Giáo trình mạng máy tính đầy đủ

1

MỤC LỤC
Chương 1 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1
1.1. Một số khái niệm cơ bản 1
1.2. Phân loại mạng máy tính 1
1.3. Mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP 4
Chương 2 12
CÁC TẦNG HƯỚNG ỨNG DỤNG 12
2.1. Tầng phiên và tầng trình diễn 12
2.1.1. Tầng phiên 12
2.2. Tầng ứng dụng 12
Chương 3 18
TẦNG CHUYỂN VẬN 18
3.1. Các khái niệm cơ bản 18
3.2. Giao thức TCP và UDP 19
3.3. Giới thiệu phần mềm phân tích mạng Wireshark 22
3.4. Giới thiệu phần mềm thiết kế và cấu hình mạng Cisco Packet Tracer 23
Chương 4 25
TẦNG MẠNG 25
4.1. Chức năng và nhiệm vụ của tầng mạng 25
4.2. Kết nối các mạng ở tầng mạng và giao thức IP 27
4.3. Định tuyến và hoạt động của router 41
Chương 5 43
TẦNG LIÊN KẾT DỮ LIỆU 43
5.1. Tổng quan về tầng liên kết dữ liệu 43
5.2. Công nghệ Ethernet 52
5.3. Kết nối mạng ở tầng liên kết dữ liệu 57
Chương 6 65
TẦNG VẬT LÝ 65

2

6.1. Tổng quan về môi trường truyền dẫn 65
6.2. Các môi trường truyền có dây. 66
6.3. Các môi trường truyền không dây 71
6.4. Các phương pháp mã hóa dữ liệu 74
Chương 7 78
BẢO TRÌ HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH 78
7.1. Giới thiệu cơ bản về bảo trì hệ thống mạng 78
7.2. Sử dụng phương pháp kiểm tra kết nối 78
7.3. Khắc phục hệ thống mạng tốt hơn 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MÁY TÍNH
1.1. Một số khái niệm cơ bản
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo
một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau.
Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để
chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó
biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu
được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của
sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây
đường truyền được kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện
thoại, sóng vô tuyến Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái
niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính.
Những ưu điểm khi kết nối các máy tính thành một mạng máy tính:
• Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích.
• Trao đổi thông tin trong một mạng máy tính dễ dàng
• Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi giữa những người sử dụng
thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn.
• Có thể dùng chung thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ, ).
• Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín (E-Mail), tin tức dễ dàng.
• Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp
mà chức nǎng lại mạnh).
• Mạng máy tính cung cấp môi trường làm việc từ xa (chính phủ điện tử, hội nghị từ
xa, elearning ).
1.2. Phân loại mạng máy tính
Khái niệm: Topo mạng xác định cấu trúc của mạng. Các loại topo được dùng phổ
biến hiện nay:
a. Bus

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.

Hình 1.1. Mạng BUS
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 là terminator. 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. Loại hình mạng
này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc
khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó
phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống.
b. Ring
Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành
một vòng 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. Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa,
tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép
kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.



Hình 1.2. Mạng Ring
c. Star
Kết nối tất cả các cáp tới một điểm trung tâm. Nếu sử dụng star mở rộng kết nối các
star lại với nhau thông qua HUB hoặc SWITCH. Dạng này có thể mở rộng phạm vi và
mức độ bao phủ của mạng.

Hình 1.3. Mạng Star và Star mở rộng
d. Mesh
Mỗi host trong mạng có đường nối riêng tới tất cả các host còn lại. Tăng khả năng

tránh bị gián đoạn dịch vụ khi một máy bị hỏng.



Hình 1.4. Mạng Mesh
1.3. Mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP
Để giảm độ phức tạp thiết kế, các mạng được tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi
tầng được xây dựng trên tầng trước nó và sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao hơn.
Kiến trúc phân tầng được sử dụng để trực quan hóa sự tương tác giữa các giao thức. Một
kiến trúc phân tầng có thể mô tả hoạt động của các giao thức ở mỗi tầng, cũng như sự
tương tác với các tầng kề trên và kề dưới.
Dựa trên kiến trúc phân tầng có thể:
- Trợ giúp việc thiết kế giao thức: do các giao thức hoạt động ở một tầng cụ thể nào
đó luôn sử dụng thông tin và giao diện đã được xác định rõ.
- Khuyến khích sự cạnh tranh: do các sản phẩm của các hãng khác nhau có thể cùng
hoạt động
- Ngăn cản các thay đổi (thay đổi về chức năng và công nghệ) ở một tầng gây ảnh
hưởng tới các tầng kế nó
- Cung cấp một ngôn ngữ chung để mô tả các chức năng và hoạt động
Trong kiến trúc phân tầng hiện nay tồn tại hai mô hình:


