Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP-IP

Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC TCP/IP
1.1. Lịch sử phát triển củaTCP/IP và mạng Internet
Mạng Internet là một mạng máy tính toàn cầu, bao gồm hàng chục triệu
người sử dụng, được hình thành từ cuối thập kỷ 60 từ một thí nghiệm của Bộ
quốc phòng Mỹ. Tại thời điểm ban đầu đó là mạng ARPAnet của Ban quản lý
dự án nghiên cứu Quốc phòng. ARPAnet là một mạng thử nghiệm phục vụ các
nghiên cứu quốc phòng, một trong những mục đích của nó là xây dựng một
mạng máy tính có khả năng chịu đựng các sự cố (ví dụ một số nút mạng bị tấn
côngvà phá huỷ nhưng mạng vẫn tiếp tục hoạt động). Mạng cho phép một máy
tính bất kỳ trên mạng liên lạc với mọi máy tính khác.
Khả năng kết nối các hệ thống máy tính khác nhau đã hấp dẫn mọi người,
vả lại đây cũng là phương pháp thực tế duy nhất để kết nối các máy tính của các
hãng khác nhau. Kết quả là các nhà phát triển phần mềm ở Mỹ, Anh và Châu
Âu bắt đầu phát triển các phần mềm trên bộ giao thức TCP/IP (giao thức được
sử dụng trong việc truyền thông trên Internet) cho tất cả các loại máy. Điều này
cũng hấp dẫn các trường đại học, các trung tâm nghiên cứu lớn và các cơ quan
chính phủ, những nơi mong muốn mua máy tính từ các nhà sản xuất, không bị
phụ thuộc vào một hãng cố định nào.
Bên cạnh đó các hệ thống cục bộ LAN bắt đầu phát triển cùng với sự xuất
hiện các máy để bàn (Desktop Workstations) vào năm 1983. Phần lớn các máy
để bàn sử dụng Berkeley UNIX, phần mềm cho kết nối TCP/IP đã được coi là
một phần của hệ điều hành này. Một điều rõ ràng là các mạng này có thể kết nối
với nhau dễ dàng.
Trong quá trình hình thành mạng Internet, NSFNET (được sự tài trợ của
Hội khoa học Quốc gia Mỹ) đóng một vai trò tương đối quan trọng. Vào cuối
những năm 80, NFS thiết lập 5 trung tâm siêu máy tính. Trước đó, những máy
tính nhanh nhất thế giới được sử dụng cho công việc phát triển vũ khí mới và
một vài hãng lớn. Với các trung tâm mới này, NFS đã cho phép mọi người hoạt
động trong lĩnh vực khoa học được sử dụng. Ban đầu, NFS định sử dụng
ARPAnet để nối 5 trung tâm máy tính này, nhưng ý đồ này đã bị thói quan liêu

và bộ máy hành chính làm thất bại. Vì vậy, NFS đã quyết định xây dựng mạng
riêng của mình, vẫn dựa trên thủ tục TCP/IP, đường truyền tốc độ 56 Kbps. Các
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 1
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
trường đại học được nối thành các mạng vùng và các mạng vùng được nối với
các trung tâm siêu máy tính.
Ngày nay mạng Internet đã được phát triển nhanh chóng trong giới khoa
học và giáo dục của Mỹ, sau đó phát triển rộng toàn cầu, phục vụ một cách đắc
lực cho việc trao đổi thông tin trước hết trong các lĩnh vực nghiên cứu, giáo dục
và gần đây cho thương mại.
Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói và dùng giao thức TCP/IP.
Ngày nay nhiều mạng với kiến trúc khác nhau có thể nối vào Internet nhờ các
cầu nối đa giao thức.
1.2. Giao thức TCP/IP
Khái niệm giao thức (Protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng truyền
thông. Có thể hiểu một cách khái quát đó là tập hợp tất cả các quy tắc cần thiết
(các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ ) cho phép các giao
thức trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn.
Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay
như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT (nay là ITU) dùng cho liên
mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn
hoá quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối các hệ
thống mở. Trên Internet họ giao thức được sử dụng là bộ giao thức TCP/IP .
Hai giao thức được dùng chủ yếu ở đây là TCP ( Transmision Control Protocol
) và IP (Internet Protocol ). TCP là một giao thức kiểu có kết nối (Connection-
Oriented), tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực
thể TCP trước khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu. Còn giao thức IP là một
giao thức kiểu không kết nối (Connectionless), nghĩa là không cần phải có giai
đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể nào đó trước khi trao đổi dữ liệu .
Khái niệm TCP/IP không chỉ bị giới hạn ở hai giao thức này. Thường thì

TCP/IP được dùng để chỉ một nhóm các giao thức có liên quan đến TCP và IP
như UDP (User Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol), TELNET
(Terminal Emulation Protocol) và v.v
Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng hầu hết các mạng
máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng . Mỗi hệ
thống thành phần của mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi
tầng được xây dựng trên cơ sở tầng trước đó. Số lượng các tầng cùng như tên và
chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Họ giao thức của ISO (tổ
chức tiêu chuẩn hoá quốc tế) dựa trên mô hình tham chiếu 7 lớp cho việc kết
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 2
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
nối các hệ thống mở là họ giao thức được dùng làm chuẩn để các họ giao thức
khác so sánh với nó do vậy trước khi đi vào nghiên cứu giao thức TCP/IP ta
cần xem xét mô hình 7 lớp OSI.
Trong mô hình OSI mục đích của mỗi tầng là cung cấp các dịch vụ cho
tầng cao hơn tiếp theo, mô tả chi tiết cách thức cài đặt các dịch vụ này. Các tầng
được trừu tượng hoá theo cách là mỗi tầng chỉ biết rằng nó liên lạc với tầng
tương ứng trên máy khác. Trong thực tế thì mỗi tầng chỉ liên lạc với các tầng kề
trên và kề dưới nó trên mỗi hệ thống mà thôi.
Trừ tầng thấp nhất trong mô hình mạng không tầng nào có thể chuyển
thông tin một cách trực tiếp với tầng tương ứng trong mạng máy tính khác.
Thông tin trên máy cần gửi phải được chuyển đi qua tất cả các tầng thấp hơn.
Thông tin sau đó lại được truyền qua Card mạng tới máy nhận và lại được
truyền lên qua các tầng cho đến khi nó đến tầng đã gửi thông tin đi.
1.2.1. Mô hình 7 lớp OSI
Mô hình này bao gồm 7 tầng. Tên gọi và chức năng các tầng được trình bày
trong hình 1.1.
Giao thức tầng 7
Giao thức tầng 6
Giao thức tầng 5

Giao thức tầng4
Giao thức tầng 3
Giao thức tầng 2
Giao thức tầng1
Hệ thống mở A

Hệ thống mở B
7 APPLICATION ỨNG DỤNG 7
6 PRESENTATION TRÌNH DIỄN 6
5 SESSION PHIÊN 5
4 TRANSPORT GIAO VẬN 4
3 NETWORK MẠNG 3
2 DATA LINK LIÊN KẾT DỮ LIỆU 2
Hình 1.1: Mô hình 7 lớp OSI
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 3
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Chức năng của các tầng như sau:
 Tầng vật lý (Physical): Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bits không
có cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ
các phương tiện cơ, điện, hàm, vật lý.
 Tầng liên kết dữ liệu (Data link): Cung cấp phương tiện để truyền thông
tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy, gửi các khối dữ liệu với các cơ
chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.
 Tầng mạng (Network): Thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông
tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ
liệu và cắt/ hợp dữ liệu nếu cần.
 Tầng giao vận (Transport): Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu
mút (end - to - end), thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng
dữ liệu giữa hai đầu mút. Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt / hợp
dữ liệu nếu cần.

