Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện

Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điện
thoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ. Hiện nay
điện thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ
của ngành Viễn thông.
Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP (Voice over Internet
Protocol- phương thức truyền tín hiệu thoại qua mạng gói sử dụng giao thức
Internet). Đây là một công nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quan
tâm của các nhà khai thác và nhà sản xuất. VoIP được đánh giá là một bước đột
phá trong công nghệ, nó sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sự
giữa thoại và số liệu.
Trong công nghệ điện thoại IP, thông tin thoại sẽ được đóng trong các gói và
truyền đi trên một đường truyền chung thay vì các kênh riêng như trong mạng
PSTN truyền thống. Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP như là khả năng thiết lập
các cuộc gọi điện thoại và gửi những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chất
lượng dịch vụ có thể chấp nhận được và với cước phí thấp hơn rất nhiều so với
dịch vụ của mạng PSTN thông thường.
Để thực hiện truyền thoại qua mạng IP, trước hết tại phía phát tín hiệu thoại
phải được số hóa, nén và đóng gói để truyền qua mạng IP như những gói dữ
liệu thông thường. Tại phía thu, các gói thoại được mở, giải nén và chuyển từ
tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để đưa đến tai nghe của người dùng.
Để thực hiện được điều đó, các giao thức báo hiệu đóng một vai trò quan trọng
truyền thông. Có thể nói rằng báo hiệu là trái tim của bất cứ mạng viễn thông,
cho phép thuê bao có thể kết nối và thực hiện cuộc gọi. Hơn nữa thế mạnh của
mạng Internet đó là báo hiệu Internet và một số chương trình phần mềm sẽ thay
thế cho các tổng đài của viễn thông truyền thống, chính điều này về cơ bản sẽ ít
tốn kém hơn do đó các nhà đầu tư muốn thâm nhập vào mạng không có gì làm

1


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
trở ngại. Chỉ cần một máy tính và một số thiết bị như cạc âm thanh, micro,
phần mềm và được kết nối Internet thì có thể truyền thoại với nhau được.
Với những đặc điểm khá thú vị trên làm cho em quan tâm và muốn tìm hiểu về
giao thức báo hiệu Internet và từ đó em cũng muốn tìm hiểu và làm đề tài tốt
nghiệp của. Đề tài tốt nghiệp của em là “Khảo sát các giao thức báo hiệu trên
mạng IP và xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện.”
Mục đích của đồ án là :
 Tìm hiểu về các giao thức báo hiệu trên mạng IP.
 Tìm hiểu các giao thức báo hiệu lớp ứng dụng.
 Xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện dựa trên giao thức
SIP
Do thời gian có hạn, mặc dù rất cố gắng song chắc chắn bài báo cáo của em
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong muốn nhận được
những góp ý quý báu của các thầy giáo và cô giáo để đồ án của em hoàn thiện
hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô và bạn bè đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt quá trình thực tập. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Thành Công Bộ môn Hệ thống viễn thông - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình
hướng dẫn và chỉ bảo để em hoàn thành bản luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn!

2


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây

dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Phần I Các giao thức báo hiệu mạng IP
Chương I Giới thiệu chung
Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điện
thoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ. Hiện nay
điện thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ
của ngành Viễn thông.
Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP (Voice over Internet
Protocol- phương thức truyền tín hiệu thoại qua mạng gói sử dụng giao thức
Internet). Đây là một công nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quan
tâm của các nhà khai thác và nhà sản xuất. VoIP được đánh giá là một bước đột
phá trong công nghệ, nó sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sự
giữa thoại và số liệu.
Trong công nghệ điện thoại IP, thông tin thoại sẽ được đóng trong các gói và
truyền đi trên một đường truyền chung thay vì các kênh riêng như trong mạng
PSTN truyền thống. Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP như là khả năng thiết lập
các cuộc gọi điện thoại và gửi những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chất
lượng dịch vụ có thể chấp nhận được và với cước phí thấp hơn rất nhiều so với
dịch vụ của mạng PSTN thông thường.
Để thực hiện truyền thoại qua mạng IP, trước hết tại phía phát tín hiệu thoại
phải được số hóa, nén và đóng gói để truyền qua mạng IP như những gói dữ
liệu thông thường. Tại phía thu, các gói thoại được mở, giải nén và chuyển từ
tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để đưa đến tai nghe của người dùng.
Có thể nói rằng, các giao báo hiệu đóng một vai trò quan trọng truyền thông.
Các giao thức báo hiệu là trái tim của bất cứ mạng viễn thông, cho phép thuê
bao có thể kết nối và thực hiện cuộc gọi. Hơn nữa thế mạnh của mạng Internet
đó là các giao thức báo hiệu và một số chương trình phần mềm sẽ thay thế cho
các tổng đài của viễn thông truyền thống, chính điều này về cơ bản sẽ ít tốn
kém hơn do đó các nhà đầu tư muốn thâm nhập vào mạng không có gì làm trở

