tổng quan về mạng máy tính – mô hình OSI internet và TCPIP

Báo Cáo Thực Tập

Lời nói đầu
Chúng ta đã và đang sống trong thời kỳ phát triển nhanh chóng và sôi
động của công nghệ tin học, cũng nh tất cả các sản phẩm trí tuệ của con ngời,
máy tính càng trở nên mạnh mẽ hơn, dễ sử dụng hơn, hiệu quả cao hơn.
Dần dần các máy tính đơn lẻ đợc kết nối với nhau thành mạng máy tính và
ngày nay đã trở thành không thể thiếu của hầu nh bất kỳ tổ chức nào. Mạng máy
tính cho phép ngời sử dụng liên lạc với nhau, chia sẻ thông tin, chia sẻ tài
nguyên, cộng tác và kết hợp sức mạnh. Quy mô mạng máy tính không còn tính
bằng đờng biên giới, nó đã vợt qua khuôn khổ một quốc gia riêng lẻ, cùng với
hàng loạt dịch vụ, đã đáp ứng đợc hầu hết các nhu cầu thông tin của con ngời ở
mọi lúc, mọi phơng diện.
Chính vì vậy những vấn đề về tin học viễn thông nói chung và mạng máy tính
nói riêng sẽ trở thành kiến thức phổ thông, em cũng nh các bạn khác ham hiểu
biết về mạng máy tính. Vì vậy trong phần đồ án này, em xin trình bày tổng
quan về mạng máy tính mô hình OSI - Internet và TCP/IP Và các thiết
bị mạng nh : Repeat - Bridge - Router - HUB
Do giới hạn của bản báo cáo và trình độ của em còn hạn chế nên không
tránh khỏi thiếu sót, em mong đợc sự thông cảm và chỉ bảo của các thầy giáo, cô
giáo và các bạn cho em đợc hoàn thiện hơn nữa.
Sau cùng em xin phép đợc bày tỏ lời cảm ơn trân thành tới thầy giáo hớng
dẫn PGS.TS. Đỗ Xuân Thụ đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản báo cáo tốt
nghiệp này.

CHƯƠNG 1
Tổng quan về mạng máy tính

1

Báo Cáo Thực Tập
I. khái niệm mạng máy tính

1. Khái niệm
mạng máy tính là một tập hợp các máy tính đợc nối với nhau bởi các đờng
truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.ở đây đờng truyền vật lý để chuyển các
tín hiệu điện từ giữa các máy tính ,các tín hiệu điện từ là các xung điện dới dạng
các bit 0 và 1 với mục đích sử dụng chung tài nguyên.

2. Đặc điểm
Nhiều máy tính riêng rẽ độc lập với nhau khi kết nối lại thành mạng máy tính thì
nó có đặc điểm sau nhiều ngời có thể dùng chung một phần mềm tiện ích ngời sử
dụng trao đổi th tín với nhau (email) dễ dàng và có thể sử dụng mạng máy tính
nh một công cụ để phổ biến tin tức

3. Phân loại mạng máy tính
Mạng Lan: Mạng cục bộ LAN kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính
hẹp (Khu vực khoảng vài trăm mét) mạng LAN đợc kết nối thông qua các môi
trờng truyền thông tốc độ cao (cáp đồng trục, cáp quang) mạng LAN thờng đợc
sử dụng trong bộ phận cơ quan tổ chức. Các mạng LAN có thể kết nối với nhau
thành mạng WAN.
Mạng WAN (mạng diện rộng WAN) kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia
hay giữa các quốc gia trong châu lục. Thông thờng kết nối này đợc thực hiện
thông qua mạng viễn thông các mạng WAN có thể kết nối vơí nhau thành mạng
GAN hoặc cũng có thể hình thành mạng GAN.
Mạng GAN kết nốimáy tính từ các châu lục khác nhau. Thờng kết nối này đợc
thực hiện thông qua mạng viễn thông hoặc vệ tinh.
Mạng MAN : Mạng này kết nối trong phạm vi một thành phố. kết nối này đợc
thực hiện thông qua các môi trờng truyền thông tốc độ cao (từ 50 đến 100 Mbps)

4. Cấu hình mạng
4.1./ Mạng BUS : Mạng BUS đợc thiết kế theo một đờng trục chính tạo thành
một hành lang trao đổi dữ liệu giữa hai đầu của trục chính đợc kết nối với một
thiết bị có trở kháng là 50 ôm (hình 1). Tất cả các máy tính đều đợc kết nối vào
trục chính.

2


Báo Cáo Thực Tập
Ưu điểm là cấu hình đơn giản, thiết bị rẻ tiền, có thể mở rộng hoặc thu hẹp dẽ
dàng các trạm có thể làm việc độc lập với nhau khi không muốn kết nối mạng.
Nhợc điểm: Vì kết cấu theo một đờng trục chính nên dễ dàng gây ra tắc nghẽn
Nếu trên trục chính có sự cố thì sẽ gây ra toàn mạng

Termilor

Hình 1: Sơ đồ mạng BUS
4.2/ Mạng hình sao:
Mạng hình sao đợc kết nối thông qua bộ tập trung (HUB) máy chủ cũng nh máy
trạm đều đợc kết nối vào HUB nh (hình 2).
Ưu điểm là kết nối theo nguyên lý song song nên một máy có sự cố thì không
ảnh hởng đến các máy kia khi có sự cố thì pháthiện dễ dàng , cóthể mở rộng
mạng, cấu trúc mạng đơn giản hoạt động ổn định trong quá trình truyền dữ liệu
ít gây ra tắc nghẽn
Nhợc điểm: tất cả các trạm và máy chủ đều phải kết nối vào HUB nên độ dài các
đờng dây là rất lớn việc mở rộng mạng phụ thuộc vào HUB

Hình 2 : Sơ đồ mạng sao
HUB

3


Báo Cáo Thực Tập

4.3./ Mạng hình vòng (Ring Topolory)
Tất cả các máy tính đợc nối theo đờng vòng và trong cấu hình này không có
điểm đầu và điểm cuối.(hình 3)

Hình 3: Sơ đồ mạng vòng
u điểm và nhợc điểm tơng tự nh mạng sao nhng đòi hỏi giao thức truy nhập đờng truyền khá phức tạp.