 Mô hình giao thức là một tập hợp có phân cấp của các giao thức liên quan với
nhau trong một bộ giao thức mô tả tất cả các chức năng cần thiết để thể hiện mô
hình mạng.
Ví dụ: TCP/IP là một mô hình giao thức. Nó mô tả các chức năng của các giao
thức trong bộ TCP/IP ở từng tầng.
 Mô hình tham chiếu cung cấp một mô hình tham khảo để duy trì tính nhất quán
trong tất cả các loại giao thức và dịch vụ mạng.
o Mục đích của mô hình tham chiếu không phải là cung cấp các đặc tả hoặc

thông tin chi tiết để định nghĩa các dịch vụ trong một kiến trúc mạng.
o Mục đích chính của một mô hình tham chiếu là trợ giúp để hiểu rõ hoạt động
và các quá trình có liên quan.
Ví dụ: OSI là mô hình tham chiếu phổ biến hiện nay, được sử dụng trong sửa chữa
sự cố, đặc tả hoạt động và thiết kế mạng dữ liệu.
1.3.1. Mô hình TCP/IP
- Mô hình Internet cũng thường được gọi là mô hình TCP/IP, đây là mô hình giao
thức có phân tầng đầu tiên dành cho truyền thông liên mạng được xây dựng từ đầu
những năm 1970.
- Mô hình này định nghĩa bốn nhóm chức năng cần có để thực hiện truyền thông
- Mô hình TCP/IP là một chuẩn mở



Hình 1.5. Mô hình TCP/IP
Tầng ứng dụng (Application): Tầng ứng dụng của mô hình TCP/IP kiểm soát các
giao thức ở tầng cao, biểu diễn thông tin, mã hóa, điều khiển hội thoại.
Tầng vận chuyển (Transport): Hỗ trợ truyền thông giữa nhiều thiết bị khác nhau
qua nhiều loại mạng khác.
Tầng Internet (Internet): Mục đích của tầng này là tìm đường đi tốt nhất tới đích
cho gói tin trong quá trình truyền trên mạng.
Tầng truy cập mạng (Network Access): Điều khiển các thiết bị phần cứng và các
môi trường truyền dẫn tạo ra một mạng kết nối vật lý.
1.3.2. Mô hình OSI
Mô hình OSI được thiết kết bởi tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế ISO nhằm cung cấp
một “khung” cho việc xây dựng các bộ giao thức cho các hệ thống mở. Mục tiêu ban đầu
là Bộ giao thức này có thể được sử dụng để phát triển một mạng quốc tế mà không cần
phụ thuộc vào các hệ thống độc quyền.
Do mạng Internet trên nền TCP/IP được chấp nhận và phát triển nhanh chóng,
hiện nay mô hình OSI chỉ là một mô hình tham chiếu, cung cấp một danh sách các dịch

vụ và chức năng có thể có ở từng tầng và mô tả tương tác giữa các tầng liền kề.



Hình 1.6. Mô hình tham chiếu OSI
Tầng một Vật lý - Physical: Cung cấp phương tiện truyền tin, thủ tục khởi tạo,
duy trì và hủy bỏ các liên kết vật lý cho phép truyền các dòng dữ liệu ở dạng bit.
Tầng Liên kết dữ liệu – Data Link: Thiết lập, duy trì, hủy bỏ các liên kết dữ liệu,
kiểm soát luồng dữ liệu, phát hiện và khắc phục lỗi truyền tin.
Tầng Mạng - Network: Chọn đường truyền tin trong mạng (định tuyến), thực hiện
kiểm soát luồng dữ liệu, khắc phục sai sót, cắt hợp dữ liệu.
Tầng Giao vận - Transport: Kiểm soát giữa các nút của luồng dữ liệu, khắc phục
sai sót, có thể thực hiện ghép kênh và cắt hợp dữ liệu.
Tầng Phiên - Session: Thiết lập duy trì đồng bộ hóa và hủy bỏ các phiên truyền
thông. Liên kết phiên phải được thiết lập thông qua đối thoại và trao đổi các thông số
điều khiển.
Tầng Trình diễn - Presentation: Biểu diễn thông tin theo cú pháp của người sử
dụng. Loại mã sử dụng và vấn đề nén dữ liệu.