3


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
ngại. Chỉ cần một máy tính và một số thiết bị như cạc âm thanh, micro, phần
mềm và được kết nối Internet thì có thể truyền thoại với nhau được.
Điểm cốt lõi để tạo lên các ưu điểm của mạng VoIP đó là khả năng sử dụng
hiệu quả và tiết kiệm độ rộng băng tần. Đó là do sự kết hợp các đặc tính vốn có
của một mạng số liệu gói với các kỹ thuật mã hoá nén số hiện đại. Kĩ thuật này
cho phép giảm được đáng kể số bít phải truyền đi. Do đó giảm được băng
thông truyền dẫn mà vẫn đảm bảo được chất lượng dịch vụ theo yêu cầu.
Nói chung VoIP là một hình ảnh mới của mạng viễn thông hiện đại. Nó đang
được nghiên cứu và triển khai và đang hứa hẹn rất nhiều triển vọng trong tương
lai gần.
Với những đặc điểm khá thú vị trên làm cho em quan tâm và muốn tìm hiểu về
báo hiệu Internet vì vậy trong đợt tốt nghiệp này em muốn tìm hiểu về :
“Các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây dựng hệ thống
thông tin đa phương tiện ”.

4


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Chương II Các giao thức báo hiệu lớp IP
I. Giao thức IP
1.Giới thiệu giao thức IP.
Bản thân IP là một giao thức không có tạo cầu nối thuộc về lớp 3 trong mô

hình tham chiếu OSI (Hình1) , điều này có nghĩa là một cơ câud thiếu tinh cậy,
không có điều khiển luồng, không tuần tự hay báo nhận. Các giao thức khác,
như TCP có thể hoạt động trên nền IP và có thể hoạt động trên nền IP và có thể
thêm vào thủ tục điều khiển luồng, tuần tự hóa và một số đặc trưng khác.

Hình 1.1 Mô hình tham chiếu chiếu OSI
Với vị trí tương quan của IP đã định, nó không dính líu gì đến các vấn đề liên
kết dữ liệu ví dụ như Ethenet, ATM, Frame Relay,Token Ring hay các vấn đề
vật lý khác như SONET, cáp đồng hay cáp sợi quang. Điều này là cho IP gần
như có mặt khắp nơi.
Bạn có thể thực hiện IP dến tận nhà ở, hay công sở thông qua bất cứ phương
tiện cần thiết nào (ví dụ băng vô tuyến, băng rông hay băng cơ bản). Điều này
không có nghĩa là khi bạn thiết kế một mạng thì bạn có thể bỏ qua hai lớp thấp

5


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
nhất trong mô hình OSI. Nó chỉ có nghĩa là chúng độc lập với bất kỳ áp dụng
nào mà bạn đặt lên IP.
IP được xem như là một giao thức đột biến, có nghĩa là các ứng dụng phía trên
IP trải qua các khoảng thời gian dài im tiếng, theo sau là một nhu cầu băng
thông lớn. Ví dụ như e-mail . Nếu bạn cài đặt hộp thư của mình cho phép
download e-mail sau mỗi 20 phút, như vậy trong suốt khoảng 20 phút im lặng
ứng dụng không cần một lượng băng thông nào.
Một trong những ưu điểm chính IP là cho phép khi viết ra một ứng dụng bạn có
thể cho nó chạy trên một loại đường truyền phù hợp ở bất cứ nơi nào, không
cần quan tâm đến hoạt động diễn ra trên kết nối DLS tại nhà hay trên một
đường T1 công sở của bạn.

Bạn có thể đáng địa chỉ cho một gói IP theo ba phương pháp khác nhau: thông
qua cơ chế unicast, multicast, hay broadcast. Có thể giải thích ngắn gọn rằng ba
cơ chế này cung cấp một phương tiện cho mọi gói IP được gắn địa chỉ đích,
mỗi cơ chế theo một cách thức duy nhất:
 Unicast khá đơn giản, trong đó nó nhận dạng một địa chỉ và chỉ có node
có địa chỉ này mới tiếp nhận địa chỉ gói và gửi lên cho các lớp cao hơn
trong mô hình OSI.
 Các gói broadcast được gửi đến tất cả các user trên một mạng con cục
bộ. Broadcast có thể đi xuyên qua các thiết bị cầu và chuyển mạch,
nhưng chúng không thể đi xuyên qua các bộ router (Trừ khi nó cấu hình
để cho đi qua).
 Các gói multicast dùng một dải địa chỉ đặc biệt cho phép một nhóm user
trên các mạng con khác nhau tiếp nhận cùng luồng dữ liệu. Điều này
cho phép người gửi chỉ gửi một gói nhưng có thể đến được nhiều nơi.
Các gói unicast, broadcast và multicast mỗi loại đều có một mục đích riêng.
Các gói unicast cho phép hai máy thông tin với nhau, bất chấp vị trí vật lý của
chúng. Các gói broadcast được dùng để truyền thông tin với mọi người trên

