Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị qua INTERNET, BLUETOOTH và RF

Lời cam đoan

LỜI CAM ĐOAN
Đồ án này được em hoàn thành sau một thời gian học tập, nghiên cứu, tìm hiểu
các nguồn tài liệu chuyên ngành và thông tin trên mạng Internet. Nội dung của đồ án
được em tổng hợp lại sau quá trình thi công và kiểm tra, em xin cam đoan nội dung của
đồ án này không sao chép toàn bộ các đồ án và công trình ngiên cứu của các tác giả
khác. Em xin chịu trách nhiệm về nội dung trong đồ án của mình.
Đà Nẵng, ngày 26 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Lê Văn Nam

Trang 1


Phân công nhiệm vụ

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ QUA INTERNET, BLUETOOTH VÀ RF
1. Nhiệm vụ đề tài
Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị qua Internet, Bluetooth và RF gồm
các nhiệm vụ.
 Tìm hiểu về các giao thức Internet, Bluetooth và mã hóa giải mã tín hiệu RF.
 Tìm hiểu phần mềm Visual Studio và ngôn ngữ lập trình C#.
 Thiết kế Website và phần mềm điều khiển trên máy tính.
 Thiết kế và thi công hệ thống phần cứng.
 Làm mô hình và mô phỏng hệ thống.
2. Nhiệm vụ chung
 Tìm hiểu lý thuyết phục vụ cho quá trình làm đồ án.

 Tính toán thiết kế, thi công phần cứng và làm mô hình.
3. Nhiệm vụ riêng
3.1. Thành viên Lê Nguyễn Anh Minh
 Thiết kế và mô phỏng Website và Websever trên vi điều khiển PIC18F4520
 Lập trình phần phát tín hiệu RF
3.2. Thành viên Lê Văn Nam
 Thiết kế và mô phỏng module Bluetooth HC06.
 Lập trình phần mềm điều khiển thiết bị trên máy tính.
 Lập trình khối nhận tín hiệu RF.

Trang 2


Mục lục

MỤC LỤC

Trang 3


Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ACK
ASK
HTTP
HTML
IC

Acknowledgement

Amplitude Shift Keying
HyperText Transfer Protocol
HyperText Markup Language
Integrated circuit

IP

Internet Protocol

ISP
ISM

Internet service provider
Industrial,Scientific, Medical

LAN

Local area network

GSM
MISO
MOSI
NAT
PC
PIC
OOK
RF
SCK
SPI
SS

VĐK
UART
UDP
3G

Global System for Mobile Communication
Master Input Slave Output
Master Ouput Slave Input
Network address translation
Personal Computer
Peripheral Interface Controller
On-off keying
Radio frequency
Serial Clock
Serial Peripheral Interface
Slave Select.
Vi điều khiển
Universal asynchronous receiver/transmitter
User Datagram Protocol
Third Generation