Tầng Ứng dụng - Application: Là giao diện giữa người sử dụng và môi trường hệ
thống mở. Xử lý ngữ nghĩa của thông tin và giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình
ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng.
1.3.3 Khái niệm PDU (Protocol Data Unit)
Khi dữ liệu của ứng dụng được chuyển xuống dưới trong ngăn xếp giao thức trước
khi đưa lên đường truyền, các giao thức tại mỗi tầng bổ sung thêm thông tin điều khiển
của chúng vào dữ liệu. Mỗi phần nhỏ của dữ liệu sau khi được định dạng tại mỗi tầng
được gọi là PDU (Protocol Data Unit).
Trong quá trình đóng gói, tầng kề dưới lại đóng gói PDU nó nhận từ tầng kế trên,
tương ứng với giao thức đang được sử dụng.

Tại mỗi giai đoạn của quá trình, PDU có tên riêng:
 Data – Thuật ngữ chung để chỉ PDU ở tầng ứng dụng
 Segment – PDU ở tầng vận chuyển
 Packet - PDU ở tầng Internet
 Frame – PDU ở tầng truy cập mạng
 Bits – PDU ở tầng vật lý
1.3.4. Tiến trình đóng gói và mở gói dữ liệu trong mô hình OSI và TCP/IP
a. Mô hình OSI










Hình 1.7. Tiến trình đóng gói dữ liệu trong mô hình OSI





– Tầng ứng dụng: Dữ liệu được bổ sung header của tầng ứng dụng và chuyển xuống
tầng Presentation.
– Tầng trình diễn: Tại đây dữ liệu được bổ sung header của tầng trình diễn và
chuyển xuống tầng Session.
– Tầng phiên: Dữ liệu được bổ sung header của tầng phiên và chuyển xuống tầng
vận chuyển.

– Tầng vận chuyển: Dữ liệu được chia nhỏ thành các TCP segment
o Mỗi TCP segment được gán một header chứa thông tin về quá trình nhận
trên máy đích và segment này được chuyển xuống tầng Network.
– Tầng mạng: Toàn bộ segment TCP được đóng gói vào một gói tin IP với một IP
header.
Hình 1.8. Đơn vị dữ liệu PDU tại các tầng trong mô hình OSI



o IP header chứa địa chỉ IP của máy nguồn và máy đích.
– Tầng liên kết dữ liệu: Bổ sung frame header và frame trailer để đóng gói IP packet
thành frame.
o Frame header chứa địa chỉ vật lý của máy nguồn và máy đích.
o Frame trailer chứa thông tin kiểm tra lỗi.
– Tầng vật lý: Các bit được card mạng mã hóa và đưa lên đường truyền.
b. Mô hình TCP/IP



– Tầng Ứng dụng: Dữ liệu được bổ sung header của tầng ứng dụng và chuyển xuống
tầng vận chuyển.
Hình 1.8
. Quá trình đóng gói dữ liệu tại các tầng trong mô hình TCP/IP


– Tầng Vận chuyển: Dữ liệu được chia nhỏ thành các TCP segment
o Mỗi TCP segment được gán một header chứa thông tin về quá trình nhận
trên máy đích và segment này được chuyển xuống tầng Internet.
– Tầng Internet: Toàn bộ segment TCP được đóng gói vào một gói tin IP với một IP
header.

o IP header chứa địa chỉ IP của máy nguồn và máy đích.
– Tầng Truy cập mạng: Bổ sung frame header và frame trailer để đóng gói IP packet
thành frame.
o Frame header chứa địa chỉ vật lý của máy nguồn và máy đích.
o Frame trailer chứa thông tin kiểm tra lỗi.
o Các bit được card mạng mã hóa và đưa lên đường truyền.


