II. Mô hình liên kết mạng

1/ Sự hình thành
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử và sự ra đời của vi sử lý trong việc chế tạo máy
tính cá nhân cho chúng ta có đợc môi trờng hoạt động thông tin trên nhiều lĩnh
vực ngân hàng tài chính trong công tác quản lý việc tổ chức các máy tính thành
mạng để sử lý thông tin ngày càng trở nên cần thiết. mạng sử lý thông tin là một
4


Báo Cáo Thực Tập
hệ thống nhằm trao đổi thông tin giữa các máy tính với nhau trong phạm vi của
một phòng ban một khu vực hay của một lãnh thổ... Trong quá trình thiết kế các
nhà thiết kế tự do lựa chọn cấu trúc mạng riêng của mình từ đó dẫn đến tình
trạng không tơng thích giữa các mạng. Nh phơng thức truy nhập đờng truyền
khác nhau, sử dụng giao thức khác nhau... Sự không tơng thích đó làm trở ngại
cho sự tơng tác của ngời sử dụng tại các mạng khác nhau Nhu cầu trao đổi thông
tin càng lớn thì ngày càng trở ngại không thể chấp nhận đợc cho ngời sử dụng

với tất cả các lý do đó đã khiến cho tất cả các nhà sản xuất và các nhà nghiên
cứu, thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc tế tích cực tìm kiếm một
sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trờng. Để có đợc điều đó trớc hết cần
xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kê
và chế tạo các sản phẩm về mạng.
Vì những lý do đó, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International organization for
Standariztation-ISO) đã lập ra năm 1997 một tiểu ban nhằm phát triển một khu
chuẩn nh thế. Năm 1984 ISO đã xây dựng xong Mô hình tham chiếucho việc
kết nối cho các hệ thống mở (Reference Model for Open Systems
Interconnection ISO Referen Model). Mô hình này đợc dùng làm cơ sở để kết
nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán.

2/ Kiến trúc phân tầng OSI
Để xây dựng mô hình OSI cũng xuất phát từ kiến trúc phân tầng dựa trên các
nguyên tắc chủ yếu sau:
+ Để đơn giản cần hạn chế sốlợng các tầng
+ Tạo danh giới các tầng sao cho các tơng tác và mô tả các dịch vụ là tối thiểu
+ Chia các tầng sao cho các chức năng khác nhau đợc tách biệt với nhau và các
tầng sử dụng các loaị công nghệ khác nhau cũng đợc tách biệt.
+ Các chức năng giống nhau cùng đợc đặt vào một tầng
+ Chọn danh giới các tầng theo kinh nghiệm đã đợc chứng tỏ là thành công
+ Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ít ảnh hởng nhất
đến các tầng kề nó.
+ Tạo danh giới các tầng sao cho nó có thể chuẩn hoágiao diện tơng ứng.
+ Tạo một tầng khi dữ liệu đợc xử lý một cách khác biệt.
+ Cho phép các thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm
ảnh hởng đến tầng khác
+ Mỗi tầng chỉ có các danh giới (giao diện) với các tầng kề trên nó và dới nó.
+ Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết
+ Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận

5


Báo Cáo Thực Tập
+ Cho phép huỷ bỏ các tầng con khi thấy không cần thiết
Với các nguyên tắc trên mô hình OSI đã chia ra làm 7 tầng (hình 4)

Hệ thống A

Hệ thống B
Giao thức tầng 7

7 Application

Giao thức tầng 6

6 Presentation
5

Giao thức tầng5

Session

Giao thức tầng 4

4 Transport
3

Network

2

Data Link

1

Physical

Giao thức tầng 3
Giao thức tầng 2
Giao thức tầng 1

ứng dụng

7

Trình diễn

6

Phiên

5

Giao vận

4

Mạng

3

Liên kết dữ liệu 2
Vật lý
111

1

Đờng truyền vật lý
Hình 4: Mô hình OSI 7 tầng

2.1 Chức năng mỗi tầng
2.1.1 Tầng vật lý (Physical)
Nằm ở tầng dới cùng của mô hình. Tầng vật lý đi quy định hình thức kết nối vật
lý trong mạng , về các hình thức cơ điện khác nhau các chức năng đặc biệt cho
kết nối. Tầng này quy định cấu trúc mạng (Topolory) đảm bảo thiết lập liên kết
hoặc huỷ bỏ liên kết.
2.1.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link)
Tầng này cung cấp một số chức năng quan trọng. Quy định dạng khung (Frame)
kiểu thiết bị truy nhập , phơng thức điều khiển luồng. Kiểm tra tín hiệu truyền
tầng dới đảm bảo thông tin truyền lên mạng không có lỗi. Nếu phát hiện lỗi sẽ
yêu cầu tầng một gửi lại.

6


Báo Cáo Thực Tập
2.1.3 Tầng mạng (NetWork)
Đây là tầng liên lạc của mạng( Communication Subnet Layer) theo dõi toàn bộ
hoạt động của Subnet, các thông tin số liệu của tầng này đợc tổ chức thành gói