Trang 4


Danh mục hình ảnh

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang 5

Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với những tiến bộ vượt bậc của ngành khoa học kĩ thuật, cuộc sống
của con người ngày càng hiện đại hóa. Điều khiển các thiết bị từ xa không còn xa lạ
đối với nhiều người. Điều khiển các thiết bị từ xa là sản phẩm của việc ứng dụng
những tiến bộ của khoa học vào đời sống, nhằm cải thiện và nâng cao chất lượng cuộc
sống của con người. Ở Viêt Nam hiện nay đa phần các đề tài điều khiển từ xa qua
mạng GSM. Việc điều khiển thiết bị qua mạng Internet còn hạn chế đa phần các đề tài
chỉ dừng lại ở mạng LAN. Việc điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại cũng rất phổ biến
tuy nhiên nhược điểm của nó là khoảng cách,góc điều khiển hẹp và khả năng xuyên
tường là không có.
Để có một bước đi riêng, trong đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em sẽ thực hiện
xây dựng mô hình điều khiển các thiết bị qua Internet, Bluetooth và RF.
Nhằm mục đích làm rõ các nội dung liên quan đến đề tài như mục tiêu của đề
tài, phạm vi đề tài, hướng phát triển, và những phần lý thuyết liên quan đến đề tài, cùng
với sơ đồ thiết kế phần cứng, phần mềm của hệ thống, đồ án của nhóm tác giả trình bày
bao gồm 5 chương như sau:
Chương 1: Dẫn nhập.
Chương 2: Lý thuyết tổng quan.
Chương 3: Giới thiệu linh kiện đã sử dụng trong mạch.
Chương 4: Thiết kế và thi công.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần thiết phải xây dựng một hệ thống có thể đưa
ra, nhóm tác giả đã tiến hành tìm hiểu các đề tài đã được thực hiện trước đó, nắm bắt
những mặt ưu điểm cũng như những hạn chế còn tồn tại trong các đề tài này, thảo luận
và thống nhất phương án thiết kế cuối cùng. Tiếp theo đó, nhóm chúng em đã nghiên
cứu những nội dung lý thuyết liên quan, thiết kế phần cứng của hệ thống, xây dựng lưu
đồ thuật toán, viết chương trình phần mềm của toàn bộ hệ thống. Bước cuối cùng,

nhóm tác giả cho vận hành toàn bộ hệ thống, kiểm tra kết quả thực nghiệm, đối chiếu

Trang 6


Lời mở đầu

so sánh với yêu cầu đặt ra ban đầu và với các đề tài đã thực hiện trước đó, đánh giá
hoạt động của hệ thống dựa trên kết quả thực nghiệm thu được và hướng phát triển.
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, em đã cố gắng hết sức để hoàn
thiện mô hình của mình.Nhưng với kiện thức, sự hiểu biết và thời gian thực hiện đề tài
có hạn nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót mong thầy cô và các bạn đóng góp ý
kiến để cho đề tài của em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô trong khoa Điện tử- Viễn
thông trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu
đáo của thầy Nguyễn Duy Nhật Viễn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Xin gửi lời tri ân và chúc sức khỏe đến quý thầy cô.

Xin cảm ơn!

Trang 7


Chương 1

CHƯƠNG 1
1.1

Dẫn nhập

DẪN NHẬP

Giới thiệu chương
Hệ thống điều khiển thiết bị qua INTERNET, BLUETOOTH và RF được hình

thành xuất phát từ nhu cầu thực tế của người dùng mong muốn quản có thể quản lý,
điều khiển ngôi nhà của mình một cách dễ dàng dù chúng ta đang ở bất cứ nơi đâu vào
bất kì thời điểm nào. Để thiết kế và thi công thành công hệ thống cần phải trải qua
nhiều giai đoạn từ việc hình thành ý tưởng, tìm hiểu lý thuyết liên quan đến việc lựa
chọn linh kiện, tiến hành thiết kế, thi công, kiểm tra mạch. Phần đầu của chương này sẽ
trình bày ý tưởng hình thành nên đề tài. Những ý tưởng này sẽ làm nền tảng để thiết lập
mục tiêu mà đề tài cần đạt được. Tiếp theo đó, nội dung chương sẽ lần lượt đề cập đến
phạm vi của đề tài và phương pháp nghiên cứu. Cuối cùng là phần kết luận chương.
1.2
Đặt vấn đề
Ngày nay, việc sử dụng thiết bị điều khiển từ xa đã trở nên hết sức phổ biến. Tuy
nhiên, sự tiện ích của các bộ điều khiển là chưa cao, gặp phải hạn chế như khoảng
cách, độ bảo mật. Lấy ý tưởng cải tiến các bộ điều khiển để loại bỏ các nhược điểm
trên, đồ án thực hiện thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị qua Bluetooth và sóng RF
bằng máy tính hoặc điện thoại Android.
Bên cạnh đó, những thách thức của đời sống hiện đại, đòi hỏi nhiều người phải
di chuyển liên tục. Một tình huống được đặt ra là chủ nhà đang trên đường đi công tác
và chợt nhớ rằng mình quên tắt các thiết bị điện khi rời khỏi phòng, quên tắt máy bơm
hoặc tệ hơn là mình quên chưa khóa cửa. Do thời gian gấp gáp và khoảng cách không
cho phép nên việc người chủ quay trở về nhà là điều không thể. Trong tình huống này,
người chủ có một giải pháp tiện lợi là thực hiện thao tác điều khiển từ xa để bật tắt các
thiết bị điện trong nhà. Giải pháp này giúp người dùng quản lý ngôi nhà của mình dễ
dàng hơn dù họ đang ở bất cứ nơi đâu, tránh lãng phí điện và phòng ngừa trường hợp
ngôi nhà bị xâm nhập bất hợp pháp.