6


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
mạng con một cách đồng thời. Các gói multicast cho phép các ứng dụng như
video hội nghị một lúc có thể truyền đến nhiều máy thu.
Bất luận loại gói IP nào được dùng, việc đánh địa chỉ lớp liên kết dữ liệu luôn
cần thiết. Các lớp liên kết dữ liệu sẽ được xem xét kỹ trong mục kế tiếp.
2. Các địa chỉ lớp liên kết dữ liệu.
Có hai loại địa chỉ là điạ chỉ lớp liên kết dữ liệu và địa chỉ lớp mạng. Địa chỉ
lớp liên kết dữ liệu cũng còn được gọi là địa chỉ điều khiển truy xuất môi

trường (MAC) hay địa chỉ vật lý, đây là loại địa chỉ mang tính duy nhất cho
mỗi thiết bị. Trong một mạng LAN, mỗi thiết bị có một địa chỉ MAC định danh
chính bản thân thiết bị đó trên mạng. Điều này cho phép máy tính biết ai đang
thông điệp. Nếu bạn để ý đến một Ethernet frame thì bạn sẽ thấy 12 byte đầu
tiên sẽ là phần chứa địa chỉ MAC của nguồn cà đích.
Nếu bạn dùng một bộ chuyển mạch Ethernet LAN, thì lưu lượng được định
tuyến thông qua bộ chuyển mạch căn cứ trên các lớp địa chỉ lớp liên kết dữ liệu
này. Nếu bạn bạn dùng một repeater hay hub để nối các thiết bị đến LAN thì
gói sẽ được phát tán ra tất cả các cổng (port), không để ý đến địa chỉ MAC này.
Lý do của việc này là vì việc chuyển tải lưu lượng thông qua một hub hay một
repeater chỉ dựa trên lớp vật lý, không căn cứ trên lớp liên kết dữ liệu.
Khi lưu lượng được định tuyến theo địa chỉ MAC, thì hoạt động này thường
được xem như thao tác chuyển mạch (switching) hay bắc cầu (bridge). Trước
khi định tuyến trơ nên nổi trội vào những năm 1980, nhiều công ty đã phát triển
các thiết bị cầu (bridge) để kết nối hai mạng tách biệt nhau. Đây là phương
pháp đơn giản và rẻ tiền để kết nối hai mạng tại lớp liên kết dữ liệu. Bởi vì các
thiết bị cầu này không thể thấy được địa chỉ lớp mạng, tuy nhiên phần lưu
lượng không muốn chẳng hạn như broadcast hay multicast đều có thể truyền
xuyên qua cầu, chúng tiêu thụ một lượng lớn băng thông.
Hầu hết các mạng LAN được xây dựng vào những năm 1980 và những năm
đầu 1990 đều dùng một hub để nối các máy trạm Ethernet của chúng. Thiết bị
này ở mức nhỏ hơn được gọi là repeater, chỉ làm công việc tái tạo lại thông tin
7


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
lớp vật lý. Như vậy, nếu một mạng có một hub 8 cổng thì nhận được gói tin nó
sẽ sao lặp nguyên gói tin (một cách giống hệt, bao gồm cả lỗi) trên 7 cổng còn
lại.