 Tầng phiên (Session): Cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa
các ứng dụng, thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền
thông giữa các ứng dụng.
 Tầng trình diễn (Presentation): Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng
yêu cầu truyền dữ liệu của các tầng ứng dụng qua mô hình OSI.
 Tầng ứng dụng (Application): Cung cấp các phương tiện để người sử
dụng có thể truy cập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các
dịch vụ thông tin phân tán.
OSI Model TCP/IP Architectual Model
Application
Presentation
Session
T ransport
Network
Data link
Physical
T elnet
FT P
SMT P
DNS
SNMP
Transmision Control
Protocol (TCP)
Use rDatagram
Protocol (UDP)
RIP
ICMP
Internet Protocol (IP)
ARP
Ethernet

T okenbus
T oken Ring FDDI
IEEE802.3 IEEE802.4 EEE802.5 ANSI X3 T 95
1.2.2. Giao thức TCP/IP và mô hình 7 lớp OSI
Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP được minh hoạ tổng quát như hình
1.2 với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn được sử dụng có so sánh với
kiến trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao
thức này.
Hình 1.2: Giao thức TCP/IP khi so sánh với mô hình OSI
FT P – File T ransfer Protocol
SMT P- Simple Mail T ransfer Protocol
DNS – Domain Name System
SNMP – Simple Network Manage Protocol
ICMP- Internet Control Message Protocol
ARP - Address Resolution Protocol
FDDI - - Fiber Distributed Data Interface
RPI - - Routing Information Protocol
Trong đó :
TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ tục liên lạc ở tầng giao vận của
TCP/IP. TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông suốt và tính đúng đắn của dữ
liệu giữa 2 đầu của kết nối, dựa trên các gói tin IP.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 4
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
UDP: (User Datagram Protocol) Thủ tục liên kết ở tầng giao vận của
TCP/IP. Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả năng thông suốt của dữ liệu,
cũng không có chế độ sửa lỗi. Bù lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn
TCP.
IP: (Internet Protocol) Là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nó có trách
nhiệm vận chuyển các Datagrams qua mạng Internet.
ICMP: (Internet Control Message Protocol) Thủ tục truyền các thông tin

điều khiển trên mạng TCP/IP. Xử lý các tin báo trạng thái cho IP như lỗi và các
thay đổi trong phần cứng của mạng ảnh hưởng đến sự định tuyến thông tin
truyền trong mạng.
RIP: (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin đây
là một trong những giao thức để xác định phương pháp định tuyến tốt nhất cho
truyền tin.
ARP: (Address Resolution Protocol) Là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu.
Chức năng của nó là tìm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đó. Muốn vậy
nó thực hiện Broadcasting trên mạng, và máy trạm nào có địa chỉ IP trùng với
địa chỉ IP đang được hỏi sẽ trả lời thông tin về địa chỉ vật lý của nó.
DSN: (Domain name System) Xác định các địa chỉ theo số từ các tên của
máy tính kết nối trên mạng.
FTP: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tệp để truyền tệp từ một
máy này đến một máy tính khác. Dịch vụ này là một trong những dịch vụ cơ
bản của Internet.
Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa
với Telnet người sử dụng có thể từ một máy tính của mình ở xa máy chủ, đăng
ký truy nhập vào máy chủ để xử dụng các tài nguyên của máy chủ như là mình
đang ngồi tại máy chủ.
SMTP: (Simple Mail Transfer Protocol) Giao thức truyền thư đơn giản: là
một giao thức trực tiếp bảo đảm truyền thư điện tử giữa các máy tính trên mạng
Internet.
SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng
đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và
các thiết bị kết nối mạng.
1.2.3. Giao thức liên mạng IP
Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành
liên mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP tương tự vai trò của giao thức tầng
mạng trong mô hình OSI. Mặc dù từ Internet xuất hiện trong IP nhưng giao
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 5

Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
thức này không nhất thiết phải sử dụng trên Internet. Tất cả các máy trạm trên
Internet đều hiểu IP, nhưng IP có thể sử dụng trong các mạng mà không có sự
liện hệ với Internet.
IP là giao thức kiểu không kết nối (Connectionless) tức là không cần có
giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong
giao thức IP là IP Datagram hay gọi tắt là Datagram.
Một Datagram được chia làm hai phần : Phần tiêu đề (Header) và phần
chứa dữ liệu cần truyền (Data). Trong đó phần Header gồm một số trường chứa
các thông tin điều khiển Datagram.
1.2.3.1.Cấu trúc của IP Datagram
Cấu trúc tổng quát của một IP Datagram như sau:
DATAGAM HEADER DATAGRAM DATA AREA
Cấu trúc chi tiết của một IP Datagram Header được mô tả như hình 1.3.
Version IHL Type of service Total length
Identification Flags Fragment offset
Time to live Protocol Header checksum
Source IP address
Destination IP address
Options Padding
Datas
:
Hình 1.3: Cấu trúc của Datagram
Trong đó:
• Trường version (4 bits) cho biết phiên bản của IP đang được sử dụng,
hiện nay là IPv4. Trong tương lai thì địa chỉ IPv6 sẽ được sử dụng.
• IHL (4 bits) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Header Length) của
Datagram tính theo đơn vị từ ( 32 bits).
• Type of service (8 bits), đặc tả các tham số về dịch vụ. Khuôn dạng của
nó được chỉ ra như sau.

0 1 2 3 4 5 6 7
Precedence D T R Reserved
8 Bits của trường Service được chia ra làm 5 phần cụ thể như sau :
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 6
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
♦ Precedence (3 bits) chỉ thị quyền ưu tiên gửi Datagram, các mức ưu
tiên từ 0 (bình thường) đến mức cao nhất là 7 (điều khiển mạng) cho
phép người sử dụng chỉ ra tầm quan trọng của Datagram.
♦ Ba bit D, T, R nói nên khiểu truyền Datagram, cụ thể như sau:
 Bit D (Delay)chỉ độ trễ yêu cầu.
 Bit T (Throughput) chỉ thông lượng yêu cầu.
 Bit R (Reliability) chỉ độ tin cậy yêu cầu.
♦ Reserved (2 bits) chưa sử dụng.
• Total Length (16 bits) : Chỉ độ dài toàn bộ Datagram kể cả phần Header.
Đơn vị tính là Byte.
• Identification (16 bits) Trường này được sử dụng để giúp các Host đích
lắp lại một gói đã bị phân mảnh, nó cùng các trường khác như Source
Address, Destination Address để định danh duy nhất một Datagram khi
nó còn ở trên liên mạng.
• Flags( 3 bits) liên quan đến sự phân đoạn các Datagrams cụ thể như sau:
0 1 2
0 DF MF
Trong đó các thành phần:
Bit 0 Chưa sử dụng lấy giá trị 0.
Bit 1 (DF) DF=0: Thực hiện phân đoạn.
DF=1: Không thực hiện phân đoạn.
Bit 2 (MF) MF=0: Phân đoạn lần cuối.
MF=1: Phân đoạn thêm.
• Fragment offset (13 bits): Chỉ vị trí của đoạn (Fragment) ở trong
Datagram. Đơn vị tính là 64 bits (8 Bytes).

• Time to live (8 bits): Cho biết thời gian tồn tại của Datagram trên liên
mạng. Để tránh tình trạng một Datagram bị quẩn trên liên mạng. Nếu sau
một khoảng thời gian bằng thời gian sống mà Datagram vẫn chưa đến
đích thì nó bị huỷ.
• Protocol (8 bits) Cho biết giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ
liệu ở trạm đích. Giao thức tầng trên của IP thường là TCP hoặc UDP.
• Header Checksum (16 bits): Đây là mã kiểm soát lỗi 16 bits theo
phương pháp CRC cho vùng Header nhằm phát hiện các lỗi của
Datagram.
• Source Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm nguồn.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 7
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
• Destination Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm đích. Trong
một liên mạng địa chỉ IP của trạm nguồn và địa chỉ IP của trạm đích là
duy nhất.
• Options (độ dài thay đổi) Dùng để khai báo Options do người sử dụng
yêu cầu.
• Padding (độ dài thay đổi) Là một vùng đệm được dùng để đảm bảo cho
phần Header luôn kết thúc ở mức 32 bits. Giá trị của Padding gồm toàn
bit 0.
• Data (Độ dài thay đổi) Vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bits. Kích
thước tối đa của trường Data là 65535 Bytes.
1.2.3.2.Quá trình phân mảnh các gói dữ liệu
Trong quá trình truyền dữ liệu, một gói dữ liệu (Datagram) có thể được
truyền đi qua nhiều mạng khác nhau. Một gói dữ liệu nhận được từ một mạng
nào đó có thể quá lớn để truyền đi trong một gói đơn của mạng khác, bởi vậy
mỗi loại cấu trúc mạng cho phép một đơn vị truyền cực đại MTU (Maximum
Transmission Unit) khác nhau. Đây chính là kích thước lớn nhất của một gói
mà chúng có thể truyền được. Nếu như một gói dữ liệu nhận được từ một mạng
nào đó mà kích thước của nó lớn hơn MTU của mạng khác thì nó cần được

