Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

Mục lục
Lời nói đầu
Chương I – Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
1.1- Đặt vấn đề
1.2- Mục tiêu của đề tài
1.3- Nhiệm vụ của đề tài
Chương II– Tổng quan về mạng Ethernet
2.1-Kiến trúc giao thức
2.2-Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
2.3-Cơ chế giao tiếp
2.4-Cấu trúc bức điện
2.5-Truy nhập bus
2.6-Chuẩn IEEE 802
14
Chương III– Các phương thức truyền tin dựa theo chuẩn Ethernet
3.1-Họ giao thức TCP/IP
3.2-Cấu trúc gói tin IP,TCP,UDP
3.2.1 Cấu trúc địa chỉ IP
3.2.2 Cấu trúc gói tin IP
3.2.3 Cấu trúc gói tin TCP và quá trình kết nối của giao
thức TCP
3.2.4 Cấu trúc gói tin UDP
28
3.3-Cấu trúc phần cứng, phần mềm
3.3.1 Vi điều khiển
3.3.2 Thiết bị ghép nối Ethernet với vi điều khiển
3.3.3 Một số thành phần khác
Chương IV– Mô hình ứng dụng sử dụng Ethernet
4.1- Phần cứng

4.1.1 Các thành phần của mạch
4.1.2 Sơ đồ mạch nguyên lý, mạch in

Trang
6
6
6
7
8
9
10
11

17
21
22
24

29
44
49

50
50

4.2- Phần mềm
4.2.1 Các hàm dùng cho vi điều khiển PIC16F877A trong
Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

1

Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

mikroC
4.2.2 Các hàm API dùng cho PC
4.3- Một số kết quả thực hiện được
Chương V– Kết luận và hướng phát triển của đề tài
5.1-Đánh giá kết quả thực hiện đồ án
5.2- Hướng phát triển của đồ án
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

51
54
58
63
63
64
65

2


Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

Danh mục các hình vẽ
Hình 1: Ethernet/IEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802

Hình 2: Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet
Hình 3: Minh họa phương pháp CSMA/CD
Hình 4: Kiến trúc giao thức TCP/IP
Hình 5:Gói dữ liệu trong lớp liên kết dữ liệu
Hình 6: Tổ chức địa chỉ IP
Hình 7: Mạng con và mặt nạ
Hình 8: Quá trình thiết lập kết nối của giao thức TCP
Hình 9: Vi điều khiển PIC 16F877A
Hình 10: Sơ đồ khối cấu trúc của vi điều khiển PIC 16F877A
Hình 11: Bộ nhớ chương trình PIC16F877A
Hình 12: Bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A
Hình 13: Sơ đồ khối của Timer 0
Hình 14: Sơ đồ khối Timer 1
Hình 15: Sơ đồ khối Timer 2
Hình 16: Sơ đồ kết nối của chuẩn giao tiếp SPI
Hình 17: Sơ đồ kết nối của chuẩn giao tiếp SPI
Hình 18: Giản đồ xung SPI ở chế độ Master Mode
Hình 19: Giản đồ xung chuẩn giao tiếp SPI ở chế độ Slave Mode
Hình 20: Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển PIC 16F877A
Hình 21: ENC28J60
Hình 22 : Giao diện cơ bản ENC28J60
Hình 23: Các vùng nhớ của ENC28J60
Hình 24: Vùng đệm truyền nhận của ENC28J60
Hình 25: RJ45 tích hợp biến áp
Hình 26: Giắc RJ45 và cáp đôi dây xoắn
Hình 27: Sơ đồ mạch in
Hình 28 : Đo và hiển thị nhiệt độ trên LCD.
Hình 29 : Hiển thị nhiệt độ nhận được trên PC.
Hình 30 : Gửi dữ liệu xuống vi điều khiển, sử dụng giao thức TCP
Hình 31 : Nhận dữ liệu từ PC, theo giao thức TCP.

Hình 32 : Đặt IP và Port mới

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

7
10
12
17
20
21
22
26
29
31
32
33
34
36
36
39
40
41
42
43
45
45
46
47
49
49

51
58
58
59
59
60
3


Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

Hình 33 : Hiển thị IP và Port mới
Hình 34 : Gửi và nhận dữ liệu theo giao thức UDP
Hình 35 : Hiển thị dữ liệu nhận được theo giao thức UDP
Hình 36: Các lựa chọn của chương trình

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

60
61
61
62

4


Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

Lời nói đầu
Internet ngày nay đã trở thành một công cụ hiệu quả trong tất cả các lĩnh

vực đời sống xã hội, việc kết nối giữa các máy tính đã trở nên dễ dàng rất nhiều.
Với mong muốn xây dựng một phương thức kết nối giữa máy tính và thiết bị điều
khiển theo chuẩn Ethernet nhằm mục đích nâng cao kiến thức thực tiễn, chúng em
đã được sự giúp đỡ của thầy giáo - Tiến sĩ Lưu Hồng Việt, đã tiến hành nghiên
cứu, xây dựng mạch thiết bị điều khiển tích hợp giao diện truyền thông Ethernet.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – TS Lưu Hồng Việt đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Chúng em cũng xin cảm ơn
bộ môn điều khiển tự động đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình chúng em
thực hiện đồ án.
Nhóm sinh viên
Trác Quang Hòa
Nguyễn Tiến Tùng

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

5


Giao diện truyền thông điều khiển với Ethernet

CHƯƠNG 1 : MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện- điện tử, việc giao
tiếp với máy tính là hết sức cần thiết. Điều này không những tận dụng được tài
nguyên, khả năng xử lý của máy tính mà còn giúp người sử dụng có thể theo dõi
các đối tượng làm việc phía dưới.
Hiện nay, có nhiều phương pháp kết nối máy tính với các thiết bị điều khiển
như thực hiện việc kết nối theo chuẩn RS232, RS485 rất phổ biến, tuy nhiên khi
thực hiện việc kết nối các theo chuẩn này gặp phải một số vấn đề cơ bản sau:
 Khoảng cách kết nối giữa máy tính với thiết bị điều khiển khoảng

30-40m.
 Tốc độ truyền thông của RS232 chỉ khoảng 19.2kBd.
 Ghép nối điểm-điểm.
Những nhược điểm của các phương pháp giao tiếp trên cũng chính là
những ưu điểm của mạng Ethernet. Với những lợi thế của mình, mạng Ethernet đã
trở thành mạng phổ biến nhất trong các hệ thống nhà máy công nghiệp.
Để có thể kết nối thiết bị điều khiển với máy tính theo chuẩn Ethernet,
chúng em đã thực hiện đề tài này.

