Thảo luận TMU giới thiệu chung về tập các giao thức của tầng internet và network interface tính ứng dụng của giao thức mạng tcpip

MỤC LỤC
Phần 1 : Giới thiệu chung về tập các giao thức của tầng Internet và Network
Interface........................................................................................................................2
1.1

Tổng quan về mô hình TCP/IP.........................................................................2

1.2

Các tầng trong mơ hình TCP/IP:......................................................................3

1.3: Giao thức............................................................................................................... 6
Phần 2: Tập giao thức của tầng Internet ( tầng mạng)...............................................8
2.1 Chức năng của tầng mạng:................................................................................8
2.2 Các giao thức chính:...........................................................................................8
2.2

Ưu nhược điểm của các giao thức mạng........................................................15

Phần 3 : Tập giao thức của tầng Network Interface ( tầng giao tiếp mạng).............17
3.1: Chức năng của tầng Network Interface..........................................................17
3.2:

Các giao thức chính:........................................................................................17

3.3: Ưu nhược điểm của các giao thức...................................................................24
Phần 4: Kết luận: Tính ứng dụng của giao thức mạng tcp/ip:................................27

1

Phần 1 : Giới thiệu chung về tập các giao thức của tầng Internet và
Network Interface
1.1 Tổng quan về mô hình TCP/IP
Mơ hình TCP/IP là gì?
TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol - Giao thức điều khiển
truyền nhận/ Giao thức liên mạng), là một bộ giao thức trao đổi thông tin được sử
dụng để truyền tải và kết nối các thiết bị trong mạng Internet. TCP/IP được phát triển
để mạng được tin cậy hơn cùng với khả năng phục hồi tự động.

Sự phát triển và hình

thành của mơ

hình TCP/IP
Ý tưởng hình thành

mơ hình TCP/IP

được bắt nguồn từ Bộ

giao

thức

liên

mạng trong cơng trình

DARPA vào năm

1970. Trải qua vơ số

năm nghiên cứu

và phát triển của 2 kỹ

sư Robert

Kahn và Vinton

Cerf cùng sự hỗ

E.

trợ của khơng ít các nhóm nghiên cứu. Đầu năm 1978, giao thức TCP/ IP được ổn định
hóa với giao thức tiêu chuẩn được dùng hiện nay của Internet đó là mơ hình TCP/IP
Version 4.

2


Vào năm 1975, cuộc thử nghiệm thông nối giữa 2 mơ hình TCP/IP được diễn ra
thành cơng. Cũng bắt đầu từ đây, cuộc thử nghiệm thông nối giữa các mô hình TCP/IP
được diễn ra nhiều hơn và đều đạt được kết quả tốt. Cũng chính vì điều này, một cuộc
hội thảo được Internet Architecture Broad mở ra, với sự tham dự của hơn 250 đại biểu
của các công ty thương mại, từ đây giao thức và mơ hình TCP/IP được phổ biến rộng
rãi trên khắp thế giới.

1.2

Các tầng trong mô hình TCP/IP:

Cách thức hoạt động của mơ hình TCP/IP
Phân tích từ tên gọi, TCP/IP là sự kết hợp giữa 2 giao thức. Trong đó IP (Giao thức
liên mạng) cho phép các gói tin được gửi đến đích đã định sẵn, bằng cách thêm các
thơng tin dẫn đường vào các gói tin để các gói tin được đến đúng đích đã định sẵn ban
đầu. Và giao thức TCP (Giao thức truyền vận) đóng vai trị kiểm tra và đảm bảo sự an
tồn cho mỗi gói tin khi đi qua mỗi trạm. Trong q trình này, nếu giao thức TCP nhận
thấy gói tin bị lỗi, một tín hiệu sẽ được truyền đi và yêu cầu hệ thống gửi lại một gói
tin khác. Quá trình hoạt động này sẽ được làm rõ hơn ở chức năng của mỗi tầng trong
mơ hình TCP/IP.

Chức năng của các tầng trong mơ hình TCP/IP
Một mơ hình TCP/IP tiêu chuẩn bao gồm 4 lớp được chồng lên nhau, bắt đầu từ
tầng thấp nhất là Tầng vật lý (Physical) → Tầng mạng (Network) → Tầng giao vận
(Transport) và cuối cùng là Tầng ứng dụng (Application).

3


Tuy nhiên, một số ý kiến lại cho rằng mô hình TCP/IP là 5 tầng, tức các tầng 4 đến
2 đều được giữ nguyên, nhưng tầng Datalink sẽ được tách riêng và là tầng nằm trên so
với tầng vật lý.
a) Tầng Ứng dụng (Application)
Đây là lớp giao tiếp trên cùng của mơ hình. Đúng với tên gọi, tầng Ứng dụng đảm
nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau thông qua các dịch vụ mạng khác
nhau (duyệt web, chat, gửi email, một số giao thức trao đổi dữ liệu: SMTP,
SSH, FTP,...). Dữ liệu khi đến đây sẽ được định dạng theo kiểu Byte nối Byte, cùng
với đó là các thông tin định tuyến giúp xác định đường đi đúng của một gói tin.