Chương 2
CÁC TẦNG HƯỚNG ỨNG DỤNG
2.1. Tầng phiên và tầng trình diễn
2.1.1. Tầng phiên
Tầng phiên khởi tạo và duy trì các đối thoại giữa ứng dụng nguồn và đích. Tầng
phiên quản lý vấn đề trao đổi thông tin để bắt đầu các đối thoại, giữ cho chúng hoạt động

và khởi tạo các phiên bị gián đoạn hay không được sử dụng trong thời gian dài. Trong
hầu hết các ứng dụng, như là web browsers hay các e-mail client, có sự kết hợp chặt chẽ
của các tầng 5, 6 và 7 của mô hình OSI
2.1.2. Tầng trình diễn
Tầng trình diễn có 3 chức năng chính:
- Mã hóa và biến đổi dữ liệu của tầng ứng dụng để đảm bảo rằng dữ liệu ở thiết bị
nguồn có thể được hiểu bởi ứng dụng phù hợp trên các thiết bị đích.
- Nén dữ liệu theo cùng một cách để các thiết bị đích có thể giải nén.
- Mã hóa dữ liệu truyền và giải mã dữ liệu khi dữ liệu được nhận ở thiết bị đích.
Các ví dụ: QuickTime, Motion Picture Experts Group (MPEG), Các định dạng
GIF, JPEG, TIFF.
2.2. Tầng ứng dụng
Tầng ứng dụng là tầng thứ 7 của mô hình OSI, tầng này cung cấp về giao diện
giữa các ứng dụng người dùng với các tầng phía dưới mà qua đó các thông điệp được
truyền đi. Các giao thức của tầng ứng dụng thường được dùng để trao đổi dữ liệu giữa
các chương trình chạy trên máy nguồn và máy đích. Tầng này đóng vai trò như cửa sổ
dành cho hoạt động xử lý các trình ứng dụng nhằm truy nhập các dịch vụ mạng. Nó biểu
diễn những dịch vụ hỗ trợ trực tiếp các ứng dụng người dùng, chẳng hạn như phần mềm
chuyển tin, truy nhập cơ sở dữ liệu và email …



Hình 2.1. Mô hình OSI và TCP/IP
2.2.1. Các khái niệm cơ bản
a) Giao thức
Giao thức là các luật mà các thiết bị mạng sử dụng để truyền thông với nhau. Các
bộ giao thức mạng mô tả các quá trình như:
 Khuôn dạng và cấu trúc của thông điệp.
 Phương pháp mà các thiết bị mạng chia sẻ thông tin về các đường đi với các mạng
khác nhau.

 Các thông báo lỗi và thông báo của hệ thống được gửi giữa các thiết bị như thế
nào và tại thời điểm nào.
 Thiết lập và kết thúc các phiên truyền dữ liệu
b) Các dịch vụ trên tầng ứng dụng
Các dịch vụ trên tầng ứng dụng là các chương trình giao tiếp mạng và chuẩn bị dữ
liệu để truyền. Các chương trình khác có thể cần sự hỗ trợ của các dịch vụ này để sử dụng
các tài nguyên mạng, như là truyền tập tin hoặc lưu giữ tạm thời khi in qua mạng.
c) Phần mềm ứng dụng
Các phần mềm ứng dụng là các chương trình máy tính được sử dụng bởi con
người để giao tiếp qua mạng. E-mail clients và web browsers là các ví dụ về các loại
phần mềm ứng dụng này.



2.2.2. Phân loại giao thức thuộc tầng Ứng dụng
Giao thức tầng ứng dụng có thể chia làm hai loại: sử dụng dịch vụ của TCP và sử
dụng dịch vụ của UDP.
 Một số giao thức tầng ứng dụng sử dụng dịch vụ của TCP:
– Hypertext Transfer Protocol (HTTP) thường được sử dụng để truyền tải các trang
Web.
– Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) giao thức chuyển thư điện tử đơn giản
thường được sử dụng để truyền tải các thông điệp thư tín và các tập tin đính kèm.
– Telnet, giao thức mô phỏng thiết bị đầu cuối, thường được dùng để cung cấp truy
cập từ xa tới máy chủ và các thiết bị mạng.
– File Transfer Protocol (FTP) thường được dùng để truyền các tập tin giữa các hệ
thống.
 Một số giao thức tầng ứng dụng sử dụng dịch vụ của UDP
– Domain Name Service Protocol (DNS) thường được sử dụng để chuyển đổi tên
miền sang địa chỉ IP.
– Post Office Protocol (POP) dùng để lấy thư điện tử từ server mail.