Vào những năm 1990, các công ty bắt đầu phát triển các bộ LAN switch học
hỏi để nhận biết các địa chỉ lớp 2 của các thiết bị được kết nối vào mỗi giao
tiếp vật lý của nó và chuyển lưu lượng dựa vào địa chỉ lớp 2 này. Nếu switch
không có một địa chỉ lớp 2 của một đích nào nào đó trong danh sách thuộc
bảng chuyển mạch, hay nếu gói là một gói broadcast, thì gói được sao lặp đển
tất cả các giao tiếp trên switch.
Việc chuyển sang sử dụng các bộ chuyển mạch mạng này cho phép các mạng
sử dụng hiệu quả hơn lượng băng thông khả dụng. Việc tiết kiệm băng thông
xuất phát từ việc ngăn chặn các gói IP không cần thiết đang được truyền đến
các cổng vật lý không thuộc thiết bị đích muốn gửi đến.
Đến đây các bạn đã hiểu được địa chỉ MAC và mạng sử dụng chúng như thế
nào để định tuyển cho các gói . Đã đến lúc các bạn tìm hiểu các mạng sử dụng
địa chỉ IP để tiếp tục định tuyến cho các gói này.
3. Địa chỉ IP
Cũng như các lược đồ địa chỉ khác, hiểu được địa chỉ IP là điều hết sức quan
trọng bởi vì chúng ta cần phải thấu đáo ý tưởng trong phương thức mà các thiết
bị truyền tin đạt hiệu quả qua các mạng được xây trên hạ tầng cơ sở IP.
Tồn tại nhiều giao thức và mỗi giao thức đều có một lược đồ địa chỉ khác
nhau.Địa chỉ lớp mạng thường được phân cấp. Ví dụ như mạng PSTN, mỗi
vùng hoạt định đánh số (NPA) gồm một vùng , với một tiền tố (Nxx) ký hiệu
cho một vùng con và danh định cho máy trạm (xxxx) xác định điện thoại thực.
Địa chỉ lớp mạng thuộc về lớp thứ 3 trong mô hình OSI. Cho phép một nhóm
các máy tính được cấp các địa chỉ ảo như nhau. Đánh địa chỉ luận lý là tương
tự với việc xác định địa chỉ một người qua tên quốc gia, tỉnh thành, mã ZIP,
quận/huyện, phường/xã, tên đường, số nhà …

8


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây

dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Các routerchuyển lưu lượng dữ liệu dựa vào địa chỉ lớp mạng. Địa chỉ lớp IP
cung cấp 5 lớp mạng. Các bít nằm bên trái chỉ cho biết lớp mạng nào:
 Các mạng lớp A có khuynh hướng dùng cho một ít mạng rộng lớn bởi
chúng cung cấp 7 bít cho phần địa chỉ mạng.
 Các mạng lớp B phân phối 14 bít cho địa chỉ mạng và 16 bít cho địa chỉ
host. Lớp này đem đến một sự hài hòa giữa không gian địa chỉ mạng địa
chỉ host.
 Các mạng lớp C được phân bổ 21 bít cho phần địa chỉ mạng. Chúng chỉ
cung cấp 8 bít cho host, tuy nhiên số host trên mạng có thể là yếu tố giới
hạn của lớp này.
 Các địa chỉ lớp D được dành riêng cho nhóm multicast, như được mô tả
chính thức trong RFC 1112. Trong địa chỉ lớp D, bốn bit cao nhất được
gán là 1,1,1 và 0.
 Các địa chỉ lớp E cũng được định nghĩa bởi IP nhưng được để dành cho
tương lai. Trong các địa chỉ lớp E, bốn bít cao nhất được gán là 1 và bít
thứ 5 được gán là 0.
Các địa chỉ IP được viết dưới dạng số thập phân có dấu chấm phân cách, ví dụ
192.168.0.100.
Bạn cũng có thể chia mạng IP thành các đơn cị nhỏ hơn được gọi là mạng con
(subnet). Các mạng con cung cấp tính mềm dẻo cho người quản lý mạng. Giả
sử một mạng được gán địa chỉ lớp B, và tất cả các node trên mạng là theo địa
chỉ lớp B. Thì biểu diễn địa chỉ theo số thập phân có dấu chấm phân cách của
địa chỉ này giả sử là 128.10.0.0 (tất cả phần host đều là số 0, điều này chỉ đến
toàn bộ mạng này).

Cấu trúc địa chỉ IP là một dãy số nhị phân gồm 4 byte :
Địa chỉ IP: xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

9

Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Class bit

: Bít nhận dạng lớp.

Network ID : Địa chỉ mạng.
Host ID

: Địa chỉ của máy chủ

Địa chỉ lớp A

:
Địa chỉ lớp B

Địa chỉ lớp C

Đánh địa chỉ các lớp :

10


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Địa chỉ

Vùng địa chỉ lý thuyết

lớp
Từ

A
B

0.0.0.0 đến

127.0.0.0

Từ 128.0.0.0 đến

191.255.0.0

Số mạng tối

Số máy tối đa

đa sử dụng

trên từng mạng

126

16777214

16382

65534

2097150

254

C

Từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0

D

Từ 224.0.0.0 đến

240.0.0.0

Không phân

Không phân

Từ 241.0.0.0 đến

255.0.0.0

Không phân

Không phân

E

4.Phương pháp phân chia địa chỉ mạng con
a- Default Mask: (Giá trị trần địa chỉ mạng).
Được định nghĩa trước cho từng địa chỉ lớp A,B,C. Thực chất là giá trị thập
phân cao nhất (Khi tất cả b bít bằng 1) trong các octet dành cho địa chỉ
mạng – Network ID .
Default Mask:
Class A : 255.0.0.0
Class B : 255.255.0.0
Class C : 255.255.255.0
b- Subnet Mask: (Giá trị trần của từng mạng con)
Subnet mask là kết hợp của Default mask với giá trị thập phân cao nhấtcủa
các bít lấy từ các Octet của địa chỉ máy chủ sang phần địa chỉ mạng để tạo
ra địa chỉ mạng con .
Subnet mask bao giờ cũng đi kèm với mạng tiêu chuẩn để cho người đọc
biết địa chỉ mạng tiêu chuẩn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia ra
thành mạng con. Mặt khác nó còn giúp Router trong việc định tuyến cuộc
gọi.