Trang 8


Chương 1

Dẫn nhập

Đây là cơ sở để hình thành nên ý tưởng ban đầu của hệ điều khiển thiết bị qua
mạng INTERNET, BLUETHOOTH và RF.
Những năm gần đây, mạng lưới internet càng ngày càng phổ biến, các dịch vụ
viến thông như 3G cũng phát triển mạnh. Điện thoại thông minh tích hợp đầy đủ các
chức năng truy cập internet, kết nối bluetooth cũng trở nên phổ biến và thành vật dụng
không thể thiếu trong đời sống hằng ngày của nhiều người. Tốc độ truyền dẫn ngày
càng cao, chất lượng đường truyền tin cậy hơn. Do đó việc truy cập vào internet hiện
nay trở nên đơn giản, nhanh chóng và việc đó không còn gò bó chỉ trong một máy tính
như trước đây. Từ thuận lợi nêu trên, nhóm tác giả đã nảy sinh ý tưởng kết hợp chức
năng điều khiển thiết ngay trên chiếc điện thoại di động. Hệ thống điều khiển và giám
sát thiết bị qua mạng INTERNET, BULETOOTH và RF khi hoàn thành sẽ làm cho
ngôi nhà tiện ích, hiện đại, oan toàn hơn.
1.3
Mục tiêu của đề tài
Từ ý tưởng ban đầu, dựa vào những kiến thức đã được học, nhóm tác giả tiến
hành tìm hiểu những lý thuyết liên quan và sau đó bắt tay vào thiết kế và thi công mạch
thực tế. Mục tiêu của đề tài là xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh thực hiện chức năng
giám sát và điều khiển như phần trình bày ở trên, hệ thống hoạt động ổn định, thân
thiện với người dùng, có thể được triển khai rộng rãi chỉ cần có thể truy cập internet.
Đề tài phải đạt được:
 Một hệ thống có tính ổn định và độ chính xác cao.
 Tính thân thiện với người dùng phải đơn giản, dễ dùng, có tính bảo mật
1.4

tránh người ngoài đăng nhập với ý đồ xấu.
Phạm vi của đề tài
Nhóm tác giả sẽ triển khai toàn bộ hệ thống điều khiển các thiết bị trên một mô

hình có cảm biến nhiệt động nhà để thu dữ liệu về nhiệt độ.
Chức năng điều khiển được thực hiện thông qua phương thức hoặc bằng Internet
hoặc bằng Bluetooth, RF.
1.5
Phương pháp luận

Trang 9


Chương 1

Dẫn nhập

Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả trải qua nhiều giai đoạn
khác nhau, ứng với mỗi giai đoạn cần đưa ra một phương pháp nghiên cứu phù hợp để
công việc được giải quyết nhanh và hiệu quả.
Trong giai đoạn đầu của đồ án, nhóm tìm hiểu đưa ra những ý tưởng ban đầu,
từ đó đánh giá mức độ khả quan của đề tài, từ đó lựa chọn nên đề tài phù hợp cho đồ án
tốt nghiệp.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm tiến hành tìm hiểu những nội dung lý thuyết
liên quan. Việc tìm hiểu các đề tài liên quan đến nội dung đồ án là khá quan trọng vì nó
giúp nhóm bước đầu xây dựng được mô hình tổng quát và lựa chọn được giải pháp
thiết kế phù hợp với đề tài, qua tìm hiểu, nhóm cũng nhận ra được những những mặt
còn hạn chế của những đề tài trước đó, từ đó có những hướng phát triển mới mẽ hơn.
Sau khi xây dựng thành công sơ đồ khối tổng quát, nhóm lần lượt đi vào thiết kế

