là kỹ thuật
liên mạng (internetworking).


Tầng chuyển vận (Transport Layer)
Tầng chuyển vận cung cấp cơ chế trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối.
Dịch vụ chuyển vận kết nối thường xuyên (connection-oriented) bảo đảm cho
dữ liệu được truyền đi không gặp lỗi, theo tuần tự, không thất lạc mất mát hay
trùng lắp. Tầng chuyển vận cịn có thể liên quan tới việc tối ưu hóa các dịch
vụ mạng và cung cấp chất lượng dịch vụ như mong muốn cho các phiên liên
lạc. Ví dụ, thực thể phiên có thể chỉ ra một tỷ lệ lỗi chấp nhận được, mức thời
gian chịu trễ tối đa, quyền ưu tiên và bảo mật.
Kích thước cũng như độ phức tạp của giao thức tầng chuyển vận tùy thuộc

vào tính tin cậy của hạ tầng mạng và các dịch vụ tầng mạng. Theo đó, ISO đã
triển khai một họ gồm năm giao thức chuẩn, mỗi giao thức được định hướng
vào một dịch vụ cơ bản khác nhau. Trong bộ giao thức TCP/IP, có hai giao
thức tầng chuyển vận phổ biến: giao thức kết nối thường xuyên TCP
(Transmission Control Protocol) và giao thức kết nối không thường xuyên
UDP (User Datagram Protocol).

Hình 1a.

Tầng phiên (Session Layer)


Bốn tầng thấp nhất của mơ hình OSI cung cấp sự tin cậy trong trao đổi dữ liệu
và cũng có thể cung cấp thêm một số dịch vụ tùy chọn. Với một số ứng dụng,
các dịch vụ cơ bản là chưa thỏa đáng. Ví dụ, một ứng dụng thiết bị đầu cuối
truy xuất từ xa có thể chỉ cần liên lạc bán song cơng (half-duplex). Một tiến
trình xử lý giao dịch thương mại có thể cần các điểm dừng kiểm tra (checkpoint) trong quá trình truyền nhận luồng dữ liệu để cho phép sao lưu và phục
hồi khi cần thiết. Một ứng dụng xử lý thông điệp cần khả năng tạm ngắt một
cuộc hội thoại để chuẩn bị cho một phần thơng điệp mới và rồi sau đó lại phục
hồi trở lại cuộc hội thoại đã tạm ngắt. Tất cả các khả năng này đều có thể được
nhúng
trong
một
ứng
dụng
chuyên
dung
tại
tầng 7. Tuy nhiên, do các kiểu công cụ với cấu trúc mang chức năng hội thoại
này có phạm vi sử dụng rất rộng rãi, gợi ra ý tưởng thiết kế chúng thành một

tầng riêng biệt: tầng phiên.
Tầng phiên cung cấp cơ chế điều khiển các cuộc hội thoại giữa các ứng dụng
của các hệ thống đầu cuối. Trong rất nhiều trường hợp khơng cần hoặc cần rất
ít dịch vụ tầng phiên, nhưng cũng nhiều ứng dụng khác lại sử dụng nhiều. Các
dịch vụ chủ yếu được cung cấp bởi tầng phiên bao gồm:
Quy tắc ứng xử (Dialogue Discipline): là các cách thức đối xử cho từng
trường hợp cụ thể và phải được tuân thủ cả hai chiều (half-duplex) hay đồng
thời (full duplex).
Nhóm thơng tin (Grouping): luồng dữ liệu có thể được đánh dấu thành nhóm
dữ liệu. Ví dụ, nếu một cửa hàng bán lẻ truyền dữ liệu bán hàng tới quản lý
vùng, dữ liệu có thể được đánh dấu để biểu thị điểm kết thúc dữ liệu bán hàng
của mỗi ngành hàng. Các dấu hiệu nhóm này giúp máy chủ có thể dễ dàng
tính tốn tổng cộng với từng ngành hàng và chuẩn bị cho ngành hàng tiếp
theo.
Phục hồi (Recovery): Tầng phiên cũng có thể cung cấp cơ chế checkpoint,
qua đó nếu xảy ra một lỗi, thực thể phiên có thể truyền lại dữ liệu kể từ điểm
dừng gần nhất.
ISO cũng phát hành một chuẩn cho tầng phiên mà nó bao gồm, như các tùy
chọn, các dịch vụ như vừa nêu trên.
Tầng trình bày (Presentation Layer)


