Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IPv6 tại Việt Nam

-1Mục lục

MỤC LỤC


-2-

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ
INTERNET
1.1. Tổng quan về mạng máy tính [8]
1.1.1. Khái niệm mạng máy tính

Mạng máy tính là sự kết nối các máy tính lại với nhau thông qua các
phương tiện kết nối mạng và theo một cấu trúc xác định, từ đó các máy tính
có thể trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Sơ đồ mạng máy tính được mô tả
như Hình 1.1.

Hình 1.1: Mô hình mạng máy tính [8]

Lợi ích của mạng máy tính:
–

Khi các máy tính kết nối lại với nhau hình thành một hệ thống
mạng giúp cho việc trao đổi thông tin, trao đổi các tài nguyên

–

mạng.
Thông qua việc hình thành hệ thống mạng máy tính giúp cho việc
kết nối dùng chung các thiết bị một cách đơn giản, làm giảm thiểu

–

số lượng thiết bị giúp tiết kiệm chi phí đầu tư.
Khi tham gia vào hệ thống mạng việc trao đổi các thông tin về kế
hoạch, đề án dùng chung một các đơn giản, giúp dễ dàng trong việc

–

thống nhất kế hoạch mang lại hiệu quả làm việc cao.
Các dữ liệu được quản lý tập trung giúp bảo mật thông tin, trao đổi
thông tin đơn giản hơn.


-3–

Xóa bỏ khoảng cách về địa lý giữa các máy tính kết nối hệ thống,
thuận lợi cho việc chia sẻ thông tin.

1.1.2. Phân loại mạng máy tính [8]
1.1.2.1. Mạng cục bộ

Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) là mạng riêng cung cấp khả
năng kết nối, chia sẻ các tài nguyên mạng trong một phạm vi giới hạn, giúp
trao đổi thông tin nội bộ mạng và sử dụng tài nguyên mạng.
Một mạng LAN như trong Hình 1.2, mô tả hệ thống mạng gồm: Máy
chủ (server), các thiết bị mở rộng (Repeater, Hub, Switch, Bridge, Router),
máy tính trạm (client), card mạng NIC (Network Interface Card) và dây cáp
để kết nối các hệ thống thiết bị lại với nhau.
Mạng LAN có thể được kết nối theo nhiều mô hình khác nhau như mô
hình Bus, Ring, Star hoặc hỗn hợp. Việc triển khai hệ thống mạng LAN theo

mô hình nào tùy thuộc vào đặc tính, vị trí đặt thiết bị, để có thể xây dựng mô
hình mạng phù hợp.

Hình 1.2: Sơ đồ mạng cục bộ - LAN [8]

Đặc điểm nỗi bật:
–

Băng thông lớn giúp dễ dàng trong việc trao đổi thông tin giữa các
thành phần trong hệ thống, tận dụng tài nguyên hiệu quả.


-4–
–

Mô hình mạng chủ yếu là vừa và nhỏ, tùy thuộc vào thực tiễn.
Cấu trúc mạng đơn giản, chi phí thiết kế, lắp đặt triển khai không

–

cao và có khả năng mở rộng.
Quản lý đơn giản, hiệu quả cao.

1.1.2.2. Mạng đô thị

Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) là mạng kết nối
trong một thành phố. Mạng MAN giúp kết nối các mạng LAN thông qua môi
trường truyền dẫn và các phương tiện truyền thông khác nhau.
Đặc điểm nổi bật:
–

Băng thông trung bình vừa đủ đáp ứng phục vụ các ứng dụng trong

–

khu vực, thành phố.
Mạng MAN giúp kết nối các mạng LAN lại với nhau điều này làm
tăng kích cỡ mạng, ảnh hưởng đến việc quản lý khó khăn, từ đó làm

–

cho độ phức tạp tăng lên.
Với mô hình rộng hơn rất nhiều so với kết nối LAN điều này làm
tăng chi phí triển khai mạng.

1.1.2.3. Mạng diện rộng

Mạng diện rộng WAN (Wide Area Netwok) có phạm vi bao phủ rộng
lớn, có thể là một quốc gia, lục địa hay toàn cầu. Mạng WAN là mạng thường
được các công ty mạng đa quốc gia quản lý, mạng WAN lớn nhất và thông
dụng nhất là mạng Internet. Mạng WAN là tập hợp rất nhiều mạng LAN và
mạng MAN được kết nối thông qua các phương tiện truyền dẫn được mô tả ở
Hình 1.3.


-5-

Hình 1.3: Sơ đồ kết nối mạng WAN [8]

Các đặc điểm nổi bật:

–

Vì đây là một hệ thống mạng lớn nên băng thông hạn chế, dễ mất

–
–

kết nối, phù hợp với các ứng dụng như E-mail, FTP, Web.
Phạm vi hoạt động không giới hạn.
Việc kết nối nhiều mạng LAN và MAN làm cho hệ thống mạng trở
nên phức tạp và khó quản lý. Vì vậy, việc các tổ chức toàn cầu đứng

–

ra để thực hiện đưa ra các quy định quản lý hệ thống.
Là hệ thống mạng mang tính toàn cầu nên các thiết bị vận hành phải
có khả năng xử lý cao, điều này làm chi phí hệ thống là rất đắt tiền.