 Một số giao thức sử dụng cả hai dịch vụ của TCP và UDP:
– Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) cho phép các thiết bị mạng nhận
địa chỉ IP và các thông tin khác từ máy chủ DHCP.
2.2.3 Một số loại gao thức ứng dụng
a. Giao thức và dịch vụ SMTP
Công việc phát triển các hệ thống thư điện tử (Mail System) đòi hỏi phải hình thành các
chuẩn chung về thư điện tử. Điều này giúp cho việc gửi, nhận các thông điệp được đảm
bảo, làm cho những người ở các nơi khác nhau có thể trao đổi thông tin cho nhau.
Có 2 chuẩn về thư điện tử quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất từ trước
đến nay là X.400 và SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). SMTP thường đi kèm với
chuẩn POP3. Mục đích chính của X.400 là cho phép các E-mail có thể được truyền nhận
thông qua các loại mạng khác nhau bất chấp cấu hình phần cứng, hệ điều hành mạng,
giao thức truyền dẫn được dùng. Còn chuẩn SMTP miêu tả cách điều khiển các thông


điệp trên mạng Internet. Điều quan trọng của chuẩn SMTP là giả định máy nhận phải
dùng giao thức SMTP gửi thư điện tử cho một máy chủ luôn luôn hoạt động. Sau đó,
người nhận sẽ đến lấy thư từ máy chủ khi nào họ muốn dùng giao thức POP (Post Office
Protocol), ngày nay POP được cải tiến thành POP3 (Post Officce Protocol version 3).

Hình 2.2. Mô hình dịch vụ của giao thức SMTP và POP3
SMTP là giao thức ở mức ứng dụng trong mô hình 7 lớp OSI cho phép gửi các
bức điện trên mạng TCP/IP. SMTP được phát triển vào năm 1982 bởi tổ chức IETF
(Internet Engineering Task Force) và được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn RFCs 821 và 822.
SMTP sử dụng cổng 25 của TCP. Mặc dù, SMTP là thủ tục gửi và nhận thư điện tử phổ
biến nhất nhưng nó vẫn còn một số đặc điểm quan trọng có trong thủ tục X400. Phần
thiết yếu nhất của SMTP là khả năng hỗ trợ cho các bức điện không phải dạng Text.
Ngoài ra SMTP cũng có kết hợp thêm hai thủ tục khác hỗ trợ cho việc lấy thư là POP3 và
IMAP4.
b. Giao thức và dịch vụ FTP

FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền file giữa các máy tính. Giao thức
này xuất hiện từ những năm 1971 (khi Internet vẫn chỉ là một dự án thử nghiệm) nhưng
vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến tận ngày nay. FTP được đặc tả trong RFC 959.



Hình 2.3. FTP cho phép trao đổi file giữa hai máy tính
Trong phiên làm việc của FTP, người dùng làm việc trên máy tính của mình và
trao đổi file với một máy tính ở chỗ khác.
Để truy cập tới máy tính khác, người dùng phải đăng nhập thông qua việc cung
cấp định danh người dùng và mật khẩu. Sau khi những thông tin này được kiểm chứng thì
công việc truyền file từ hệ thống file trên máy tính của mình đến hệ thống file ở đầu kia
mới có thể được thực hiện.
Như mô tả trên người dùng tương tác với FTP thông qua chương trình giao tiếp
người dùng của FTP. Đầu tiên người dùng nhập tên máy tính cần truyền file. Tiến trình
FTP ở client khởi tạo một kết nối TCP tới tiến trình FTP server sau đó người dùng đưa
các thông tin về tên và mật khẩu để server kiểm chứng. Sau khi được server xác định,
người đùng mới có thể thực hiện việc trao đổi file giữa hai hệ thống file.
HTTP và FTP đều là giao thức truyền file và có rất nhiều đặc điểm chung như cả
hai đều sử dụng các dịch vụ của TCP. Tuy vậy hai giao thức này có những điểm khác
nhau cơ bản. Điểm khác nhau nổi bật nhất là FTP sử dụng hai kết nối TCP song song,
một đường truyền thông tin điều khiển (control connection) và một đường truyền dữ liệu
(data connection). Các thông tin điều khiển như thông tin định danh người dùng, mật
khẩu truy nhập, lệnh thay đổi thư mục, lệnh "PUT" hoặc "GET" file giữa hai máy tính
được trao đổi qua đường truyền thông tin điều khiển. Đường truyền dữ liệu để truyền file
dữ liệu thực sự. Vì FTP phân biệt luồng thông tin điều khiển với luồng dữ liệu nên nó
dược gọi là gửi thông tin điều khiển out-of-band.