Tầng trình bày định nghĩa dạng thức dữ liệu trao đổi giữa các ứng dụng đồng
thời gợi ý về các chương trình ứng dụng và tập hợp các dịch vụ chuyển đổi
dữ liệu. Tầng trình bày định nghĩa cú pháp dùng chung giữa hai thực thể ứng
dụng và cung cấp sự lựa chọn và thay đổi hình thức trình bày cho lần tiếp theo.
Các ví dụ là các dịch vụ chuyên dụng mà có thể được thi hành tại tầng này là
các hàm nén, mã hóa dữ liệu.
Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng ứng dụng cung cấp phương tiện truy xuất vào môi trường OSI. Tầng này

chứa các chức năng quản trị và thường là các cơ chế hữu ích để phân phối
ứng dụng. Thêm nữa, các ứng dụng chức năng chung như truyền tập tin, thư
điện tử, thiết bị đầu cuối truy xuất từ xa các máy tính khác cũng có thể xem
xét bố trí tại tầng này.
b. Kiến trúc mạng TCP/IP
Kiến trúc giao thức TCP/IP là kết quả nghiên cứu và phát triển thử nghiệm
cho mạng chuyển mạch gói bằng ngân sách của Bộ Quốc phòng Mỹ và thường
được gọi là bộ giao thức TCP/IP. Bộ giao thức này bao hàm một tập lớn các
giao thức đã được ban hành thành chuẩn Internet bởi Ủy ban Kiến trúc Internet
(IAB).
Các tầng của TCP/IP
Mơ hình TCP/IP tổ chức tác vụ liên lạc thành năm tầng khá độc lập với nhau:
Tầng vật lý (Physical Layer)
Tầng truy xuất mạng (Network Access Layer)
Tầng kết nối đa mạng Internet (Internet Layer)
Tầng host-to-host hay Tầng chuyển vận (Host-to-host Layer)
Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng vật lý chuyên trách việc giao tiếp vật lý giữa thiết bị truyền nhận dữ liệu
(ví dụ, trạm làm việc, máy tính) với đường truyền mạng. Tầng này chỉ ra định


đặc trưng đường truyền, dạng thức tín hiệu, tỷ số truyền và những liên quan
khác.
Tầng truy xuất mạng thực hiện các tác vụ liên quan đến trao đổi dữ liệu giữa
hệ thống đầu cuối (server, trạm làm việc. máy cá nhân …) với mạng mà nó
gắn vào. Máy truyền dữ liệu phải cung cấp cho mạng địa chỉ của máy đích để
mạng thực hiện dẫn đường cho dữ liệu. Máy truyền dữ liệu có thể cần tới các
dịch vụ nào đó, như quyền ưu tiên, mà nó được cung cấp bởi mạng. Phần mềm
chuyên dụng cho tầng này phụ thuộc vào kiểu mạng đang sử dụng; các chuẩn
khác nhau được xây dựng cho mạng chuyển mạch mạch, chuyển mạch gói