4


b) Tầng giao vận (Transport)
Chức năng chính của tầng 3 là xử lý vấn đề giao tiếp giữa các máy chủ trong cùng
một mạng hoặc khác mạng được kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến. Tại đây dữ
liệu sẽ được phân đoạn, mỗi đoạn sẽ không bằng nhau nhưng kích thước phải nhỏ hơn
64KB. Cấu trúc đầy đủ của một Segment lúc này là Header chứa thông tin điều khiển
và sau đó là dữ liệu.
Trong tầng này cịn bao gồm 2 giao thức cốt lõi là TCP và UDP. Trong đó, TCP
đảm bảo chất lượng gói tin nhưng tiêu tốn thời gian khá lâu để kiểm tra đầy đủ thông
tin từ thứ tự dữ liệu cho đến việc kiểm soát vấn đề tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu. Trái
với điều đó, UDP cho thấy tốc độ truyền tải nhanh hơn nhưng lại không đảm bảo được
chất lượng dữ liệu được gửi đi.

5


c) Tầng mạng (Internet)
Gần giống như tầng mạng của mô hình OSI. Tại đây, nó cũng được định nghĩa là
một giao thức chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu một cách logic trong mạng. Các phân
đoạn dữ liệu sẽ được đóng gói (Packets) với kích thước mỗi gói phù hợp với mạng
chuyển mạch mà nó dùng để truyền dữ liệu. Lúc này, các gói tin được chèn thêm phần
Header chứa thông tin của tầng mạng và tiếp tục được chuyển đến tầng tiếp theo. Các
giao thức chính trong tầng là IP, ICMP và ARP.

d) Tầng nhập mạng (Network Interface)

6

Tầng này nắm giữ những định dạng dữ liệu và truyễn dữ liệu đến cable. Cung
cấp các phương tiện kết nối vật lý: cable, bộ chuyển đổi (Transceiver),Card
mạng (NIC). Giao thức kết nối,giao thức truy nhập đường truyền (CMSA/CD,
Token Ring, Token Bus, ATM,Ethernet,…). Cung cấp các dịch vụ cho tầng
Internet, phân dữ liệu thành các khung.

1.3: Giao thức
a) Cách thức hoạt động
Khi truyền dữ liệu , quá trình tiến hành 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 tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần
header tương ứng sẽ được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu khơng cịn phần
header nữa.
 Ở đây, IP có vai trị quan trọng, nó cho phép các gói tin được gửi đến đích đã
định sẵn bằng cách thêm các thơng tin dẫn đường (chính là Header) vào các gói tin để
các gói tin được đến đúng đích đã định sẵn ban đầu.

7


 Giao thức TCP đóng vai trị kiểm tra và đảm bảo sự an tồn cho mỗi gói tin khi
đi qua mỗi trạm. Trong quá trình này, nếu giao thức TCP nhận thấy gói tin bị lỗi, một
tín hiệu sẽ được truyền đi và yêu cầu hệ thống gửi lại một gói tin khác.

Hình trên là cấu trúc dữ liệu qua các tầng. Trong hình mọi người sẽ thấy ở mỗi tầng
khác nhau dữ liệu được truyền vào là khác nhau
 Tầng ứng dụng: dữ liệu là các luồng được gọi là stream.
 Tầng giao vận: đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống gọi là TCP segment.
 Tầng mạng: dữ liệu mà IP gửi xuống tầng dưới gọi là IP Datagram

 Tầng liên kết: dữ liệu được truyền đi gọi là frame.
b) Các giao thức mạng chính
Ba giao thức quan trọng nhất trọng nhất trong bộ gaio thức TCP/IP là IP,
TCP,UDP

8


Hai giao thức phổ biến nhất tại tầng giao vận TCPlaf TCP và UDP trong đó TCP
được biết nhiều hơn bởi nó là một giao thức có liên kết, đem lại độ tin cậy cho việc
truyền nhận thông tin. Giao thức UDP là giao thức không liên kết, đơn giản hơn nhưng
khơng tin cậy bằng, tuy nhiên nó cũng có ưu điểm đó là việc thực hiện giao thức nhanh
hơn nhiều so với TCP.
Giao thức chính của tầng Internet là giao thức IP. Đối với tầng mạng, ta có thể lựa
chọn nhiều dịch vụ, cũng như tại tầng giao vận, có thể sử dụng nhiều giao thức. Tuy
nhiên tại tầng internet chỉ sử dụng được duy nhất một giao thức, đó là giao thức IP.
Giao thức này đã được ISO tham khảo để xây dựng chuẩn giao thức cho tầng mạng
trong mơ hình OSI.