số liệu (Packets) chứa đầy đủ các địa chỉ nguồn (Source) và đích (Destination).
Số lợng các gói số liệu truyền trên các kênh khác nhau của mạng phụ thuộc lu lợng các gói trên đờng truyền. Tầng mạng đảm bảo việc chọn đờng tối u cho các
gói số liệu (Router)
2.1.4Tầng vận chuyển (Transport layer):
Tầng vận chuyển là tầng cao nhất của nhóm tầng thấp nhất ,mục đích của nó là
cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể của phơng tiện truyền
thông đợc sử dụng ở bên dới trở nên trong suốt đối với tầng cao. Tầng này có
nhiệm vụ nhận thông tin từ tầng phiên (session layer) và chia thành các phần nhỏ
hơn đồng thời chuyển xuống tầng dới hoặc nhận thông tin từ tầng dới chuyển
lên.Tất cả các khối dữ liệu đều đợc kiểm tra và đợc truyển lại.
Nếu có yêu cầu cuộc nối xuất phát từ tầng mạng ,hệ thống yêu cầu chuyển tin
nhanh, tầng này sẽ thiết lập cuộc nối để tăng lu lợng thông tin trên mạng hoặc là
hệ thống có thể sử dụng chung cuộc nối cho các thông tin khác nhau. Ngoài ra
còn có cơ chế kiểm soát dòng thông tin để đồng bộ tốc độ xử lý.
2.1.5 Tầng phiên(session layer)
Thiết lập cuối nối giữa hai trạm hay cung cấp giao diện giữa mạng và ngời sử
dụng. Ngời sử dụng có thể thiết lập , quản lý đối thoại ,kết thúc cuộc nối. Ngoài
ra còn có thể cho phép ngời sử dụng truy nhập từ xa trong việc vận chuyển các
tệp.Tầng này đảm bảo chuyển giao các thông tin lên tầng trên khi thực sự nó
nhận đủ các thông tin đó. Đồng thời nó cũng có trách nhiệm trong việc đồng bộ
hoá giữa hai tiến trình trong tầng phiên.

2.1.6 Tầng trình diễn (Presentation layer)
Tầng này đảm bảo dữ liệu nhận đợc đúng khuôn dạng. Điều đó có nghĩa là tầng
trình diễn đảm bảo cho các cách biểu diễn dữ liệu khác nhau. Sự chuyển đổi dữ
liệu ,các phơng thức hay thủ tục chuyển đổi đều nằm ở tầng này.
2.1.7 Tầng áp dụng (Application layer)

7

Báo Cáo Thực Tập
Tầng này cho phép ngời sử dụng khai thác các tài nguyên trong mạng là các tài
nguyên tại máy chủ(server),host hay các máy tính có kết nối vào mạng giống nh
các tài nguyên tại chỗ. Nh vậy hệ thống đợc coi là trong suốt đối với ngời dùng.
* Điều hấp dẫn của mô hình OSI chính là ở chỗ nó hứa hẹn giải pháp cho vấn đề
truyền thông giữa các máy tính không giống nhau. Hai hệ thống dù khác nhau
thế nào đi nữa thì đều có thể truyền thông với nhau một cách hiệu quả nếu chúng
đảm bảo những điều kiện chung sau:
+ Chúng cài đặt cùng một tệp chức năng truyền thông.
+ Các chức năng đó đợc tổ chức cùng một tệp các tầng. Các tầng đồng mức
phải cung cấp các chức năng nh nhau (nhng phơng thức cung cấp không nhất
thiết phải giống nhau ).
+ Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung.

CHƯƠNG 2

Một số thiết bị mạng
I./Repeater
8


Báo Cáo Thực Tập
7
6
5
4
3
2
1

User A
App
Pre
Sesion
Trans
Net
Datalin
k
Physica
l

Repeater

User B
A
P
S
T
N
DL

Phy Phy

Phy

Hình 0- Repeater

Tơng đơng với lớp vật lý nên Repeater có khả năng kết nối các mạng có cùng
kiểu cấu hình và cùng cấu trúc khung ở lớp vật lý. Ví dụ mạng Bus với Bus. Nó

thờng đợc dùng nh là các bộ khuyếch đại lặp trong trờng hợp cần mở rộng
khoảng cách trong một mạng đơn.
WS

WS

WS

<-------------------max 185 m------------------>

Repeater

WS

WS

WS

Hình 0-: Kết nối mạng dùng Repeater

II./ - Bridge
Chức năng tơng đơng lớp 2 mô hình OSI nh sau

7
6
5

User A
App
Pre

Sesion

User B
A
P
S
9


Báo Cáo Thực Tập
4 Trans
3
Net
2 Datalin
k
1 Physica
l

Bridge
DL DL

T
N
DL

Phy Phy

Phy

Hình 0- Bridge

Theo chức năng của mình, Bridge có thể xử lý các khung dữ liệu ở lớp 2. Chính
vì vậy nó có khả năng kết nối giữa các mạng có cấu trúc khung khác nhau nh
mạng BUS và RING. và sử dụng các phơng tiện truyền dẫn vật lý khác nhau.
Hình dới là kết nối giữa các mạng sử dụng cầu nối

Hình 0- Kết nối mạng bằng Bridge

Cầu hoạt động nh một bộ lọc địa chỉ ở lớp 2. Nó biến đổi các khung dữ liệu của
mạng LAN này thành khung dữ liệu của mạng LAN khác
(Ví dụ 802.3 <--> 802.5) Nhng không làm thay đổi nội dung phần dữ liệu mà
khung chứa (dữ liệu lớp bên trên).
Ví dụ: Khi tram WS1 trên mạng BUS muốn gửi dữ liệu cho trạm WS6 trên
mạng RING thì nó sẽ gửi khung dữ liệu qua mạng BUS theo chuẩn 802.3. Cầu
tiếp nhận khung này thông qua cổng kết nối với mạng BUS A. Sau đó cầu sẽ làm
nhiệm vuh biến đổi khung dữ liệu này thành dạng phù hợp với mạng RING C
10


Báo Cáo Thực Tập
theo chuẩn 802.5 và chuyển khung tới tram WS6. Quá trình truyền dữ liệu từ
tram 6 về 1 diễn ra theo chiều ngợc lại
Dới con mắt ngời sử dụng thì toàn bộ mạng giống nh là một mạng duy nhấtnghĩa là không phân biệt trạm nào ở trên mạng nào. Cầu hoạt động trong suốt
(transparent) và tự động chuyển các khung từ mạng này sang mạng khác theo
các qui tắc đợc định nghĩa trớc. Các qui tắc này chính là các thuật toán chọn đờng đối với cầu. Có 3 thuật toán thông dụng đối với cầu là:
- TLB (Transparent Learning Bridge) Cầu học trong suốt
- STB (Spanning Tree Bridge)
- SRB (Source Route Bridge)