phân mảnh ra thành gói nhỏ hơn gọi là Fragment để truyền đi, quá trình này
gọi là quá trình phân mảnh. Dạng của một Fragment cũng giống như dạng của
một gói dữ liệu thông thường. Từ thứ hai trong phần Header chứa các thông tin
để xác định mỗi Fragment và cung cấp các thông tin để hợp nhất các Fragments
này lại thành các gói như ban đầu. Trường định danh (Indentification) dùng để
xác định Fragment này thuộc vào gói dữ liệu nào. Trường định danh có một giá
trị duy nhất cho mỗi gói dữ liệu được vận chuyển. Mỗi thành phần của gói dữ
liệu bị phân mảnh sẽ có cùng giá trị trường định danh. Điều đó cho phép IP lắp
ráp lại các gói dữ liệu bị phân mảnh một cách phù hợp.
Hậu quả của việc phân mảnh dữ liệu là các gói bị phân mảnh sẽ đến đích
chậm hơn so với một gói không bị phân mảnh. Vì vậy phần lớn các ứng dụng
đều tránh không sử dụng kỹ thuật này nếu có thể. Vì sự phân mảnh tạo ra các
gói dữ liệu phụ nên cần quá trình sử lý phụ làm giảm tính năng của mạng. Hơn
nữa vì IP là một giao thức không tin cậy nên khi bất kỳ một gói dữ liệu bị phân
mảnh nào bị mất thì tất cả các mảnh sẽ phải truyền lại. Chính vì lý do này nên
phải gửi các gói dữ liệu lớn nhất mà không bị phân mảnh, giá trị này là Path
MTU.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 8
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
1.2.3.3. Phương pháp đánh địa chỉ trong TCP/IP
Để có thể thực hiện truyền tin giữa các máy trên mạng, mỗi máy tính trên
mạng TCP/IP cần phải có một địa chỉ xác định gọi là địa chỉ IP. Hiện nay mỗi
địa chỉ IP được tạo bởi một số 32 bits (IPv4)và được tách thành 4 vùng, mỗi
vùng có một Byte có thể biểu thị dưới dạng thập phân, nhị phân, thập lục phân
hoặc bát phân. Cách viết phổ biến nhất hay dùng là cách viết dùng ký tự thập
phân. Một địa chỉ IP khi đó sẽ được biểu diễn bởi 4 số thập phân có giá trị từ 0
đến 255 và được phân cách nhau bởi dấu chấm (.). Mỗi giá trị thập phân biểu
diễn 8 bits trong địa chỉ IP. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất
cho một host ở trên mạng .
IPv4 sử dụng 3 loại địa chỉ trong trường nguồn và đích đó là:

 Unicast: Để thể hiện một địa chỉ đơn hướng. Địa chỉ đơn hướng là địa
chỉ dùng để nhận dạng từng nút một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển
mạch nằm ở trung tâm như Router chẳng hạn ) cụ thể là một gói dữ liệu
được gửi tới một địa chỉ đơn hướng sẽ được chuyển tới nút mang địa chỉ
đơn hướng đó.
 Multicast: Địa chỉ đa hướng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một tập hợp
nút nhưng không phải là tất cả. Tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác
nhau hợp thành, gói dữ liệu IP gửi tới một địa chỉ Multicast sẽ được gửi
tới tất cả các Host tham dự trong nhóm Multicast này.
 Broadcast: Thể hiện tất cả các trạm trên mạng. Thông thường điều đó
giới hạn ở tất cả các Host trên một mạng con địa phương.
Các địa chỉ IP được chia ra làm hai phần, một phần để xác định mạng (net
id) và một phần để xác định host (host id). Các lớp mạng xác định số bits được
dành cho mỗi phần mạng và phần host. Có năm lớp mạng là A, B, C, D, E,
trong đó ba lớp đầu là được dùng cho mục đích thông thường, còn hai lớp D và
E được dành cho những mục đích đặc biệt và tương lai. Trong đó ba lớp chính
là A,B,C.
c la s s ID New o r k ID Hos t ID
0 3 1
Hình vẽ sau cho thấy cấu trúc của
một địa chỉ IP.
0 Ne tw or k ID Hos t ID
3 180 1 7
 
 

  
  
0
0 Netw o r k ID Hos t ID

31161 2 1 5
1
0 Netw or k ID Hos t ID
31
2 22 3 21
1
1
1
0
1 0 Mu ltic as t a d dres s
31
2 3 4
1
1
1
0
1 1 Res erv ed for fu tu r e us e
31
2 3 4
1
1
1
0
0
Mỗi lớp địa chỉ được đặc trưng bởi một số bits đầu tiên của Byte đầu tiên
có cấu trúc chi tiết như hình 1.4.
Hình 1.4: Cấu trúc các khuôn dạng địa chỉ
Vũ Khoa ĐTTT4 K40 9
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Từ cấu trúc phân lớp địa chỉ ta có thể nhận thấy:

• Nhỏ hơn 128 là địa chỉ lớp A. Byte đầu tiên xác định địa chỉ mạng, ba
Bytes còn lại xác định địa chỉ máy trạm.
• Từ 128 đến 191 là địa chỉ lớp B. Hai Bytes đầu xác định địa chỉ mạng.
Hai Bytes tiếp theo xác định địa chỉ máy trạm.
• Từ 192 đến 223 là địa chỉ lớp C. Ba Bytes đầu xác định địa chỉ mạng.
Bytes còn lại xác định địa chỉ máy trạm.
• Lớn hơn 223 là các địa chỉ dùng để quảng bá hoặc dùng dự trữ cho các
mục đích đặc biệt và ta có thể không cần quan tâm.
Nhìn vào trên hình ta có bảng phân lớp địa chỉ IP như bảng 1.1.
Network class Số mạng Số Hosts trong mạng
A 126 16.777.214
B 16.382 65.534
C 2.097.150 254
Bảng 1.1: Bảng phân lớp địa chỉ
Tuy nhiên không phải tất cả các số hiệu mạng (net id) đều có thể dùng
được. Một số địa chỉ được để dành cho những mục đích đặc biệt.
Lớp A có số mạng ít nhất, nhưng mỗi mạng lại có nhiều hosts thích hợp
với các tổ chức lớn có nhiều máy tính.
Lớp B có số mạng và số hosts vừa phải.
Còn lớp C có nhiều mạng nhưng mỗi mạng chỉ có thể có 254 hosts, thích
hợp với tổ chức có ít máy tính.
Để tiện cho việc quản trị cũng như thực hiện các phương pháp tìm đường
trên mạng. Ở các mạng lớn (lớp A) hay mạng vừa (lớp B) người ta có thể chia
chúng thành các mạng con (Subnets) . Ví dụ cho rằng một mạng con có địa chỉ
lớp B là 191.12.0.50 khi đó coi 191.12.0.0 là địa chỉ toàn mạng và lập địa chỉ
191.12.1. cho Subnet 1 và 191.12.2 cho Subnet 2.
Có thể dành trọn một nhóm 8 bits để đánh địa chỉ Subnet và một nhóm để
đánh địa chỉ các máy trong từng Subnet. Như thế tất nhiên là số máy trong một
Subnet sẽ ít đi tương tự như trong mạng nhỏ. Sự phân chia này làm giảm kích
thước của bảng định tuyến trong Router/ Gateway, nghĩa là tiết kiệm dung