(frame relay chẳng hạn), LAN (ví dụ Ethernet)… Điều này khiến ta dễ dàng
thấy sự hợp lý khi phân rã các chức năng truy xuất mạng vào các tầng khác
nhau. Bằng cách đó, phần cịn lại của phần mềm liên lạc thuộc lớp trên tầng
truy xuất mạng không cần phải quan tâm tới dạng thức yêu cầu của mạng đang
sử dụng. Phần mềm lớp trên hoàn toàn hoạt động đúng đắn đối với bất kỳ
mạng nào mà nó kết nối vào.
Tầng truy xuất mạng đảm nhiệm việc truy xuất và tìm đường đi trên mạng cho
dữ liệu qua lại giữa hai hệ thống đầu cuối của cùng một mạng. Trong những
trường hợp khi hai thiết bị đầu cuối thuộc các mạng khác nhau, cần các thủ
tục để cho phép dữ liệu trong hệ thống mạng đa kết nối. Đây là nhiệm vụ của
tầng internet. Giao thức Internet (Internet Protcol - IP) được sử dụng tại tầng
này để cung cấp chức năng tìm đường đa mạng. Giao thức này khơng chỉ được
thi hành tại các thiết bị đầu cuối mà còn tại các bộ định tuyến (router). Router
là một bộ xử lý dùng để kết nối hai mạng và chức năng chính của nó là chuyển
tiếp dữ liệu từ mạng này sang mạng khác.
Khơng quan tâm tới nội dung tính chất của các ứng dụng đang trao đổi dữ liệu
nhưng vẫn luôn có một địi hỏi về độ tin cậy cho dữ liệu trao đổi. Nghĩa là,
chúng ta luôn mong muốn được bảo đảm rằng dữ liệu đến đích theo đúng trình
tự mà nó đã được gửi đi. Rồi ta sẽ thấy, các cơ chế cung cấp tính tin cậy là
độc lập về bản chất đối với các ứng dụng. Như vậy, ta thấy sự cần thiết thu
thập tất cả các cơ chế trong một tầng chung và được chia xẻ cho các ứng dụng,
tầng này được gọi là host-to-hosst layer hay tầng chuyển vận. Giao thức
điều khiển truyền nhận (Transmission Control Protocol - TCP) được sử dụng
phổ biến nhằm cung cấp chức năng này.


Sau cùng, tầng ứng dụng, chứa các logic cần thiết hỗ trợ người dùng. Mỗi
loại ứng dụng khác nhau cần một module riêng.
Hình dưới minh họa các tầng của hai mơ hình kiến trúc TCP/IP và OSI thể
hiện sự tương đồng chức năng giữa chúng.

Hình 1b.

TCP và UDP
Để làm cho hầu hết các ứng dụng có thể hoạt động trong kiến trúc TCP/IP,
giao thức tầng chuyển vận là TCP cung cấp sự kết nối tin cậy cho các ứng
dụng truyền tập tin và dữ liệu giữa các ứng dụng. Một kết nối đơn giản chỉ là
sự kết hợp tạm thời giữa hai thực thể trên hai hệ thống khác nhau. Mỗi PDU
của giao thức TCP (TCP-PDU), được gọi là một phân đoạn TCP (TCP
segment), chứa giá trị một cổng nguồn, giá trị một cổng đích trong header của
phân đoạn. Các giá trị này đóng vai trị giống như điểm truy xuất dịch vụ
(SAP) trong mơ hình kiến trúc OSI. Các giá trị cổng này nhằm nhận dạng ứng
dụng người dùng của hai thực thể TCP. Kết nối logic là cách gọi khác của cặp
giá trị cổng này. Trong khoảng thời gian kết nối, mỗi thực thể phải theo dõi
các phân đoạn TCP đi và đến nhằm điều chỉnh luồng truyền nhận các phân
đoạn và phục hồi khi cần thiết.


Cùng với TCP cịn có một giao thức mức chuyển vận khác rất hay được sử
dụng như một thành phần của bộ giao thức TCP/IP: Giao thức gam tin người
dùng (User Datagram Protocol - UDP). UDP khơng có chức năng bảo đảm
giao nhận, không bảo đảm tuần tự và cũng không chống trùng lắp. UDP cho
phép một thủ tục gửi thông điệp đến các thủ tục khác bằng một cơ chế tối giản.
Một số ứng dụng giao dịch có sử dụng UDP, chẳng hạn như giao thức quản
lý mạng đơn giản SNMP (Simple Network Management Protocol), là giao
thức chuẩn quản lý mạng cho các mạng TCP/IP. Do nó hỗ trợ kết nối khơng
thường xun nên trong cấu trúc có rất ít tác vụ phải thi hành. Về bản chất, nó
chỉ thêm vào một địa chỉ cổng để làm việc với IP.
Hoạt động của TCP và IP
Để dễ dàng minh họa tổng thể mối liên lạc đa mạng, các mạng cấu thành được