1.1.3. Các thuộc tính mạng
1.1.3.1. Băng thông

Băng thông là một trong những thuộc tính quan trọng của môi trường
truyền dẫn. Băng thông là khoảng tần số mà môi trường truyền dẫn có thể đáp
ứng được, đơn vị Hz (Hertz). Băng thông liên quan mật thiết với tốc độ tối đa
của đường truyền. Vì thế, người quản trị có thể dùng tốc độ tối đa để chỉ băng
thông đường truyền.
1.1.3.2. Tốc độ

Tốc độ đường truyền là số bit được truyền trong thời gian 1s, có đơn
vị là bpd. Đây là thông số quan trọng để đánh giá hoạt động của mạng.

1.1.3.3. Thông lượng

Thông lượng là lượng thông tin hữu ích được truyền trên mạng trong
một khoảng thời gian, và đây là thông số quyết định đến việc đánh giá mạng
nhanh hay chậm.
Thông lượng thường nhỏ hơn nhiều so với băng thông tối đa có thể có
của môi trường truyền dẫn được sử dụng.


-6-

Thông lượng của mạng máy tính phụ thuộc vào các yếu tố như khoảng
cách liên kết, môi trường truyền dẫn, các công nghệ mạng, dạng dữ liệu được
truyền, số lượng người dùng trên mạng, máy tính người dùng, hay máy chủ.
1.2 Mô hình OSI [5]
1.2.1. Giới thiệu mô hình OSI

Mô hình Kết nối các hệ thống mở OSI (Open System Interconnection)
là mô hình căn bản về các tiến trình truyền thông, theo tiêu chuẩn kiến trúc
quốc tế, là cơ sở chung để các hệ thống khác nhau có thể liên kết và truyền
thông với nhau.
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Hình 1.4: Mô hình OSI [5]

Hình 1.4 mô tả cấu trúc mô hình OSI phân chia chức năng của một
giao thức thành 7 tầng. Ở mỗi tầng có các chức năng riêng biệt, và khả năng
liên kết và sử dụng chức năng tầng dưới nó và cho phép tầng trên nó sử dụng
chức năng của mình.
Mô hình OSI bao gồm: lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng, lớp
mạng, lớp truyền tải, lớp phiên, lớp trình bày, lớp ứng dụng.
Chức năng các lớp trong mô hình OSI:


-7-

1. Lớp vật lý (Physical): Là tầng thứ nhất của mô hình OSI. Chức
năng và dịch vụ chính mà tầng vật lý giải quyết là:
–

Lớp vật lý thực hiện thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện với một

–

phương tiện truyền thông.
Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông
được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng. Chẳng hạn giải quyết

–

tranh chấp tài nguyên và điều khiển lưu lượng.
Điều biến, hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số, của các thiết bị
người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền
thông.

2. Lớp liên kết dữ liệu (Data Link):
–

Lớp này đảm bảo việc biến đổi các tin dạng bit nhận được từ lớp
dưới (vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết quả thu
được sao cho các thông tin truyền lên cho tầng Network không có

–

lỗi.
Các thông tin truyền ở tầng Physical có thể làm hỏng các thông tin
khung số liệu. Phần mềm mức hai sẽ thông báo cho mức một truyền

–

lại các thông tin bị mất/lỗi.
Đồng bộ các hệ có tốc độ xử lý tính khác nhau, một trong những
phương pháp hay sử dụng là dùng bộ đệm trung gian để lưu giữ số
liệu nhận được. Độ lớn của bộ đệm này phụ thuộc vào tương quan
xử lý của các hệ thu và phát.

3. Lớp mạng (Network):
–

Nhiệm vụ của lớp mạng là đảm bảo chuyển chính xác số liệu giữa
các thiết bị cuối trong mạng. Để làm được việc đó, phải có chiến
lược đánh địa chỉ thống nhất trong toàn mạng. Mỗi thiết bị cuối và
thiết bị mạng có một địa chỉ mạng xác định. Số liệu cần trao đổi
giữa các thiết bị cuối được tổ chức thành các gói có độ dài thay đổi
và được gán đầy đủ địa chỉ nguồn và địa chỉ đích.

-8–

Lớp mạng đảm bảo việc tìm đường tối ưu cho các gói dữ liệu bằng
các giao thức chọn đường dựa trên các thiết bị chọn đường. Ngoài
ra, lớp mạng có chức năng điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng
để tránh xảy ra tắc nghẽn bằng cách chọn các chiến lược tìm đường
khác nhau để quyết định việc chuyển tiếp các gói số liệu.