1.2 Mục tiêu của đề tài
Thực hiện việc kết nối thiết bị điều khiển với PC thông qua mạng Ethernet.
Qua đó, thực hiện việc trao đổi dữ liệu, thực hiện một số ứng dụng cụ thể như : thu
thập hiển thị nhiệt độ; điều khiển, hiển thị tốc độ động cơ dùng Ethernet…

1.3 Nhiệm vụ của đề tài
Để thực hiện được mục tiêu của đề tài, nhiệm vụ cần đặt ra là :
1. Thiết kế mạch phần cứng thiết bị điều khiển.
2. Xây dựng phần mềm giao diện Ethernet.
Thiết kế phần mềm giao diện trên PC giúp người sử dụng thực hiện đặt các giá trị
đặt và theo dõi trạng thái đối tượng bên dưới.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

6


Tổng quan về Ethernet

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ETHERNET
Ethernet là kiểu mạng cục bộ (LAN) được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.

Thực chất, Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý và một phần lớp liên kết dữ
liệu), vì vậy có thể sử dụng các giao thức khác nhau ở phía trên, trong đó TCP/IP
là tập giao thức được sử dụng phổ biến nhất. Tuy vậy, mỗi nhà cung cấp sản phẩm
có thể thực hiện giao thức riêng hoặc theo một chuẩn quốc tế cho giải pháp của
mình trên cơ sở Ethernet. High Speed Ethernet (HSE) của Fieldbus Foundation
chính là một trong tám hệ bus trường được chuẩn hóa quốc tế theo IEC 61158.
Ethernet có xuất xứ là tên gọi một sản phẩm của công ty Xerox, được sử
dụng đầu tiên vào năm 1975 để nối mạng 100 trạm máy tính với cáp đồng trục dài
1km, tốc độ truyền 2,94 Mbit/s và áp dụng phương pháp truy nhập bus
CSMA/CD. Từ sự thành công của phương pháp này, Xerox đã cùng DEC và Intel
đã xây dựng một chuẩn 10 Mbit/s- Ethernet. Chuẩn này chính là cơ sở cho IEEE
802.3 sau này. Đặc biệt, với phiên bản 100 Mbit/s (Fast Ethernet, IEEE 802.3u),
Ethernet ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống công nghiệp.
Bên cạnh việc sử dụng cáp đồng trục, đôi dây xoắn và cáp quang, gần đây
Ethernet không dây (Wireless LAN, IEEE 802.11) cũng đang thu hút được sự quan
tâm lớn.

2.1 Kiến trúc giao thức
Kiến trúc giao thức của Ethernet theo chuẩn IEEE 802.3 chỉ bao gồm lớp
vật lí và lớp MAC (Medium Access Control, lớp điều khiển truy nhập môi
trường).

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

7


Tổng quan về Ethernet

Hình 1: Ethernet/IEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802.

2.2 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
Về mặt logic, Ethernet có cấu trúc bus. Cấu trúc mạng vật lí có thể là đường
thẳng hoặc hình sao tùy theo phương tiện truyền dẫn. Bốn loại cáp thông dụng
nhất : cáp đồng trục dầy, cáp đồng trục mỏng, cáp đôi dây xoắn, cáp quang.
Tên hiệu
10BASE5
10BASE2
10BASE-T
10BASE-F

Loại cáp
Cáp đồng trục dầy
Cáp đồng trục mỏng
Cáp đôi dây xoắn
Cáp quang

Chiều dài tối đa
500m
200m
100m
200m

Số trạm tối đa
100
30
1024
1024

Bảng 1 : Một số loại cáp truyền Ethernet thông dụng.

Loại 10BASE5 còn được gọi là cáp dầy ( thick Ethernet), loại cáp đồng trục
thường có màu vàng. Kí hiệu 10BASE5 có nghĩa là tốc độ truyền tối đa 10Mbit/s,
phương pháp truyền tải dải cơ sở và chiều dài một đoạn mạng tối đa 500m. Loại
cáp đồng trục thứ hai có kí hiệu 10BASE2 được gọi là cáp mỏng ( thin Ethernet),
rẻ hơn nhưng hạn chế một đoạn mạng ở phạm vi 200m và số lượng 30 trạm.
Với 10BASE5, bộ nối được gọi là vòi hút ( vampire tap), đóng vai trò một
bộ thu phát ( transceiver ). Bộ thu phát chứa vi mạch điện tử thực hiện chức năng
nghe ngóng đường truyền và nhận biết xung đột. Trong trường hợp xung đột được
phát hiện, bộ thu phát gửi một tín hiệu không hợp lệ để tất cả các bộ thu phát khác
cũng nhận biết được rằng xung đột đã xảy ra. Như vậy, chức năng của module
giao diện mạng được giảm nhẹ. Cáp nối giữa bộ thu phát và card giao diện mạng
được gọi là cáp thu phát, có thể dài tới 50m và chứa tới năm đôi dây xoắn bọc lót
riêng biệt ( STP). Hai đôi dây cần cho trao đổi dữ liệu, hai đôi cho truyền tín hiệu
điều khiển, còn đôi dây thứ năm có thể sử dụng để cung cấp nguồn cho bộ thu