Phần 2: Tập giao thức của tầng Internet ( tầng mạng)
2.1 Chức năng của tầng mạng:
Tầng mạng (Network Layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách
tìm đường (Routing) cho các đơn vị dữ liệu từ một mạng này đến một mạng khác.
Tầng mạng đóng gói các SDU của tầng vận chuyển thành các PDU của tầng mạng
bằng cách đính thêm phần Header chứa thơng tin hồn tất việc truyền ví dụ như địa chỉ
logic của bên gửi và bên nhận. Mỗi đơn vị thơng tin của tầng mạng được gọi là 1 gói
tin (Packet).
Trái ngược với tầng liên kết dữ liệu, vốn chỉ chịu trách nhiệm truyền tải các khung
tin đi từ đầu này đến đầu kia của một kênh truyền vật lí, tầng mạng xác định việc chọn
đường và chuyển tiếp các gói tin từ mạng này đến mạng khác, các gói tin có thể phải

9


đi qua nhiều chặng, qua nhiều bộ định tuyến (router) trung gian, trước khi đến được
đích cuối cùng. Tầng mạng cũng ln tìm các tuyến truyền thơng khơng tắc nghẽn để
đưa các gói tin đến đích. Để làm được điều này, nó phải biết được hình trạng của mạng
và có cơ chế chọn đường thích hợp để chuyển tiếp gói tin đi.
Như vậy tầng mạng có nhiệm vụ đánh giá địa chỉ, định tuyến gói tin từ mạng này
đến mạng khác. Ngồi ra nó cịn kiểm sốt nguồn dữ liệu và kết hợp dữ liệu khi một
gói tin lớn muốn đi ngang một con mạng con có kích thước gói tin tối đa quá nhỏ.

2.2 Các giao thức chính:
a) Giao thức IP

 Nhiệm vụ
Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành
liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trị của giao thức tầng mạng trong
mơ hình OSI. Giao thức IP là một giao thức kiểu khơng liên kết. (Connectionlees) có
nghĩa là khơng cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu.
 Nguyên tắc hoạt động
Khi giao thức IP được khởi động nó trở thành một thực thể tồn tại trong máy tính
(chương trình chạy) và bắt đầu thực hiện những chức năng của mình: Nhận u cầu từ
các tầng trên nó và gửi yêu cầu xuống các tầng dưới nó
Đối với thực thể IP ở máy nguồn: khi nhận được một yêu cầu gửi từ tầng trên, nó
thực hiện các bước sau đây:
- Tạo một gói tin IP dựa trên tham số nhận được
- Tính Checksum và ghép vào Header của gói tin

10

- Ra quyết định chọn đường: hoặc là trạm đích nằm trên cùng mạng hoặc một
Gateway sẽ được chọn cho chặng tiếp theo
- Chuyển gói tin xuống tầng dưới để truyền qua mạng
- Giảm giá trị tham số Time-to-Love, nếu thời gian đẫ hết thì loại bỏ gói tin
Đối với bộ định tuyến, khi nhận được một gói tin đi qua, nó thực hiện các động
tác:
- Ra quyết định chọn đường
- Phân loại gói tin (nếu cần)
- Kiến tạo IP Header, bao gồm giá trị mới của các vùng Time-to-Love,
Fragmentation và Checksum
- Chuyển gói tin xuống tầng dưới để truyền qua mạng
Một thực thể IP ở trạm đích, khi một Datagram được nhận biết nó sẽ thực hiện các
cơng việc sau:
- Tính Checksum. Nếu sai thì loại bỏ gói tin
- Tập hợp các đoạn của gói tin (nếu có phân đoạn)
- Chuyển dữ liệu và các tham số điều khiển lên tầng trên
 Cấu trúc gói tin:
- Phần VER (4 bits): chỉ phiên bản hiện hành của giao thức IP hiện được cài đặt.
Việc có chỉ số phiên bản cho phép có các trao đổi giữa các hệ thống sử dụng phiên bản
cũ và hệ thống sử dụng phiên bản mới
- Phần IHL (4 bits): chỉ độ dài phần đầu của gói tin Datagram, tính theo đơn vị từ
(32 bits). Trường này bắt buộc phải có vì phần đầu IP có thể có độ dài thay đổi tùy ý.
Độ dài tối thiểu là 5 từ (20 bytes), độ dài tối đa là 15 từ hay là 60 bytes

11


- Phần Type of Server (8 bits): đặc tả các tham số về dịch vụ nhằm thông báo cho

mạng biết dịch vụ nào mà gói tin muốn được sử dụng, chẳng hạn ưu tiên, thời hạn
chậm trễ, năng suất truyền và độ tin cậy.