từng khối trong sơ đồ.
Việc thiết kế và kiểm tra từng khối đã ổn định thì kết nối lại với nhau. Lúc này
để đánh giá hoạt động của hệ thống, nhóm tác giả đưa ra các tình huống mà hệ thống sẽ
gặp phải trong quá trình vận hành và tiến hành kiểm tra. Từ kết quả thực nghiệm nhận
được, nhóm tiến hành hiệu chỉnh lại hệ thống, sau đó tiến hành lại các bước thử
nghiệm như ban đầu. Quá trình tiếp tục cho đến khi hệ thống vận hành theo đúng yêu
cầu đã đặt ra.
Mô hình đề xuất
Sau quá trình nghiên cứu nhóm đã đề xuất ý tưởng về mô hình hệ thống điều
khiển thiết bị qua mạng INTERNET, BLUETOOTH và RF được mô tả như hình sau.
1.6

Trang 10


Chương 1

Dẫn nhập

Hình 1.1: Mô hình tổng quan hệ thống
Hệ thống khi hoàn thành phải đạt được giao diện điều khiển đơn giản, thân thiện dễ
dàng sử dụng, xây dựng mật khẩu cho web, cũng như giao diện đăng nhập trên máy
tính để tăng tính bảo mật cho hệ thống.
 Chức năng điều khiển giúp người dùng có thể điều khiển các thiết bị trong gia đình từ

xa thông qua Bluetooth, RF và mạng Internet. Khi người truy câp mạng Internet điều
khiển thiết bị qua trang web được xây dựng sẵn, nội dung yêu cầu sẽ được gửi đến khối
xử lý trung tâm xác nhận, xử lý điều khiển các thiết bị. Trong trường hợp người dùng
đang có mặt ở nhà, người dùng có thể điều khiển thiết bị qua Bluetooth, RF.
 Tính bảo mật của hệ thống được đảm bảo qua các cơ chế sau:

Trang 11


Chương 1

Dẫn nhập

Đối với trường hợp điều khiển qua mạng Internet, Bluetooth. Để tăng cường
tính bảo mật, hệ thống có thiết lập mật khẩu để tránh sự truy cập, điều khiển bất hợp
pháp.
1.7

Kết luận chương
Từ ý tưởng thiết kế ban đầu đến khi hoàn thành mạch thực tế là một quá trình

dài bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau, trong mỗi giai đoạn sẽ yêu cầu những phương
pháp nghiên cứu riêng. Nội dung chương này mang tính định hướng, làm nền tảng để
các chương sau đi sâu vào nghiên cứu các vấn đề cụ thể liên quan đến đề tài.

Trang 12


Chương 2

CHƯƠNG 2
2.1
2.1.1

Lý thuyết tổng quát

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

Tìm hiểu về Bluetooth
Khái niệm Bluetooth
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp

với nhau trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vô tuyến qua băng tần chung ISM
(Industrial Scientific Medical) trong dãy tầng 2.40-2.48 Ghz. Đây là dãy băng tầng
không cần đăng ký được dành riêng để dùng cho các thiết bị không dây trong công
nghiệp, khoa học, y tế.
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây cable giữa máy tính và các
thiết bị truyền thông cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử lại với nhau một
cách thuận lợi với giá thành rẻ.
Khi được kích hoạt, Bluetooth có thể tự động định vị những thiết bị khác có
chung công nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng. Nó được định
hướng sử dụng cho việc truyền dữ liệu lẫn tiếng nói.
Bluetooth được thiết kế để hoạt động ở mức năng lượng rất thấp. Đặc tả đưa ra 3
mức năng lượng từ 1mw tới100 mw.
 Mức năng lượng 1 (100 mw): Được thiết kế cho những thiết bị có phạm vi