III./ - Router

Chức năng tơng đơng lớp 3 mô hình OSI nh sau
User A
7
App
6
Pre
5 Sesion
4 Trans
Router
3
Net
N
N
2 Datalin
DL DL
k
1 Physica
Phy Phy
l

User B
A
P
S
T
N
DL
Phy

Hình 0- Router

Tơng đơng với lớp 3 Router có khả năng xử lý các gói dữ liệu, đọc kiểm tra
địa chỉ, biến đổi gói cho phù hợp với mạng và chọn đờng đi ngắn nhất trong
mạng cho gói. Nguyên tắc hoạt động của Router nh sau:

11


Báo Cáo Thực Tập

Dir: Direct
Hình 0-: Ví dụ về sử dụng Router trong mạng

Trong mạng toàn cầu rộng, mỗi nút mạng có một địa chỉ duy nhất. Địa chỉ nằm
ở lớp 3 trong gói IP. Ví dụ trên hình vẽ mỗi trạm đợc gắn một địa chỉ nh A1,
A2, B10, B5, C2, D3, D5..... Địa chỉ này là duy nhất trên toàn mạng (Địa chỉ
Internet bao gồm địa chỉ mạng và địa chỉ nút mạng ở đây ta coi A,B,C,D là
phần đia chỉ mạng còn các con số tiếp theo là địa chỉ nút mạng). Ngoài ra mỗi
trạm trong một mạng lại có thêm địa chỉ phần cứng của card giao tiếp mạng Đây chính là địa chỉ lớp 2 - địa chỉ MAC là cá con số ghi bên dới các địa chỉ
lớp 3 (101,102,105,110,.....) Địa chỉ MAC này có thể giống nhau trên các mạng
khác nhau nhng là duy nhất trên một mạng vật lý.
Ta lấy ví dụ việc truyền dữ liệu từ trạm có địa chỉ Internet lớp 3 là B10 - địa chỉ
MAC của nó ở lớp 2 là 110 đến trạm có địa chỉ D5 và địa chỉ MAC =105. Quá
trình truyền có thể đợc chia thành 3 bớc
- Bớc 1: Đầu tiên khi B10 muốn gửi thông tin đến D5 nó tạo gói tin ở lớp 3
chứa địa chỉ bên gửi là B10 và bên nhận là D5. Qua bộ phân tích địa chỉ B10
biết rằng trạm D không nằm cùng trong mạng với nó, bởi vậy nó quyết

định phải chuyển gói dữ liệu cho Router R1 là cổng ra của toàn mạng B.
Việc chuyển gói cho R1 (có địa chỉ lớp 3 là B5 và MAC=105) đợc

B10 thực hiện bằng cách chuyển gói này cho lớp 2 bên dới để cho vào
khung (802.3 của mạng BUS). Khung này sẽ gắn địa chỉ MAC bên gửi
12


Báo Cáo Thực Tập
của B10 là 110 và MAC nhận là 105. Xem hình dới. Trong trờng hợp B10
không biết địa chỉ MAC của B5 là bao nhiêu thì nó sẽ triệu gọi thủ tục phân
giải địa chỉ ARP của mình để tìm địa chỉ MAC của B5.( Xem thêm phần
ARP).
Gói tin lớp 3
Source Add :B10
Dest Add :D5
IP Data.....
MAC Source Add :110
MAC Dest Add :105
Hình 0-: Khung Ethernet 802.3 chuyển gói từ B10 tới R1

- Bớc 2: Khi R1 nhận đợc khung dữ liệu thông qua địa chỉ MAC 105 của B10
từ cổng B5. Nó tách bỏ gói ra khỏi khung sau đó sẽ phân tích địa chỉ của gói.
Qua phân tích địa chỉ nó biết rằng cần phải chuyển gói cho trạm D5. Nhìn
vào bảng chọn đờng của mình (Routing Table) R1 hiểu rằng muốn gửi tin tới
D5 phải gửi gói ra cổng có địa chỉ C1 là cổng kết nối với mạng Ring C tới
cổng ra R2 của mạng Ring có địa chỉ C2. C1 có địa chỉ MAC là 101 và C2
có MAC=102. Nh vậy R1 sẽ cho gói dữ liệu của B10 vào khung 802.5 để
chuyển qua mạng Ring C nh hình sau:

Gói tin lớp 3

13

Báo Cáo Thực Tập
Source Add :B10
Dest Add :D5
IP Data.....
MAC Source Add :101
MAC Dest Add :102
Hình 0-: Khung Ethernet 802.5 chuyển gói từ R1 tới R2

- Bớc 3: Khi R2 nhận đợc khung dữ liệu do R1 gửi, nó sẽ tách bỏ phần khung
để láy ra gói dữ liệu. Đọc địa chỉ đích trên gói R2 hiểu rằng cần phải chuyển
gói cho trạm D5. Nhìn vào bảng chọn đờng của mình (Routing Table) R1
thấy rằng nó có thể chuyển trực tiếp gói tin tới D5. Bởi vậy R2 cho gói vào
khung 802.3 để chuyển tới D5. nh hình dới
Gói tin lớp 3
Source Add :B10
Dest Add :D5
IP Data.....
MAC Source Add :103
MAC Dest Add :105
Hình 0-: Khung Ethernet 802.3 chuyển gói từ R2 tới D5

IV./ HUB
HUB là bộ chia (hay bộ tập trung) là một trong những yếu tố quan trọng
nhất của LAN. Đây là điểm kết nối dây trung tâm tới tất cả các điểm trên
mạng LAN đợc kết nối với nhau thông qua Hub. Một Hub thông thờng có
nhiều cổng nối với ngời sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi.
Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối 10 Base T từ một trạm của mạng. Khi có tín
Hubtrạm đến Hub, nó đợc lặp lại trên tất

Hub
hiệuSer
đợc truyền từ một
cả các cổng của
ver
Hub.