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

8


Tổng quan về Ethernet

phát. Một số bộ thu phát cho phép nối tới tám trạm qua các cổng khác nhau, nhờ
vậy tiết kiệm được số lượng bộ nối cũng như công lắp đặt.
Với 10BASE2, card giao diện mạng được nối với cáp đồng trục thông qua
bộ nối thụ động BNC hình chữ T. Bộ thu phát được tích hợp trong bảng mạch điện
tử của module giao diện mạng bên trong máy tính. Như vậy, mỗi trạm có một bộ
thu phát riêng biệt.
Về bản chất, cả hai kiểu dây với cáp đồng trục như nói trên đều thực hiện
cấu trúc bus ( vật lí cũng như logic), vì thế có ưu điểm là tiết kiệm dây. Tuy nhiên,

các lỗi phần cứng như đứt cáp, lỏng bộ phận nối rất khó phát hiện trực tuyến. Mặc
dù đã có một số biện pháp khắc phục, phương pháp tin cậy hơn là sử dụng cấu trúc
hình sao với một bộ chia ( hub) hoặc một bộ chuyển mạch ( switch ). Cấu trúc này
thông thường được áp dụng với cáp đôi dây xoắn, nhưng cũng áp dụng được với
cáp đồng trục ( ví dụ Industrial Ethernet).
Đa số cấu hình mạng Ethernet có kết nối với thiết bị điều khiển thường sử
dụng chuẩn chung 10BASE-T. Trong mạng này các trạm được nối với nhau qua
một bộ chia giống như cách nối các mạng điện thoại.
Ưu điểm của cấu trúc này là việc bổ xung hoặc tách một trạm ra khỏi mạng
cũng như việc phát hiện cáp truyền rất đơn giản.
Nhược điểm có thể thấy rõ nhất đó là tốn dây dẫn và công đi dây cũng như
chi phí cho bộ chia chất lượng cao cũng là một vấn đề. Bên cạnh đó, khoảng cách
tối đa cho phép từ một trạm tới bộ chia thường bị hạn chế trong vòng 100 – 150m.
Bên cạnh cáp đồng trục và cáp đôi dây xoắn thì cáp quang cũng được sử
dụng nhiều trong Ethernet, trong đó đặc biệt là 10BASE-F. Với cách ghép nối duy
nhất là điểm – điểm, cấu trúc mạng có thể là daisy-chain, hình sao hoặc hình cây.
Thông thường, chi phí cho các bộ nối và chặn đầu cuối rất lớn nhưng khả năng
kháng nhiễu tốt và tốc độ truyền cao lá các yếu tố quyết định trong nhiều phạm vi
ứng dụng.
Trong nhiều trường hợp, ta có thể sử dụng phối kết hợp nhiều loại trong
một mạng Ethernet. Ví dụ, cáp quang hoặc cáp đồng trục dầy có thể sử dụng là
đường trục chính hay xương sống ( backbone ) trong cấu trúc cây, với các đường
nhánh là cáp mỏng hoặc đôi dây xoắn. Đối với mạng quy mô lớn, có thể sử dụng
các bộ lặp, nhưng đường dẫn giữa hai bộ thu phát không được phép dài quá 2,5km
cũng như không đi qua quá bốn bộ lặp.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

9

Tổng quan về Ethernet

2.3 Cơ chế giao tiếp
Sự phổ biến của Ethernet có được là nhờ tính năng mở. Thứ nhất, Ethernet
chỉ qui định lớp vật lí và lớp MAC, cho phép các hệ thống khác nhau tùy ý thực
hiện các giao thức và dịch vụ phía trên. Thứ hai, phương pháp truy nhập bus ngẫu
nhiên CSMA/CD không yêu cầu các trạm tham gia phải biết cấu hình mạng, vì
vậy có thể bổ xung hay tách một trạm ra khỏi mạng mà không ảnh hưởng tới các
phần còn lại. Thứ ba, việc chuẩn hóa sớm trong IEEE 802.3 giúp cho các nhà cung
cấp sản phẩm thực hiện dễ dàng hơn.
Trong một mạng Ethernet, không kể tới bộ chia hoặc bộ chuyển mạch thì
tất cả đều có vai trò bình đẳng như nhau. Mỗi trạm có một địa chỉ Ethernet riêng
biệt và thống nhất. Việc giao tiếp giữa các trạm thông qua giao tiếp phía trên ví dụ
NetBUI, IPX/SPX hoặc TCP/IP. Tùy theo giao thức cụ thể, căn cước của bên gửi
và bên nhận trong một bức điện của lớp phía trên sẽ được dịch sang địa chỉ
Ethernet trước khi được chuyển xuống lớp MAC.
Bên cạnh cơ chế giao tiếp tay đôi, Ethernet còn hỗ trợ phương pháp gửi
thông báo đồng loạt ( multicast và broadcast ). Một thông báo multicast được gửi
tới một nhóm các trạm, trong khi một thông báo broadcast gửi tới tất cả các trạm.

2.4 Cấu trúc bức điện
IEEE 802.3/ Ethernet chỉ quy định lớp MAC và lớp vật lý, vì vậy một bức
điện được còn gọi là khung MAC. Cấu trúc của khung MAC được minh họa ở
dưới
Mở đầu
SFD
Địa chỉ Địa chỉ Độ dài Dữ liệu
PA FCS
555…5H (D5H)

đích
nguồn
kiểu gói
D
7 byte
1 byte 2/6 byte 2/6 byte 2 byte 46-1500 byte
4 byte
Hình 2: Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet.
Mở đầu (Preamble ) của khung MAC là trường 7 byte giống nhau có giá trị
55H, được bên nhận sử dụng để đồng bộ nhịp với bên gửi. Việc đồng bộ hóa chỉ
được thực hiện một lần cho cả bức điện.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

10


Tổng quan về Ethernet

Một byte SFD (Start of Frame Delimiter ) chứa dãy bit 10101011, đánh dấu
khởi đầu khung MAC.
Theo 802.3,địa chỉ đích và địa chỉ nguồn có thể là 2 hoặc 6 byte, nhưng
chuẩn qui định cho truyền dải cơ sở 10 Mb/s chỉ sử dụng địa chỉ 6 byte. Bit cao
nhất trong địa chỉ đích có giá trị 0 cho các địa chỉ thông thường và giá trị 1 cho các
địa chỉ nhóm. Đối với các thông báo gửi tới các trạm (broadcast), tất cả các bit
trong địa chỉ đích sẽ là 1.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