hoạt động rộng (~100 m)
 Mức năng lượng 2 (2.5 mw): Cho những thiết bị có phạm vi hoạt động
thông thường (~10 m)
 Mức năng lượng 3 (1 mw): Cho những thiết bị có phạm vi hoạt động ngắn
(~10cm)
2.1.2 Các đặc điểm của Bluetooth
 Ưu điểm
 Tiêu thụ năng lượng thấp, cho phép ứng dụng được trong nhiều loại thiết bị,
bao gồm cả các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.

 Giá thành hạ (Giá một chip Bluetooth đang giảm dần, và có thể xuống dưới
mức 5$ một đơn vị).

Trang 13


Chương 2



Lý thuyết tổng quát

Khoảng cách giao tiếp cho phép :
• Giữa hai thiết bị đầu cuối là trên10 m ngoài trời và 15m trong tòa nhà.
• Thiết bị đầu cuối và Access point là tới 100m ngoài trời và 30m trong

nhà.
 Bluetooth sử dụng băng tần không đăng ký 2.4 Ghz trên dãy băng tần ISM.
Tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới mức tối đa 1 Mbps (do sử dụng tần số
cao) mà các thiết bị không cần phải thấy trực tiếp nhau (light-of-sight
requirements).
 Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này
với một ứng dụng khác thông qua các chuẩn “Bluetooth profiles”, do đó có
thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.
 Bluetooth được dùng trong giao tiếp dữ liệu tiếng nói: có 3 kênh để truyền
tiếng nói và 7 kênh để truyền dữ liệu trong một mạng cá nhân.
 Khuyết điểm:
 Khoảng cách kết nối còn ngắn so với các công nghệ mạng không dây khác.
 Tốc độ truyền của Bluetooth không cao.
 Bị nhiễu bởi một số thiết bị sử dụng sóng radio khác, các trang thiết bị khác.

 Bảo mật còn thấp.
2.2
Tổng quan về RF
2.2.1 Giới thiệu chung
Trong một phiên truyền thông, vì tận cùng bản chất của dữ liệu là bao gồm các
bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửi cho bên
nhận. Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tác vụ này. Tuy
nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp
phân biệt bit 0 và bit 1. Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công
dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu. Dạng tín hiệu đã điều chế này còn được gọi là
sóng mang (carrier signal). Có ba thành phần của dạng sóng có thể thay đổi để tạo ra
sóng mang, đó là biên độ, tần số và pha. Tất cả các dạng truyền thông dùng sóng vô
tuyến đều dùng vài dạng điều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong một
tín hiệu gửi qua sóng AM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện
một vào kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.

Trang 14


Chương 2

2.2.2

Lý thuyết tổng quát

Mã hóa bit
Mã hóa bit là quá trình chuyển đổi dãy bit (1-0) sang một tín hiệu thích hợp để

có thể truyền dẫn trong môi trường vật lý. Việc chuyển đổi này chính là sử dụng một
tham số thông tin thích hợp để mã hóa dãy bit cần truyền tải. Các tham số thông tin có

thể được chứa đựng trong biên độ, tần số, pha hoặc sườn xung, v.v... Sự thích hợp ở
đây phải được đánh giá dựa theo các yêu cầu kỹ thuật như khả năng chống nhiễu cũng
như gây nhiễu, khả năng đồng bộ hóa và triệt tiêu dòng một chiều.
Việc tạo mã để có tín hiệu trên các hệ thống số có thể thực hiện một cách đơn
giản là gán một giá trị điện thế cho một trạng thái logic và một giá trị khác cho mức
logic còn lại. Tuy nhiên để sử dụng mã một cách có hiệu quả, việc tạo mã phải dựa vào
một số tính chất sau. (Phổ tần của tín hiệu, sự đồng bộ, khả năng dò sai, tính miễn
nhiễu và giao thoa, mức độ phức tạp và giá thành của hệ thống.)
Dưới đây giới thiệu một số dạng mã thông dụng và được sử dụng cho các mục
đích khác nhau tùy vào các yêu cầu cụ thể về các tính chất nói trên hình 2.2