4. Lớp truyền tải (Transport):
–

Lớp này thực hiện các chức năng nhận thông tin từ tầng Session
chia thành các gói nhỏ hơn và truyền xuống lớp dưới, hoặc nhận
thông tin từ lớp dưới chuyển lên phục hồi theo cách chia của hệ

–

phát.
Nhiệm vụ quan trọng nhất của lớp vận chuyển là đảm bảo chuyển
số liệu chính xác giữa hai thực thể thuộc tầng Session. Để làm được
việc đó, ngoài chức năng kiểm tra số tuần tự phát, thu, kiểm tra và
phát hiện, xử lý lỗi, lớp vận chuyển còn có chức năng điều khiển
lưu lượng số liệu để đồng bộ giữa thể thu và phát và tránh tắc nghẽn

–

số liệu khi chuyển qua lớp mạng.
Ngoài ra, nhiều thực thể lớp phiên có thể trao đổi số liệu trên cùng

một kết nối lớp mạng.

5. Lớp phiên (Session):
–

Lớp phiên thực hiện kiểm soát các phiên hội thoại giữa các máy
tính. Lớp này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình

–

ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa.
Lớp phiên này còn hỗ trợ hoạt động song công, bán song và thiết
lập các quy trình đánh dấu điểm hoàn thành giúp việc phục hồi
truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã

–

được đánh dấu, trì hoãn, kết thúc và khởi động lại.
Mô hình OSI ủy nhiệm cho tầng này trách nhiệm “ngắt mạch” các
phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận


-9-

TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần
thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP.
6. Lớp trình bày (Presentation):
–

Lớp trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên mạng. Lớp này trên

máy tính truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ lớp
Application sang dạng chung. Tại máy tính nhận, lớp này lại

–

chuyển từ dạng chung sang định dạng của lớp Application.
Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau:
+ Chuyển đổi dữ liệu.
+ Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng.
+ Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng.

7. Lớp ứng dụng (Application):
–

Lớp ứng dụng là lớp gần với người sử dụng nhất. Nó cung cấp
phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên

–

mạng thông qua chương trình ứng dụng.
Lớp ứng dụng là giao diện chính để người dùng tương tác với
chương trình ứng dụng.

1.2.2. Nguyên tắc hoạt động
User data
Application
Presentation
Session
Transport
Network

Data link
Physical

FRAME
HDR

L3
HDR
L3
HDR

L4
HDR
L4
HDR
L4
HDR

L5
HDR
L5
HDR
L5
HDR
L5
HDR

L6
HDR
L6

HDR
L6
HDR
L6
HDR
L6
HDR
Bits

L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR
L7
HDR

User data
User data
User data
User data
User data
User data

FCS

-10-

Hình 1.5: Nguyên tắc đóng, mở gói tin trong mô hình OSI [5]

Trong đó:

FCS: trường kiểm tra lỗi.
HDR: Header gói tin.
User Data: dữ liệu gói tin.

Sự tương tác giữa các lớp của mô hình OSI trong Hình 1.5 theo các
nguyên tắc:
–

Các lớp dưới cung cấp dịch vụ trực tiếp cho các lớp ngay trên nó.
Các lớp trên sẽ gửi yêu cầu xuống các lớp dưới và nhận lại kết quả,

–

các lớp trên không cần biết hoạt động cụ thể của các lớp dưới.
Các lớp ngang hàng trên hai Host tương tác trực tiếp với nhau. Tuy
nhiên, dữ liệu trao đổi giữa hai thực thể ngang hàng này để đi đến
được với nhau phải thông qua hoạt động của các lớp bên dưới nó.
Quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI sẽ đi từ các lớp trên
xuống các lớp dưới, qua đường truyền vật lý tới Host đầu kia và

–

ngược lại từ dưới lên các lớp phía trên.
Quy trình đóng mở gói tin:
+ Mỗi giao thức truyền dữ liệu của các lớp đều quy định các gói tin
mà chúng sử dụng để đóng gói dữ liệu cần truyền. Các gói tin
này gọi là đơn vị thông tin PDU (Protocol Data Unit). Các PDU
sẽ gồm hai thành phần là Header và Data. Header chính là phần
thông tin quản lý của gói tin, còn data chính là phần dữ liệu thực
+

sự của gói tin.
Khi các PDU của các giao thức đi từ lớp trên xuống lớp dưới,
chúng được đóng gói trở thành data của lớp bên dưới và được
đóng thêm Header của giao thức lớp dưới. Cứ đi xuống một lớp,

+

một Header mới lại được thêm vào.
Tại lớp Data link được thêm và trường kiểm tra lỗi FCS (Frame
Check Sequence), trường này dùng để đảm bảo nhận biết được
các lỗi xảy ra khi truyền dữ liệu qua đường truyền.


-11+

Tại đầu nhận, tiến trình diễn ra ngược lại, dữ liệu sẽ được di
chuyển từ lớp dưới lên lớp trên, và tuần tự Header các lớp sẽ
được gỡ bỏ để có được gói tin PDU.