11

Tổng quan về Ethernet

Có hai loại địa chỉ Ethernet là các địa chỉ cục bộ và các địa chỉ toàn cầu,
được phân biệt bởi bit 46 (bit gần cao nhất). Các địa chỉ cục bộ có thể đổ cứng
hoặc đặt bằng phần mềm và không có ý nghĩa ngoài mạng cục bộ. Ngược lại, một
địa chỉ toàn cầu được IEEE cấp phát, luôn được đổ cứng trong vi mạch để đảm
bảo sự thống nhất trên toàn thế giới. Với 46 bit có thể có tổng cộng 7* 1013 địa chỉ
cục bộ. Tuy nhiên số lượng các trạm cho phép trong một hệ thống mạng công
nghiệp còn phụ thuộc vào kiểu cáp truyền, giao thức phía trên cũng như đặc tính
của các thiết bị tham gia mạng.
Một sự khác nhau giữa Ethernet và IEEE 802.3 là ý nghĩa ô tiếp sau phần
địa chỉ. Theo đặc tả Ethernet, hai byte này chứa mã giao thức chuyển gói phía trên.
Cụ thể, mã 0800 chỉ giao thức IP (Internet Protocol ) và mã 0806 chỉ giao thức
ARP (Address Resolution Protocol ). Theo chuẩn IEEE 802.3, ô này dùng để chỉ
số byte dữ liệu ( từ 0 đến 1500). Với điều kiện ràng buộc giữa tốc độ truyền v (tính
bằng bit/s), chiều dài bức điện n và khoảng cách truyền l (tính bằng mét) của
phương pháp CSMA/CD
lv < 100.000.000 n.
để đảm bảo tốc độ truyền 10Mbit/s và khoảng cách truyền 2500m thì một
bức điện phải dài hơn 250 bit hay 32 byte. Xét tới cả thời gian trễ qua bốn bộ lặp,
chuẩn 802.3 qui định chiều dài khung tối thiểu là 64 byte (51,2us), không kể phần
mở đầu và byte SFD. Như vậy ô dữ liệu phải có chiều dài tối thiểu là 46 byte.
Trong trường hợp dữ liệu thực ngắn hơn 46 byte, ô PAD (Padding ) được sử dụng
để lấp đầy.
Ô cuối cùng trong khung MAC là FCS ( Frame Check Sequence) gồm 4
byte chứa mã CRC (Cyclic Redundancy Check) với đa thức phát
G(x) = x 32  x 26  x 23  x 22  x16  x12  x11  x10  x 8  x 7  x 5  x 4  x 2  x  1

Phần thông tin kiểm soát lỗi bao gồm các ô địa chỉ, ô chiều dài, ô dữ liệu.

2.5 Truy nhập bus
Một vấn đề lớn thường gây lo ngại trong việc sử dụng Ethernet ở cấp
trường là phương pháp truy nhập bus ngẫu nhiên CSMA/CD ( Carrier Sense
Multiple Access with Collision Avoidance ) và sự ảnh hưởng tới hiệu suất cũng
như tính năng thời gian thực của hệ thống. Ở đây, một trong những yếu tố quyết

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

12


Tổng quan về Ethernet

định tới hiệu suất của hệ thống là thuật toán tính thời gian truy nhập lại cho các
trạm trong trường hợp xảy ra xung đột.

Hình 3: Minh họa phương pháp CSMA/CD.
Nguyên tắc làm việc phương pháp CSMA/CD
Theo phương pháp CSMA/CD, mỗi trạm đều có quyền truy nhập bus mà
không cần một sự kiểm soát nào. Phương pháp được tiến hành như sau:
 Mỗi trạm đều phải tự nghe đường dẫn ( carrier sense), nếu đường dẫn rỗi
( không có tín hiệu ) thì mới được phát.
 Do việc lan truyền tín hiệu cần một thời gian nào đó, nên vẫn có khả năng
hai trạm cùng phát tín hiệu lên đường dẫn. Chính vì vậy, trong khi phát thì
mỗi trạm vẫn phải nghe đường dẫn để so sánh tín hiệu phát đi với tín hiệu
nhận được xem có xảy ra xung đột hay không ( collision detection).
 Trong trường hợp xảy ra xung đột, mỗi trạm đều phải hủy bỏ bức điện của
mình, chờ một thời gian ngẫu nhiên và thử gửi lại.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

13


Tổng quan về Ethernet

Một tình huống xảy ra xung đột tiêu biểu và cách khắc phục được minh họa
trên hình ….. Trạm A và C cùng nghe đường dẫn. Đường dẫn rỗi nên A có thể gửi
trước. Trong khi tín hiệu từ trạm A gửi đi chưa kịp tới nên trạm C không hay biết
và cũng gửi, gây ra xung đột tại một điểm gần C. A và C sẽ lần lượt nhận được tín
hiệu phản hồi, so sánh với tín hiệu gửi đi và phát hiện xung đột. Cả hai trạm sẽ
cùng phải hủy bỏ bức điện đã gửi đi bằng cách không phát tiếp, các trạm muốn
nhận sẽ không nhận được cờ hiệu kết thúc bức điện và sẽ coi như bức điện không
hợp lệ. A và C cũng có thể gửi đi một tín hiệu “ jam” đặc biệt để báo cho các trạm
cần nhận biết. Sau đó mỗi trạm sẽ chờ một thời gian chờ ngẫu nhiên, trước khi thử
phát lại. Thời gian chờ ngẫu nhiên ở đây tuy nhiên phải được tính theo một thuật
toán nào đó để sao cho thời gian chờ ngắn một cách hợp lí và không giống nhau
giữa các trạm cùng chờ. Thông thường thời gian chờ này là bội số của hai lần thời
gian lan truyền tín hiệu Ts.
Ưu điểm của CSMA/CD là tính chất đơn giản, linh hoạt. Khác với các
phương pháp tiền định, việc ghép thêm hay bỏ đi một trạm trong mạng không ảnh
hưởng gì tới hoạt động của hệ thống. Chính vì vậy, phương pháp này được áp
dụng rộng rãi trong mạng Ethernet.
Nhược điểm của CSMA/CD là tính chất bất định của thời gian phản ứng.
Các trạm đều bình đẳng như nhau nên quá trình chờ ở một trạm có thể lặp đi lặp
lại, không xác định được tương đối chính xác thời gian. Hiệu suất sử dụng đường
truyền vì thế cũng thấp. Rõ ràng, nếu như không kết hợp thêm với các kỹ thuật
khác thì phương pháp này không thích hợp với các cấp thấp, đòi hỏi trao đổi dữ

liệu định kỳ, thời gian thực.
Điều kiện ràng buộc
Khả năng thực hiện phương pháp CSMA/CD bị hạn chế bởi một điều kiện
ràng buộc giữa chiều dài dây dẫn, tốc độ truyền thông và chiều dài bức điện. Chỉ
khi một trạm phát hiện được xung đột xảy ra trong khi bức điện chưa gửi xong
mới có khả năng hủy bỏ bức điện ( có thể chỉ đơn giản bằng cách không gửi tiếp
cờ hiệu kết thúc). Còn nếu bức điện đã được gửi đi xong rồi mới phát hiện xảy ra
xung đột thì đã quá muộn, một trạm khác có thể đã nhận được và xử lí bức điện
với nội dung sai lệch.
Trong trường hợp xấu nhất hai trạm cùng gửi thông tin có thể ở hai đầu của
dây dẫn, trạm thứ hai chỉ gửi bức điện trước khi tín hiệu từ trạm thứ nhất tới một