gọi là các mạng con (subnetwork). Một kiểu giao thức truy xuất mạng nào
đó, chẳng hạn như Ethernet, được sử dụng để kết nối một máy tính với một
mạng con. Giao thức này cho phép một máy host gửi dữ liệu qua mạng con
tới một host khác, hoặc, tới một bộ định tuyến nếu host đích thuộc một mạng
con khác. Giao thức IP được thi hành trong tất cả các hệ thống đầu cuối và tất
cả các bộ định tuyến. IP đóng vai trị chuyển tiếp khối dữ liệu từ một host,
thông qua một hoặc nhiều bộ định tuyến khác để tới được host đích. TCP chỉ
được thi hành ở các hệ thống đầu cuối, nó theo dõi các khối dữ liệu để bảo
đảm chúng được giao nhận một cách tin cậy cho ứng dụng hợp pháp.
Để liên lạc thành cơng, mỗi thực thể trong mạng phải có riêng một địa chỉ duy
nhất. Thực tế, cần có hai mức địa chỉ. Mỗi host trong một mạng con phải mang
một địa chỉ đa mạng toàn cục (global internet address) để dữ liệu được giao
đến đúng host. Mỗi tiến trình (process) trong một host phải mang một địa chỉ
duy nhất so với các tiến trình khác của host đó để cho phép giao thức host-tohost (hay TCP) giao dữ liệu đến đúng tiến trình. Các địa chỉ trong một host
này được gọi là các địa chỉ cổng hay ngắn gọn là cổng (port).

3. Mạng IP và tìm đường trong mạng IP
Giao thức IP (tiếng Anh: Internet Protocol - Giao thức Liên mạng) là một giao
thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền
dữ liệu trong một liên mạng chuyển mạch gói.


Dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là các gói
(packet hoặc datagram). Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền trước
khi một máy chủ gửi các gói tin cho một máy khác mà trước đó nó chưa từng
liên lạc với.
Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo (còn gọi là cố
gắng cao nhất), nghĩa là nó hầu như khơng đảm bảo gì về gói dữ liệu. Gói dữ
liệu có thể đến nơi mà khơng cịn ngun vẹn, nó có thể đến khơng theo thứ
tự (so với các gói khác được gửi giữa hai máy nguồn và đích đó), nó có thể bị

trùng lặp hoặc bị mất hoàn toàn. Nếu một phần mềm ứng dụng cần được bảo
đảm, nó có thể được cung cấp từ nơi khác, thường từ các giao thức giao vận
nằm phía trên IP.
Các thiết bị định tuyến liên mạng chuyển tiếp các gói tin IP qua các mạng tầng
liên kết dữ liệu được kết nối với nhau. Việc khơng có đảm bảo về gửi dữ liệu
có nghĩa rằng các chuyển mạch gói có thiết kế đơn giản hơn. (Lưu ý rằng nếu
mạng bỏ gói tin, làm đổi thứ tự hoặc làm hỏng nhiều gói tin, người dùng sẽ
thấy hoạt động mạng trở nên kém đi. Hầu hết các thành phần của mạng đều
cố gắng tránh để xảy ra tình trạng đó. Đó là lý do giao thức này còn được gọi
là cố gắng cao nhất. Tuy nhiên, khi lỗi xảy ra không thường xun sẽ khơng
có hiệu quả đủ xấu đến mức người dùng nhận thấy được.)
Giao thức IP rất thông dụng trong mạng Internet công cộng ngày nay. Giao
thức tầng mạng thông dụng nhất ngày nay là IPv4; đây là giao thức IP phiên
bản 4. IPv6 được đề nghị sẽ kế tiếp IPv4: Internet đang hết dần địa chỉ IPv4,
do IPv4 sử dụng 32 bit để đánh địa chỉ (tạo được khoảng 4 tỷ địa chỉ); IPv6
dùng địa chỉ 128 bit, cung cấp tối đa khoảng 3.4×1038 địa chỉ (xem bài về
IPv6 để biết thêm chi tiết). Các phiên bản từ 0 đến 3 hoặc bị hạn chế, hoặc
không được sử dụng. Phiên bản 5 được dùng làm giao thức dòng (stream) thử
nghiệm. Cịn có các phiên bản khác, nhưng chúng thường dành là các giao
thức thử nghiệm và không được sử dụng rộng rãi.
Địa chỉ IP được chia thành 4 số giới hạn từ 0 - 255. Mỗi số được lưu bởi 1
byte - > IP có kích thước là 4byte, được chia thành các lớp địa chỉ. Có 3 lớp
là A, B, và C. Nếu ở lớp A, ta sẽ có thể có 16 triệu địa chỉ, ở lớp B có 65536
địa chỉ. Ví dụ: Ở lớp B với 132.25,chúng ta có tất cả các địa chỉ từ 132.25.0.0