1.3. Tổng quan về Internet [5]
1.3.1. Khái niệm

Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể được truy nhập công
cộng gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau. Hệ thống này truyền
thông tin theo kiểu nối chuyển gói dữ liệu dựa trên một giao thức liên mạng
đã được chuẩn hóa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng
máy tính nhỏ

của các doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các

trường đại học, của người dùng cá nhân và các chính phủ trên toàn cầu.
Mạng Internet có quy mô lớn nhất và được sử dụng rộng rải ngày nay
trên toàn cầu.
1.3.2. Các thành phần cơ bản

PC đầu cuối: Các máy tính cá nhân hoạt động như là các điểm truy
nhập đầu cuối, giúp thực hiện quá trình truyền nhận thông tin.
Card mạng: Giúp chuyển dữ liệu được tạo ra bởi các ứng dụng trên
PC thành định dạng có thể truyền đi được trên kết nối mạng.
Phương tiện truyền dẫn: Cáp mạng hoặc đường truyền ko dây cho
phép truyền dữ liệu từ thiết bị này đến thiết bị khác.
Các đầu nối: Kết nối một đường truyền có dây, cho phép giao tiếp
giữa đường truyền với card mạng của PC.
Thiết bị chuyển mạch: Các thiết bị chuyển mạch có nhiệm vụ kết nối
các thiết bị như PC lại với nhau để có thể truyền thông với nhau. Các thiết bị
như: Hub, Switch.


-12-

Thiết bị định tuyến: Thiết bị cho phép tìm đường đi tối ưu trên mạng,

cho phép các thiết bị đầu cuối có thể truy nhập Internet và có thể cung cấp các
dịch vụ khác nhau. Thiết bị định tuyến như: Router, Switch (lớp 3).
1.3.3. Đặc tính kỹ thuật của mạng

Tốc độ mạng (Speed): Cho biết mạng nhanh đến đâu trong hoạt động
truyền dữ liệu. Tốc độ của mạng được đo bằng đơn vị bps (bit per second).
Chi phí (Cost): Chi phí để xây dựng, vận hành mạng. Chi phí này bao
gồm chi phí mua sắm, lắp ráp thiết bị, chi phí nâng cấp hệ thống, chi phí cho
hoạt động quản trị, vận hành.
Tính bảo mật (security): Trong quá trình truyền thông vấn đề bảo mật
là rất quan trọng, ảnh hưởng đến việc bí mật thông tin người dùng. Các vấn đề
và bảo mật đang rất được quan tâm và chú trọng, tránh việc bị đánh cắp thông
tin, dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng khác.
Độ sẵn sàng của mạng (Availability): Là tính liên tục trong việc đảm
bảo truy cập và truyền dữ liệu qua mạng.
Độ tin cậy (Reliability): Khả năng truyền dữ liệu ít gây ra lỗi nhất có
thể, đảm bảo được sự tin cậy về chất lượng khi truyền dữ liệu qua mạng.
Sơ đồ mạng (Topology): Một mạng được thể hiện ra một sơ đồ để qua
đó cho biết cách thức kết nối giữa các thiết bị và hướng di chuyển của các
luồng dữ liệu qua mạng.
1.3.4. Ứng dụng người dùng

Có rất nhiều ứng dụng người dùng được thực hiện qua mạng. Các ứng
dụng thường gặp như:
–
–
–
–

Thư điện tử.

Truy nhập web.
Hội họp, làm việc từ xa.
Chia sẻ các file qua mạng.


-13-

Phân loại các ứng dụng:
–

Truyền file: Do người dùng khởi tạo nhưng sẽ được thực hiện và
hoàn toàn bởi sự tương tác giữa các thiết bị mà không cần sự tương
tác nào thêm từ người dùng. Đây là loại ứng dụng tương tác giữa

–

thiết bị với thiết bị.
Ứng dụng tương tác: Người dùng thực hiện yêu cầu dữ liệu trên hệ
thống và phải chờ hồi đáp từ hệ thống. Quá trình tương tác này là
loại hình ứng dụng mà người dùng phải tương tác trực tiếp với thiết

–

bị.
Ứng dụng thời gian thực: Bao gồm các ứng dụng về truyền thoại,
video qua mạng. Với loại hình ứng dụng này, người dùng tương tác
trực tiếp với nhau qua thời gian thực thông qua các cuộc gọi điện
thoại IP hoặc hội nghị truyền hình qua kết nối mạng.

1.3.5 Kỹ thuật kết nối mạng

Để kết nối với mạng Internet thì người dùng hay doanh nghiệp có thể
có một số các phương pháp:
Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymetric Digital
Subscriber Line): ADSL là kỹ thuật sử dụng cáp đồng điện thoại để cung cấp
đường truy nhập Internet. Thông qua cáp điện thoại người dùng có thể truy
cập đến mạng của nhà cung cấp dịch vụ và từ đó có thể kết nối Internet.
Mạng truy nhập băng rộng FTTH (Fiber To The Home) và FTTB
(Fiber To The Building): Đây là kỹ thuật sử dụng cáp quang đến tận nhà để
cung cấp đường truyền Internet. Với ưu điểm vượt trội so với việc kết nối cáp
đồng, cáp quang có thể cung cấp đường truyền với băng thông rộng hơn, tốc
độ cao hơn và dễ dàng thay thế, thi công.
Cable TV: Truy nhập Internet qua mạng lưới truyền hình cáp. Bên
cạnh việc cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, các nhà cung cấp dịch vụ truyền