Sơ đồ địa chỉ hóa để định danh các trạm (Host) trong liên mạng được gọi là địa chỉ
IP 32 bits (32 bit IP Address). Mỗi giao diện trong một máy có hỗ trợ giao thức IP đều
phải được gán một địa chỉ IP (một máy tính có thể gắn với nhiều mạng do vậy có thể
có nhiều địa chỉ IP). Địa chỉ IP gồm hai phần: địa chỉ mạng (netid) và địa chỉ máy
(hostid). Mỗi địa chỉ IP có độ dài 32 bits được tách thành 4 vùng (mỗi vùng 1 byte), có
thể biểu thị dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hay nhị phân. Cách viết phổ
biến nhất là dùng ký pháp thập phân có dấu chấm (Dotted Decimal Notation) để tách
các vùng. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một máy tính bất kỳ
trên liên mạng.
Do tổ chức và độ lớn của các mạng con (Subnet) của liên mạng có thể khác nhau,
người ta chia các địa chỉ IP thành 5 lớp, ký hiệu là A, B, C, D và E. Trong lớp A, B, C
chứa địa chỉ có thể gán được. Lớp D dành riêng cho lớp kỹ thuật multicasting. Lớp E
được dành những ứng dụng trong tương lai.
Netid trong địa chỉ mạng dùng để nhận dạng từng mạng riêng biệt. Các mạng liên
kết phải có địa chỉ mạng (netid) riêng cho mỗi mạng. Ở đây các bit đầu tiên của byte
đầu tiên được dùng để định danh lớp địa chỉ (0 - lớp A, 10 - lớp B, 110 - lớp C, 1110 lớp D và 11110 - lớp E).
Ở đây ta xét cấu trúc của các lớp địa chỉ có thể gán được là lớp A, lớp B, lớp C.
Cấu trúc của các địa chỉ IP như sau:
Mạng lớp A: địa chỉ mạng (netid) là 1 Byte và địa chỉ host (hostid) là 3 byte.

12


Mạng lớp B: địa chỉ mạng (netid) là 2 Byte và địa chỉ host (hostid) là 2 byte.
Mạng lớp C: địa chỉ mạng (netid) là 3 Byte và địa chỉ host (hostid) là 1 byte.
Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng, với tối đa 16 triệu host trên mỗi mạng.
Lớp B cho phép định danh tới 16384 mạng, với tối đa 65534 host trên mỗi mạng.

Lớp C cho phép định danh tới 2 triệu mạng, với tối đa 254 host trên mỗi mạng.
Một số địa chỉ có tính chất đặc biệt: Một địa chỉ có hostid = 0 được dùng để hướng
tới mạng định danh bởi vùng netid. Ngược lại, một địa chỉ có vùng hostid gồm tồn số
1 được dùng để hướng tới tất cả các host nối vào mạng netid và nếu vùng netid cũng
gồm toàn số 1 thì nó hướng tới tất cả các host trong liên mạng.
Cần lưu ý rằng các địa chỉ IP được dùng để định danh các host và mạng ở tầng
mạng của mơ hình OSI, và chúng khơng phải là các địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC)
của các trạm trên đó một mạng cục bộ (Ethernet, Token Ring.).
Trong nhiều trường hợp, một mạng có thể được chia thành nhiều mạng con
(subnet), lúc đó có thể đưa thêm các vùng subnetid để định danh các mạng con. Vùng
subnetid được lấy từ vùng hostid, cụ thể đối với lớp A, B, C như ví dụ sau:
Đơn vị dữ liệu dùng trong IP được gọi là gói tin (Datagram), có khn dạng.

Ý nghĩa của thông số như sau: VER (4 bits): chỉ phiên bản hiện hành của giao thức
IP hiện được cài đặt, việc có chỉ số phiên bản cho phép có các trao đổi giữa các hệ
thống sử dụng phiên bản cũ và hệ thống sử dụng phiên bản mới.
IHL (4 bits): chỉ độ dài phần đầu (Internet header Length) của gói tin, tính theo
đơn vị từ ( 32 bits). Trường này bắt buột phải có vì phần đầu IP có thể có độ dài thay
đổi tùy ý. Độ dài tối thiểu là 5 từ (20 bytes), độ dài tối đa là 15 từ hay là 60 bytes.

13


Type of service (8 bits): đặc tả các tham số về dịch vụ nhằm thông báo cho mạng
biết dịch vụ nào mà gói tin muốn được sử dụng, chẳng hạn ưu tiên, thời hạn chậm trễ,
năng suất truyền và độ tin cậy. Hình sau cho biết ý nghĩ của trường 8 bits này.
Precedence (3 bit): chỉ thị về quyền ưu tiên gửi gói tin, nó có giá trị từ 0 (gói tin
bình thường) đến 7 (gói tin kiểm sốt mạng).
D (Delay) (1 bit): chỉ độ trễ yêu cầu trong đó:
D = 0 gói tin có độ trễ bình thường.

D = 1 gói tin độ trễ thấp.
T (Throughput) (1bit): chỉ độ thơng lượng u cầu sử dụng để truyền gói tin với
lựa chọn truyền trên đường thông suất thấp hay đường thơng suất cao:
T = 0 thơng lượng bình thường.
T = 1 thông lượng cao.
R (Reliability) (1 bit): chỉ độ tin cậy yêu cầu:
R = 0 độ tin cậy bình thường.
R = 1 độ tin cậy cao.
Total Length (16 bits): chỉ độ dài tồn bộ gói tin, kể cả phần đầu tính theo đơn vị
byte với chiều dài tối đa là 65535 bytes. Hiện nay giới hạn trên là rất lớn nhưng trong
tương lai với những mạng Gigabit thì các gói tin có kích thước lớn là cần thiết.
Identification (16 bits): cùng với các tham số khác (như Source Address và
Destination Address) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một gói tin trong
khoảng thời gian nó vẫn cịn trên liên mạng.
Flags (3 bits): liên quan đến sự phân đoạn (Fragment) các gói tin. Các gói tin khi
đi trên đường đi có thể bị phân thành nhiều gói tin nhỏ, trong trường hợp bị phân đoạn
thì trường Flags được dùng điều khiển phân đoạn và tái lắp ghép bó dữ liệu.