đến 132.25.255.255. Phần lớn các địa chỉ ở lớp A llà sở hữu của các công ty
hay của tổ chức. Một ISP thường sở hữu một vài địa chỉ lớp B hoặc C. Ví dụ:
Nếu địa chỉ IP của bạn là 132.25.23.24 thì bạn có thể xác định ISP của bạn là
ai. (có IP là 132.25.x.)

II.

Phân tích các yếu tố liên quan đến kỹ thuật tìm đường
1. Bảng routing
2. Tìm đường tập trung
Với chiến lược tìm đường tập trung, một đường đơn, vĩnh viễn được cài đặt
cho mỗi cặp nút nguồn và đích trong mạng. Một trong số các thuật tốn tìm
đường đi chi phí thấp nhất được sử dụng, các thuật toán này được nghiên
cứu cụ thể trong mục hình 2a. Các tuyến là cố định, hoặc chỉ thay đổi khi
cấu hình của mạng thay đổi. Do vậy, chi phí của các liên kết được sử dụng
trong tuyến đường mong muốn hồn tồn khơng dựa trên bất cứ biến đổi
động nào. Tuy vậy, chúng có thể dựa trên thơng năng hoặc khối lượng thông
tin cần chuyển vận.


Hình 2a.

Hình 2a cho thấy cách thức mà hình thức tìm đường tập trung được thực hiện.
Một ma trận tìm đường trung tâm được tạo ra và nó có thể được lưu trữ tại
một nút trung tâm mạng. Ma trận cho thấy, mỗi cặp nút nguồn và đích, nút
tiếp theo cần phải đến trên đường đi.
Cần lưu ý rằng không nhất thiết phải lưu trữ đầy đủ đường đi cho mỗi cặp nút.
Thay vì vậy, chỉ cần đủ cho mỗi cặp nút biết nút tiếp theo cần phải đến trên
tuyến đường. Để thấy điều này, giả sử rằng đường đi chi phí thấp nhất từ X
tới Y được bắt đầu tại liên kết X-A.
Gọi phần còn lại của tuyến đường là R1; đây là phần đường từ A tới Y. Định
nghĩa R2 là đường đi chi phí thấp nhất từ A tới Y. Lúc này, nếu chi phí R1 lớn
hơn R2 thì tuyến đường từ X đến Y có thể được cải thiện hơn bằng cách dùng

