Mỗi ngày 10 phút tìm hiểu TCPIP (phần 1)

Mỗi ngày 10 phút tìm hiểu TCP/IP (phần 1)
TCP/IP là một hệ thống giao thức - một tập hợp các giao thức hỗ trợ việc lưu truyền trên
mạng. Và lời giải đáp cho câu hỏi: "Giao thức là gì?" phải được bắt đầu bằng: "Hệ thống
mạng là gì?"
Phần này sẽ đưa ra định nghĩa về một hệ thống mạng và lý do tại sao mạng
lại cần các giao thức. Bạn cũng sẽ tìm hiểu TCP/IP là gì, hoạt động ra sao
và nó bắt nguồn từ đâu?
Mạng và giao thức
Một hệ thống mạng là tập hợp của nhiều máy tính hoặc các thiết bị tương
tự, chúng có thể liên lạc với nhau thông qua một trung gian truyền tải, như
ở hình 1.1.
Trong phạm vi một hệ thống mạng, các yêu cầu và dữ
liệu từ một máy tính được chuyển qua bộ phận trung gian
(có thể là dây cáp mạng hoặc đường điện thoại) tới một
máy tính khác. Trong hình 1.1, máy tính A phải có khả
năng gửi thông tin hoặc yêu cầu tới máy tính B. Máy tính
B phải hiểu được thông điệp của máy tính A và đáp lại
bằng cách gửi hồi âm cho máy tính A.
Một máy tính tương tác với thế giới thông qua một hoặc nhiều ứng dụng.
Những ứng dụng này thực hiện các nhiệm vụ cụ thể và quản lý dữ liệu ra
và vào. Nếu máy tính đó là một phần của hệ thống mạng, thì một trong số
các ứng dụng trên sẽ có thể giao tiếp với các ứng dụng trên các máy tính
khác thuộc cùng hệ thống mạng. Bộ giao thức mạng là một hệ thống các
quy định chung giúp xác định quá trình truyền dữ liệu phức tạp. Dữ liệu đi
từ ứng dụng trên máy này, qua phần cứng về mạng của máy, tới bộ phận
trung gian và đến nơi nhận, thông qua phần cứng của máy tính đích rồi tới
ứng dụng. (Xem hình 1.2).
Các giao thức TCP/IP có vai trò xác định quá trình liên
lạc trong mạng và quan trọng hơn cả là định nghĩa “hình
dáng” của một đơn vị dữ liệu và những thông tin chứa
trong nó để máy tính đích có thể dịch thông tin một cách

chính xác. TCP/IP và các giao thức liên quan tạo ra một
hệ thống hoàn chỉnh quản lý quá trình dữ liệu được xử lý,
chuyển và nhận trên một mạng sử dụng TCP/IP. Một hệ thống các giao
thức liên quan, chẳng hạn như TCP/IP, được gọi là bộ giao thức.
Thực tế của quá trình định dạng và xử lý dữ liệu bằng TCP/IP được thực
hiện bằng bộ lọc của các hãng sản xuất. Ví dụ, Microsoft TCP/IP là một
Hình 1.1 - Một mạng cục bộ
điển hình.
Hình 1.2 - Vai trò của một
bộ giao thức mạng.
phần mềm cho phép Windows NT xử lý các dữ liệu được format theo
TCP/IP và vì thế có thể hoà vào mạng TCP/IP. Ở các phần tiếp theo, bạn có
thể nhận ra sự khác biệt sau:
Một chuẩn TCP/IP là một hệ thống các quy định quản lý việc trao đổi trên
các mạng TCP/IP. Bộ lọc TCP/IP là một phần mềm có chức năng cho phép
một máy tính hoà vào mạng TCP/IP.
Mục đích của các chuẩn TCP/IP là nhằm đảm bảo tính tương thích của tất
cả bộ lọc TCP/IP thuộc bất kỳ phiên bản nào hoặc của bất kỳ hãng sản xuất
nào.
Tầm quan trọng của việc phân biệt giữa chuẩn TCP/IP và bộ lọc TCP/IP
thường không được để ý đến trong các thảo luận thông thường về TCP/IP,
và điều này đôi lúc gây khó khăn cho người đọc.
Mỗi ngày 10 phút tìm hiểu TCP/IP (phần 2)
Liên kết mạng dựa trên TCP/IP ngày nay là sự tổng hợp của 2 hướng phát triển bắt đầu
từ những năm 70 và dần dần trở thành cuộc cách mạng trong thế giới điều khiển học:
Internet và Mạng cục bộ.
Internet
Thiết kế TCP/IP được như ngày hôm nay là nhờ vai trò mang tính lịch sử
của nó. Internet, giống như rất nhiều thành tựu công nghệ cao khác, bắt
nguồn từ nghiên cứu của Bộ Quốc phòng Mỹ. Vào cuối những năm 60, các