14


Tùy theo giá trị của Flags sẽ có ý nghĩa là gói tin sẽ khơng phân đoạn, có thể phân
đoạn hay là gói tin phân đoạn cuối cùng. Trường Fragment Offset cho biết vị trí dữ
liệu thuộc phân đoạn tương ứng với đoạn bắt đầu của gói dữ liệu gốc.
Giao thức ARP
Giao thức ARP (Address Resolution Protocol): ở đây cần lưu ý rằng các địa chỉ IP
được dùng để định danh các host và mạng ở tầng mạng của mô hình OSI. Chúng
khơng phải là các địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC) của các trạm trên một mạng cục bộ
(Ethernet, Token Ring). Trên một mạng cục bộ hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau
nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau. Như vậy vấn đề đặt ra là phải tìm được ánh xạ

giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa chỉ vật lý của một trạm. Giao thức ARP đã được xây
dựng để tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP khi cần thiết.
Khi các gói tin IP được gửi trên mơi trường chia sẻ truy cập, các công nghệ mạng
dựa trên công nghệ truyền quảng bá như Ethernet hoặc Token Ring, Media Access
Control (MAC) địa chỉ tương ứng với địa chỉ các gói tin IP phải được chuyển hoá.
ARP sử dụng MAC mức truyền quảng bá để phân giải một địa chỉ IP gửi đi thành một
địa chỉ MAC.
b) Giao thức ICMP
ICMP (Internet Control Message Protocol) là một giao thức báo cáo lỗi, thơng báo
cho sender biết việc gửi data đi có vấn đề, cũng giống như bộ định tuyến sử dụng để
tạo thông báo lỗi đến địa chỉ IP nguồn khi các sự cố mạng ngăn chặn việc phân phối
các IP packages. ICMP tạo và gửi thư đến địa chỉ IP nguồn, cho biết rằng một gateway
vào Internet mà không thể truy cập được. Mọi thiết bị mạng IP đều có khả năng gửi,
nhận hoặc xử lý tin nhắn ICMP.
ICMP không phải là giao thức truyền tải gửi dữ liệu giữa các hệ thống.

15


ICMP không được sử dụng thường xuyên trong các ứng dụng người dùng cuối, nó
được sử dụng bởi các quản trị mạng, nhằm mục đích khắc phục các kết nối Internet
trong các tiện ích chẩn đốn (diagnostic utilities) bao gồm ping và traceroute.
Một trong những giao thức chính của Internet Protocol suite là ICMP, ICMP được
sử dụng bởi các routes, thiết bị trung gian hoặc máy chủ để truyền thông tin lỗi hoặc
cập nhật cho các routes, thiết bị trung gian hoặc máy chủ khác. IPv4 được sử dụng
rộng rãi (Giao thức Internet phiên bản 4), còn IPv6 mới hơn sử dụng các phiên bản
tương tự của giao thức ICMP (ICMPv4 và ICMPv6 tương ứng).
Các thông điệp ICMP được truyền dưới dạng các datagrams, bao gồm một IP
header đóng gói dữ liệu ICMP. CMP packets là IP packets với ICMP trong phần dữ
liệu IP. Các tin nhắn ICMP cũng chứa tồn bộ tiêu đề IP từ tin nhắn gốc, vì vậy end

system sẽ biết được packet nào đang có vấn đề.
ICMP header xuất hiện sau IPv4 hoặc IPv6 packet header và được xác định là IP
protocol số 1. Thông thường, một giao thức phức tạp chứa ba trường:
- Loại chính (major type) xác định ICMP message.
- Mã phụ (minor code) có chứa nhiều thơng tin hơn về type field.
- Việc kiểm tra tổng (checksum) giúp phát hiện các lỗi được phát sinh trong quá
trình truyền tải.
- Dựa theo ba trường là dữ liệu ICMP và IP header ban đầu, chúng ta có thể xác
định được các gói nào thực sự không thành công.
- ICMP đã được sử dụng để thực hiện các cuộc tấn cơng từ chối dịch vụ (cịn gọi là
ping of death) bằng cách gửi một gói IP lớn hơn số byte được cho phép bởi giao thức
IP.
Chức năng của ICMP

16


- Điều khiển dòng dữ liệu
Khi trạm nguồn gửi dữ liệu tới q nhanh, trạm đích khơng 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 thơng tin.
- Thơng báo lỗi
Khi khơng tìm thấy trạm đích, một thơng báo lỗi Destination Unreachable được
Router gửi trả lại trạm nguồn.Nếu số hiệu cổng không phù hợp, trạm đích gửi thơng
báo lỗi lại cho trạm nguồn.
- Kiểm tra trạm làm việc
Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy khác có tồn tại và đang hoạt động hay
khơng, nó gửi một thơng báo Echo Request. Khi trạm đích nhận được thơng báo đó, nó
gửi lại một Echo Reply. Lệnh ping sử dụng các thông báo này. Ping là một lệnh phổ
biến và thường được sử dụng để kiểm tra kết nối.