Hình 2.4. FTP gồm 2 kết nối điều khiển và dữ liệu
Khi người dùng bắt đầu một phiên làm việc FTP, đầu tiên FTP sẽ thiết lập một
đường kết nối thông tin điều khiển TCP qua cổng 21. Phía client của giao thức FTP
truyền thông tin về định danh người dùng và mật khẩu cũng như lệnh thay đổi thư mục
qua kết nối này. Khi người dùng có một yêu cầu trao đổi file (truyền từ/đến máy người
dùng), FTP mở một kết nối TCP để truyền dữ liệu qua cổng 21. FTP truyền đúng một file
qua kết nối này và ngay sau khi truyền xong thì đóng kết nối lại. Nếu trong cùng phiên
làm việc người dùng có yêu cầu truyền file thì FTP sẽ mở một kết nối khác. Như vậy với
FTP, luồng thông tin điều khiển được mở và tồn tại trong suốt phiên làm việc của người
dùng, nhưng mỗi kết nối dữ liệu được tạo ra cho mỗi một yêu cầu truyền file (kết nối dữ
liệu là không liên tục).
Trong suốt phiên làm việc, FTP server phải giữ lại các thông tin về trạng thái của
người dùng, đặc biệt nó phải kết hợp các thông tin điều khiển với tài khoản của người
dùng. Server cũng lưu giữ thư mục hiện thời mà người dùng truy cập cũng như cây thư
mục của người dùng. Ghi lại các thông tin trạng thái của mỗi phiên làm việc hạn chế
đáng kể tổng số phiên làm việc đồng thời.











Chương 3
TẦNG CHUYỂN VẬN
3.1. Các khái niệm cơ bản

3.1.1. Các nhiệm vụ của Tầng chuyển vận
Tầng vận chuyển cung cấp khả năng phân mảnh dữ liệu ở nguồn để có thể truyền
các mảnh này qua các kênh truyền thông khác nhau.
Nhiệm vụ chính của tầng này là:
 Duy trì các kết nối riêng biệt giữa các ứng dụng trên host nguồn và host đích.
 Thực hiện cơ chế phân mảnh dữ liệu ở nguồn và có cơ chế quản lý các mảnh dữ
liệu này.
o Các giao thức của lớp Transport mô tả các dịch vụ phân đoạn dữ liệu ở tầng
ứng dụng.
o Ở đầu mỗi mảnh dữ liệu sẽ được gắn thêm một header chứa thông tin của
tầng chuyển vận.
 Ghép các mảnh dữ liệu tại đích để tạo thành luồng dữ liệu của mỗi ứng dụng trước
khi đẩy lên tầng ứng dụng.
 Tại host đích, các mảnh dữ liệu sẽ được tái hợp lại thành một dòng dữ liệu hoàn
chỉnh để đẩy lên tầng ứng dụng
 Có khả năng nhận diện các ứng dụng khác nhau nghĩa là có thể khởi tạo, duy trì,
bảo dưỡng, kết thúc khác nhau trên cùng một thiết bị.
o Để chuyển dữ liệu tới các ứng dụng phù hợp, tầng Transport phải nhận diện
được ứng dụng đích.
o Để làm việc này, tầng Transport gán cho mỗi ứng dụng một ký hiệu nhận
dạng gọi là số cổng.
o Mỗi một ứng dụng khi cần truy cập mạng thì được gán cho một cổng duy
nhất.
3.1.2. Các giao thức thuộc Tần chuyển vận
a. Phân loại


Các giao thức thuộc tầng chuyển vận được chia làm hai dạng chính: Các giao thức hướng
kết nối (connection-oriented) như TCP (Transmission Control Protocol), SCTP (Stream
Control Transmission Protocol) và các giao thức không hướng kết nối (connectionless)

như UDP (User Datagram Protocol).
b. Đặc tính các nhóm giao thức thuộc tầng chuyển vận
Các nhóm giao thức hướng kết nối cung cấp các phương thức linh hoạt và hiệu
quả để thực hiện các hoạt động truyền dữ liệu tin cậy, hiệu suất cao và ít lỗi, đảm bảo tính
đồng bộ và kết nối song công. Ví dụ như các hoạt động truyền mail, instant
messenger…Các giao thức hướng kết nối thuộc tầng vận chuyển là TCP (Transmission
Control Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol).
Các nhóm giao thức không hướng kết nối được sử dụng cho những ứng dụng
không đòi hỏi độ tin cậy cao, cung cấp dịch vụ truyền nhận dữ liệu theo kiểu không liên
kết. Ví dụ như game online, VoIP…Giao thức không hướng kết nối thuộc tầng vận
chuyển là UDP (User Datagram Protocol).
3.2. Giao thức TCP và UDP
3.2.1. Cấu trúc gói của giao thức TCP
TCP (tranmission Control Protcol) là giao thức hoạt động ở tầng 3 trong mô hình
OSI. Tương ứng là giao thức ở tầng chuyển vận trong mô hinh TCP/IP. Trong tầng
chuyển vận thì giao thức TCP là giao thức có thể điều khiển được quá trình truyền dữ
liệu. Nó làm được điều này là nhờ có header được đính kèm vào segment. Một gói tin
TCP bao gồm 2 phần:
– Header
– Dữ liệu
Phần header có 11 trường trong đó 10 trường bắt buộc. Trường thứ 11 là tùy chọn.