11


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Nguyên tắc chung :
 Lấy bớt một phần địa chỉ máy chủ để tạo địa chỉ mạng con.
 Lấy đi bao nhiêu bít phụ thuộc vào số mạng con cần thiết (Subnet mask)
mà nhà khai thác mạng quyết định sẽ tạo ra.
Vì địa chỉ lớp A,B đã hết, hơn nữa hiện tại mạng Internet của Tổng công
ty do VDC quản lý đang được phân 8 địa chỉ cho mạng lớp C nên chúng ta chỉ
nghiên cứu phân địa chỉ mạng con lớp C.

Bảng phân lớp mạng con lớp C:
Class C
Default Subnet

# of subnets

Subnet Mask

Số mạng con

Mask

#of hosts per subnet
Số máy chủ trên mỗi
mạng con

255.255.255.0

255.255.255.192

2

62

255.255.255.0

255.255.255.224

6

30

255.255.255.0

255.255.255.240

14

14

255.255.255.0

255.255.255.248

30

6

255.255.255.0

255.255.255.252

62

2

5.Các cơ chế vận chuyển IP
TCP và UDP có các đặc tính khác nhau mà các ứng dụng khác nhau có thể
dùng. Nếu sự tin cậy là quan trọng hơn trễ thì bạn dùng để đảm bảo hoạt động
phân phối gói. UDP/IP không sử dụng cơ chế truyền lại gói. Điều này có thể

làm giảm độ tin cậy, nhưng trong một số trường hợp thì không cần phải truyền
lại.
Để so sánh các giao thức lớp vận chuyển, trước tiên chúng ta phải hiểu được
cấu trúc của gói IP.

12


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Hình 1.2 Cấu trúc của một gói IP
Các trường của gói IP:
 Phiên bản – Chỉ ra IPv4 hay IPv6 đang được dùng.
 IHL (IP header length) – Chỉ ra chiều dài của phần header của IP theo
các từ 32 bít.
 Loại dịch vụ - Cho biết một giao thức lớp trên muốn kiểm soát
datagram hiện hành như thế nào. Bạn có thể gán các gói theo các mức
QoS (Chất lượng dịch vụ) khác nhau nhờ vào file này.
 Tổng chiều dài – Chỉ ra chiều dài của toàn bộ gói IP, bao gồm phần
thông tin và header, tính theo byte.
 Danh định – Chứa một số nguyên định danh datagram hiện hành. Field
này được sử dụng để giúp ghép lại các phân mảnh của datagram.
 Các cờ - Là một field gồm 3 bít trong đó 2 bít thứ tự thấp hơn điều
khiển sự phân mảnh. Bít thứ tự cao trong field này không được dùng.
Một bít cho biết gói có phân mảnh gói hay không; bít thứ hai cho biết
gói có phải là phân mảnh sau cùng trong chuổi các gói phân mảnh hay
không.
 Thời gian sống – Duy trì một bộ đếm giảm dần về 0, lúc đó datagram bị
loại bỏ. Điều này giúp kiểm soát các gói lặp vô tận.

 Giao thức – Chỉ ra giao thức lớp trên tiếp nhận các gói đến sau khi xử
lý IP hoàn tất.
 Kiểm tra header – Xác định header không sai.
13