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

14


Tổng quan về Ethernet

chút. Tín hiệu bị xung đột xảy ra ở đây phải mất thêm một khoảng thời gian nữa
đúng bằng thời gian lan truyền tín hiệu Ts mới quay trở lại tới trạm thứ nhất. Như
vậy điều kiện thực hiện phương pháp CSMA/CD là thời gian gửi một bức điện
phải lớn hơn hai lần thời gian lan truyền tín hiệu, tức :
( Chiều dài bức điện n/ Tốc độ truyền v) > 2Ts
 n/v > 2l/(0,66*300.000.000),
Với l là chiều dài dây dẫn và hệ số k= 0,67
 lv < 100.000.000n
Đây chính là điều kiện ràng buộc trong việc nâng cao tốc độ và tăng chiều
dài dây dẫn. Ví dụ đối với một mạng Fast Ethernet (100Mbit/s) có chiều dài 100m
thì một bức điện không thể ngắn hơn 100 bit. Hệ quả của điều kiện rằng buộc này

là hiệu suất truyền thông sẽ rất thấp nếu như dữ liệu cần trao đổi không lớn. Một
lần nữa, ta thấy rằng phương pháp này không thích hợp lắm cho các hệ thống
mạng cấp thấp.
Thời gian lan truyền tín hiệu một lần qua lại đường truyền được gọi là khe
thời gian. Giá trị này được tính cho tối đa 2,5 km đường truyền và bốn bộ lặp là
512 thời gian bit hay 51,2 us. Sau lần xảy ra xung đột đầu tiên, mỗi trạm sẽ chọn
ngẫu nhiên 0 hoặc 1 lần khe thời gian chờ trước khi thử gửi lại. Nếu hai trạm ngẫu
nhiên cùng chọn một khoảng thời gian, hoặc có sự xung đột với một trạm thứ ba,
thì số khe thời gian lựa chọn chờ sẽ là 0, 1, 2 hoặc 3.Sau lần xung đột thứ i , số
khe thời gian chọn ngẫu nhiên nằm trong khoảng từ 0 tới 2i -1. Tuy nhiên, sau
mười lần xung đột, số khe thời gian chờ tối đa sẽ được giữ lại ở con số 1023. Sau
16 lần xung đột liên tiếp, các trạm sẽ coi là lỗi hệ thống và báo trở lại lớp giao
thức phía trên. Thuật toán nổi tiếng này được gọi là Binary Exponential Backoff
(BEB).

2.6 Chuẩn IEEE 802
IEEE 802 là họ các chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và mạng MAN
(metropolitan area network). Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE 802 được giới hạn cho
các mạng mang các gói tin có kích thước đa dạng. (Khác với các mạng này, dữ
liệu trong các mạng cell-based được truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích
thước được gọi là cell. Các mạng Isochronous, nơi dữ liệu được truyền theo một
dòng liên tục các octet, hoặc nhóm các octet, tại các khoảng thời gian đều đặn,
Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

15


Tổng quan về Ethernet

cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này). Con số 802 chỉ đơn giản là con số còn

trống tiếp theo mà IEEE có thể dùng, đôi khi "802" còn được liên hệ với ngày mà
cuộc họp đầu tiên được tổ chức –tháng 2 năm 1980.
Các dịch vụ và giao thức được đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng
thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình 7 tầng OSI. Thực tế, IEEE
802 chia tầng liên kết dữ liệu OSI thành hai tầng con LLC (điều khiển liên kết
lôgic) và MAC (điều khiển truy nhập môi trường truyền), do đó các tầng này có
thể được liệt kê như sau:
 Tầng liên kết dữ liệu
 Tầng con LLC
 Tầng con MAC
 Tầng vật lý
Họ chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi Ban Tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802
(IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee (LMSC)). Các chuẩn được dùng rộng
rãi nhất là dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây, các mạng
LAN dùng bridge và bridge ảo (Bridging and Virtual Bridged LANs). Mỗi lĩnh vực
có một Working Group tập trung nghiên cứu.
Các Working Group:
IEEE 802.1 Các giao thức LAN tầng cao
IEEE 802.2 điều khiển liên kết lôgic
IEEE 802.3 Ethernet
802.3u là chuẩn của FastEthernet
802.3z là chuẩn Gigabit Ethernet
IEEE 802.4 Token bus (đã giải tán)
IEEE 802.5 Token Ring
IEEE 802.6 Metropolitan Area Network (đã giải tán)
IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable (đã giải tán)
IEEE 802.8 Fiber Optic TAG (đã giải tán)
IEEE 802.9 Integrated Services LAN (đã giải tán)
IEEE 802.10 Interoperable LAN Security (đã giải tán)
IEEE 802.11 Wireless LAN (Wi-Fi certification)

IEEE 802.12 công nghệ 100 Mbit/s plus
IEEE 802.13 (không sử dụng)
Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

16


Tổng quan về Ethernet

IEEE 802.14 modem cáp (đã giải tán)
IEEE 802.15 Wireless PAN
IEEE 802.15.1 (Bluetooth certification)
IEEE 802.15.4 (ZigBee certification)
IEEE 802.16 Broadband Wireless Access (WiMAX certification)
IEEE 802.16e (Mobile) Broadband Wireless Access
IEEE 802.17 Resilient packet ring
IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG
IEEE 802.19 Coexistence TAG
IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access
IEEE 802.21 Media Independent Handoff
IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

17


Xây dựng mô hình minh họa

CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN TIN DỰA

THEO CHUẨN ETHERNET
3.1 Họ giao thức TCP/IP:
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là kết quả nghiên
cứu và triển giao thức trong mạng chuyển mạch gói thử nghiệm mang tên Arpanet
do ARPA (Advanced Reseach Projecs Agency ). Khái niệm TCP/IP dùng để chỉ cả
một lớp tập giao thức và dịch vụ truyền thông được công nhận thành chuẩn cho
Internet. Cho tới nay TCP/IP đã xâm nhập tới rất nhiều phạm vi ứng dụng khác
nhau, trong đó có các máy tính cục bộ và mạng truyền thông công nghiệp.
TCP/IP bao gồm 5 lớp độc lập : lớp ứng dụng, lớp vận chuyển, lớp Internet,
lớp truy nhập và mạng vật lí.
Lớp ứng dụng
TELNET
FTP
SNMP
SMTP
DNS
Lớp vận chuyển
TCP
UDP
ICMP

Lớp Internet
IP
ARP

RARP

Lớp truy nhập mạng
Lớp vật lí
Hình 4: Kiến trúc giao thức TCP/IP .