lượng nhớ và thời gian xử lý.
Sự phân chia một mạng thành nhiều mạng con phát sinh vấn đề là số
lượng bit dành để đánh địa chỉ mạng con có thể khác nhau và tuỳ thuộc vào nhà
quản trị mạng. Do đó người ta đưa vào khái niệm Subnet Mask. Subnet Mask
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
10
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
cũng giống như địa chỉ IP bao gồm 32 bits. Mục đích của điạ chỉ Subnet Mask
là để chia nhỏ một địa chỉ IP thành các mạng nhỏ hơn và theo dõi vùng nào trên
địa chỉ IP được dùng để làm địa chỉ cho mạng con (còn được gọi là các Subnet)
đó vùng nào dùng làm địa chỉ cho các máy trạm.
Nội dung của một Subnet Mask được quy định như sau :
Các bit 1 : dùng để chỉ định địa chỉ mạng trên địa chỉ IP.
Các bit 0 : dùng để chỉ định địa chỉ máy trạm trên địa chỉ IP.
Ví dụ đối với mạng A có địa chỉ là 25.0.0.0, nếu dành 8 bits cho Subnet thì
mặt nạ có giá trị là 255.255.0.0 , nếu dành 16 bits cho Subnet thì mặt nạ có giá
trị là 255.255.255.0.
Từ địa chỉ IP ta thực hiện phép toán logic AND với địa chỉ Subnet Mask kết
quả sẽ tạo ra được địa chỉ mạng nơi đến. Kết quả này được sử dụng để tìm bước
tiếp theo trong thuật toán tìm đường trên mạng. Nếu kết quả này trùng với địa
chỉ mạng tại trạm đang làm việc thì sẽ xét tiếp địa chỉ máy trạm để truyền đi.
Theo cấu trúc của Subnet Mask thì ta thấy tất cả các trạm làm việc trong cùng
một mạng con có cùng giá trị Subnet Mask.
Với phương pháp này số bits dùng để đánh địa chỉ host có thể nhỏ hơn 8
bits (đối với lớp C) tức là một địa chỉ lớp C có thể phân nhỏ hơn nữa và khi đó
các mạng con này thường được xác định bởi các địa chỉ có thêm phần chú thích
số bits dành cho địa chỉ mạng, ví dụ 203.160.0.0/25 mô tả Subnet 203.160.0.0
(thuộc lớp C) nhưng có 25 bits dùng cho địa chỉ mạng và 7 bits dùng cho địa
chỉ Hosts tức là Subnet này chỉ có tối đa là 128 Hosts chứ không phải là 256
Hosts.

Trong tất cả các lớp địa chỉ mạng cũng như các Subnets, các điạ chỉ đầu và
cuối của mạng được dùng cho các mục đích riêng. Một địa chỉ IP cùng với tất
cả các bits địa chỉ máy trạm có giá trị có là 0 (địa chỉ đầu mạng) được dùng để
chỉ chính mạng đó (hay địa chỉ xác định mạng). Ví dụ địa chỉ 203.160.1.0 được
dùng để chỉ mạng 203.160.1.0. Còn nếu tất cả các bits địa chỉ trong phần địa chỉ
của trạm đều có giá trị là 1 (địa chỉ cuối mạng) thì địa chỉ này được dùng làm
địa chỉ quảng bá. Ví dụ địa chỉ quảng bá của mạng 203.160.1.0 là
203.160.1.255. Một gói dữ liệu gửi đến địa chỉ này sẽ được truyền đến tất cả
các máy trạm trên địa chỉ này.
Trên mạng Internet, việc quản lý và phân phối địa chỉ IP là do NIC
(Network Information Center). Với sự bùng nổ của số máy tính kết nối vào
mạng Internet, địa chỉ IP đã trở thành một tài nguyên cạn kiệt, người ta đã phải
xây dựng nhiều công nghệ để khắc phục tình hình này. Ví dụ như công nghệ
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
11
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
cấp phát địa chỉ IP động như BOOTP hay DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol). Khi sử dụng công nghệ này thì không nhất thiết mọi máy trên mạng
đều phải có một địa chỉ IP định trước mà nó sẽ được Server cấp cho một địa chỉ
IP khi thực hiện kết nối. Tuy nhiên giải pháp này chỉ là tạm thời trong tương lai
thì địa chỉ IPv6 sẽ đượcđưa vào sử dụng.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
12
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
1.2.3.4.Địa chỉ IPv6
Cấu trúc Header của gói IPv6 được trình bày trong hình 1.5.
Version
Number
Priority Flow Lable
Pay load Length Next Header Hop limit

Source IP Address ( 128 Bits)
Destination IP Address (128 Bits)
Hình 1.5: Cấu trúc Header gói IPv6
Cấu trúc của gói IPv6 không hoàn toàn tương thích một cách trực tiếp với
cấu trúc của gói IPv4, nó có cấu trúc để cho việc truyền dẫn càng nhanh càng
tốt, và nó vẫn cùng hoạt động với IPv4.
IPv6 có một số đặc điểm chính sau đây:
• 128 bits địa chỉ thay cho 32 bits địa chỉ.
• Thiết lập và cấu hình đơn giản : IPv6 có thể tự động đặt cấu hình các địa
chỉ cục bộ.
• Định dạng Header đơn giản một vài trường đã được bỏ đi hoặc trở thành
không bắt buộc. Sự định dạng Header mới này cải thiện tính năng của bộ
định tuyến và dễ dàng thêm các loại Header mới.
• Cải tiến sự trợ giúp đối với các tuỳ chọn và các mở rộng.
• Sự trợ giúp đối với việc xác nhận đúng và sự mã hoá dữ liệu. Sự trợ giúp
đối với việc xác nhận đúng, tính chân thật của dữ liệu, tính bí mật của dữ
liệu là một phần của kiến trúc IPv6.
• Không giống như IPv4 các gói dữ liệu trong IPv6 nói chung không bị
phân mảnh. Nếu sự phân mảnh được yêu cầu nó sẽ được thực hiện không
phải bằng các bộ định tuyến mà bằng nguồn của các gói dữ liệu. Đối với
một gói dữ liệu bị phân mảnh, Host nguồn sẽ sinh ra một giá trị tự nhận
diện duy nhất.
IPv6 có 128 bits địa chỉ dài hơn bốn lần so với IPv4 nên khả năng theo lý
thuyết có thể cung cấp một không gian địa chỉ lớn hơn nhiều. Đây là không
gian địa chỉ cực lớn với mục đích không chỉ cho Internet mà còn cho tất cả các
mạng máy tính, các hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển và thậm chí còn
cả các vật dụng trong gia đình. Địa chỉ IPv6 được phân ra là 3 loại chính như
sau :
 Unicast Address: Địa chỉ đơn hướng là địa chỉ dùng để nhận dạng từng
nút một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm như

Vũ Khoa ĐTTT4 K40
13
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Router chẳng hạn) cụ thể là một gói dữ liệu được gửi tới một địa chỉ đơn
hướng sẽ được chuyển tới nút mang địa chỉ đơn hướng đó.
 Anycast Address: Địa chỉ bất kỳ hướng nào. Là địa chỉ dùng để nhận
dạng một tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể là
một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ bất cứ hướng nào sẽ được
chuyển tới một nút gần nhất trong tập hợp nút mạng địa chỉ Anycast đó.
 Multicast Address : Địa chỉ đa hướng. Là địa chỉ dùng để nhận dạng một
tập hợp nút. Tập hợp nút bao gồm nhiều nút khác nhau hợp thành, cụ thể
là một gói số liệu được gửi tới một địa chỉ đa hướng sẽ được chuyển tới
tất cả các nút trong địa chỉ Multicast đó.
1.2.3.5. Giao thức ARP
Khi hai máy trên mạng Internet muốn kết nối với nhau thì chúng phải
biết điạ chỉ của nhau, địa chỉ được sử dụng là địa chỉ Internet. Tuy nhiên nếu
hai máy cùng trong một mạng vật lý thì chúng không thể sử dụng địa chỉ IP để
liên lạc với nhau, chúng chỉ có thể kết nối với nhau khi chúng biết được địa chỉ
vật lý của nhau. Vấn đề đặt ra là làm sao một trạm hay một Router có thể ánh
xạ địa chỉ IP (32 bits hoặc 128 bits ) sang địa chỉ vật lý (48 bits) khi chúng cần
gửi một gói dữ liệu qua mạng vật lý. Trước kia trong các hệ thống sử dụng giao
thức TCP/IP thì phải có một bảng chỉ ra sự liên quan giữa địa chỉ IP và địa chỉ
vật lý (địa chỉ MAC) tuy nhiên ngày vấn đề này được giải quyết thông qua
giao thức xác định địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol). Giao thức ARP
cho phép một trạm có thể biết được địa chỉ vật lý của một trạm khác trên cùng
một mạng vật lý khi nó biết địa chỉ IP của trạm kia.
!
!
! !
"#$%$&'