14


Báo Cáo Thực Tập

Hình: Thể hiện sự kết nối của Hub
HUB là bộ tập chung và là thành phần rất quan trọng trong cấu hình
mạng sao.
HUB đợc chia thành các loại.
a/ HUB chủ động : Đa số HUB có tính vì chúng tái tạo và truyền lại tín hiệu
theo cách tơng tự với cách vận hành của bộ chuyển tiếp. Do HUB có thể có nhiều
cổng nên đôi khi ngời ta gọi chúng là bộ chuyển tiếp đa cổng. HUB chủ động
cần có nguồn điện để hoạt động .
b/ HUB thụ động : Một số loại HUB lại có tính thụ động chúng đóng vai trò nh
điểm kết nối và không khuếch đại hay tái tạo tín hiệu khi đi qua HUB . HUB thụ
động không cần nguồn điện để hoạt động .
c/ HUB lai : Là loại HUB có thể kết nối đợc vời nhiều loại cáp khác nhau . Có
thể mở rộng mạng bằng cách nối nhiều HUB qua HUB chính.

CHƯƠNG 3
Internet và TCP/IP

I/ Lịch sử về Internet

15


Báo Cáo Thực Tập
Lịch sử của internet bắt đầu từ trớc khi hình thành mạng máy tính ra đời vào
những năm 1960. Một cơ quan của Bộ Quốc phòng Mỹ,cơ quan quản lý dự án
nghiên cứu phát triển (ARPA) đã đề nghị liên kết 4 địa điểm đầu tiên vào tháng
7 năm 1968. Bốn địa điểm đầu tiên đó là viện nghiên cứu Stamford, trờng đại
học tổng hợp California ở Los Angeles,UC-SantaBarbara và trờng đại học tổng
hợp Utah.Bốn địa điểm trên đợc nối thành mạng năm 1969 đã đánh dấu sự ra đời
của internet ngày nay. Mạng đợc biết đến cái tên ARPANET.Giao thức cơ sở cho
liên lạc trên internet là giao thức TCP/IP (Transmisson Control Protocol/internet
protocol).Họ giao thức nổi tiếng TCP/IP này đợc Vint Cerf và Robert Kahn phát
triển. Thời kỳ đầu số lợng máy tính nối vào mạng hạn chế (khoảng 200 máy chủ
vào năm 1981).ARPA càng phát triển khi càng nhiều máy nối vào.Trong khi
ARPANET đang cố gắng chiếm lĩnh mạng quốc gia thì tại trung tâm nghiên cứu
Xeroccorporations naloAlto đã phát triển một kỹ thuật đợc sử dụng trong mạng
cục bộ là Ethernet. Theo thời gian, Ethernet trở thành một trong những tiêu
chuẩn quan trọng để cung cấp một mạng cục bộ. Trong thời gian này DARPA
(đặt lại tên là ARPA) chuyển sang hợp nhất TCP/IP vào version hệ điều hành
Unix của trờng đại học Califonia ở Berkeleyvowis sự hợp nhất nh vậy tạo nên
một thế mạnh trên thị trờng những trạm làm việc độc lập sử dụng Unix, TCP/IP
cũng có thể dễ dàng xây dựng vào phần mềm hệ điều hành. TCP/IP trên internet
cũng trở thành một giao thức thông dụng để các trạm làm việc nối đến trạm
khác.
Trong thập kỷ 80 máy tính cá nhân đợc sử dụng rộng rãi trong các công ty và các
trờng học trên thế giới. Mạng Ethernet kết nối các PC trở thành phổ biến các nhà
sản xuất phần mềm thơng mại cũng đa ra những chơng trình cho phép máy PC
và máy Unix giao tiếp cùng một ngôn ngữ trên mạng.
Vào giữa thập kỷ 80 giao thức TPC/IP đợc sử dụng trong một số kết nối khu vực.

Giai đoạn này tạo nên một sự bùng nổ phát triển. Thuật ngữ Internet xuất hiện
lần đầu vào khoảng năm 1974 trong khi đó mạng vẫn đợc gọi là ARPANET cho
đến năm 80. Khi bộ quốc phòng Mỹ quyết định tách riêng phần mạng về quân sự
thành Milnet, cái tên ARPANET vẫn đợc sử dụng cho phần mạng (phi quân sự)
còn lại dành cho các trờng đại học và các cơ quan nghiên cứu. Vào thời điểm
này ARPANET ( hay Internet) còn ở quy mô rất nhỏ. Mốc lịch sử quan trọng của
Internet đợc chọn vào giữa thập kỷ 80. Khi tổ chức khoa học quốc gia Mỹ NSF
thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là NSFNET.
Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET và sau đó gần 20

16


Báo Cáo Thực Tập
năm hoạt động ARPANET không còn hiệu quả nữa và đã ngừng hoạt động vào
khoảng năm 1990.
Sự hình thành mạng back bone của NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo
nên một môi trờng thuận lợi cho sự phát triển của Internet. Tới năm 1995
NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu còn Internet vẫn tiếp tục phát triển.

II./ Họ giao thức TCP/IP
Để phù hợp với các thủ tục liên kết mạng đang tồn tại trên thế giới giao thức
TCP/IP đợc phát triển nhằm mục đích cho các máy tính có thủ tục khác nhau tơng tác với nhau. TCP/IP (Transmission control protocol- Internet Protocol) thực
chất là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phơng tiênj truyền
thông trên mạng. Hay nói một cách khác TCP/IP là một họ giao thức đợc dùng
để tổ chức các máy tính và các thiết bị viễn thông trên một mạng. Trong đó hai
giao thức (Protocol) quan trọng nhất là TCP/IP.
+ IP (Internet Protocol) chuyển gói dữ liệu (packet) giữa các máy tính với nhau.
+ TCP (Transmission control protocol) điều khiển truyền và đảm bảo tất cả dữ
liệu nhận đợc là đúng. TCP là một giao thức dựa trên Connection , cung cấp các

luồng dữ liệu tin cậy giữa hai máy tính.
Có rất nhiều lý do tại sao TCP/IP trở nên phổ biến nhng có hai lý do chính là:
+ Giao thức này nh một bộ phận của hệ điều hành UNIX, khi TCP/IP đợc giới
thiệu trên thị trờng thơng mại thì UNIX đợc đề cập rất nhiều và phổ biến. Do vậy
UNIX và TCP/IP trở thành một hệ điều hành chuẩn và là một giao thức đợc lựa
chọn rất nhiều trong các trờng đại học lớn trên thế giới ở đó nó đợc sử dụng
trong một môi trờng kỹ thuật và nghiên cứu.
+ Khả năng của giao thức cho phép các hệ thống không tơng thích có thể thông
tin với nhau thông qua mạng. Tại thời gian đó TCP/IP là cửa để các thủ tục khác
sử dụng và rất phổ biến trong mạng LAN.
Telnet