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
 Địa chỉ nguồn – Là địa chỉ của nơi gửi datagram.
 Địa chỉ đích – Là địa chỉ nơi nhận datagram.
 Các tùy chọn – Cho phép IP hổ trợ các tùy chọn khác nhau, như bảo
mật.
 Dữ liệu – Chứa dữ liệu của ứng dụng cũng như thông tin của giao thức
lớp trên.
TCP:
TCP cung cấp dịch vụ điều khiển luồng, báo nhận và truyền song công hoàn
toàn cho các giao thức lớp bên trên. Nó di chuyển dữ liệu dưới dạng luồng
byte liên tục không có cấu trúc ở đó các byte được định danh nhờ vào các số
tuần tự.
Để tối đa thông lượng, TCP cho phép mỗi trạm gửi nhiều gói trước khi nhận
một báo nhận. Sau khi nơi gửi nhận một báo nhận cho gói đang chờ, nó sẽ cho
cửa sổ gói trượt theo luồng byte và gửi gói kế tiếp. Cơ cấu điều khiển luồng
này được gọi là cửa sổ trượt (sliding windows).
TCP có thể hổ trợ cho nhiều cuộc đàm thoại của lớp trên một cách đồng thời.
Các chỉ số cổng (Port number) trong phần header của TCP sẽ định danh cho
một cuộc đàm thoại lớp trên. Nhiều cổng TCP được dành cho các ứng dụng
nổi tiếng như FPT,WWW, Telnet,…
Trong phần báo hiệu của VoIP, TCP được dùng để tạo độ tin cậy trong giai
đoạn thiết lập một cuộc gọi. Bởi các phương pháp mà TCP hoạt động làm cho
nó không phải khả thi trong việc vận chuyển lưu lượng thoại thực tế trong một

cuộc gọi VoIP. Đối với VoIP thì việc mất gói không quan trọng băng sự trễ.

14


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Hình 1.3 Cấu trúc gói dữ liệu TCP
Các field trong một gói TCP gồm:
 Cổng nguồn và cổng đích – Định danh các điểm mà tại đó các quá trình
nguồn và đích của lớp trên tiếp nhận các dịch vụ TCP.
 Chỉ số tuần tự - Thường chỉ ra số được gán cho byte dữ liệu đầu tiên
trong thông điệp hiện hành. Trong một hoàn cảnh nào đó, nó cũng có
thể được dùng để định danh cho một số tuần tự ban đầu được sử dụng
trong hoạt động truyền lên.
 Chỉ số báo nhận – Chứa chỉ số tuần tự của byte dữ liệu kế tiếp mà nơi
truyền chờ nhận.
 Data offset – Chỉ ra số lượng từ 32 bít trong phần header của gói TCP.
 Dự trữ - Phần dành riêng cho tương lai.
 Các cờ - Chứa thông tin điều khiễn.
 Windows - Chỉ ra kích thước của cửa sổ thu của nơi gửi (đó là khoảng
không gian khả dụng cho dữ liệu đến).
 Kiểm tra kiểu tổng – Cho biết phần header và dữ liệu khẩn trong gói.
 Các tùy chọn – Chỉ ra các tùy chọn khác nhau của TCP.
 Dữ liệu – Chứa thông tin lớp trên.
UDP:

15

Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
UDP là một giao thức đơn giản hơn nhiều so với TCP và hữu dụng trong các
trường hợp cơ cấu tin cậy của TCP là không cần thiết. UDP cũng là một giao
thức không tạo cầu nối và có một header nhỏ.
Phần header của UDP chỉ có bốn field: Cổng nguồn, cổng đích, chiều dài và
kiểm tra (checksum) UDP. Cổng nguồn và cổng đích có chức năng như TCP.
Trường chiều dài cho biết chiều dài của cả phần dữ liệu và header, phần kiểm
tra cho phép kiểm tra toàn bộ gói.

Hình 1.4 Cấu trúc gói dữ liệu UDP
UDP được dùng trong VoIP để mang lưu lượng thoại thực (các kênh vận
chuyển). TCP không được dùng vì điều khiễn luồng và truyền lại các gói âm
thanh là không cần thiết. Bởi UDP được dùng để vận chuyển luồng âm thanh
giọng nói, nên nó liên lục truyền và không quan tâm đến việc mất gói.
Nếu TCP được dùng trong VoIP, thì thời gian phải đợi các báo nhận và truyền
lại sẽ dẫn đến chất lượng thoại không thể chấp nhận. Với VoIP và các ứng
dụng thời gian thực khác, điều khiễn trễ là quan trọng hơn so với việc đảm bảo
độ tin cậy trong phân phối gói tin.

II. Giao thức điều khiển truyền tin trên mạng Intenet (ICMP Internet
Control Message Protocol).

16


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Việc định tuyến qua các mạng sử dụng giao thức điều khiển truyền tin ICMP