"#$&(&$
"$&(&$)(#$&(&$
)(#$&(&$
Hình 1.6 minh hoạ điều đó.
Hình 1.6: Giao thức ARP
Khi một máy trạm có địa chỉ 129.1.1.1 muốn biết địa chỉ vật lý của máy
trạm có địa chỉ 129.1.1.4 thì nó gửi đi một gói tin đặc biệt có chứa địa chỉ IP
129.1.1.4 đến tất cả các trạm khác (Sử dung chế độ Broadcast) để yêu cầu trả
lời cho biết địa chỉ vật lý của máy này. Tất cả các trạm trên mạng đều nhận
được thông báo này nhưng chỉ có trạm có địa chỉ IP là 129.1.1.4 nhận ra địa chỉ
IP của nó nên nó gửi cho máy 129.1.1.1 một phúc đáp trả lời địa chỉ vật lý của
nó.
Tuy nhiên nếu bất cứ lúc nào muốn kết nối, mỗi máy trạm đều phải thực
hiện quảng bá yêu cầu ARP như vậy sẽ làm tăng khả năng tắc nghẽn trên mạng
vì tất cả các máy trong mạng đều nhận được yêu cầu này và phải xử nó. Để
tránh tình trạng này trên mỗi máy trạm đều có thiết kế một vùng nhớ gọi là ARP
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
14
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
table hoặc ARP cache. Bảng này sẽ lưu giữ địa chỉ IP tương ứng với địa chỉ vật
lý của các máy trạm gần nhất mà nó nhận được và được cập nhật tự động khi
nhận được trả lời ARP. Trước khi gửi đi một yêu cầu ARP thì một máy trạm sẽ
tìm trong ARP table xem có địa chỉ vật lý nào tương ứng với điạ chỉ IP mà nó
muốn kết nối hay không, nếu có thì nó sẽ gửi dữ liệu mà không phải phát yêu
cầu ARP. Bên cạnh đó để giảm việc phát đi các yêu cầu ARP thì khi một máy
trạm nào trả lời một yêu cầu ARP nó sẽ tự động cập nhật địa chỉ IP và địa chỉ
vật lý của nơi yêu cầu vào ARP table. Các ARP table này tuỳ theo cấu trúc khác
nhau mà có phương pháp cập nhật hoặc loại bỏ địa chỉ khác nhau. Hình 1.7 chỉ
ra các để thực hiện một yêu cầu ARP.


"#$%$&'
"'*$
+"$,
'- .
/


Hình 1.7: Các bước thực hiện ARP
 Trước khi thực hiện kết nối thì máy trạm phải biết địa chỉ MAC tương
ứng với địa chỉ IP.
 Nó sẽ tìm trong ARP table xem có địa chỉ nào phù hơp không.
 ARP table sẽ trả lời địa chỉ MAC (nếu có).
 Nếu địa chỉ MAC không có trong ARP table thì máy đó sẽ phát ra yêu
cầu ARP lên trên mạng, nếu địa chỉ MAC có trong ARP table thì kết nối
được thực hiện.
 Cùng với việc nhận được trả lời ARP thì ARP table được cập nhật.
Khuôn dạng của một gói tin ARP cũng như RARP dùng cho mạng Ethernet
được mô tả như hình 1.8.
Bit 0 Bit 16
Type of Hardware(16bits)
Type of Protocol(16bits)
Length of Hardware
Address
Length of Protocol
Address
Operation(16bits)
Hardware address of the source station
IP address of the source station
Hardware address of the destination station
IP address of the destination station

Hình 1.8: Khuôn dạng gói tin ARP/RARP
Ý nghĩa của các trường trong khuôn dạng như sau:
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
15
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
• Type of Hardware (16bits): Mô tả kiểu giao diện phần cứng, thường được
dùng để chỉ các mạng LAN hoạt động theo các chuẩn IEEE 802. Trường này
mang giá trị 1 đối với các mạng Ethernet.
• Type of Protocol (16bits): Mô tả kiểu địa chỉ giao thức cao cấp (IP, IPX
Apple Talk), trường này mang giá trị 0800 ở hệ 16 đối với địa chỉ IP.
• Length of Hardware Address: Chỉ thị độ dài địa chỉ phần cứng.
• Length of Protocol Address: Chỉ thị độ dài địa chỉ của giao thức cao cấp.
• Operation (16bits): Cho biết gói tin ARP/RARP là gói mang thông tin hỏi
hay phúc đáp:
Operation = 1: ARP Request.
= 2: ARP Response.
= 3: RARP Request.
= 4: RARP Response.
• Hardware address of the source station: Địa chỉ vật lý của trạm gửi.
• IP address of the source station: Địa chỉ IP của nơi gửi.
• Hardware address of the destination station: Địa chỉ vật lý của đích, trường
này thường được thiết lập là 0 trong các ARP Reqest, và được điền vào bằng
các thủ tục phúc đáp của trạm đích.
• IP address of the destination station: Địa chỉ IP của nhận, nó được thiết lập
bởi trạm nguồn.
Khi các gói tin ARP được truyền trên mạng tuỳ theo cấu trúc của các mạng
khác nhau mà có các khung dữ liệu gửi đi tương ứng. Các khung dữ liệu này
được phân biệt với các khung tin loại khác bằng một trường kiểu trong phần
tiêu đề của khung. Với mạng Ethernet, khung tin ARP có trường kiểu mang giá
trị 0806 ở hệ 16.

1.2.3.6. Giao thức RARP(Reverse ARP)
Các máy tính thường lưu trữ địa chỉ IP của nó trên bộ nhớ thứ cấp, nơi mà
hệ điều hành có thể tìm thấy khi khởi động. Nhưng với những máy tính không
thường xuyên làm việc với bộ nhớ thứ cấp (chẳng hạn chúng lưu giữ tập tin trên
một máy Server ở xa) thì chúng không biết địa chỉ IP của mình. Vì vậy một
máy tính không có ổ đĩa cứng khi khởi động phải liên lạc với Server để biết
được địa chỉ IP của nó trước khi kết nối vào hệ thống sử dụng TCP/IP.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
16
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Máy tính có thể nhận biết được địa chỉ vật lý của nó từ phần cứng giao
tiếp mạng được cài đặt trên nó. Từ địa chỉ vật lý này, các máy tính không có bộ
nhớ thứ cấp có thể tìm ra địa chỉ IP của nó thông qua giao thức RARP.
Khuôn dạng của thông báo RARP về cơ bản giống khuông dạng của thông
báo ARP, chỉ khác về cách thức khai báo một số trường trong đó.
Cũng như thông báo ARP, một thông báo RARP cũng được đóng trong
một khung thông tin mạng và được gửi từ máy này đến máy khác. Phần tiêu đề
của khung tin có chứa một trường kiểu mang giá trị 8035 ở hệ 16 cho phép
phân biệt khung tin chứa thông báo RARP với các khung tin dạng khác. Hình
1.9 minh hoạ cách thức mà một máy sử dụng RARP để xác định địa chỉ IP của
nó.
Để biết địa chỉ IP của mình, đầu tiên máy A quảng bá một yêu cầu RARP
đến tất cả các máy khác. A cung cấp địa chỉ vật lý của nó trong gói tin RARP.
Tất cả các máy trên mạng đều nhận được yêu cầu này nhưng chỉ có máy nào
cung cấp dịch vụ RARP mới tiến hành xử lý và trả lời yêu cầu này. Những máy
đó được gọi là các RARP Server. Trong một mạng con nói chung cần phải có
một máy tính như vậy.

!
! !