Hình 3.1. Cấu trúc của gói tin TCP
Các ứng dụng khác nhau khi được truyền trên mạng sẽ được phân biệt bởi giao
thức lớp transport là UDP hay TCP, mỗi ứng dụng sẽ có chỉ số port nguồn và port đích.
Port nguồn, port đích gồm 16 bit nên có thể tạo ra 65536 port khác nhau, từ 0 ->65535. Ở
đây port là một số nguyên dùng để xác định các ứng dụng, mỗi ứng dụng làm việc ở một

số port riêng.
Sequence number có chiều dài 32bit, đây là chỉ số nhằm đồng bộ dữ liệu truyền
giữa nguồn và đích được sử dụng để sắp xếp dữ liệu chính xác tại đích. Sequence number
là số thứ tự của gói đựoc gửi đi nếu như cờ SYN được bật. Số này bằng số thứ tự byte
đầu tiên gửi đi cộng thêm 1.
Acknowledgement Number có chiều dài 32 bit, chỉ số này được gửi cho host
nguồn, nhằm thông báo cho host nguồn biết đã nhận tốt dữ liệu đến mảnh thứ n và mong
muốn nhận mảnh thứ n+1 trong lần gửi tiếp theo.
TCP Header length cho biết chiều dài của header của TCP.
Reserved là các bit chưa được sử dụng và được gán bằng 0.
Flags (Code bits) có chiều dài 6 bit và bao gồm:


1. URG Cho phép trường urgent pointer
2. ACK Cờ cho trường Acknowledgement
3. PSH Hàm Push
4. RST Thiết lập lại đường truyền
5. SYN Đồng bộ lại số thứ tự
6. FIN Không gửi thêm số liệu
Window gồm 16 bit quy định số byte có thể nhận bắt đầu tính từ khi có gói tin
báo nhận. Trường này dùng trong kỹ thuật điều khiển luồng.
Trường cuối cùng không thuộc về header. Giá trị của trường này là thông tin dành
cho các tầng trên (trong mô hình 7 tầng OSI). Thông tin về giao thức của tầng trên không
được chỉ rõ trong phần header mà phụ thuộc vào cổng được chọn.
3.2.2. Cấu trúc gói của giao thức UDP
Mỗi gói thông tin UDP gọi là một Datagram được phân làm 2 phần header và data
trong đó header chứa thông tin về địa chỉ cổng nguồn, địa chỉ cổng đích, độ dài của gói
và checksum.

Hình 3.2. Cấu trúc gói của giao thức UDP

Source port xác định chỉ số port nguồn
Destination port xác định chỉ số port đích
Length có độ dài 16 bit xác định chiều dài của toàn bộ datagram bao gồm cả phần
header và dữ liệu. Chiều dài tối thiểu là 8 byte khi gói tin không có dữ liệu, chỉ có header.