FTP

SMTP

Transmision Control
Protocol(TCP)

DNS

SNMP

User Datagram
Protocol(UDP)

RIP
ICMP

ARP

Ethernet
IEEE802.3

Internet Protocol(IP)
Token bus
IEEE802.4

17 Token Ring
IEEE802.5

FDDI
ANSI X3T95


Báo Cáo Thực Tập

Hình 5: Mô hình TCP/IP
Không nh OSI, TCP/IP chỉ định nghĩa 4 lớp (mô hình dạng 4 lớp).
Các lớp cao tơng ứng với lớp 5, 6, 7 của mô hình OSI là hệ điều hành và các chơng trình ứng dụng. Trong đó lớp thấp nhất đợc gọi là lớp truy nhập mạng.
TCP/IP thông qua lớp này để kết nối với các loại mạng khác nhau.
+SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức chuyển tập tin đơn giản
+ FTP (File Transfer Protocol): Giao thức chuyển tập tin (dùng để trao đổi tập tin
giữa các máy tính chạy TCP/IP).
SMNP (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản lý mạng đơn
giản.
+ DNS (Domain Name System) Hệ thống tên miền
+ Telnet : Đăng nhập từ xa
+ IRC : Giao thức Internet Relay Chat
Là các giao thức khác đợc viết riêng cho TCP/IP.
Xét trên quan điểm giao thức thì SMTP, DNS, Telnet (những giao thức lớp bên

trên TCP/IP và UDP)... là tập các giao thức đợc sử dụng để kết nối các máy tính
vào Internet. Nếu xét trên quan điểm dịch vụ thì SMTP, DNS, Telnet, http lại là
các dịch vụ cung cấp một số phơng thức truy cập thông tin trên mạng...

1./ Giao thức liên mạng IP
1.1./ Vai trò chức năng của IP
Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng nối các mạng con thành liên mạng
để truyền dữ liệu, vai trò của IP tơng tự vai trò của giao thức tầng mạng trong mô
hình OSI (tơng ứng với lớp thứ 3) là cung cấp sự nối thông các mạng con dới

18


Báo Cáo Thực Tập
dạng liên kết theo một trình tự truyền dữ liệu. IP cung cấp 4 chức năng chính
sau:
+ Đánh địa chỉ
+ Lập tuyến
+ Phân loại gói dữ liệu
HOST.A

HOST.B

Upper Layers

Upper Layer

TCP

TCP

IP

IP

IP

IP

DLa

DLa X25.2

X25.2 DLb

DLb

PHYa

PHYa X25.1

X25.1 PHYb

PHYb

LAN 1

WAN
25

LAN 1

Hình 6: Kết nối các mạng con thành liên mạng với TCP/IP
Mô hình trên mô tả kiến trúc kết nối các mạng con sử dụng IP trong đó tất cả
các hệ thống thành viên của liên mạng đòi hỏi phải cài đặt IP ở tầng mạng.
DLa: Giao thức tầng Datalink của HOST.A
PHYa: Giao thức tầng PHYSICAL của HOST.A
DLb: Giao thức tầng Datalink của HOST.B
PHYb: Giao thức tầng PHYSICAL của HOST.B

1.2 ./ Khuôn dạng dữ liệu IP (the IP datagram Header)
IP là giao thức kiểu không liên kết (connection less) có nghĩa là không cần có
giai đoạn thiết lập liên kết trớc khi truyền dữ liệu. Gói dữ liệu (packet) phụ thuộc
vào thông báo gởi các Router hoặc các thiết bị khác. IP không cần thiết khởi tạo
kết nối vì phần đầu của mỗi gói dữ liệu chứa địa chỉ đích cuối cùng. Nếu có nhu
cầu kết nối thì các lớp trên phải cung cấp cho nó. Trong kiến trúc OSI lỗi có thể
đợc kiểm tra và sửa sai tại các lớp khác nhau nhng trong IP lỗi điều khiển đợc
cung cấp ở các lớp trên. IP cung cấp các gói đến địa chỉ thích hợp nhng không
kiểm tra lỗi đờng truyền.

19


Báo Cáo Thực Tập
Vai trò cơ bản của IP là cung cấp thuật toán cho việc truyền dẫn trên mạng. IP
cung cấp cho dịch vụ phân phối phi kết nối cho các thủ tục ở lớp trên. Điều này
có nghĩa rằng IP không thiết lập lớp phiên (liên kết thực) giữa trạm phát và trạm
nhận theo chu kỳ đa dữ liệu tới trạm nhận. IP không thông tin đến ngời gửi hoặc
nhận trạng thái của gói. TCP sẽ tính thời gian truyền nếu khoảng thời gian này vợt quá thời gian cho phép thì nó truyền lại khung đó.
IP đa ramột dạng gói thích hợp tới trạm đích và không đa ra một tình trạng

ngoại lệ nào. Vì IP là thủ tục phi kết nối do đó IP có thể nhận và cung cấp dữ liệu
không theo một trật tự nhất định hoặc nó có thể sao chép dữ liệu. Các lớp trên
của IP đợc cung cấp thủ tục tái tạo lỗi. IP là một phần của hệ thống phân phối
mạng nó nhận dạng sữ liệu và các dạng dữ liệu của nó để truyền tới lớp liên kết
sữ liệu. IP cũng tái tạo dữ liệu từ lớp liên kết dữ liệu , tách bỏ phần IP Header sau
đó gởi chúng lên các lớp cao hơn.
IP sẽ thêm thông tin điều khiển vào dữ liệu nhận đợc ở các lớp trên (lớp truyền
tải). Mỗi một lần hoàn thành nó thông tin tới lớp liên kết dữ liệu là nó đã
có thông báo gởi tới mạng.
Đơn vị thông tin mà IP truyền là các gói dữ liệu.
Đơn vị dữ liệu đợc dùng trong IP đợc gọi là packet có khuôn dạng nh (hình7 )
sau:
bit 0