""#$%$&'
""#$&(&$
"$&(&$
Hình 1.9 Giao thức RARP
1.2.3.7. ARP uỷ quyền
ARP uỷ quyền là phương pháp mà trong đó một máy thường là một
Router trả lời các yêu cầu ARP cho các máy khác bằng cách cung cấp địa chỉ
vật lý của chính nó. Bằng cách tạo ra một máy khác, Router chấp nhận trách
nhiệm chuyển các gói. Mục đích của ARP uỷ quyền là cho phép một khu vực sử
dụng một địa chỉ mạng với nhiều địa chỉ vật lý.
Main Ne t work
Hidden Net work
H1 H2
H3
Rout er
H4 H5
Như hình
1.10 ARP uỷ quyền cho phép một địa chỉ mạng được chia sẻ giữa hai mạng vật
lý. Router R trả lời cho các yêu cầu ARP ở mỗi mạng cho các Hosts ở các mạng
khác bằng cách đưa ra địa chỉ vật lý của nó và sau đó nó sẽ chuyển tiếp các gói
khi nó nhận được. Router R biết máy nào nằm ở mạng vật lý nào và dùng ARP
uỷ quyền để tạo ra ảo giác rằng chỉ có một mạng tồn tại. Để làm được việc đó R
lưu giữ vị trí của các Hosts và cho phép tất cả các Hosts trong mạng liên lạc với
nhau như là kết nối trực tiếp.
Hình 1.10: ARP uỷ quyền nối hai mạng vật lý có cùng địa chỉ mạng
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
17
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Như trong hình, H1 muốn gửi một gói đến H4 nó sẽ dùng yêu cầu ARP để
hỏi địa chỉ vật lý của H4. Do R có phần mềm ARP uỷ quyền nó thu được yêu

cầu ARP và sẽ quyết định gửi đi trả lời ARP bằng địa chỉ vật lý của nó. H1 sẽ
gửi gói đến R, khi R nhận được Datagram nó sẽ gửi Datagram đến H4.
1.2.3.8.Định tuyến cho IP Datagram
Việc định tuyến cho IP Datagram trong liên mạng rất phức tạp. Thuật toán
định tuyến IP sẽ tính toán và lựa chọn đường đi nào thích hợp nhất để gửi một
Datagram qua các mạng vật lý đến trạm đích là nơi nhận Datagram. Các phần
mềm định tuyến sẽ tiến hành phân tích các vấn đề như: xem xét kiểu mạng,
chiều dài của Datagram hay các kiểu dịch vụ được mô tả trong Datagram
Header để tìm đường đi tốt nhất.
Trong vấn đề định tuyến người ta phân ra làm hai loại, đó là định tuyến
trực tiếp và định tuyến gián tiếp. Việc truyền tin giữa hai máy được gọi là trực
tiếp nếu hai máy này cùng được nối vào một mạng vật lý. Chuyển gián tiếp
được thực hiện khi khi hai máy không cùng kết nối vào một mạng vật lý. Vì vậy
việc truyền các gói tin được thông qua các Router.
Để kiểm tra xem máy gửi và nhận Datagram có cùng trong một mạng vật
lý hay không thì bên gửi tách lấy phần địa chỉ mạng của máy đích trong
Datagram. Việc xác định địa chỉ mạng được thực hiện đơn giản bằng cách xem
xét 4 bis đầu tiên của địa chỉ IP và như vậy nó sẽ xác định được bao nhiêu bits
được dùng để đánh địa chỉ mạng. Địa chỉ này được dùng để so sánh với địa chỉ
mạng của máy gửi nếu bên nhận và bên gửi cùng kết nối vào một mạng vật lý
thì quá trình chuyển gói sẽ là trực tiếp không cần sử dụng Router. Khi đó máy
gửi sẽ tìm địa chỉ vật lý của máy nhận bằng cách tìm trong ARP table hoặc
dùng ARP request. Nếu hai máy không cùng trong một mạng vật lý thì khi đó
gói dữ liệu sẽ được chuyển đến Router. Sự chuyển này cũng dùng địa chỉ vật lý.
Router này sẽ phân phát các gói đến đích cuối cùng hoặc gửi nó đến Router tiếp
theo. Tuy nhiên cần chú ý rằng địa chỉ vật lý của Router không phải là địa chỉ
của đích cuối cùng do đó việc chuyển các gói không phải là trực tiếp.
Khi chuyển một Datagram đến đích cuối cùng có thể sử dụng cả hai
phương pháp chọn đường trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ như khi chuyển các
Datagram qua mạng. Trạm khởi đầu sẽ chuyển nó đến Router để từ đó chuyển

đến đích cuối cùng. Nó là chọn đường gián tiếp. Nhưng khi các gói này đến
Router cuối cùng thì nó phải chuyển trực tiếp đến đích.
Nếu một Router nhận được một Datagram mà nó chưa phải là đích cuối
cùng nó sẽ giảm trường TTL đi, nếu TTL>0 nó sẽ gửi Datagram đi dựa vào địa
chỉ IP của đích cuối cùng và thông tin trong bảng chọn tuyến. Router phân phát
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
18
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
các gói theo nguyên lý không kết nối tức là không một Router nào thiết lập
phiên truyền với một Router khác trên mạng.
Bảng định tuyến (Routing table)
Bảng định tuyến là nơi lưu giữ thông tin về các đích có thể đến được và
cách thức để đến địa chỉ đó. Khi phần mền IP Routing tại một trạm hay một
Router nhận được yêu cầu truyền một gói dữ liệu thì trước hết nó phải tham
khảo bảng định tuyến của nó để quyết định xem sẽ phải gửi Datagram đến đâu.
Tuy nhiên không phải bảng thông tin chọn đường của mỗi trạm (hay Router) là
chứa tất cả các thông tin về các tuyến đường có thể đến được.
Trong mỗi bảng thông tin chọn đường bao gồm các cặp (N,G) trong đó N
là địa chỉ IP của mạng đích, còn G là địa chỉ của Router tiếp theo trên đường
đến mạng N.
Như vậy, mỗi Router sẽ không biết được đường truyền đầy đủ để đi đến
đích. Trong bảng định tuyến còn có thông tin về các cổng có thể với đến nhưng
không cùng nằm trên một mạng vật lý, phần thông tin này được che khuất đi và
được gọi là Default Router. Khi không tìm thấy thông tin của địa chỉ đích cần
đến thì các gói dữ liệu sẽ được gửi đến cổng truyền ngầm định.
Việc thiết lập bảng định tuyến sử dụng hai phương pháp là phương pháp
chọn tuyến động và phương pháp chọn tuyến tĩnh. Phương pháp chọn tuyến tĩnh
có các đường truyền được tính toán trước và được nạp vào mạng khi mạng khởi
động. Phương pháp này không quan tâm đến các thông số đường truyền tức thời
và cấu hình (Topology) của mạng nên còn được gọi là thuật toán chọn tuyến phi

thích nghi. Phương pháp chọn tuyến động hay còn gọi là phương pháp chọn
tuyến thích nghi cho phép thay đổi đường truyền gói dựa vào các thay đổi của
thông số truyền tải và cấu hình của mạng. Phương pháp chọn tuyến động hay
được sử dụng hơn phương pháp chọn tuyến tĩnh do có nhiều ưu điểm hơn.
Quá trình gửi một Datagram từ trạm nguồn đến trạm đích gồm các bước
sau: khi một trạm muốn gửi Datagram đến một trạm khác trên liên mạng, đầu
tiên nó sẽ đóng gói Datagram và gửi đến một Router gần nhất. Datagram cần
gửi có thể sẽ phải qua nhiều Routers trước khi đến đích. Khi khung tin đến
Router đầu tiên, phần mềm IP sẽ lấy Datagram đã được đóng gói ra, lựa chon
Router tiếp theo cần phải qua. Sau đó Datagram lại được đặt vào khung rồi
được gửi qua mạng vật lý đến Router thứ hai. Quá trình này cứ thế tiếp tục cho
đến khi Datagram đến được đích cuối cùng. Hình 1.11 chỉ ra lược đồ quá trình
chọn tuyến cho Datagram:
0$$#
12$.&3
45
6-73889
889:;<
8= 33
> ?'#(*7
@AB
"('$#3C
 D&E
D 
1F'G<
6H--IJK"
12BLM
6H-D- N"('$#
'- N'$(O12(
*7@AB