quan chức Bộ này bắt đầu nhận thấy lực lượng quân sự đang lưu giữ một số
lượng lớn các loại máy tính, một số không được kết nối, số khác được
nhóm vào các mạng đóng, do các giao thức “cá nhân” không tương thích.
“Cá nhân”, trong trường hợp này, có nghĩa là công nghệ đó do một nhóm
nào đó kiểm soát. Nhóm này có thể không muốn tiết lộ các thông tin liên
quan về giao thức của mình để những người sử dụng có thể kết nối.
Họ bắt đầu băn khoăn về khả năng chia sẻ thông tin giữa các máy tính này.
Vốn quen với vấn đề an ninh, Bộ Quốc phòng Mỹ lập luận rằng nếu có thể
xây dựng được một mạng lưới như thế thì nó dễ trở thành mục tiêu tấn
công quân sự. Một trong những yêu cầu trước hết của mạng lưới này là
phải nằm phân tán. Các dịch vụ quan trọng không được phép tập trung tại
một số chỗ. Bởi vì bất kỳ điểm nào cũng có thể bị tấn công trong thời đại
tên lửa. Họ muốn nếu một quả bom đánh vào bất kỳ bộ phận nào trong cơ
sở hạ tầng đều không làm cho toàn bộ hệ thống bị đổ vỡ. Kết quả là mạng
ARPAnet (Advanced Research Projects Agency). Hệ thống giao thức hỗ
trợ sự kết nối qua lại, phi tập trung là khởi điểm của TCP/IP ngày nay.
Một vài năm sau, khi Hiệp hội Khoa học Quốc gia Mỹ muốn xây dựng một
mạng lưới để kết nối các tổ chức, họ áp dụng giao thức của ARPAnet và
bắt đầu hình thành Internet. Yếu tố phi tập trung của ARPAnet chính là một
phần của sự thành công của TCP/IP và Internet.
Hai đặc điểm quan trọng của TCP/IP tạo ra môi trường phi tập trung gồm:
Xác nhận mút đầu cuối - hai máy tính đang kết nối với nhau đóng vai trò
hai đầu mút ở mỗi đầu của dây truyền. Chức năng này xác nhận và kiểm tra
sự trao đổi giữa 2 máy. Về cơ bản, tất cả các máy đều có vai trò bình đẳng.
Định tuyến động - các đầu mút được kết nối với nhau thông qua nhiều
đường dẫn, và các bộ định tuyến làm nhiệm vụ chọn đường cho dữ liệu dựa
trên các điều kiện hiện tại (Trong các phần sau, hoạt động định tuyến và
đường dẫn sẽ được đề cập chi tiết hơn).
Mạng cục bộ (LAN)
Khi Internet bắt đầu xuất hiện tại các trường đại học và viện nghiên cứu,