34

78

VER IHT

Header

15 16

31

Type of Service

Identification
offset

Time to live
Protocol

Total Length
flags

Fragment

Header Checksum

Source Address
Destination Address
Options Padding
Data

(max : 65.535 byte )

Hình 7: Khuôn dạng của IP datagram

ý nghĩa của các tham số nh sau:
+ VER có độ dài 4 bit: thể hiện nội dung version hiện hành của IP đợc sử dụng

20


Báo Cáo Thực Tập
+ IHL có độ dài 4 bit: chỉ độ dài phần đầu của gói dữ liệu, tính theo đơn vị từ
(word=32 bit) độ dài tối thiểu là 5 từ (20 byte). Trờng này là cần thiết để header
có thể thay đổi chiều dài gói dữ liệu, nó phụ thuộc vào phơng án chọn.
+ Type of service (kiểu dịch vụ) có độ dài 8 bit: miêu tả các tham số về dịch vụ

có dạng cụ thể nh sau:
0 1
2
Precedence

3
D

4
T

5
R

6
7
Reserved

Trong đó:
Precedence (3 bit) chỉ thị về quyền u tiên ôửi gói dữ liệu, trờng naỳ có ghi vào từ
0 (nomal precedence) tới 7 (điều khiển mạng) mà cho phép các trmj truyền áp
dụng chỉ định lớp IP u tiên gởi gói dữ liệu. Nó kết hợp với các bit trễ (D) lu lợng
(T) , độ tin cậy(R) các bit này chỉ định hớng tuyến truyền nó tơng tự kiểu dịch vụ
(TOS).
111 Network control (cao nhất ) 001 Flash
110 Internet word control 010 Immediate
101 CRITIC/ECP
001 Priority
100 Flash override
000 Routing (thấp nhất)

+/ D (Delay) 1 bit chỉ độ trễ yêu cầu
D=0 độ trễ bình thờng
D=1 Độ trễ thấp
+/ T (thoughput) 1 bit chỉ độ thông lợng yêu cầu
T=0: thông lợng yêu cầu
T=1: thông lợng cao
+/ R (reliability) 1 bit : chỉ độ tin cậy yêu cầu
R=0: độ tin cậy bình thờng
R=1: độ tin cậy cao
- Total length (16 bit): chỉ độ dì toàn bộ gói dữ liệu (packet) kể cả phần header
tính theo đơn vị bytes. trờng này bao gồm 16 bits do vậy kích thớc của IP tối
đa có thể là 65535 bytes.
- -Identification (16 bit): cùng với các tham số khác nh (sourse address và
destination address) tham số này dung để định danh duy nhất cho một
(packet) trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên mạng.

21


Báo Cáo Thực Tập
- Flags (3 bit) liên quan đến sự phân đoạn các gói dữ liệu , nó đợc sử dụng để
chỉ đinh , liệu có phải thêm dữ liệu hay chia gói dữ liệu truyền và nhận
không.
- Fragment offset (13 bit) thời gian truyền một gói từ một mạng này tới một
mạng khác có thể quá lớn. Ví dụ truyền một khung từ mạng Tokenring (đội
dại tối đa đờng truyền là 4472 byte) tới Ethernet (độ dài đờng truyền tối đa
1518 byte).Bộ lập tuyến TCP/IP phải chia các khung thành các khung nhỏ để
phù hợp với việc truyền thông tin qua các phơng tiện khác kiểu. Do vậy
Frament offset chỉ vị trí của đoạn ở trong gói dữ liệu , tính theo đơn vị 64 bits
có ý nghĩa là mỗi đoạn (trừ đoạn cuối cùng ) phải chứa một vùng dữ liệu có

độ dài là bội số của 64 bits.
- Time to live (8 bit): Qui định thời gian sống của gói dữ liệu tránh cho gói dữ
liệu bị quẩn trên liên mạng gây ách tắc đờng truyền.Thời gian này đợc cho
bởi trạm gửi và đợc giảm đi (thờng qui ớc là 1 đơn vị ) khi gói đó đi qua mỗi
router của liên mạng.
- Protocol (8 bits): chỉ giao thức của tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở
trạm đích (hiện tại thờng là TCP hoặc UDP đợc cài đặt trên IP).
- Header Checksum (16 bits) : Mã kiểm soát lỗi 16 bits theo phơng pháp CRC
chỉ cho vùng header. Đây là bộ kiểm tra tổng (CRC) 16 bit nó bảo đảm tính
toàn vẹn của header. Số CRC đợc thiết lập từ dữ liệu trong trờng hợp dữ liệu
IP và đợc trạm phát đặt vào trờng này. Khi trạm nhận đợc dữ liệu nó sẽ kiểm
tra CRC. Nếu hai số CRC không tơng thích có lỗi trong header và khung sẽ
loại bỏ. Vì gói dữ liệu nhận đợc tại bộ lập tuyến sẽ tính toán lại tổng. Điều
này rất quan trọng vì trờng TTL bị thay đổi khi gói dữ liệu đi qua bộ lập
tuyến.
- Source Address (32 bits) Địa chỉ của trạm nguồn
- Destination Address (32 bits) Địa chỉ của trạm đích
- Options (độ dài thay đổi) Khai thác các options do ngời gửi yêu cầu
- Paddings (độ dài thay đổi) Vùng đệm đảm bảo cho phần header luôn là bội số
của 32 bits
- Data ( độ dài thay đổi) là vùng có thể chứa thông tin dữ liệu có độ dài là bội
số của 8 bits và có tối đa là 65535 bytes.