Checksum bao gồm 16 bit dùng cho việc kiểm tra lỗi của phần header và dữ liệu.
Phương pháp tính checksum được định nghĩa trong RFC 768.
3.2.3. Khái niệm cổng (port)
Các dịch vụ dựa trên TCP và UDP theo dõi tất cả các ứng dụng đang truyền thông.
Cả TCP và UDP đều có trường header để nhận diện ứng dụng. Những dấu hiệu nhận diện
duy nhất này gọi là “cổng”.
Trong header của từng segment hoặc datagram chứa cổng nguồn và cổng đích.
– Số cổng nguồn là số tương ứng với truyền thông của ứng dụng nguồn trên máy
cục bộ.
– Số cổng đích là số tương ứng với truyền thông của ứng dụng đích trên máy ở
xa.
Số cổng được gán theo nhiều cách, phụ thuộc vào việc thông điệp gửi đi là “yêu
cầu” hay là “phản hồi”. Trong khi các tiến trình xử lý của máy chủ được gán số cổng tĩnh
thì các máy khách chọn động một số cổng cho mỗi cuộc hội thoại.
Khi ứng dụng máy khách gửi yêu cầu cho ứng dụng máy chủ, cổng đích lưu trong
header chính là số cổng gán cho dịch vụ daemon chạy trên máy chủ. Ứng dụng máy
khách phải biết cổng nào gán với process nào trên server. Ví dụ, khi trình duyệt gửi
request cho server, nó dùng TCP và cổng 80.
Cổng nguồn trong TCP header hoặc UDP header của request từ máy khách được
tính ngẫu nhiên.
– Client có thể chọn bất kỳ cổng nào không xung đột với cổng khác trên hệ thống và
giá trị lớn hơn 1024.
– Số cổng này có tác dụng làm địa chỉ trả về cho ứng dụng gửi yêu cầu.
– Tầng vận chuyển theo dõi cổng này và ứng dụng khởi tạo yêu cầu. Khi nhận được

phản hồi, nó sẽ chuyển tiếp tới đúng ứng dụng đang chờ.
3.3. Giới thiệu phần mềm phân tích mạng Wireshark
WireShark có một bề dầy lịch sử. Gerald Combs là người đầu tiên phát triển phần
mềm này. Phiên bản đầu tiên được gọi là Ethereal được phát hành năm 1998. Tám năm
sau kể từ khi phiên bản đầu tiên ra đời, Combs từ bỏ công việc hiện tại để theo đuổi một


cơ hội nghề nghiệp khác. Thật không may, tại thời điểm đó, ông không thể đạt được thoả
thuận với công ty đã thuê ông về việc bản quyền của thương hiệu Ethereal. Thay vào đó,
Combs và phần còn lại của đội phát triển đã xây dựng một thương hiệu mới cho sản
phẩm “Ethereal” vào năm 2006, dự án tên là WireShark.
- WireShark đã phát triển mạnh mẽ và đến nay, nhóm phát triển cho đến nay đã lên tới
500 cộng tác viên. Sản phẩm đã tồn tại dưới cái tên Ethereal không được phát triển thêm.
- Lợi ích Wireshark đem lại đã giúp cho nó trở nên phổ biến như hiện nay. Nó có thể đáp
ứng nhu cầu của cả các nhà phân tích chuyên nghiệp và nghiệp dư và nó đưa ra nhiều tính
năng để thu hút mỗi đối tượng khác nhau.
Các giao thực được hỗ trợ bởi WireShark:
WireShark vượt trội về khả năng hỗ trợ các giao thức (khoảng 850 loại), từ những
loại phổ biến như TCP, IP đến những loại đặc biệt như là AppleTalk và Bit Torrent. Và
cũng bởi Wireshark được phát triển trên mô hình mã nguồn mở, những giao thức mới sẽ
được thêm vào. Và có thể nói rằng không có giao thức nào mà Wireshark không thể hỗ
trợ.
- Thân thiện với người dùng: Giao diện của Wireshark là một trong những giao diện
phần mềm phân tích gói dễ dùng nhất. Wireshark là ứng dụng đồ hoạ với hệ thống
menu rât rõ ràng và được bố trí dễ hiểu. Không như một số sản phẩm sử dụng dòng
lệnh phức tạp như TCPdump, giao diện đồ hoạ của Wireshark thật tuyệt vời cho
những ai đã từng nghiên cứu thế giới của phân tích giao thức.
- Giá rẻ: Wireshark là một sản phẩm miễn phí GPL. Bạn có thể tải về và sử dụng
Wireshark cho bất kỳ mục đích nào, kể cả với mục đích thương mại.
- Hỗ trợ: Cộng đồng của Wireshark là một trong những cộng đồng tốt và năng động

nhất của các dự án mã nguồn mở.
- Hệ điều hành hỗ trợ Wireshark: Wireshark hỗ trợ hầu hết các loại hệ điều hành hiện
nay.
3.4. Giới thiệu phần mềm thiết kế và cấu hình mạng Cisco Packet Tracer
Packet Tracer là một phần mềm giả lập mạng dùng trong học tập sử dụng các thiết
bị mạng (router/switch) của Cisco. Nó được hãng Cisco cung cấp miễn phí cho các