Lớp ứng dụng:
Lớp ứng dụng thực hiện các chức năng hỗ trợ cần thiết cho nhiều ứng dụng
khác nhau : SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol ) cho chuyển thư điện tứ, FTP
( File Transfer Protocol ) cho chuyển giao file, TELNET là chương trình mô phỏng
thiết bị đầu cuối cho phép người dùng login vào một máy chủ từ một máy tính nào
đó trên mạng, SNMP (Simple Network Management Protocol) giao thức quản trị
mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng, DNS(Domain Name Server) là dịch
Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

18


Xây dựng mô hình minh họa

vụ tên miền cho phép nhận ra máy tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ
Internet.
Lớp ứng dụng trao đổi dữ liệu với lớp dưới ( lớp vận chuyển ) qua cổng.
Việc dùng cổng bằng số cho phép giao thức của lớp vận chuyển biết loại nội dung
nào chứa bên trong gói dữ liệu. Những cổng được đánh bằng số và những ứng
dụng chuẩn thường dùng cùng cổng. Ví dụ: giao thức FTP dùng cổng 20 cho dữ
liệu và cổng 21 cho điều khiển, giao thức SMTP dùng cổng 25…
Lớp vận chuyển:
Lớp vận chuyển có chức năng cung cấp các dịch vụ cho việc thực hiện vận
chuyển dữ liệu giữa các chương trình ứng dụng một cách tin cậy hoàn toàn. TCP là
giao thức tiêu biểu nhất, phổ biến nhất phục vụ việc thực hiện chức năng nói trên.
TCP hỗ trợ việc trao đổi dữ liệu trên cơ sở dịch vụ có nối. Khi dữ liệu nhận, giao
thức TCP lấy những gói được gửi từ lớp Internet và đặt chúng theo thứ tự của nó,
bởi vì những gói có thể đến vị trí đích theo phương thức không theo một thứ tự, và
kiểm tra nếu nội dung của gói nhận có nguyên vẹn hay không và gửi tín hiệu
Acknowledge – chấp nhận – tới bên gửi, cho biết gói dữ liệu đã đến đích an toàn.

Nếu không có tín hiệu Acknowledge của bên nhận (có nghĩa là dữ liệu chưa đến
đích hoặc có lỗi ), bên truyền sẽ truyền lại gói dữ liệu bị mất.
Bên cạnh TCP, một giao thức khác cũng được sử dụng cho lớp vận chuyển
đó là UDP (User Data Protocol ). Khác với TCP, UDP cung cấp dịch vụ không
hướng kết nối cho việc gửi dữ liệu mà không đảm bảo tuyệt đối đến đích, không
đảm bảo trình tự đến đích của các gói dữ liệu.
Như vậy TCP được coi là một giao thức tin cậy, trong khi UDP được coi là
giao thức không đáng tin cậy. Tuy nhiên UDP lại đơn giản hơn và có hiệu suất
nhanh hơn TCP, chỉ đòi hỏi một cơ chế xử lí giao thức tối thiểu và thường được
dùng làm cơ sở thực hiện các giao thức cao cấp theo yêu cầu riêng của người sử
dụng, ví dụ tiêu biểu là giao thức SNMP.
Cả hai giao thức UDP và TCP sẽ lấy dữ liệu từ lớp ứng dụng và thêm
header vào khi truyền dữ liệu. Khi nhận dữ liệu, header sẽ bị gỡ trước khi gửi dữ
liệu đến cổng thích hợp. Trong header này có một vài thông tin điều khiển liên
quan đến số cổng nguồn, số cổng tới đích, chuỗi số ( để hệ thống sắp xếp lại dữ

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

19


Xây dựng mô hình minh họa

liệu và hệ thống Acknowledge sử dụng trong TCP ) và Checksum (dùng để tính
toán xem dữ liệu đến đích có bị lỗi hay không ) .
Header của UDP có 8 byte trong khi header của TCP có 20 hoặc 24 byte
(tùy theo kiểu byte lựa chọn ).
Dữ liệu ở lớp này sẽ được chuyển tới lớp Internet nếu truyền dữ liệu hoặc
được gửi từ lớp Internet tới nếu nhận dữ liệu.
Lớp Internet:

Lớp Internet có chức năng chuyển giao dữ liệu giữa nhiều mạng được liên
kết với nhau. Có một vài giao thức mà làm việc ở lớp Internet như : IP (Internet
Protocol ) có chức năng gán địa chỉ cho dữ liệu trước khi truyền và định tuyến
chúng tới đích, ICMP ( Internet Control Message Protocol ) có chức năng thông
báo lỗi trong trường hợp truyền dữ liệu bị hỏng, ARP ( Address Resolution
Protocol ) có chức năng lấy địa chỉ MAC từ địa chỉ IP.
Với giao thức IP, lớp Internet được sử dụng có nhiệm vụ thêm header tới
gói dữ liệu được nhận từ lớp vận chuyển, là một loại dữ liệu điều khiển khác, nó sẽ
thêm địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích – có nghĩa là địa chỉ IP của bên gửi dữ
liệu và bên nhận dữ liệu.
Mỗi datagram của IP có kích thước lớn nhất là 65.535 byte, bao gồm cả
header mà có thể dùng 20 hoặc 24 byte, phụ thuộc vào sự lựa chọn trong chương
trình sử dụng. Như vậy datagram của IP có thể mang 65.515 byte hoặc 65.511
byte, giao thức IP sẽ cắt gói xuống thành nhiều datagram nếu thấy cần thiết.
Đối với mạng Ethernet, dữ liệu có thể lên tới 1500 byte, nghĩa là kích thước
lớn nhất trường dữ liệu của frame được gửi lên mạng MTU ( Maximum Transfer
Unit ) có giá trị 1500 byte. Như vậy hệ điều hành tự động cấu hình giao thức IP để
tạo ra datagram của IP có chiều dài 1500 byte mà không phải là 65.535 byte.
Hình dưới minh họa datagram được tạo ra từ lớp Internet bằng giao thức IP.
Như chúng ta đã đề cập header được giao thức IP thêm vào bao gồm địa chỉ IP
nguồn, địa chỉ IP đích và một vài thông tin điều khiển.
Lớp truy cập mạng:
Lớp truy cập mạng liên quan tới việc trao đổi dữ liệu giữa hai trạm thiết bị
trong cùng một mạng. Các chức năng bao gồm việc kiểm soát truy nhập môi