c) Giao thức IGMP
IGMP (Internet Group Management Protocol) là một giao thức chuẩn được sử
dụng bởi bộ giao thức TCP/IP khi thực hiện dynamic multicasting, là giao thức cho
phép máy chủ thông báo cho các switches và routers các thành viên nhóm multicast
của mình.
Multicasting là một loại truyền dẫn cho phép truyền tải từ một nguồn đến một
nhóm các điểm đến đã chọn.
Multicast là thuật ngữ trong ngành viễn thông được sử dụng để mô tả cách thức
truyền tin được gửi từ 1 điểm đến 1 tập hợp các điểm khác, và do đó là một hình thức
kết nối đa điểm. Kỹ thuật này được sử dụng trong tầng network. Lợi thế của nó là cùng

17


một lúc thông điệp được gởi tới nhiều người tham gia hoặc tới một nhóm người sử
dụng kín. Trong multicasting, máy gửi chỉ cần truyền tải dữ liệu với tốc độ như khi chỉ
có một máy nhận duy nhất. Multicast hữu ích nếu 1 nhóm khách hàng u cầu 1 bộ dữ
liệu chung cùng 1 lúc. Việc truyền tin Multicast sẽ tiết kiệm băng thơng một cách đáng
kể.
Dynamic multicasting
Cấu hình của Dynamic multicasting đòi hỏi một router hoặc thiết bị layer-3 có khả
năng xử lý các nhóm multicast. Thiết bị layer-3 sử dụng giao thức IGMP (Internet
Group Management Protocol) để xác định khi một client tham gia hoặc rời nhóm, nó
sử dụng join và leave message để thêm và xóa client khỏi nhóm multicast.
Nhiều thiết bị layer-2 cũng có khả năng IGMP Snooping. IGMP Snooping cho
phép một thiết bị layer-2 có thể đọc được IGMP traffic giữa host và router (hoặc
Querier), xác định khi nào các port tham gia và rời nhóm, tự động chuyển tiếp lưu
lượng đến các port đang tham gia trong nhóm. IGMP Querier có khả năng gửi tin nhắn
định kỳ (được gọi là IGMP Membership Query) đến địa chỉ IP Multicast 224.0.0.1 (tất

cả các máy chủ có khả năng multicast) trong một khoảng thời gian xác định. Điều này
cho phép thiết bị layer-3 theo dõi port nào thuộc về nhóm multicast nào.
Cách hoạt động của giao thức IGMP
Khi truyền tải multicast bắt đầu, phần mềm hoặc dịch vụ sẽ tạo một multicast
group. Địa chỉ nhóm này bao gồm một địa chỉ IP có octet đầu tiên trong phạm vi 224 239 (Class D) và được chỉ định trong gói IP làm địa chỉ đích cho lưu lượng này. Máy
chủ truyền sẽ gửi một thông báo (được gọi là IGMP Membership Report) đến địa chỉ
224.0.0.2 (tất cả các multicast router) chỉ định địa chỉ multicast group. Switch nhận

18


được thông báo này sẽ thêm multicast group vào bảng và thêm port nhận với tư cách là
thành viên của nhóm.
Nó cũng chuyển tiếp report này đến bất kỳ multicast router nào khác. Sau đó,
router sẽ thêm các máy chủ này vào bảng định tuyến multicast. Tất cả các máy muốn
trở thành thành viên của nhóm cũng gửi tin nhắn tham gia. Switch chặn các tin nhắn
này và thêm các port nhận là thành viên của nhóm. Switch cũng chuyển tiếp các tin
nhắn này đến multicast router. Tất cả lưu lượng được gửi đến địa chỉ đích multicast chỉ
được chuyển tiếp đến các port tham gia vào nhóm được chỉ định. Để giữ thông tin
thành viên hiện tại, querier IGMP tiếp tục gửi Membership Queries. Tất cả các máy
chủ muốn ở lại trong nhóm phải trả lời các truy vấn này. Nếu các máy chủ trong nhóm
khơng trả lời trong một khoảng thời gian được chỉ định, thì switch sẽ xóa các port đó
khỏi bảng nhóm. Khi tất cả các thành viên đã rời khỏi nhóm multicast, switch sẽ xóa
địa chỉ phát đa hướng khỏi bảng của nó.

2.2

Ưu nhược điểm của các giao thức mạng

a) Giao thức IP

Ưu điểm
Giao thức IP là một giao thức kiểu không liên kết nghĩa là khơng cần có giai đoạn
thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. IP cung cấp khả năng kết nối các mạng con
thành liên mạng để truyền dữ liệu.
Nhược điểm
Lãng phí khơng gian địa chỉ
IP là giao thức khơng tin cậy không liên kết, thiếu các cơ chế hỗ trợ và kiểm soát
lỗi.