0PD-
6H-'*M(
QNR-
H-D-
)N'= 3'SI
"('$#/'= 3
'#("'* $
)FA4L
M"/'J3
12("'*$
8=3'SI
"('$#<
)(
T$&
)(
T$&
)(
T$&
T$&
)(
)(
T$&
)FA4D-
Hình 1.11 Lược đồ IP routing
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
19
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
1.2.3.9.Quá trình gửi, nhận Datagrams
• Đối với IP ở trạm nguồn, khi nhận được một Primitive Send (Hàm dịch vụ
nguyên thuỷ yêu cầu gửi dữ liệu) của tầng trên, nó sẽ thực hiện các bước

sau:
 Tạo một IP Datagram dựa trên các tham số của Primitive Send.
 Tính Checksum và ghép vào phần Header của Datagram.
 Ra quyết định chọn đường.
 Chuyển Datagram xuống tầng dưới để truyền qua mạng.
• Khi một Gateway nhận được một Datagram, nó sẽ thực hiện các bước sau:
 Tính Checksum, nếu không hợp lý thì loại bỏ Datagram.
 Giảm thời gian sống TTL (Time to Live) của Datagram. Nếu thời gian
sống đã hết thì Datagram đó bị loại bỏ.
 Ra quyết định chọn đường.
 Nếu thấy cần thiết thì thực hiện phân đoạn cho Datagram.
 Sửa đổi lại IP Header, bao gồm Time to Live (TTL), Fragmentation và
Checksum.
 Chuyển Datagram xuống tầng dưới để truyền qua mạng.
• Khi nhận được Datagram, IP ở trạm đích sẽ thực hiện các bước sau:
 Tính Checksum, nếu không hợp lý thì loại bỏ Datagram .
 Tập hợp lại các đoạn nếu Datagram đã bị phân mảnh.
 Chuyển dữ liệu và các tham số lên tầng trên.
1.2.4. Giao thức TCP
TCP là một giao thức kiểu có liên kết (Connection – Oriented), tức là phải
có giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi truyền dữ
liệu.
Cũng giống như các giao thức ở tầng giao vận TCP nhận thông tin từ các
lớp trên chia nó thành nhiều đoạn nếu cần thiết. Mỗi gói dữ liệu được chuyển
tới giao thức lớp mạng (thường là IP) để truyền và định tuyến. Bộ xử TCP của
nó nhận thông báo đã nhận từng gói, nếu nó nhận thành công, các gói dữ liệu
không có thông báo sẽ được truyền lại. TCP của nơi nhận lắp ráp lại thông tin
và chuyển nó tới tầng cao hơn khi nó nhận được toàn bộ.
Trước khi các gói dữ liệu được gửi tới máy đích nơi gửi và nơi nhận phải
thương lượng để thiết lập một kết nối logic tạm thời. Kết nối này về đặc trưng

sẽ ở trạng thái mở trong suốt phiên truyền.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
20
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Đặc điểm giao thức TCP
Trong bộ giao thức TCP/IP TCP là giao thức được phát triển như là cách
để kết nối các mạng máy tính khác nhau về các phương pháp truyền dẫn và hệ
điều hành. TCP thiết lập kết nối hai đường giữa hai hệ thống cần trao đổi thông
tin với nhau thông tin trao đổi giữa hai hệ thống được chia thành các gói. TCP
có những đặc điểm sau:
 Hai hệ thống cần kết nối với nhau cần phải thực hiện một loạt các sự bắt
tay để trao đổi những thông tin về việc chúng muốn kết nối. Quá trình
bắt tay đảm bảo ngăn trặn sự tràn và mất mát dữ liệu khi truyền.
 Trong phiên truyền thông tin, hệ thống nhận dữ liệu cần phải gửi các xác
nhận cho hệ thống phát để xác nhận rằng nó đã nhận được dữ liệu.
 Các gói tin có thể đến đích không theo thứ tự sắp xếp của dòng dữ liệu
liên tục bởi các gói tin đi từ cùng một nguồn tin theo những đường dẫn
khác nhau để đi tới cùng một đích. Vì vậy thứ tự đúng của các gói tin
phải được đảm bảo sắp xếp lại tại hệ thống nhận.

-'-(
8
U$&&-(
#$&$''-(

-.
I&-
U$-
-'-(
8

U$&&-(
#$&$''-(

-.
I&-

-.
I&-

-.
I&-
"$$-1- 
U*$' U*$'
8 '( (333-'-(
"('$# "('$#
Khi phát hiện gói tin bị lỗi thì nơi gửi chỉ phát lại những gói tin bị lỗi
nhằm để tránh loại bỏ toàn bộ dòng dữ liệu.
Hình 1.12 trình bày phương thức hoạt động của giao thức TCP.
Hình 1.12: TCP cung cấp kết nối từ đầu cuối đến đầu cuối
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
21
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức TCP được gọi là Segment. Khuôn
dạng của Segment được mô tả như hình 1.13.
Bit 0 15 16
31
Sourse Port Destination Port
Sequence Number
Acknowledgment Number
Data

Offset
(4 bits)
Reserved
(6 bits)
U
R
G
A
C
K
P
S
H
R
S
T
S
Y
N
F
I
N
Window (16 bits)
Checksum Urgent poier
Option Padding
TCPdata
Hình 1.13: Khuôn dạng TCP Segment
Các tham số của khuôn dạng trên có ý nghĩa như sau:
• Source Port (16 bits): Số hiệu của cổng nguồn.
• Destination Port (16 bits): Số hiệu cổng của trạm đích. Số hiệu này là địa

chỉ thâm nhập dịch vụ lớp giao vận (CCISAP Addess) cho biết dịch vụ
mà TCP cung cấp là dịch vụ gì. TCP có số lượng cổng trong khoảng
0÷2
16
-1 tuy nhiên các cổng nằm trong khoảng từ 0÷1023 là được biết
nhiều nhất vì nó được sử dụng cho việc truy cập các dịch vụ tiêu chuẩn,
ví dụ 23 là dịch vụ Telnet, 25 là dịch vụ mail . . . .
• Sequence Number (32 bits): Số hiệu của Byte đầu tiên của Segment trừ
khi bit SYN được thiết lập. Nếu bit SYN được thiết lập thì Sequence
Number là số hiệu tuần tự khởi đầu (ISN) và Byte dữ liệu đầu tiên là
ISN+1. Tham số này có vai trò như tham số N(S) trong HDLC.
• Acknowledgment Number (32 bits): Số hiệu của Segment tiếp theo mà
trạm nguồn dang chờ để nhận. Ngầm ý báo đã nhận tốt các Segment mà
trạm trạm đích đã gửi cho trạm nguồn. Tham số này có vai trò như tham
số N(R) trong HDLC.
• Data offset (4bits): Số lượng từ 32 bit trong TCP header (Tham số này
chỉ ra vùng bắt đầu của vùng dữ liệu ).
• Reserved (6 bits): Dành để dùng trong tương lai.
• Control bits: Các bits điều khiển
Từ trái sang phải:
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
22
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
 URG : Vùng con trỏ khẩn có hiệu lực.
 ACK : Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực .
 PSH: Chức năng PUSH.
 RST: Khởi động lại (reset) liên kết.
 SYN : Đồng bộ các số liệu tuần tự (sequence number).
 FIN : Không còn dữ liệu từ trạm nguồn .
• Window (16bits): Cấp phát credit để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa

sổ). Đây chính là số lượng các Byte dữ liệu bắt đầu từ Byte được chỉ ra
trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận.
• Checksum (16bits): Mã kiểm soát lỗi (theo phương pháp CRC) cho toàn
bộ Segment.
• Urgent Pointer (16 bits) : Con trỏ này trỏ tới số liệu tuần tự của Byte đi
theo sau dữ liệu khẩn, cho phép bên nhận biết được độ dài của dữ liệu
khẩn. Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập .
• Option (độ dài thay đổi): Khai báo các option của TCP, trong đó có độ
dài tối đa của vùng TCP data trong một Segment .
• Padding (độ dài thay đổi): Phần chèn thêm vào Header để bảo đảm phần
Header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits. Phần thêm này gồm toàn số 0.
Việc kết hợp địa chỉ IP của một máy trạm và số cổng được sử dụng tạo
thành một Socket. Các máy gửi và nhận đều có Socket riêng. Số Socket là duy
nhất trên mạng.
1.2.4.1.Điều khiển luồng dữ liệu
Trong việc điều khiển luồng dữ liệu phương pháp hay sử dụng là dùng
phương pháp cửa sổ trượt. Phương pháp này giúp cho việc nhận luồng dữ liệu
hiệu quả hơn.
Phương pháp cửa sổ trượt cho phép nới gửi (Sender) có thể gửi đi nhiều gói
tin rồi sau đó mới đợi tín hiệu báo nhận ACK (Acknowledgement) của nơi nhận
(Receiver).Với phương pháp cửa sổ trượt khi cần truyền các gói tin, giao thức
sẽ đặt một cửa sổ có kích cố định lên các gói tin. Những gói tin nào nằm trong
vùng cửa sổ ở một thời điểm nhất định sẽ được truyền đi. Hình 1.14 minh hoạ
quá trình này. Ở đây kích thước cửa sổ là 4. Tức là mỗi lúc cửa sổ chỉ gửi được
4 gói tin. Đầu tiên cửa sổ gửi sẽ gửi 4 gói tin từ 1 đến 4 và 4 gói tin này sẽ được
gửi cho bên nhận. Cửa sổ tiếp tục trượt để gói tin thứ 5 được gửi đi ngay sau
khi nhận được tín hiệu ACK của gói tin thứ nhất từ trạm đích qua trình như vậy
cứ tiếp tục cho đến khi gói tin cuối cùng được chuyển đi.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
23

Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
 !; V   
W- (X
 !; V   
 !; V   
W- (X
W- (X
+,
+*,
+,


YZFA4

AA4H-
0A'#A4'

Hình
1.14: Hoạt động của cửa sổ trượt
Trong qua trình gửi và nhận dữ liệu, có thể có một số gói tin mặc dù đã
được gửi đi nhưng không có phúc đáp (không nhận được báo nhận) có nghĩa là
bên nhận không nhận được thì những gói đó sẽ được truyền lại.
Tại bên nhận cũng duy trì một cửa sổ trượt tương tự dùng để nhận và báo
nhận các gói tin đã nhận được.
TCP cung cấp một kiểu dịch vụ gọi là dịch vụ chuyển luồng đáng tin cậy.
TCP xem luồng dữ liệu như là một thứ tự các Bytes dữ liệu được tách thành các
Segments. Thường thì mỗi Segment truyền trong liên mạng sẽ được lồng vào
một Datagram.
Với kỹ thuật cửa sổ trượt, sẽ giải quyết được hai vấn đề quan trọng đó là
truyền có hiệu quả và điều khiển luồng dữ liệu. TCP sử dụng kỹ thuật cửa sổ

trượt dựa trên kỹ thuật cửa sổ trượt đã trình bày ở trên. Nó cho phép gửi được
nhiều Segment trước khi báo nhận đến từ nơi nhận và do đó làm tăng thông
lượng truyền trên mạng. Bên cạnh đó kỹ thuật cửa sổ trượt còn cho phép bên
nhận tránh được tình trạng dữ liệu bị mất bằng cách làm giảm lưu lượng dữ liệu
gửi đến nếu bộ đệm của nó không chứa thêm nhiều dữ liệu.
Kỹ thuật cửa sổ trượt của TCP được tiến hành ở mức Byte chứ không
phải ở mức Segment hay Packet như trình bày ở trên. Các Bytes của luồng dữ
liệu được đánh số một cách tuần tự và một cửa sổ được định nghĩa bởi ba con
trỏ như hình 1.15.
 !; V   
W- (X
 

 M('#[
0A'#A4'
 
Hình 1.15: Cấu
hình cửa sổ trượt
Tại mỗi thời điểm, con trỏ đầu tiên trỏ vào mép bên trái cửa sổ, con trỏ thứ
hai trỏ vào mép bên phải cửa sổ và con trỏ thứ ba xác định vị trí các Bytes được
gửi đi. Con trỏ bên phải và bên trái cửa sổ xác định kích thước của cửa sổ. Các
phần mềm giao thức gửi các gói bên trong cửa sổ không có trễ do đó danh giới
bên trong cửa sổ luôn luôn di chuyển từ bên phải qua bên trái.
Như trong hình 1.14 chỉ ra Byte thứ hai đã được gửi và nhận được báo
nhận, Bytes thứ 3, 4 đã được gửi nhưng chưa có báo nhận, Bytes thứ 5, 6 chưa
được gửi nhưng sẽ được gửi mà không có trễ. Các Bytes lớn hơn 7 chưa được
gửi cho đến khi cửa sổ di chuyển.
Có một sự khác biệt giữa cửa sổ trượt TCP và cửa sổ trượt được trình bày
ở trên là cửa sổ trượt TCP có thể thay đổi kích thước theo thời gian. Trong đó
mỗi báo nhận đều có thông tin về trạng thái bộ đệm tại bện nhận, cho biết bên

Vũ Khoa ĐTTT4 K40
24
Đồ án tốt nghiệp Giao thức TCP/IP
nhận có thể nhận thêm được bao nhiêu Bytes dữ liệu nữa. Nếu nhận được thông
báo kích thước bộ đệm còn ít thì bên gửi sẽ giảm kích cỡ của cửa sổ và nó
không gửi số Bytes dữ liệu quá kích thước của bộ đệm. Còn nếu thông báo rằng
kích thước của bộ đệm tăng thì bên gửi sẽ tăng tương ứng kích thước của cửa
sổ.
Vì liên kết TCP là loại kiên kết đầy đủ, dữ liệu có thể được truyền theo cả
hai hướng, tức là tại mỗi thời điểm dữ liệu có thể được truyền từ hai đầu cuối
của liên kết một cách độc lập với nhau nên tại mỗi đầu của liên kết sẽ có thể
duy trì hai cửa sổ một để gửi dữ liệu và một để nhận dữ liệu.
1.2.4.1.Thiết lập và huỷ bỏ liên kết
Như ta đã biết TCP là một giao thức kiểu có liên kết, tức là cần phải có
giai đoạn thiết lập một liên kết giữa một cặp thực TCP trước khi truyền dữ liệu
và huỷ bỏ liên kết khi không còn nhu cầu trao đổi dữ liệu nữa.
Thiết lập liên kết TCP
Một liên kết có thể được thiết lập theo một trong hai cách chủ động
(active) và bị động (passive). Nếu liên kết được thiết lập theo cách bị động thì
đầu tiên TCP tại trạm muốn thiết lập liên kết sẽ nghe và chờ yêu cầu liên kết từ
một trạm khác. Tuỳ trường hợp của lời gọi hàm mà người sử dụng phải chỉ ra
cổng yêu cầu kết nối hoặc có thể kết nối với một cổng bất kỳ.
Với phương thức chủ động thì người sử dụng yêu cầu TCP thử thiết lập
một liên kết với một Socket nào đó với một mức ưu tiên và độ an toàn nhất
định. Nếu trạm ở xa kia đáp lại bằng một hàm Passive open tương hợp hoặc đã
gửi một active open tương hợp thì liên kết sẽ được thiết lập. Nếu liên kết được
thiết lập thành công thì thì hàm Open success primitive được dùng để thông báo
cho người sử dụng biết (cũng được sử dụng trong trường hợp Passive Open)
còn nếu thất bại thì hàm Open failure primitive được dùng để thông báo.
Huỷ bỏ một liên kết:

Khi không còn nhu cầu trao đổi dữ liệu nữa thì liên kết TCP có thể được
huỷ bỏ. Liên kết có thể được huỷ bỏ theo hai cách:
• Huỷ bỏ một cách bất thường.
• Huỷ bỏ một cách bình thường.
Liên kết được huỷ bỏ một cách bình thường khi toàn bộ dữ liệu đã được
truyền hết. Tức là hai bên không còn nhu cầu trao đổi dữ liệu nữa.
Liên kết có thể bị huỷ bỏ một cách bất thường vì một lý do nào đó(do
người sử dụng hoặc do TCP đóng liên kết do không thể duy trì được liên kết).
Toàn bộ dữ liệu đang truyền có thể bị mất.
Vũ Khoa ĐTTT4 K40
25