R2. Nếu chi phí R1 nhỏ hơn R2 thì R2 khơng phải là tuyến chi phí thấp nhất từ
A tới Y. Vì vậy R1 = R2. Do đó, tại mỗi nút trên truyến đường, chỉ cần biết
định danh của nút tiếp theo thay vì phải biết tất cả các nút cho đến đích. Trong
ví dụ, đường đi từ nút 1 đến nút 6 qua nút 4. Một lần nữa tra cứu từ ma trận,
đường từ nút 4 đến nút 6 đi qua nút 5. Sau cùng, đường từ nút 5 đến nút 6 là
một kết nối trực tiếp. Vậy, đường đi đầy đủ từ nút 1 đến nút 6 là 1-4-5-6.
Từ ma trận tổng thể này, các bảng tìm đường được xây dựng và lưu trữ tại
mỗi nút tương ứng. Từ lý luận trên, ta suy ra rằng mỗi nút chỉ cần lưu trữ một
cột đơn trong thư mục tìm đường. Thư mục của nút cho thấy nút tiếp theo cần
đến với mỗi đích.
Với chiến lược tìm đường cố định, khơng có gì khác biệt giữa việc tìm đường
cho các gam tin và các mạch ảo. Tất cả các gói tin từ một nguồn đến một đích
nào đó đều chỉ đi theo cùng một đường. Ưu điểm của tìm đường cố định là sự
thi hành đơn giản và nó làm việc tốt với các mạng có đủ độ tin cậy cùng với
một mức tải ổn định. Nhược điểm của nó là thiếu sự mềm dẻo, nó khơng phản
ứng gì đối với các sự kiện nghẽn mạng hay sự cố.
Một sự sửa đổi đối với chiến lược tìm đường cố định mà nó có thể dự phịng
cho trường hợp liên kết và các nút ngừng hoạt động bằng cách cung cấp các
nút, các đường đi thay thế để tới đích. Chẳng hạn, các nút thay thế tiếp theo
cho thư mục nút 1 có thể là 4,3,2,3,3.
3. Tìm đường phân tán
Một kỹ thuật tìm đường đơn giản khác là phân tán. Kỹ thuật này khơng địi
hỏi bất cứ thơng tin mạng nào, nó làm việc như sau. Một gói tin được gửi bởi
một nút nguồn tới mọi nút láng giềng của nó. Tại mỗi nút, gói tin lại được
truyền đi trên tất cả các đường ra trừ đường mà nó vừa từ đó đến. Chẳng hạn,
nếu nút 1 trong hình có một gói tin muốn truyền tới nút 6, nó gửi mỗi bản sao
gói tin đó cho các nút 2, 3 và 4 (tất nhiên, gói tin có gắn địa chỉ nút 6). Nút 2
lại gửi bản sao cho các nút 3 và 4. Nút 4 tiếp tục gửi cho nút 2 và 5 và cứ thế.
Cuối cùng, một số bản sao của gói tin sẽ đến được nút 6. Gói tin cần phải có

tên duy nhất (ví dụ, tên là sự kết hợp giữa tên nút nguồn với số thứ tự hoặc là


kết hợp giữa số của mạch ảo và số thứ tự) để cho nút 6 biết mà bỏ đi các bản
sao trùng lặp.
Cần phải có phương thức nào đó thực hiện nhằm chấm dứt sự gia tăng không
ngừng số bản sao của một gói tin trong q trình truyền lại của các nút. Một
cách thức để ngăn chặn điều này là mỗi nút cần nhớ tên của các gói tin đã
truyền. Khi một bản sao trùng hợp quay trở lại, chúng bị hủy bỏ. Một kỹ thuật
đơn giản hơn là đính kèm một trường đếm bước vào gói tin. Giá trị đếm ban
đầu được gán cho một số tối đa nào đó, chẳng hạn như “đường kính mạng”
(số chặng đường tối thiểu của cặp trạm xa nhau nhất). Mỗi lần mà nút gửi bản
sao gói tin ra, nó giảm giá trị trường này một đơn vị. Khi giá trị đếm trở về 0,
gói tin bị bỏ đi.
Một gói tin cần được gửi từ nút 1 đến nút 6 được gán một giá trị đếm chặng
theo đường kính là 3. Ở chặng đầu tiên, ba bản sao của gói tin được tạo ra.
Một trong số đó sẽ tới nút 6 và không được truyền lại nữa. Tuy nhiên, các nút
khác sinh ra tổng cộng đến 22 bản sao mới trong chặng thứ ba và chặng cuối
cùng. Chú ý rằng nếu một nút khơng theo dõi định danh của gói tin, nó có thể
tạo ra rất nhiều bản sao ở chặng thứ ba. Tất cả các bản sao nhận được từ chặng
thứ ba được bỏ đi. Nút 6 còn nhận được thêm bốn bản sao trùng lặp của gói
tin.
Kỹ thuật phân tán có ba tính chất đáng chú ý:
● Tất cả khả năng đường đi giữa nguồn và đích đều được sử dụng. Do
vậy, khơng có vấn đề gì nếu có nút hay đường truyền xảy ra sự cố. Một
gói tin sẽ đến được đích nếu như cịn có đường đi.
● Do tất cả các tuyến đều được thử, ít nhất có một bản sao của gói tin đã
sử dụng đường đi ít bước chuyển nhất.
● Tất cả các nút dù trực tiếp hay gián tiếp kết nối với nút nguồn đều được
thăm.