22


Báo Cáo Thực Tập
a./ Lớp địa chỉ IP
Cấu trúc lớp địa chỉ IP
Sơ đồ địa chỉ để định dạng các trạm (Host) trong liên mạng đợc gọi là điạ chỉ IP

32 bit (32 bits IP Address). Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits đợc tách ra làm 4
vùng (mỗi vùng một byte) có thể đợc viết ở rất nhiều dạng. Cách phổ biến nhất
là vùng ký tự thập phân có dấu chấm (Dotted cecimal Notation) để tách ra các
vùng.

Lớp A

01
0

78
Netid

31
Hostid
15 16

Lớp B

Lớp C
Lớp D

Lớp E

1

0

Netid

1 1

0

Netid
Lớp

1

1

1

0

1

1

1

1

Hostid
23 24
Hostid
Multicost Address

0

Reserver for future use

Phân chia mạng theo địa chỉ
Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host bất kỳ trên
mạng. Do độ lớn và cách tổ chức của các mạng con (Subnet) của liên mạng có
thể khác nhau ngời ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu A, B, C, D, E với
cấu trúc nh hình trên
Các bit đầu tiên dùng để định danh lớp địa chỉ
0
Lớp A
10
Lớp B
110
Lớp C
1110
Lớp D
11110
Lớp E

23


Báo Cáo Thực Tập
+ Lớp A: Cho phép định danh tới 126 mạng với tối đa 16 triệu host trên mỗi
mạng. Lớp này đợc dùng cho các mạng có số trạm cực lớn
+ Lớp B: Cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65535 host trên mỗi
mạng.
+ Lớp C: Cho phép định danh tới 2 triệu mạng với tối đa 254 host trên mỗi
mạng lớp này dùng cho các mạng có ít trạm
+ Lớp D: Dùng để gửi IP datagram tới một nhóm các host trên mạng

+ Lớp E: Dự phòng trong tơng lai
Một địa chỉ có host =0 đợc dùng để hớng tới mạng định danh bởi vùng Neted.
Ngợc lại một địa chỉ có vùng Hostid gồm toàn số 1 thì nó hớng tới tất cả các host
trong liên mạng.
Nh vậy nhìn vào địa chỉ của một nút mạng ta có thể nhận biết là nó nằm trong
mạng loại gì. Nhìn số thập phân đầu tiên trong địa chỉ . Nếu
1..127
Mạng loại A
Ví dụ: 63.200.5.139
128..191
Mạng loại B
Ví dụ: 150.175.100.9
192..223
Mạng loại C
Ví dụ: 203.162.15.139

Cách đánh địa chỉ IP
Trờng địa chỉ của IP có 32 bit tơng đơng với việc đánh địa chỉ đợc cho
232 = hơn 4 tỉ máy trên toàn thế giới. Cách đánh địa chỉ nh sau :
Phân loại địa chỉ
Với 32 bit địa chỉ ngời ta chia nó thành 4 nhóm mỗi nhóm 8 bít và biểu diễn dới
dạng số thập phân hoặc nhị phân
Số nhị phân
8 bit
8 bit
8 bit
8 bit
Số thập phân
0..255 0..255 0..255 0..255
Nh vậy nếu biểu diễn ở dạng số thập phân thì giá trị các con số không vợt quá

255. Các số đợc viết tách ra bởi dấu chấm (.)
Ví dụ: 203.162.7.195
Trong nhiều trờng hợp một mạng có thể chia thành nhiều mạng con (Subnet) lúc
đó có thể đa thêm các vùng Subnetid đợc lấy từ vùng hostid cụ thể đối với 3 lớp
A, B, C nh sau:

24


Báo Cáo Thực Tập

Lớp A

0
Netid

Lớp B

0
Netid

Lớp C

0
Netid

78
15 16
Subnetid

Hostid

15 16
23 24
Subnetid

31

31
Hostid

23 24
26 27
31
Subnetid
Hostid

b./ Địa chỉ mạng con (Subnetwork Address)
Việc phân loại địa chỉ thành 5 lớp nh trên cha đáp ứng đợc công việc quản lý và
đánh địa chỉ trong mỗi mạng. Đối với các mạng loại C thì rất đơn giản chỉ có
tối đa 254 máy trên mỗi mạng thì không có vấn đề gì xảy ra. Nhng trong các
mạng lớn, chỉ đối với mạng loại B thôi ngời ta không thể nào xây dựng đợc một
mạng vật lý đồng nhất (Mạng mà không sử dụng các thiết bị cổng kết nối giữa
các loại mạng) có tới 64 nghìn nút. Nh vậy việc chia các mạng lớn thành các
mạng con là điều cần thiết trong quản lý mạng cũng nh tính khả thi trong việc
xây dựng một hệ thống mạng. Trong trờng hợp này, các mạng lớn lại tiếp tục đợc chia thành các mạng bé hơn. Ví dụ một mạng loại B lại có thể chia thành 256
mạng loại C. Việc phân chia này đợc thực hiện với sự trợ giúp của địa chỉ mạng
con (Subnet) luôn đi kèm với địa chỉ IP.
Địa chỉ mạng con cũng gồm 32 bit luôn đợc viết bên dới địa chỉ IP để chỉ ra cho
ngời sử dụng biết phần nào của địa chỉ IP là địa chỉ mạng và phần nào là địa chỉ

nút mạng
Địa chỉ IP

32 bit

Địa chỉ mạng con 32 1111.1110000....000
bit
Phần địa chỉ IP tơng ứng với các con số 1 là địa chỉ mạng còn phần ứng với
các con số 0 là địa chỉ nút mạng. Chính vì vậy mà ngời ta còn gọi đó là mặt nạ
địa chỉ.
Ví dụ: Một địa chỉ mạng loại A sẽ có địa chỉ IP và Subnet nh sau

25