một quan niệm mạng khác xuất hiện, LAN được hình thành.
Các giao thức LAN thời kỳ đầu không cung cấp khả năng truy cập Internet
và được thiết kế để tạo ra hệ thống biệt lập. Rất nhiều giao thức LAN
không hỗ trợ bất kỳ loại định tuyến nào. Cuối cùng, một số công ty bắt đầu
cảm thấy cần phải có một giao thức để có thể liên kết các mạng LAN “lệch
cạ”, và họ nhắm tới TCP/IP. Khi Internet trở nên phổ biến, người sử dụng
LAN muốn hoà vào Internet và xuất hiện rất nhiều giải pháp. Các cổng đặc
biệt được tạo ra để dịch các giao thức, cho phép người sử dụng trong mạng
cục bộ truy cập Internet. Dần dần, các hãng sản xuất phần mềm LAN hỗ trợ
hoàn toàn TCP/IP. Các phiên bản mới của NetWare, Mac OS và Windows
vẫn tiếp tục mở rộng vai trò của TCP/IP trên mạng cục bộ.
Mỗi ngày 10 phút tìm hiểu TCP/IP (phần 3)
TCP/IP có nhiều thuộc tính quan trọng mà chúng ta cần xem xét. Đặc biệt, cần chú ý đến
cách bộ giao thức TCP/IP giải quyết những vấn đề sau: (1) Địa chỉ logic, (2) Định tuyến,
(3) Dịch vụ tạo địa chỉ tên, (4) Kiểm tra lỗi và kiểm soát giao thông, (5) Hỗ trợ ứng dụng.
Những vấn đề này là cốt lõi của TCP/IP.
Địa chỉ logic
Một bộ điều hợp mạng (network adapter) có một địa chỉ vật lý cố định và
duy nhất. Địa chỉ vật lý là một con số cho trước gắn vào bộ điều hợp tại nơi
sản xuất. Trong mạng cục bộ, những giao thức chỉ chú trọng vào phần cứng
sẽ vận chuyển dữ liệu theo mạng vật lý nhờ sử dụng địa chỉ vật lý của bộ
điều hợp. Có nhiều loại mạng và mỗi mạng có cách thức vận chuyển dữ
liệu khác nhau. Ví dụ, một mạng Ethernet, một máy tính gửi thông tin trực
tiếp tới bộ phận trung gian. Bộ điều phối mạng của mỗi máy tính sẽ lắng
nghe tất cả các tín hiệu truyền qua lại trong mạng cục bộ để xác định thông
tin nào có địa chỉ nhận giống của mình.
Tất nhiên, với những mạng rộng hơn, các bộ điều hợp không thể lắng nghe
tất cả các thông tin. Khi các bộ phận trung gian trở nên quá tải với số lượng
máy tính được thêm mới, hình thức hoạt động này không thể hoạt động
hiệu quả.

Các nhà quản trị mạng thường phải chia vùng mạng bằng cách sử dụng các
thiết bị như bộ định tuyến để giảm lượng giao thông. Trên những mạng có
định tuyến, người quản trị cần có cách để chia nhỏ mạng thành những phần
nhỏ (gọi là tiểu mạng) và thiết lập các cấp độ để thông tin có thể di chuyển
tới đích một cách hiệu quả. TCP/IP cung cấp khả năng chia tiểu mạng
thông qua địa chỉ logic. Một địa chỉ logic là địa chỉ được thiết lập bằng
phần mềm của mạng. Trong TCP/IP, địa chỉ logic của một máy tính được
gọi là địa chỉ IP. Một địa chỉ IP bao gồm: mã số (ID) mạng, dùng để xác
định mạng; ID tiểu mạng, dùng để xác định vị trí tiểu mạng trong hệ thống;
ID máy nguồn (chủ), dùng để xác định vị trí máy tính trong tiểu mạng.
Hệ thống tạo địa chỉ IP cũng cho phép quản trị mạng đặt ra hệ thống số của
mạng một cách hợp lý để khi cần mở rộng có thể dễ dàng bổ sung và quản
lý.
Định tuyến
Bộ định tuyến là thiết bị đặc biệt có thể đọc được thông tin địa chỉ logic và
điều khiển dữ liệu trên mạng tới được đích của nó.
Ở mức độ đơn giản nhất, bộ định tuyến phân chia tiểu vùng từ hệ thống
mạng (xem hình 1.3). Dữ liệu cần chuyển tới địa chỉ nằm trong tiểu vùng
đó, nên không qua bộ định tuyến. Nếu dữ liệu cần tới máy tính nằm ngoài
tiểu vùng của máy gửi đi (máy chủ), thì bộ định tuyến sẽ làm nhiệm vụ của
mình. Trong những mạng có quy mô rộng lớn hơn, như Internet chẳng hạn,
sẽ có vô vàn bộ định tuyến và cung cấp các lộ trình khác nhau từ nguồn tới
đích (xem hình 1.4).
TCP/IP bao gồm các giao thức có chức năng xác định
cách các bộ định tuyến tìm lộ trình trong mạng.
Hình 1.4 - Mạng có định
tuyến.
Giải pháp địa chỉ dạng tên
Mặc dù địa chỉ IP số có thể thân thiện hơn với địa chỉ vật lý của adapter
mạng, nhưng IP được thiết kế chỉ đơn giản là nhằm tạo sự thuận tiện cho