19


b) Giao thức ARP
Ưu điểm
Truyền tin trên tầng mạng dùng địa chỉ IP
ARP duy trì một bảng ghi tương ứng giữa địa chỉ IP và địa chỉ vật lý. Khi có một
địa chỉ IP, ARP sẽ dùng bảng này để tìm ra địa chỉ vật lý
c) Giao thức ICMP
Ưu điểm
ICMP báo cáo về tình trạng lỗi trên mạng, tình trạng lỗi có thể là: một gói tin IP
khơng tới đích của nó, hoặc một Routen khơng đủ bộ nhớ đệm để lưu và chuyển một
gói tin IP>
ICMP ln hoạt động song song với người sử dụng
Nhược điểm : ICMP chỉ cố gắng báo lỗi và cung cấp phản hồi về các điều kiện cụ
thể
d) Giao thức IGMP
Ưu điểm
IGMP là giao thức nhóm phát đa hướng, IGMP có thể được sử dụng cho các ứng
dụng mạng một - nhiều như streaming video trực tuyến và chơi game, và cho phép sử
dụng hiệu quả hơn các nguồn tài nguyên khi hỗ trợ các loại ứng dụng này.

Nhược điểm
Khó kiểm sốt thơng tin và nếu sau vài lần thăm dị nếu khơng có phản hồi router
giả định rằng khơng có thành viên nào trong nhóm nên sẽ ngừng quảng bá thơng tin.

20


Phần 3 : Tập giao thức của tầng Network Interface ( tầng giao
tiếp mạng)
3.1: Chức năng của tầng Network Interface
Tầng giao tiếp mạng (còn được gọi là tầng truy cập mạng) chịu trách nhiệm đặt
các gói tin TCP/IP trên mơi trường mạng và nhận các gói tin TCP/IP từ mơi trường
mạng. TCP/IP được thiết kế độc lập với phương pháp truy cập mạng, định dạng khung
dữ liệu và môi trường mạng. Bằng cách này, TCP/IP có thể được sử dụng để kết nối
các loại mạng khác nhau. Bao gồm các kỹ thuật mạng LAN như Ethernet hoặc Token
Ring và các kỹ thuật mạng WAN như X.25 hay Frame Relay. Sự độc lập với bất kỳ kỹ
thuật mạng nào cho phép TCP/IP có khả năng tương thích với các kỹ thuật mới như
ATM (Asynchronous Transfer Mode). Tầng giao tiếp mạng bao gồm tầng liên kết dữ
liệu (Data Link) và tầng vật lý (Physical) của mơ hình OSI. Chú ý rằng tầng Internet
khơng có được các ưu điểm củacác

dịch vụ sắp xếp gói tin và thơng báo có ở tầng

Data Link. Một tầng giao tiếp mạng được giả thiết và việc truyền thông tin cậy qua các
phiên thiết lập, sắp xếp và thơng báo các gói tin thuộc về trách nhiệm của tầng giao
vận.

3.2: Các giao thức chính:
b) Giao thức ATM
Khái niệm

ATM là phương thức truyền không đồng bộ kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng
cao. Có phương thức truyền tải định hướng, chuyển gói nhanh dựa trên ghép khơng
đồng bộ phân chia thời gian. ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển
21


mạch trước đây vào một kỹ thuật truyền thông duy nhất. Sử dụng các gói cố định gọi
là các tế bào, nó có thể truyền tải một hỗn hợp các dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số
liệu, có thể cung cấp các băng thơng theo u cầu. ATM có thể loại trừ được các “ nút
cổ chai “ thường xảy ra ở các mạng LAN và WAN hiện nay
Đặc trưng
Các đặc trưng của ATM bao gồm:
- Sử dụng gói dữ liệu (cell) nhỏ, có kích thước cố định (53 byte), dễ xử lý hơn so
với các gói dữ liệu có kích thước thay đổi trong X.25 và Frame Relay.53 bytes gồm 48
byte dữ liệu và 5 byte header (byte đầu mào).
- Tốc độ truyền dữ liệu cao, theo lý thuyết có thể đạt 1,2 Gbit/s
- Chất lượng cao, độ nhiễu thấp nên gần như không cần đến việc kiểm tra lỗi
- Có thể sử dụng với nhiều phương tiện truyền dẫn vật lý khác nhau (cáp đồng
trục, cáp dây xoẵn, cáp sợi quang)
- Có thể truyền đồng thời nhiều loại dữ liệu
Mơ hình tham chiếu của ATM

22


Mơ hình tham chiếu ATM bao gồm 3 layer:


Layer vật lý: Layer này tương ứng với layer vật lý của mơ hình OSI. Tại
layer này, các cell được chuyển đổi thành những dịng bit và truyền qua mơi

trường vật lý. Layer này có hai layer con - layer con PMD (Physical Medium

Dependent) và layer con TC (Transmission Convergence).

Layer ATM: Layer này có thể so sánh với layer liên kết dữ liệu của mơ hình
OSI. Nó chấp nhận các segment 48 byte từ layer trên, thêm header 5 byte vào
mỗi segment và chuyển đổi thành các cell 53 byte. Layer này chịu trách nhiệm
định tuyến cho từng cell, quản lý lưu lượng, ghép kênh và chuyển mạch.