-14-

hình còn có thể cung cấp kèm theo dịch vụ truy nhập Internet qua đường cáp
truyền hình.
Leased Line Internet: Đây là loại hình truy nhập Internet thường được
sử dụng bởi các doanh nghiệp. Với phương thức truy nhập này các doanh
nghiệp được các nhà cung cấp dịch vụ ISP (Internet Service Provider) đảm
bảo về chất lượng dịch vụ truy nhập Internet.
1.4. Mô hình TCP/IP [10]
1.4.1. Giới thiệu mô hình TCP/IP

Giao thức điều khiển truyền vận liên mạng TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol) là chồng giao thức được đưa ra nhằm các
hoạt động cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Bên cạnh mô hình

OSI thì mô hình TCP/IP hoạt động khá rộng rãi ngày nay. Mô hình gồm 4 lớp,
các lớp từ trên xuống gồm: lớp ứng dụng, lớp truyền tải, lớp liên mạng và lớp
truy nhập mạng.
Application
Presentation

Application

Session
Transport

Transport

Internet

Network
Data Link

Network Access

Physical

Hình 1.6: Mô hình TCP/IP [8]

Trong Hình 1.6 mô tả chức năng các lớp trong mô hình TCP/IP:
–

Lớp ứng dụng (Application): Lớp ứng dụng trong mô hình TCP/IP
bao gồm các chức năng của các lớp ứng dụng, lớp trình bày và lớp
phiên của mô hình OSI. Các chức năng trong lớp ứng dụng cũng

-15-

cung cấp giao tiếp người dùng, cung cấp các ứng dụng cho phép
người dùng trao đổi dữ liệu ứng dụng qua mạng.
– Lớp truyền tải (Transport): Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu

giữa 2 trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên, tầng này có 2
giao thức chính là TCP (Transmisson Control Protocol) và UDP
(User Datagram Protocol).
– Lớp liên mạng (Internet): Có nhiệm vụ giống như lớp mạng trong

mô hình OSI. Chức năng chính là đánh địa chỉ logic và định tuyến
gói tin tới đích. Một giao thức rất quan trọng được sử dụng rộng rải
của lớp này là giao thức IP.
–

Lớp truy nhập mạng (Network Access): Cung cấp giao tiếp với
mạng vật lý. Chức năng điều khiển tất cả các thiết bị phần cứng,
thực hiện giao tiếp vật lý với môi trường truyền dẫn, và kiểm soát
lỗi dữ liệu phân bố trên đường truyền.

1.4.2. Các giao thức cơ bản trong bộ giao thức TCP/IP
1.4.2.1 Khái niệm Giao thức

Giao thức: Là tập hợp các quy định, quy ước điều khiển việc trao đổi
thông tin giữa các hệ thống máy tính.
Chức năng của giao thức:
–

Đóng gói: Trong quá trình trao đổi thông tin, các gói dữ liệu được
thêm vào một số thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn và địa
chỉ đích, mã phát hiện và điều khiển giao thức. Việc thêm các thông
tin điều khiển vào các gói dữ liệu được gọi là quá trình đóng gói.
Bên thu sẽ nhận gói dữ liệu và loại bỏ phần thông tin điều khiển để
chuyển tiếp lên các tầng trên.


-16–

Phân đoạn và tái hợp: Trong quá trình chuyển tiếp dữ liệu từ nơi
truyền đến nơi nhận, bên truyền thì dữ liệu sẽ được chia thành từng
gói nhỏ có kích thước quy định để truyền qua môi trường truyền
dẫn, quá trình này gọi là quá trình phân đoạn. Ở chiều ngược lại,

–

bên nhận sẽ thực hiện tái hợp các gói dữ liệu thành dữ liệu ban đầu.
Điều khiển liên kết: Trao đổi thông tin giữa các thành phần trong
mạng có thể theo hai hình thức: hướng liên kết và không liên kết.
Truyền thông không liên kết không yêu cầu có độ tin cậy cao,
không yêu cầu chất lượng dịch vụ và không có cơ chế xác nhận.
Truyền thông hướng liên kết yêu cầu có độ tin cậy cao, đảm bảo

–

chất lượng dịch vụ và cơ chế xác thực.
Giám sát: Các đơn vị thông tin PDU (Protocol Data Unit) có thể
được truyền qua mạng theo các con đường khác nhau, khi đến đích

có thể các gói PDU sẽ không theo thứ tự. Trong phương thức hướng
liên kết, các gói tin phải được giám sát trong quá trình truyền. Mỗi
gói PDU có phương thức đánh số thứ tự và được khôi phục theo thứ

–

tự như bên phát.
Điều khiển lưu lượng: Liên quan đến khả năng tiếp nhận các gói tin
của các thực thể bên thu và số lượng hoặc tốc độ của dữ liệu được
truyền bởi thực thể bên phát sao cho bên thu không tràn ngập, đảm

–

bảo tốc độ cao nhất.
Điều khiển lỗi: Điều khiển lỗi là kỹ thuật cần thiết nhằm bảo vệ dữ
liệu không bị mất hoặc bị hỏng trong quá trình trao đổi thông tin.