máy tính chứ không phải con người. Mọi người chắc chắn sẽ gặp phải khó
khăn khi nhớ các địa chỉ như 111.121.131.146 hay 111.121.131.156. Vì
thế, TCP/IP cung cấp một địa chỉ dạng ký tự tương ứng với địa chỉ số,
những địa chỉ ký tự này được gọi là tên miền hay DNS (Dịch vụ tên miền).
Một số máy tính đặc biệt được gọi là máy chủ quản lý tên miền lưu trữ các
bảng hướng dẫn cách gắn tên miền với địa chỉ số.
Kiểm tra lỗi và kiểm soát giao thông
Bộ giao thức TCP/IP cung cấp các thuộc tính đảm bảo mức độ tin cậy của
việc vận chuyển dữ liệu trên mạng. Những thuộc tính này bao gồm việc
kiểm tra lỗi trong quá trình vận chuyển (để xác định dữ liệu đã tới nơi
chính là cái đã được gửi đi) và xác nhận việc thông tin đã được nhận. Lớp
Vận chuyển của TCP/IP xác định các việc kiểm tra lỗi và xác nhận thông
qua giao thức TCP. Nhưng giao thức ở cấp thấp hơn, Lớp Truy cập Mạng,
cũng đóng một vai trò trong toàn bộ quá trình kiểm tra lỗi.
Hỗ trợ ứng dụng
Bộ giao thức phải cung cấp giao diện cho ứng dụng trên máy tính để những
ứng dụng này có thể tiếp cận được phần mềm giao thức và có thể vào
mạng. Trong TCP/IP, giao diện từ mạng cho tới ứng dụng chạy trên máy ở
mạng cục bộ được thực hiện thông qua các kênh logic gọi là cổng (port).
Mỗi cổng có một số đánh dấu.
Mỗi ngày 10 phút tìm hiểu TCP/IP (phần 4)
Một số tổ chức đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của TCP/IP và Internet. Trong
số đó phải kể đến Uỷ ban Cố vấn Internet (IAB), Lực lượng Quản lý Kỹ thuật Internet
(IETF), Lực lượng Nghiên cứu Internet (IRTF), Cơ quan Cấp địa chỉ số Internet (IANA)
và Dịch vụ Thông tin Internet (InterNIC).
Uỷ ban Cố vấn Internet (IAB): Cơ quan này có trách nhiệm xây dựng chính
sách cho Internet và theo sát sự phát triển của các tiêu chuẩn TCP/IP.
Lực lượng Quản lý Kỹ thuật (IETF): Đây là một nhánh của IAB, có chức
năng nghiên cứu và quyết định các vấn đề kỹ thuật. IETF được chia thành
các nhóm, mỗi nhóm nghiên cứu một lĩnh vực của TCP/IP và Internet,

chẳng hạn như Chương trình ứng dụng, Định tuyến, Quản lý mạng…