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

20

Xây dựng mô hình minh họa

trường truyền dẫn, kiểm soát lỗi và lưu thông dữ liệu. Datagram được tạo từ lớp
Internet sẽ được gửi xuống tới lớp truy nhập mạng nếu truyền dữ liệu, hoặc lớp
truy nhập mạng sẽ lấy dữ liệu từ mạng và gửi nó tới lớp Internet nếu chúng ta
nhận dữ liệu. Như đã đề cập ở phần trên, Ethernet là giao thức cấp dưới có ba lớp
LLC ( Logic Link Control ), MAC ( Media Access Control ) và lớp vật lí Physical.
Lớp MAC (điều khiển truy nhập phương tiện truyền thông ) có nhiệm vụ
lắp ráp frame mà sẽ được gửi lên mạng, thêm địa chỉ MAC nguồn và địa chỉ MAC
đích. Địa chỉ MAC là địa chỉ vật lí của cạc mạng. Những frame mà là đích tới
mạng khác sẽ dùng địa chỉ MAC của router như là địa chỉ đích.
Những lớp LLC và MAC sẽ thêm những header của chúng tới datagram mà
nhận được từ lớp Internet. Do đó, cấu trúc đầy đủ của frame được tạo ra từ hai lớp
đó được thể hiện trong hình vẽ dưới

IP header

MAC
header

LLC header

IP header

Data

Lớp ứng dụng

TCP/IP
Header

Data

Lớp vận
chuyển

TCP/IP
Header

Data

Lớp Internet

TCP/IP
Header

Data

MAC
CRC

Hình 5:Gói dữ liệu trong lớp liên kết dữ liệu.
Lớp vật lí:
Lớp vật lí đề cập tới giao diện vật lí giữa một thiết bị truyền dữ liệu với môi
trường truyền dẫn hay mạng, trong đó có các đặc tính tín hiệu, chế độ truyền, tốc

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

21

Xây dựng mô hình minh họa

độ truyền và cấu trúc cơ học của các phích cắm, rắc cắm. Lớp này có nhiệm vụ
chuyển đổi frame do lớp MAC tạo ra thành tín hiệu điện ( đối với hệ thống dây
dẫn mạng bằng cable ) hoặc thành song từ trường ( đối với hệ thống mạng không
dây ).

3.2 Cấu trúc gói tin IP,TCP,UDP
3.2.1 Cấu trúc địa chỉ IP:
Cấu trúc địa chỉ IP:
Mạng Internet dùng hệ thống địa chỉ IP (32 bit) để "định vị" các máy tính
liên kết với nó. Có hai cách đánh địa chỉ phụ thuộc vào cách liên kết của từng máy
tính cụ thể.
Nếu các máy tính được kết nối trực tiếp với mạng Internet thì NIC
(Network Information Centre) sẽ cấp cho các máy tính đó một địa chỉ IP (IP
Address).
Nếu các máy tính không kết nối trực tiếp với mạng Internet mà thông qua
một mạng cục bộ thì người quản trị mạng sẽ cấp cho các máy tính đó một địa chỉ
IP (tuy nhiên cũng dưới sự cho phép của NIC).
Hệ thống địa chỉ này được thiết kế mềm dẻo qua một sự phân lớp, có 5 lớp
địa chỉ IP là : A, B, C, D, E. Sự khác nhau cơ bản giữa các lớp địa chỉ này là ở khả
năng tổ chức các cấu trúc con của nó.

Class A
Class B
Class C
Class D
Class E

0
0
1
1
1
1

1 2 3 4
Netid
0
1 0
1 1 0
1 1 1 0

8

16

24
Hostid

Netid

Hostid
Netid
Hostid
Multicast address
Reverved for future use
Hình 6: Tổ chức địa chỉ IP.
 Địa chỉ lớp A: Lớp A sử dụng byte đầu tiên của 4 byte để đánh địa chỉ

mạng. Như hình trên, nó được nhận ra bởi bit đầu tiên trong byte đầu tiên
của địa chỉ có giá trị 0. 3 bytes còn lại được sử dụng để đánh địa chỉ máy
trong mạng. Có 126 địa chỉ lớp A (được đánh địa chỉ trong byte thứ nhất)
với số máy tính trong mạng là 256 3 - 2 = 16.777.214 máy cho mỗi một địa
chỉ lớp A (sử dụng 3 bytes để đánh địa chỉ máy).

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

22


Xây dựng mô hình minh họa

 Địa chỉ lớp B: Một địa chỉ lớp B được nhận ra bởi 2 bit đầu tiên của byte
thứ nhất mang giá trị 10. Lớp B sử dụng 2 byte đầu tiên của 4 byte để đánh
địa chỉ mạng và 2 byte cuối đánh địa chỉ máy trong mạng. Có 64*256 - 2 =
16.128 địa chỉ mạng lớp B với 65.534 máy cho mỗi một địa chỉ lớp B.
 Địa chỉ lớp C: Một địa chỉ lớp C được nhận ra với 3 bit đầu mang giá trị
110. Mạng lớp C sử dụng 3 byte đầu để đánh địa chỉ mạng và 1 byte cuối
đánh địa chỉ máy tính có trong mạng. Có 2.097.152 -2 địa chỉ lớp C, mỗi
địa chỉ lớp C có 254 máy.
 Địa chỉ lớp D: Dùng để gửi các IP datagram tới một nhóm các host trên một
mạng.
 Địa chỉ lớp E: Dùng để dự phòng và dùng trong tương lai.
Mạng con và mặt nạ:
Mạng Internet sử dụng địa chỉ IP 32 bit và phân chia ra các lớp rất mềm
dẻo, tuy nhiên, với một hệ thống địa chỉ như vậy việc quản lý vẫn rất khó khăn.
Nếu như một mạng được cấp một địa chỉ lớp A thì có nghĩa nó chứa tới
6*1.048.576 máy tính, do vậy người ta dùng mặt nạ bit để phân chia mạng ra
thành những mạng con gọi là Subnet. Subnet mask là một con số 32 bit bao gồm n

bit 1 (thường là các bit cao nhất) dùng để đánh địa chỉ mạng con và m bit 0 dùng
để đánh địa chỉ máy trong mạng con (với n+m=32).
0
Network Number
Network Number
1111111