Hình 2.1: Một số dạng mã thông dụng
2.2.3

Giới thiệu về mã Manchester
Mã hóa Manchester là phương pháp mã hóa các bit dữ liệu dùng trong việc

truyền các tín hiệu dạng số. Đây là phương pháp mã hóa các bit dữ liệu 1, 0 thành các

Trang 15


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

chuỗi tín hiệu có mức tín hiệu thay đổi liên tục dù dãy bit là 1 hoặc 0 liên tiếp. Do đó,
ưu điểm của mã hóa Manchester là dễ dàng tạo sự tự đồng bộ giữa bên phát và bên
nhận. Trong lĩnh vực truyền thông điều khiển sử dụng vi điều khiển, mã Manchester dễ
thực hiện để lập trình cùng với khả năng phát hiện lỗi khi phát hiện có vi phạm mã.

Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền thông vô tuyến, hữu tuyến.
 Bit ‘0’ Nửa chu kỳ đầu của bit là điện áp +V và nửa chu kỳ còn lại là điện

áp –V
 Bit ‘1’ Nửa chu kỳ đầu của bit là điện áp -V và nửa chu kỳ còn lại là điện
áp + V

Hình 2.2: Mã hóa Manchester
2.3

Mô hình client / server
Mô hình Client-Server được sử dụng trong các hệ thống phân tán và bao gồm hai

thành phần riêng biệt: server đóng vai trò phục vụ cung cấp chức năng và client trong
vai trò người tiêu thụ sử dụng các chức năng đó.

Trang 16


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

Hình 2.3: Mô hình client / server
Việc giao tiếp giữa client và server được thực hiện dưới hình thức trao đổi các
thông điệp (Message) Thông thường hai thành phần này kết nối với nhau qua mạng,
với client là bên chủ động tạo kết nối và gửi yêu cầu đến server, trong khi server
thụ động lắng nghe và hồi đáp các yêu cầu. Để được phục vụ, client sẽ gởi một thông
điệp yêu cầu (Request Message) mô tả về công việc muốn server thực hiện. Khi nhận
được thông điệp yêu cầu, server tiến hành phân tích để xác định công việc cần phải

thực thi. Nếu việc thực hiện yêu cầu này có sinh ra kết quả trả về, server sẽ gửi nó cho
client trong một thông điệp trả lời (Reply Message) ).

Trang 17


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

Hình 2.4: Mô hình hoạt động của client / server
Dạng thức (format) và ý nghĩa của các thông điệp trao đổi giữa client và server
được qui định rõ bởi giao thức (protocol) của ứng dụng. Mô hình client-server đơn giản
nhất gồm một server phục vụ cho một hoặc nhiều client đồng thời.
Các ưu điểm nổi bật của kiến trúc Client-Server gồm:
 Quản lý tập trung: dữ liệu được lưu trữ tập trung trên server thay vì nằm
rải rác trên nhiều máy, giúp đơn giản hóa việc truy xuất và cập nhật dữ
liệu.
 Dễ bảo trì: nhờ khả năng quản lý tập trung mà công việc bảo trì cũng trở

nên nhẹ nhàng hơn vì phần lớn việc bảo trì chỉ cần thực hiện trên server.
Trong trường hợp hệ thống có nhiều server với thiết bị dự phòng, quá
trình bảo trì (như sửa chữa, thay thế server) có thể diễn ra hoàn toàn
trong suốt với phía client.
 Bảo mật: dữ liệu tập trung trên server đồng nghĩa với việc kiểm soát dễ
dàng hơn.
2.4 Mô hình Web HTTP:
2.4.1 Giới thiệu về Web HTTP