1.4.2.1. Giao thức gói tin người sử dụng UDP

Giao thức gói tin người sử dụng UDP (User Datagram Protocol) là
một giao thức không liên kết. Trong quá trình truyền thông sẽ không thực hiện
thao tác xây dựng kết nối trước khi truyền dữ liệu mà thực hiện truyền ngay
lập tức khi có dữ kiện cần truyền. Trong hoạt động của giao thức UDP cũng
không sử dụng các phương pháp đảm bảo độ tin cậy cũng như báo nhận và
điều khiển luồng.


-17-

Giao thức UDP là giao thức truyền tổng lực gói tin đến đích nên nó rất

phù hợp với các ứng dụng yêu cầu khả năng xử lý cao như các ứng dụng thời
gian thực.
1.4.2.2 Giao thức điều khiển truyền vận TCP

Giao thức điều khiển truyền vận TCP (Transmission Control Protocol)
là một giao thức hướng liên kết, trong quá trình truyền thông, trước khi
chuyển tiếp gói tin thì phải thực hiện các kết nối đầu xa trước khi truyền dữ
liệu. Trong giao thức TCP thì các gói tin từ các tầng trên sẽ được chia thành
các phân đoạn gói tin theo chiều dài nhất định và chuyển các phân đoạn đó
xuống tầng Internet để thực hiện quá trình định tuyến gói tin qua mạng. Bộ xử
lý TCP sẽ tiến hành xác nhận các phân đoạn và nếu không có xác nhận thì nó
sẽ truyền lại. Các thực thể TCP bên nhận sẽ tiến hành khôi phục lại gói tin ban
đầu theo thứ tự các phân đoạn gói tin và chuyển tiếp lên tầng trên.
Giao thức TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu một các an toàn giữa
các thành phần trong liên mạng. Cung cấp khả năng kiểm tra chính xác của dữ
liệu khi đến đích và thực hiện truyền lại khi có lỗi xảy ra.
Chức năng giao thức TCP:
–
–

Thiết lập kết nối với đầu xa trước khi thực hiện truyền dữ liệu.
Thực hiện cơ chế báo nhận khi truyền dữ liệu, các phân đoạn gói tin
gửi đi mà không được báo nhận thì xem như bị lỗi khi truyền và sẽ

–
–

được truyền lại.
Thực hiện đánh số cho các đơn vị dữ liệu được truyền.
Thực hiện các cơ chế điều khiển luồng thích hợp để tránh gây ra

nghẽn.

1.4.2.3. Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP

Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP (Internet Control
Message Protocol) là giao thức điều khiển của tầng IP, sử dụng để trao đổi


-18-

thông tin các dòng dữ liệu, thông báo lỗi và các thông tin trạng thái khác
trong bộ giao thức TCP/IP.
Các chức năng chính trong giao thức ICMP:
–

Điều khiển lưu lượng: Khi các gói tin dữ liệu đến quá nhanh, thiết
bị đích hoặc thiết bị định tuyến sẽ gửi một thông điệp ICMP trở lại

–

thiết bị gửi, yêu cầu thiết bị gửi tạm thời ngưng việc gửi gói dữ liệu.
Thông báo lỗi: Trong trường hợp các gói dữ liệu không tới được

–

đích thì sẽ có một thông báo lỗi phản hồi từ máy nhận.
Định hướng lại các tuyến: Một Router gửi một thông điệp ICMP
cho mỗi trạm thông báo nên sử dụng Ruoter khác, để đảm bảo quá

–

trình truyền tin.
Kiểm tra các trạm từ xa: Một trạm có thể gửi một thông điệp ICMP
để kiểm tra trạm đó có còn hoạt động hay không.

1.4.3. Nguyên tắc hoạt động của bộ giao thức TCP/IP
User data

App
Header
TCP
Header

User data

Application data
TCP segment

IP Header

Ethernet
Header

IP Header

TCP
Header

Application data

IP datagram
TCP
Application data
Header

Ethernet
trailer

Ethernet Header

Hình 1.7: Nguyên tắc đóng mở

gói tin trong mô hình TCP/IP [8]

Trong Hình 1.7 mô tả nguyên tắc đóng mở gói tin trong mô hình
TCP/IP. Cũng như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến hành


-19-

từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào thông tin
điều khiển gọi là Header. Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại, dữ
liệu được truyền từ tấng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần Header tương ứng
sẽ được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần Header
nữa.
1.5. Sơ đồ kết nối mạng [5,8]
Trong hệ thống mạng, việc thiết kế sơ đồ mạng là rất quan trọng, nó
giúp người quản trị dễ dàng quản lý, và khả năng khắc phục sự cố khi găp sự
cố mạng được giải quyết dễ dàng hơn.
Căn cứ vào đặc điểm và quy mô của hệ thống mạng có thể phân chia

các sơ đồ mạng theo dạng kết nối và mật độ kết nối.
1.5.1. Sơ đồ theo dạng kết nối [8]

Hình 1.8 mô tả các kết nối giữa các thiết bị mạng có rất nhiều dạng kết
nối trong hệ thống, trong đó 3 dạng kết nối phổ biến nhất là: kết nối dạng bus,
kết nối dạng hình sao và kết nối dạng vòng.