16
Host Number
Subnet Number
11111111
11111111
Hình 7: Mạng con và mặt nạ.

Host Number
00000000

3.2.2 Cấu trúc gói tin IP:
Gói tin (datagram) IP có dạng:
 Ver-4 bít: chỉ version hiện hành của ip đang được dùng, nếu trường này
khác với phiên bản IP của thiết bị nhận, thiết bị nhận sẽ loại bỏ các gói tin
này.

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

23


Xây dựng mô hình minh họa

 IHL(IP Header Length)-4bít: chỉ độ dài phần header của gói tin, tính theo từ
32 bít.
 TOS(Type of Service)-1byte: cho biết dịch vụ nào mà gói tin muốn sử dụng
chẳng hạn như độ ưu tiên, thời hạn chậm trễ, năng suất truyền và độ tin
cậy. Cụ thể như sau:
3 bít đầu (Precedence) chỉ quyền ưu tiên gửi gói tin, từ gói tin bình
thường là 0 đến gói tin kiểm soát mạng là 7.
1 bít tiếp theo (Delay) chỉ độ trễ yêu cầu, 0 ứng với gói tin có độ trễ
bình thường, 1 ứng với gói tin có độ trễ thấp.
1 bít tiếp theo (Throughput) chỉ thông lượng yêu cầu sử dụng để
truyền gói tin với lựa chọn truyền trên đường thông suất thấp hay trên
đường thông suất cao, 0 ứng với thông lượng bình thường, 1 ứng với thông
lượng cao.
1 bít tiếp theo (Reliability) chỉ độ tin cậy yêu cầu, 0 ứng với độ tin
cậy bình thường, 1 ứng với độ tin cậy cao.
 Total Length-2byte:chỉ độ dài toàn bộ gói tin tính cả phần header, tính theo
đơn vị byte.
 Indentification-16 bít: cùng với các tham số khác như Source Address,
Destination Address dùng để định danh duy nhất một gói tin trong thời gian
nó tồn tại trên mạng.
 Flags: Các gói tin khi truyền trên đường đi có thể bị phân thành nhiều gói
tin nhỏ. Trường Flags dùng để điều khiển phân đoạn và lắp ghép gói tin. Cụ
thể như sau:
Bít 0: chưa sử dụng, luôn lấy giá trị 0
Bít 1: 0 ứng với gói tin bị phân mảnh, 1 ứng với gói tin không bị
phân mảnh.
Bít 2: 0 ứng với gói tin thuộc phân đoạn cuối cùng của gói tin gốc, 1
ứng với gói tin không phải là phân đoạn cuối cùng của gói tin gốc.
 Fragment Offset-13bít: chỉ vị trí của phân đoạn trong gói tin gốc, tính theo
đơn vị 8 byte.

 Time To Live-1byte: quy định thời gian tồn tại tính bằng giây của gói tin
trong mạng. Thời gian này được đặt bởi trạm gửi và giảm đi (thường quy

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

24


Xây dựng mô hình minh họa

ước là 1) khi gói tin đi qua mỗi router của liên mạng. Một giá trị tối thiểu
phải đủ lớn để mạng hoạt động tốt.
 Protocol: Chỉ tầng giao thức kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích. TCP
có ứng với giá trị 6, UDP ứng với giá trị 17, 1 ứng với ICMP.
 Header Checksum-2byte: Dùng để phát hiện lỗi header của gói tin xảy ra
trong quá trình truyền của nó.
 Source IP Address-4byte: Địa chỉ IP của nơi truyền gói tin.
 Destination IP Address-4byte: Địa chỉ IP của nơi nhận gói tin.
 IP Option-độ dài thay đổi: Khai báo các lựa chọn do người sử dụng yêu
cầu, ví dụ như: mức độ bảo mật, đường mà gói tin được gửi đi, timestamp ở
mỗi router.
 Padding-độ dài thay đổi: Dùng để đảm bảo phần header luôn kết thúc ở một
mốc 32 bít.
 Data: chứa thông tin lớp trên ,chiều dài thay đổi đến 64Kb.
3.2.3 Cấu trúc gói tin TCP và quá trình kết nối của giao thức TCP
Đơn vị dữ liệu trong TCP được gọi là Segment với cấu trúc như sau:
 Source Port-2 byte: số hiệu cổng TCP của trạm nguồn.
 Destination Port-2byte: số hiệu cổng TCP của trạm đích.
 Sequence number: số hiệu của byte đầu tiên của segment, nếu cờ SYN bật
thì nó là số thứ tự gói ban đầu và byte đầu tiên được gửi có số thứ tự này

cộng thêm 1. Nếu không có cờ SYN thì đây là số thứ tự của byte đầu tiên.
 Acknowledgment Number-2byte: nếu cờ ACK bật thì giá trị của trường
chính là số thứ tự gói tin tiếp theo mà bên nhận cần. Báo là nhận tốt các
segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn.
 Data offset-4bit: độ dài của phần header tính theo đơn vị từ 32 bit. Tham số
này chỉ ra vị trí bắt đầu của nguồn dữ liệu.
 Reserved-6 bít.
 Flags: các bít điều khiển
URG: Vùng con trỏ khẩn (Urgent pointer) có hiệu lực
ACK: Vùng báo nhận ACK number có hiệu lực
PSH: Chức năng PUSH

Trác Quang Hòa – Nguyễn Tiến Tùng – ĐKTĐ 1 – K49

25