Trang 18

Chương 2

Lý thuyết tổng quát

HTTP là từ viết tắt của Hypertext Transfer Protocol (HTTP): Giao thức truyền
siêu văn bản được ứng dụng để truyền tải tài liệu và các tệp siêu văn bản giữa máy chủ
Web (Web server) và máy khách Web (Web client) thông qua một trình duyệt Web. Cụ
thể hơn, HTTP là một giao thức ở tầng ứng dụng cho phép một máy khách gửi yêu cầu
đơn giản dạng tệp siêu văn bản đến máy chủ và nhận đáp ứng từ máy chủ.
HTTP cho phép một tập các phương thức hoặc câu lệnh (methods/commands)
và các tiêu đề mở-đóng (open-ended header) để chỉ ra mục đích của một yêu cầu.
HTTP được xây dựng trên nguyên tắc tham chiếu được cung cấp bởi định danh tài
nguyên thống nhất (Uniform Resource Identifier - URI), hoặc định vị tài nguyên thống
nhất (Uniform Resource Locator - URL) hay tên tài nguyên thống nhất (Uniform
Resource Name - URN), nhằm chỉ ra nguồn tài nguyên áp dụng phương thức.

Hình 2.5: Minh họa hoạt động của Web HTTP
HTTP sử dụng giao thức TCP
 Client khởi tạo kết nối TCP(socket) tới server qua cổng 80.
 Sever chấp nhận kết nối TCP từ Client
 Các thông điệp HTTP: trao đổi giữa Brower(HTTP client) và Web
server (HTTP server)
 Một trong hai phía sẽ đóng kết nối TCP

Trang 19


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

HTTP là giao thức không trạng thái: server không lưu lại thông tin yêu cầu của
client.
Ví dụ minh họa chi tiết cơ chế hoạt động của HTTP:
 Giả sử đánh địa chỉ trên trình duyệt
• www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
• Giả sử trong home.index bao gồm file HTML tham chiếu tới 10
ảnh JPEG
 Quá trình diễn ra như sau:

Hình 2.6: Hoạt động của mô hình Web HTTP

2.4.2

Định dạng thông điệp yêu cầu HTTP
Có hai thông điệp HTTP: Thông điệp yêu cầu (request) và thông điệp trả lời

(response).
 Thông điệp HTTP request:

Trang 20


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

Dòng yêu cầu: có thể là lênh GET, POST, HEAD

Các dòng tiêu đề: User-agent: Mozilla/4.0 cho ta biết đây là bang Mozilla bản
4.0
Accept: text/html, image/gif, image/jpg có ý nghĩa là trình duyệt này chấp nhận
file text dưới dạng html, chấp nhận loại file ảnh dưới dang gif và jpg.
Accept – language: fr tức trình duyệt này hổ trợ ngôn ngữ tiếng pháp.

Hình 2.7: Khuôn dạng của thông điêp yêu cầu HTTP

 Ý nghĩa
•
•
•
•
•

các trường:
Method xác định lệnh GET, POST, HEAD
Sp có mã 0x32 trong mã ASCII
URL tên đối tượng yêu cầu.
Version: có thể là HTTP 1.0, HTTP 1.1
Cr, lf ký tự xuống dòng và quay về đầu dòng.

Trang 21


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

•

Header field name là các trường tiêu đề và value là trường giá trị

của trường tiêu đề. Hai trường này ngăn cách bởi dấu hai chấm.
• Entity body là thân của thông điệp.
 Thông điệp trả lời của HTTP

Mã trạng thái thông điệp trả lời được ghi ở dòng đầu tiên trong thông điệp
Server trả lời. Một số mã thường gặp gặp:
 200 OK đã xử lý thành công request của client, dữ liệu trả về nằm
trong message body
 301 Moved Permanently: resource đã được chuyển hoàn toàn tới

địa chỉ trong trường Location của response
 400 Bad Request: request không đúng định dạng, cú pháp.
 404 Not Found: đối tượng yêu cầu không tìm thấy trong Server.
 505 HTTP Versison Not Supported: Server không hỗ trợ phiên
bản giao thức HTTP
2.5

User – server:
Server muốn kiểm soát chỉ một lớp đối tượng được quyền truy cập một lớp đối

tượng trên server. Để làm được điều này cơ chế kiểm chứng thông qua tên truy cập
username và password được thực hiện.