để gửi thông báo làm những công việc sau: Điều khiển, thông báo lỗi và chức
năng thông tin cho TCP/IP.
Thông thường ICMP được gửi khi một gói tin không thể đi tới đích, hoặc một
Router không còn đủ chỗ nhớ để nhận thêm gói tin hay một Router hướng dẫn
máy tính sử dụng Router khác để truyền thông tin theo một con đường tối ưu
hơn. Ta xét từng trường hợp cụ thể ở phần sau.
1. Điều khiển dòng dữ liệu
Khi trạm nguồn gửi dữ liệu tới quá nhanh, trạm đích không kịp xử lý, trạm đích
– hay một thiết bị dẫn đường gửi trả trạm nguồn một thông báo để trạm nguồn
tạm ngừng việc truyền thông tin.
2. Thông báo lỗi
Khi trạm tìm thấy trạm đích, một thông báo lỗi Destination Unreachble được
Router gửi trả trạm nguồn. Nếu một số hiệu cổng không phù hợp trạm đích gửi
thông báo lỗi lại cho trạm nguồn.
3. Kiểm tra trạm làm việc
Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy khác có tồn tại và đang hoạt động
hay không, nó gửi một thông báo Echo Request. Khi trạm đích nhận được
thông báo đó, nó gửi lại một Echo Reply. Lệnh ping thường được sử dungj để
kiểm tra kết nối.
Định dạng một gói tin trên mạng:

17


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Hình 1.5 Cấu trúc một gói tin IP
Với giao thức ICMP thì
Giao thức : ICMP = 1.
Từ phần tùy chọn (+ nhồi) là định dạng của gói tin ICMP. Ta sẽ nghiên cứu cụ

thể định dạng gói tin của từng trường hợp.
 Gói thông báo lỗi.
Định dạng gói tin

Type
3
Code
0 = Không xác định được mạng.
1 = Không xác định được host.
2 = Không xác định được Protocol.
3 = Không xác định được Port.
4 = Cần thêm Frame và DF
5 = Router nguồn bị lỗi.
Mô tả
Theo thông tin trong bảng định tuyến của Gateway, địa chỉ của trường
Internet không xác định, chăng hạn như là khoảng cách vô hạn thì Gateway
gửi một gói dữ liệu không xác định đến địa chỉ nguồn của gói dữ liệu. Hơn

18


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
nữa, trong một vai mạng Gateway có thể xác định nếu địa chỉ đích là
không xác định. Gateway trong những mạng này có thể gửi gói dữ liệu
không xác định đến địa chỉ đích không xác định.
Nếu trong địa chỉ đích của host, module IP không thể truyền dữ liệu bởi vì
không xác định được giao thức hay port thì từ địa chỉ đích có thể gửi một
gói dữ liệu không xác định đến địa chỉ nguồn..
Trong các trường hợp khác khi một gói dữ liệu được chia nhỏ ra để gửi đi

nhưng gateway nhận ra trường “Don’t Fragment” là on thì gateway loại bỏ
gói dữ liệu này và trả lời bằng một gói tin không xác định.
Code 0, 1,4, và 5 được nhận từ gateway. Code 2 và 3 được nhận từ host.
 Gói vược ngưỡng quá thời gian.
Định dạng gói tin

Type
11
Code
0 =Thời gian để truyền gói tin này đã qua giới hạn cho phép.
1 = Thời gian để kết hợp các gói tin đoạn mảnh thành một gói tin quá
thời gian.
Mô tả

19


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Khi gateway xử lý một gói tin, gateway tìm thấy trường “time to live” là 0
thì nó hủy bỏ gói tin này. Gateway có thể thông báo đến địa chỉ nguồn
thông báo qua gói tin vược ngưỡng thời gian.
Nếu host tổng hợp các gói tin phân đoạn không hoàn thành do thiếu một gói
tin nào đó trong một thời hạn thời gian nào đó thì nó hủy gói tin này và gửi
gói tin vượt ngưỡng thời gian đến địa chỉ nguồn.
Code 0 có thể nhận được từ gateway và code 1 có thể nhận được từ host.
 Gói tin thông báo tham số bị lỗi.
Định dạng của gói tin

Type

12
Code
0
Mô tả
Nếu gateway hoặc host khi xử lý gói tin mà tìm thấy lỗi với các tham số
header, thì gói tin này được hủy đi. Lúc đó gateway hay host có thể thông
báo lỗi cho nơi gửi bằng gói tin này.

 Gói tin điều khiển dòng dữ liệu.
Định dạng của gói tin

20


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Type
4
Code
0
Mô tả
Một gateway có thể hủy gói tin nếu nó không đủ không gian nhớ cần thiết,
để thông báo tình huống này gateway có thể gửi gói tin điều khiển dòng dữ
liệu đến điạ chỉ nguồn của gói tin. Một địa chỉ đích của host có thể gửi gói
tin source quench message nếu gói tin đến nhanh quá host không kịp xử lý.
 Gói định hướng lại dòng dữ liệu
Định dạng của gói tin

Type

5
Code
0 = Gói tin định hướng lại cho Network.
1 = Gói tin định hướng lại Host.
21


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
2 = Gói tin định hướng lại cho loại Service và Network.
3 = Gói tin định hướng lại cho loại Service và host.
Mô tả
Gói tin gửi một gói tin định hướng đến host để định hướng lại gói tin
để gói tin được truyền tối ưu hơn.
 Gói tin kiểm tra trạm làm việc: Echo Request hay Echo Reply.
Định dạng của gói tin

Type
8 : Nếu gói tin Echo Request.
0 : Nếu gói tin là Echo Reply.
Code
0
Mô tả
Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy tính khác có tồn tại và đang
hoạt động hay không, nó gửi một thông báo Echo Request. Khi trạm
đích nhận được thông báo đó, nó gửi lại một Echo Reply.
 Gói tin Timestamp Request hoặc Timestamp Reply Message.
Định dạng của gói tin

22

Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây
dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .

Type
13 : Nếu là gói tin Timestamp Request.
14 : Nếu là gói tin Timestamp Reply.
Code
0
Mô tả
Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy tính khác có tồn tại và đang
hoạt động hay không, đồng thời gửi một gói tin từ địa chỉ nguồn đến địa
chỉ đích, nó gửi một thông báo Timestamp Request. Khi trạm đích nhận
được gói tin, nó gửi lại một Timestamp Reply.
4. Ví dụ về ICMP
Bạn có thể thực hiện lệnh Ping đến một địa chỉ IP hay tên miền cụ thể nào đó
như sau:
Vào Start → Run → gõ lệnh Cmd (với Window Xp, 2k), gõ lệnh comman (Với
Window 9x) → Xuất hiện cửa sổ MS – DOS → sau đó bạn gõ lệnh Ping
192.168.0.5.
Nếu trên màn hình xuất hiện sau:
Pinging 10.0.0.2 with 32 bytes of data:
Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64
23


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây

dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss)
Như vậy lệnh Ping thành công và kết nối từ PC của mình đến 192.168.0.5 là
OK.
Khi Ping tên miền chung ta cũng làm tương tự, ví dụ:
C:\>ping ciscobachkhoa.com
Pinging ciscobachkhoa.com [67.19.193.26] with 32 bytes of data:
Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=372ms TTL=45
Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=391ms TTL=45
Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=421ms TTL=45
Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=407ms TTL=46
Ping statistics for 67.19.193.26:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 372ms, Maximum = 421ms, Average = 397ms
Như vậy là kết nối thành công .
Ví dụ một lệnh Ping không thành công.
C:\>Ping 10.0.0.3
Pinging 10.0.0.4 with 32 bytes of data:
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Ping statistics for 10.0.0.4:

24


Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây

dựng hệ thống thông tin đa phương tiện .
Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss)
Với kết quả đó thì kết nối không thành công.
III. Giao thức dự trữ tài nguyên mạng (RSVP Resource Reservation
Protocol).
1. Giới thiệu
Giao thức dự trữ tài nguyên mạng là một giao thức kiểm soát mạng cho phép
bên nhận dữ liệu đòi hỏi một chất lượng dịch vụ đặc biệt cho những dòng dữ
liệu của nó. Các ứng dụng thời gian thực sử dụng RSVP để dự trữ tài nguyên
cần thiết tại các router dọc theo đường truyền để có đủ băng thông cần thiết khi
truyền. Giao thức dự trữ tài nguyên là một phần quan trọng của Internet, dịch
vụ hợp nhất trong tương lai là dịch vụ có thể cung cấp cả hai loại dịch vụ: dịch
vụ nổ lực cao nhất (best – effort – service), và dịch vụ thời gian thực.
2. Đặc điểm của RSVP :
 Luồng một chiều: RSVP phân biệt bên gửi với bên nhận. Mặc dù trong
thời gian dài, một máy chủ có thể hoạt động như là bên gửi và bên
nhận, một dự trữ RSVP chỉ có thể dự trữ tài nguyên cho dòng dữ liệu
theo một chiều mà thôi.
 RSVP trợ giúp cả multicast và unicast (truyền quảng bá hoặc đơn
hướng). Vì dự trữ do bên nhận tạo ra và tuyên bố dự trữ là mềm nên có
thể thay đổi thành viên và các tuyến một cách dễ dàng.
 RSVP định hướng bên nhận và phục vụ được nhiều bên nhận khác
nhau. Trong các nhóm multicast khác nhau. Các yêu cầu dự trữ RSVP
định hướng bên nhận tạo điều kiện cho việc phục vụ các nhóm
multicast khác nhau. Bên nhận có trách nhiệm chọn mức dịch vụ của
mình, tạo ra các dự trữ và giữ chúng hoạt động theo thời gian đã định.
Bên gửi chia lưu lượng ra một số dòng, mỗi dòng RSVP riêng biệt với
các mức dịch vụ khác nhau. Mỗi dòng RSVP là đồng nhất và bên nhận
có thể lựa chọn để tham gia vào một hoặc một số dòng. Phương pháp

25