ATM Adaptation Layer (AAL): Layer này tương ứng với layer mạng của
mơ hình OSI. Nó cung cấp các tiện ích cho những mạng chuyển mạch gói hiện
có để kết nối với mạng ATM và sử dụng mọi service của nó. Layer này nhận
dữ liệu và chuyển đổi chúng thành các segment có kích thước cố định. Việc
truyền có thể có tốc độ dữ liệu cố định hoặc thay đổi. Layer này có hai layer
con - layer con Convergence và layer con Segmentation and Reassembly.
c) Giao thức FDDI
Khái niệm
Giao diện dữ liệu phân tán sợi quang (Fiber Distributed Data Interface - FDDI) là
một tiêu chuẩn để truyền dữ liệu trong mạng cục bộ. Nó sử dụng sợi quang làm môi
trường vật lý cơ bản tiêu chuẩn của nó, mặc dù sau đó nó cũng được chỉ định sử dụng
cáp đồng, trong trường hợp đó có thể được gọi là CDDI (Giao diện dữ liệu phân tán
cáp đồng), được tiêu chuẩn hóa thành TP-PMD (Twisted-Pair Physical MediumDependent), còn được gọi là TP-DDI (Giao diện dữ liệu phân tán cáp xoắn đôi).
Đặc trưng
23


FDDI cung cấp tiêu chuẩn cáp quang 100 Mbit / s cho việc truyền dữ liệu trong
mạng cục bộ và có thể mở rộng trong phạm vi lên tới 200 kilômét (120 dặm). Mặc dù
cấu trúc liên kết logic FDDI là dựa trên mạng dạng token ring, nhưng nó khơng sử
dụng giao thức vòng mã token IEEE 802.5 làm cơ sở; thay vào đó, giao thức của nó

được lấy từ giao thức mã thông báo thời gian của bus token IEEE 802.4. Ngoài việc
bao phủ các khu vực địa lý rộng lớn, mạng cục bộ FDDI có thể hỗ trợ hàng ngàn người
dùng. FDDI cung cấp cả Trạm gắn liền kép (DAS), cấu trúc liên kết vịng mã thơng
báo xoay ngược và Single-Attached Station (SAS), cấu trúc liên kết vòng qua mã
thông báo.
FDDI, là một sản phẩm của Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ X3T9.5 (nay là
X3T12), tuân thủ mơ hình phân lớp chức năng của Hệ thống mở (OSI) sử dụng các
giao thức khác. Quá trình tiêu chuẩn bắt đầu vào giữa những năm 1980. FDDI-II, một
phiên bản của FDDI được mô tả vào năm 1989, đã bổ sung khả năng dịch vụ chuyển
mạch kênh vào mạng để nó cũng có thể xử lý tín hiệu hội thoại và video. Công việc
bắt đầu kết nối các mạng FDDI với công nghệ mạng quang đồng bộ (SONET).
Mạng FDDI chứa hai vòng, một vòng là bản sao lưu phụ trong trường hợp vịng sơ
cấp bị lỗi. Vịng chính cung cấp cơng suất tới 100 Mbit/s. Khi một mạng khơng có yêu
cầu cho vòng thứ cấp để thực hiện sao lưu, nó cũng có thể mang dữ liệu, mở rộng dung
lượng lên 200 Mbit/s. Vịng đơn có thể mở rộng khoảng cách tối đa; một vịng kép có
thể kéo dài. FDDI có kích thước khung tối đa lớn hơn (4.352 byte) so với họ bus
Ethernet tiêu chuẩn, chỉ hỗ trợ kích thước frame tối đa 1.500 byte, cho phép tốc độ dữ
liệu hiệu quả tốt hơn trong một số trường hợp.
Cách thức hoạt động

24


- Dùng tính năng dự phịng để khắc phục sự cố. Một mạng FDDI gồm hai vòng
bao gồm : một dùng để gởi dữ liệu khi mọi việc đều ổn, và chỉ sử dụng vòng thứ hai
khi vòng một hỏng.
-

Phương pháp truy cập mà mạng FDDI sử dụng là phương pháp Token-Ring.

d) Giao thức Frame Relay
Khái niệm
Frame Relay là dịch vụ kết nối mạng dữ liệu theo phương thức chuyển mạch
tốc độ cao, thích hợp truyền lượng dữ liệu lớn, Khách hàng của Frame Relay
thường là các tổ chức có nhu cầu kết nối giữa trụ sở chính với 1 hoặc nhiều chi
nhánh ở nhiều địa điểm khác nhau; đòi hỏi tính bảo mật cao và ổn định; có các
ứng dụng đa dạng (thoại, hình ảnh, dữ liệu) trên một mạng duy nhất. Về mặt kỹ
thuật, Frame Relay có khả năng đóng gói dữ liệu, chuyển chúng đi nhanh nhờ có
chế loại bỏ, kiểm tra và hiệu chỉnh lỗi trên mạng trong điều kiện chất lượng
đường truyền tốt.
Các ứng dụng
- Kết nối các mạng lưới, mạng ngang cấp "Meshed LAN Peer-to-Peer
Networking".
- . - Phục vụ cho các ứng dụng về voice Frame relay
- Frame relay ứng dụng trong kết nối các mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng
WAN, MAN
- Frame relay hỗ trợ chuẩn SNA của IBM.
Đặc điểm
25