Trang 22


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

Kiểu username - password vẫn là kiểu không trạng thái, bởi một lần yêu cầu thì
client phải xuất trình chứng nhận mình có quyền thao tác các đối tượng được lưu trên
server
Kiểm chứng thông qua mã 401

Hình 2.8: Kiểm chứng username-password giữa client và server

Client gửi thông điệp đến server, tại phía server nhận được yêu cầu từ phía client
lúc này server gửi một thông điệp trả lời mã 401 authorization. Khi nhận thông điệp
này client biết rằng server đồi mình kiểm chứng, client sẽ bật ra một cửa sổ trên cửa sổ
này có username - password. Người sử dụng sẽ gõ username và password vào sau đó
gõ enter. Khi đó client sẽ gửi một thông điệp http request bổ sung thêm trường
authorization, trong trường authorization này chứa username và password mà người
dùng mới đưa vào. Thông điệp này đến trường server sẽ lấy trường username và
password để so sánh với bản được lưu trên server. Nếu như trùng nhau thì người sử

Trang 23


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

dùng có quyền lấy đối tượng lưu trên server. Server sẽ gửi thông điệp respone, còn nếu
người sử dụng không có quyền truy cập đối tượng thì server sẽ gửi lại thông điệp kiểm
chứng.
2.6

Network address translation – NAT:
Các máy tính cần địa chỉ IP để giao tiếp với nhau trên mạng internet. Mỗi máy tính

phải có địa chỉ IP phân biệt nhau. Tuy nhiên hiện nay, internet ngày càng được sử dụng
rộng rãi, các dịch vụ web, tương tác trực tuyến ngày càng phát triển, số lượng máy tính
kết nối internet ngày càng nhiều dẫn đến số lượng địa chỉ IPv4 thiếu hụt. IPv6 ra đời
giúp tăng thêm số lượng địa chỉ IP tuy nhiên còn phải mất thêm nhiều thời gian để
được sử dụng rộng rãi. Và NAT đã xuất hiện để giải quyết bài toán thiếu hụt IPv4. Với
một địa chỉ IP (Public IP), sử dụng NAT router, bạn có thể chia sẻ kết nối Internet cho
hàng chục đến hàng trăm máy tính khác nhau trong mạng nội bộ. Từ đó thấy được lợi
ích của NAT.
 Không cần được cấp phát dải địa chỉ từ ISP: một địa chỉ IP cho tất cả mọi

thiết bị.
 Có thể thay đổi địa chỉ của thiết bị trong mạng cục bộ không cần thông báo

với thế giới bên ngoài.
 Có thể thay đổi ISP không cần thay đổi địa chỉ của các thiết bị trong mạng

cục bộ
 Các thiết bị trong mạng cục bộ không có địa chỉ rõ ràng đối với thế giới bên

ngoài bảo mật hơn.

Trang 24


Chương 2

Lý thuyết tổng quát

Hình 2.9: Nhiều máy tính trong mạng LAN dùng chung một địa chỉ IP
Thực hiện NAT router :
 Các datagram ra ngoài: thay thế địa chỉ IP nguồn, port của mọi datagram

ra ngoài thành địa chỉ NAT IP, port mới. Client/server ở xa sẽ trả lời sử
dụng địa chỉ NAT IP, port mới là địa chỉ đích.
 Ghi nhớ trong bảng phiên dịch NAT mọi cặp địa chỉ IP nguồn, port thành

địa chỉ NAT IP, port mới.
 Các datagram đi vào: thay thế địa chỉ NAT IP, port mới trong trường địa

chỉ đích của mọi datagram đi vào bằng địa chỉ IP nguồn, port tương ứng
chứa trong bảng phiên dịch NAT.

Trang 25