Hình 1.8: Các dạng kết nối mạng [8]

Các dạng kết nối này thường được áp dụng trong các mạng vừa và
nhỏ, với tính chất dễ quản lý và dễ truyền thông với nhau.
1.5.2. Sơ đồ theo mật độ kết nối [5]

Sơ đồ mạng hình lưới: Được mô tả trong Hình 1.9. Ở sơ đồ kết nối
này, mỗi thiết bị đều có các đường kết nối đến các thiết bị khác trong mạng.
Với sơ đồ này mang lại khả năng dự phòng rất cao, phù hợp với các kết nối


-20-

mạng đường trục. Tuy nhiên, khi mô hình mạng phát triển thì mô hình trở nên
phức tạp và khó quản lý, cùng với chi phí lắp đặt cao.

Hình 1.9: Sơ đồ kết nối hình lưới [5]

Sơ đồ mạng hình sao: Được mô tả trong Hình 1.10. ở sơ đồ kết nối
này chỉ có một thiết bị trung tâm, thiết bị này thực hiện kết nối những thiết bị
còn lại trong mạng. Cách kết nối này giúp giảm chi phí tối đa trong việc triển
khai và dễ dàng quản lý. Nhưng với sơ đồ này vấn để bảo mật không được
đảm bảo, khi mà thiết bị trung tâm sự cố thì dẫn đến sự mất kết nối với toàn

bộ thiết bị khác.

Hình 1.10: Sơ đồ kết nối mạng hình sao [5]

Sơ đồ mạng hỗn hợp: Nhằm khắc phục các nhược điểm của 2 mô hình
trên người ta thực hiện mô hình hỗn hợp, được mô tả ở Hình 1.11. Trong mô
hình này các thiết bị vừa kết nối hình sao vừa kết nối mạng lưới. Tùy thuộc
vào mức độ quan trọng của thiết bị mà sẽ có các đường kết nối kết hợp khác
nhau trong hệ thống, đảm bảo khả năng dự phòng, đơn giản hóa sơ đồ cùng
với giảm chi phí, tránh lãng phí đường truyền.


-21-

Hình 1.11:Sơ đồ kết nối mạng hỗn hợp [5]

1.6. Kết luận chương
Tóm lại, Chương 1 đã trình bày những khái niệm, chức năng của
mạng máy tính và Internet qua đó có thể thấy được tầm quan trọng trong ứng
dụng thực tiễn của mạng máy tính và Internet.
Ngoài ra, nội dung chương đã phân tích các cấu trúc, chức năng và các quy
trình đóng gói dữ liệu của các mô hình ứng dụng như OSI và chồng giao thức
TCP/IP và các sơ đồ kết nối mạng, và những phương pháp kết nối trong hệ
thống mạng từ đó có thể áp dụng vào thực tế.


-22-

CHƯƠNG 2: GIAO THỨC MẠNG IPV4
2.1. Tổng quan địa chỉ IPv4

2.1.1. Giới thiệu địa chỉ IPv4

Trong truyền thông giữa các thiết bị trong hệ thống mạng, việc chuyển
tiếp gói tin đến đích là mục đích chính của hệ thống, vậy để xác định được vị
trí cũng như thiết bị cần truyền đến thì cần phải có hệ thống định danh toàn
cầu, địa chỉ này gọi là địa chỉ IP.
Địa chỉ IP ra đời nhằm mục đích định danh địa chỉ trên các giao diện
của các thiết bị trong hệ thống mạng. Với mỗi giao diện sẽ đại diện bằng một
địch chỉ IP, qua đó việc chuyển tiếp các gói tin trở nên đơn giản và chính xác
hơn.
Địa chỉ IPv4 được biểu diễn bằng số nhị phân, sử dụng 32 bit để đánh
địa chỉ, từ đó số địa chỉ IPv4 có thể cung cấp là 2 32 địa chỉ. Trong số lượng địa
chỉ đó được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau.
Hiện tại, sự phát triển Internet đang không ngừng phát triển với nhiều
ứng dụng ra đời, nguy cơ thiếu hụt địa chỉ đã được nhắc đến. Việc ứng dụng
kỹ thuật chuyển dịch địa chỉ mạng NAT (Network Address Translation ) tạo
nên hai vùng mạng riêng biệt là mạng riêng và mạng công cộng, qua đó giảm
thiểu về sự thiếu hụt địa chỉ IP.
2.1.2. Cấu trúc địa chỉ IPv4 [5]

Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit nhị phân, được chia thành 4 cụm 8 bit (gọi là
các Octet). Các Octet được biểu diễn dưới dạng thập phân và được ngăn cách
bằng các dấu chấm.
Địa chỉ IPv4 được chi làm 2 phần: phần Network và phần Host được
mô tả trong Hình 2.1.