Hình 2b.

Do tính chất thứ nhất, kỹ thuật phân tán là rất đáng tin cậy đối với các thông
điệp khẩn cấp. Do tính chất thứ hai, kỹ thuật phân tán có thể được dùng để
tìm đường thiết lập mạch ảo. Tính chất thứ ba cho thấy nó rất có ích trong việc
lan truyền thông tin tới tất cả các nút mạng.
Nhược điểm chủ yếu của kỹ thuật này là tiêu tốn nhiều tài nguyên mạng.
4. Tìm đường trong chuyển mạch gói
Một trong số các khía cạnh phức tạp và cũng thiết yếu nhất trong thiết kế
mạng chuyển mạch gói là tìm đường. Mục này bắt đầu với một nghiên cứu


về đặc trưng cơ bản mà nó có thể được dùng để phân loại các chính sách tìm
đường. Sau đó, một số chính sách tìm đường cụ thể sẽ được khảo sát.
Ngun tắc mơ tả trong mục này cũng có thể áp dụng được cho tìm đường
liên mạng, được nhắc tới trong Phần Năm.
Chức năng chính của mạng chuyển mạch gói là chấp nhận các gói tin (packet)
từ một trạm nguồn và giao chúng cho trạm đích. Để thực hiện được việc này,
một đường đi qua mạng phải được xác định; thơng thường, có thể tồn tại nhiều
hơn một đường đi. Do đó, chức năng tìm đường phải được thực hiện. Các địi
hỏi đối với chức năng tìm đường bao gồm:
●

Chính xác

● Cân bằng

●

Đơn giản

● Tối ưu

●

Mạnh

● Hiệu quả

●

Ổn định

Hai nội dung đầu tiên, chính xác và đơn giản, tự nó đã nói lên sự cần
thiết. Chức năng tìm đường phải đủ mạnh để mạng có khả năng giao các gói
tin theo nhiều đường với điều kiện mạng có thể gặp sự cố cũng như sự quá
tải. Rất lý tưởng nếu như mạng có khả năng tự giải quyết tắc nghẽn mà khơng
mất các gói tin hay ngắt các mạch kết nối ảo. Các nhà thiết kế luôn phải đương
đầu với yêu cầu cạnh tranh về tính ổn định. Các kỹ thuật nhằm đối phó với sự
thay đổi của các điều kiện mạng thường có đặc tính là phản ứng chậm với các
sự kiện xảy ra hoặc phải xoay sở một cách bị động mà chấp nhận sự mất ổn
định giữa trạng thái này qua trạng thái khác. Chẳng hạn, mạng có thể chống
nghẽn trong một vùng cục bộ bằng cách chuyển hướng cho phần lớn tải sang
vùng thứ hai. Lúc này, vùng thứ hai quá tải trong khi cùng thứ nhất được sử
dụng không đúng mức, lại gây ra sự chuyển hướng tải lần nữa. Trong thời
gian thực hiện các tác vụ chuyển hướng này, các gói tin có thể phải đi lòng
vòng qua mạng.
Một sự cân bằng yếu tố cũng tồn tại giữa hai đặc tính cân bằng và tối

ưu. Một vài tiêu chuẩn thi hành cho mức ưu tiên cao hơn đối với các gói tin
trao đổi giữa các trạm gần nhau và thấp hơn đối với các trạm xa. Chính sách
này có thể tận dụng được tối đa khối lượng chuyển tải nhưng mất cân bằng
đối với các trạm có đường liên lạc dài.


Bảng 2c Các thành phần trong các kỹ thuật tìm đường
cho các mạng chuyển mạch gói

Hình 2d Ví dụ mạng chuyển mạch gói

Sau cùng, bất cứ kỹ thuật tìm đường nào cũng đòi hỏi xử lý tại các nút
và thường cũng tăng tải cho đường truyền dẫn tới hiệu quả mạng thêm giảm
sút. Sự bất lợi của các phụ trội đó cần phải nhỏ hơn ích lợi nào theo một tiêu
chí đánh giá nào đó, chẳng hạn tăng tính mạnh hay tăng sự cân bằng.
Với các địi hỏi ln thường trực này, chúng ta đang từng phần một tiến
tới chiến lược tìm đường. Bảng 2c liệt kê các thành phần vừa được nhắc tới,
một vài loại này có thể bao hàm, trùng hợp và cũng có loại là độc lập với loại
khác. Mặc dù như vậy thì bảng này cũng giúp làm rõ về các khái niệm tìm
đường.
Các tiêu chuẩn thi hành


Sự lựa chọn một tuyến đường thường dựa trên một số tiêu chuẩn thi
hành. Tiêu chuẩn đơn giản nhất là lựa chọn tuyến có số bước tối thiểu
(minimum-hop), nghĩa là đi qua ít nút nhất1. Đây là tiêu chuẩn dễ dàng đánh
giá và tối giản sự tiêu tốn tài nguyên mạng. Một phiên bản của số bước tối
thiểu là tìm đường với chi phí thấp nhất (least-cost routing). Trong trường hợp
này, chi phí được kết hợp với mỗi liên kết và, với mỗi cặp trạm làm việc, tuyến
đường qua mạng là sự cộng dồn các chi phí thấp nhất. Ví dụ, hình 4b minh

họa một mạng với hai mũi tên giữa mỗi cặp nút biểu diễn một liên kết trực
tiếp giữa chúng và các số tương ứng biểu diễn chi phí của liên kết riêng cho
mỗi hướng. Đường đi ngắn nhất (ít bước nhất) từ nút 1 đến nút 6 là 1-3-6 (chi
phí = 5+5 = 10) nhưng đường đi có chi phí thấp nhất là 1-4-5-6 (chi phí =
1+1+2 = 4). Chi phí được gán cho các liên kết để cung cấp các mục tiêu mong
muốn. Ví dụ, chi phí có thể có quan hệ tỷ lệ nghịch với tỷ số dữ liệu (chẳng
hạn, tỷ số dữ liệu trong một liên kết càng cao thì chi phí gán cho liên kết đó
càng thấp), hoặc tỷ lệ nghịch với mức trễ hàng đợi. Trong trường hợp đầu,
tuyến đường có chi phí thấp nhất có thể cho thơng năng cao. Ở trường hợp thứ
hai, đường đi chi phí thấp tối thiểu hóa thời gian trễ hàng đợi.
Trong cả hai phương pháp, tối thiểu bước hay chi phí thấp nhất, thuật
tốn để xác định tuyến đường tối ưu cho bất cứ cặp trạm nào là khá đơn giản
và, thời gian xử lý sẽ là như nhau theo cách này hay cách kia. Do tiêu chuẩn
chi phí thấp nhất là khá mềm dẻo, nó được sử dụng phổ biến hơn tiêu chuẩn
tối thiểu bước chuyển.
Thời điểm và địa điểm ra quyết định
Các quyết định tìm đường được tạo ra dựa trên nền tảng của một số tiêu
chuẩn thi hành. Hai đặc tính cơ bản của quyết định bao gồm thời điểm và địa
điểm tạo ra quyết định.
Thời điểm tạo quyết định được xác định trên cơ sở gói tin hay mạch ảo.
Khi hoạt động nội tại của mạng là gam tin (datagram), quyết định đường đi
được tạo ra riêng cho từng gói. Đối với hoạt động mạch ảo, đường đi được
quyết định vào lúc mạch ảo được thiết lập. Trong trường hợp đơn giản nhất,
tất cả các gói tin tiếp sau đó cũng sử dụng cùng một tuyến mạch ảo. Trong các
thiết kế mạng tỉ mỉ hơn, mạng có thể thay đổi đường đi một cách linh hoạt và

1