-23-

10101100101010000000000100000011

32 Bits
NETWORK
32 Bits
10101000
00000001

10101100
8 Bits

8 Bits

172

HOST

8 Bits

8 Bits

.

8 Bits

168

00000011

.

8 Bits

1

8 Bits

.

8 Bits

3
8 Bits

Hình 2.1: Cấu trúc địa chỉ IPv4 [5]

Quy tắc đặt địa chỉ IP:
–
–
–

Các bit phần mạng không được đồng thời bằng 0.
Các bit địa chỉ Host bằng 0 thì ta sẽ có địa chỉ mạng.
Các bit phần Host bằng 1 ta có địa chỉ quảng bá (broadcast).

Việc gán địa chỉ tuân theo nguyên tắc: Địa chỉ của thiết bị phản ánh vị
trí và vai trò của chính thiết bị đó trong mạng. Điều đó có nghĩa rằng, trong
một hệ thống mạng, không được phép xuất hiện hai thiết bị có cùng địa chỉ.
Phân bổ địa chỉ IPv4 trong Bảng 2.1:
–

Cấu trúc địa chỉ IPv4 được chia làm 2 phần: Network ID và Host

ID được phân chia bởi các Octet. Theo đó có 5 lớp mạng được phân

–

chia là các lớp: A, B, C, D và E.
Các lớp địa chỉ được phân bổ theo cơ chế định hướng lớp miền
chung CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Với các phân bổ
này, các lớp A, B, C được chia thành các lớp mạng nhỏ hơn, để
phân phối ở các mạng khác nhau.

Bảng 2.1: Phân bổ địa chỉ IPv4

Khối địa chỉ
0.0.0.0/8
10.0.0.0/8

Phân bổ
Địa chỉ nguồn máy chủ trên mạng
Mạng riêng


-24-

14.0.0.0/8
127.0.0.0/8
128.0.0.0/16
169.254.0.0/16
172.16.0.0/12
191.255.0.0/16
192.0.0.0/24

192.0.2.0/24
192.88.99.0/24
192.168.0.0/16
198.18.0.0/15
223.255.255.0/24
224.0.0.0/4
240.0.0.0/4
255.255.255.255

Mạng dữ liệu công cộng
Loopback
Dự trữ
Link-local
Mạng riêng
Dự trữ
Dự trữ
Tài liệu và mã ví dụ
Tương tác với IPv6
Mạng riêng
Dành cho thí nghiệm
Dự trữ
Multicast (lớp D)
Dự trữ (lớp E)
Broadcast

2.2. Phân lớp và phân loại địa chỉ IPv4 [5]
2.2.1. Phân lớp địa chỉ IPv4

Không gian địa chỉ IPv4 được chia thành các lớp địa chỉ là: lớp A, lớp
B, lớp C, lớp D và lớp E sẽ được giới thiệu ở các đề mục tiếp theo.

2.2.1.1. Lớp A
Lớp A
Octet

Network
1

Host
2

3

4

Hình 2.2: Địa chỉ lớp A [5]

Hình 2.2 mô tả địa chỉ lớp A sử dụng một Octet đầu làm phần mạng,
ba Octet sau làm phần Host.
Bit đầu tiên của một địa chỉ lớp A luôn được giữ là 0.
Các địa chỉ mạng lớp A gồm: 10.0.0.0 →126.0.0.0.
Mạng 127.0.0.0 được dùng làm loopback.
Phần Host có 24 bit vậy mạng lớp A có (224 -2) Host.


-25-

2.2.1.2. Lớp B
Lớp B
Octet

Network
1

2

Host
3

4

Hình 2.3: Địa chỉ lớp B[5]

Hình 2.3 mô tả địa chỉ lớp B sử dụng hai Octet đầu làm phần mạng,
hai Octet sau làm phần Host.
Hai bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 1 0.
Các bit địa chỉ mạng lớp B gồm: 128.0.0.0 →191.255.0.0. có tất cả 2 14
địa chỉ mạng trong lớp B.
Phần Host dài 16 bit nên lớp B có thể có (216 - 2) Host.
2.2.1.3. Lớp C
Lớp C

Network

Octet

1

Host
2

3

4

Hình 2.4: Địa chỉ lớp C [5]

Hình 2.4 mô tả địa chỉ lớp C sử dụng ba Octet đầu làm phần mạng,
một Octet sau làm phần Host.
Ba bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 1 1 0.
Các bit địa chỉ mạng lớp C gồm: 192.0.0.0 →223.255.255.0. có tất cả
221 địa chỉ mạng trong lớp C.
Phần Host dài 8 bit nên lớp C có thể có (28 - 2) Host.
2.2.1.4. Lớp D

Lớp D
bits

1110

32 bits
Multicast address

Hình 2.5: Địa chỉ lớp D [5]

Hình 2.5 mô tả địa chỉ lớp D, bốn bit đầu của một địa chỉ lớp D luôn
được giữ là 1 1 1 0.