Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thông, công nghệ mạng máy tính, và đặc biệt là mạng toàn cầu Internet đã có những bước phát triển nhảy vọt trong việc cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Không còn nghi ngờ gì nữa, Internet ngày nay đã trở thành mạng dữ liệu công cộng lớn nhất khiến cho việc trao đổi thông tin trở nên nhanh chóng và thuận tiện hơn nhiều so với trước đây. Khối lượng thông tin trao đổi qua Internet được tăng theo cấp số nhân mỗi ngày. Ngày càng nhiều các tổ chức, công ty, cá nhân . sử dụng Internet cho các mục đích khác nhau. Rõ ràng, Internet đã và đang làm thay đổi cuộc sống của con người, làm cải thiện công việc kinh doanh, giải trí, giáo dục cũng như phương thức liên lạc . và thực sự Internet đã đưa xã hội con người vào một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ thông tin.
Sự phát triển cuả Internet cũng đồng nghĩa với việc tăng trưởng về quy mô và công nghệ nhiều loại mạng LAN, WAN . và đặc biệt là lưu lượng thông tin trên mạng tăng đáng kể. Chính điều đó đã làm cho vấn đề định tuyến thông tin trên mạng trở lên quan trọng hơn bao giờ hết. Trong đó việc thiết kế mạng và lựa chọn giao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là rất quan trọng.
Internet phát triển càng mạnh lượng người truy nhập càng tăng yêu cầu định tuyến càng phải tin cậy, tốc độ chuyển mạch nhanh và không gây ra lặp trên mạng. Hơn nữa khi nhiều tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức được đưa vào sử dụng dẫn đến sự phức tạp về định tuyến cũng gia tăng, và số lượng các giao thức để phục vụ cho việc định tuyến cũng có rất nhiều. Việc hiểu biết và thiết kế các mạng thông tin cỡ lớn có sử dụng các thiết bị định tuyến đang trở thành một nhu cầu vô cùng cấp thiết trong thực tế. Nó đòi hỏi người thiết kế mạng phải có sự hiểu biết sâu về giao thức mình thiết kế cũng như các loại giao thức định tuyến khác.
Chính vì những lý do trên mà đồ án của em nghiên cứu về vấn đề thiết kế mạng với đề tài là “ Thiết kế và cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến OSPF ” Đồ án được chia làm bốn phần:
Phần I: Tổng quan về mạng máy tính
Phần II: Định tuyến và các giao thức định tuyến
Phần III: Thiết kế và cấu hình mạng sử dụng giao thức OSPF
Phần IV: Kiểm tra và gỡ rối mạng sử dụng giao thức OSPF
105 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 2316 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế và cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến OSPF, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU
KẾT LUẬN
Lời nói đầu
Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thông, công nghệ mạng máy tính, và đặc biệt là mạng toàn cầu Internet đã có những bước phát triển nhảy vọt trong việc cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Không còn nghi ngờ gì nữa, Internet ngày nay đã trở thành mạng dữ liệu công cộng lớn nhất khiến cho việc trao đổi thông tin trở nên nhanh chóng và thuận tiện hơn nhiều so với trước đây. Khối lượng thông tin trao đổi qua Internet được tăng theo cấp số nhân mỗi ngày. Ngày càng nhiều các tổ chức, công ty, cá nhân ... sử dụng Internet cho các mục đích khác nhau. Rõ ràng, Internet đã và đang làm thay đổi cuộc sống của con người, làm cải thiện công việc kinh doanh, giải trí, giáo dục cũng như phương thức liên lạc ... và thực sự Internet đã đưa xã hội con người vào một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ thông tin.
Sự phát triển cuả Internet cũng đồng nghĩa với việc tăng trưởng về quy mô và công nghệ nhiều loại mạng LAN, WAN ... và đặc biệt là lưu lượng thông tin trên mạng tăng đáng kể. Chính điều đó đã làm cho vấn đề định tuyến thông tin trên mạng trở lên quan trọng hơn bao giờ hết. Trong đó việc thiết kế mạng và lựa chọn giao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là rất quan trọng.
Internet phát triển càng mạnh lượng người truy nhập càng tăng yêu cầu định tuyến càng phải tin cậy, tốc độ chuyển mạch nhanh và không gây ra lặp trên mạng. Hơn nữa khi nhiều tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức được đưa vào sử dụng dẫn đến sự phức tạp về định tuyến cũng gia tăng, và số lượng các giao thức để phục vụ cho việc định tuyến cũng có rất nhiều. Việc hiểu biết và thiết kế các mạng thông tin cỡ lớn có sử dụng các thiết bị định tuyến đang trở thành một nhu cầu vô cùng cấp thiết trong thực tế. Nó đòi hỏi người thiết kế mạng phải có sự hiểu biết sâu về giao thức mình thiết kế cũng như các loại giao thức định tuyến khác.
Chính vì những lý do trên mà đồ án của em nghiên cứu về vấn đề thiết kế mạng với đề tài là “ Thiết kế và cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến OSPF ” Đồ án được chia làm bốn phần:
Phần I: Tổng quan về mạng máy tính
Phần II: Định tuyến và các giao thức định tuyến
Phần III: Thiết kế và cấu hình mạng sử dụng giao thức OSPF
Phần IV: Kiểm tra và gỡ rối mạng sử dụng giao thức OSPF
Thiết kế mạng là một đề tài rất phức tạp, đòi hỏi các kỹ sư phải có sự hiểu biết rất sâu về hoạt động của mô hình OSI, mô hình TCP/IP cũng như hoạt động của các giao thức định tuyến. Trong phạm vi đề tài này em chỉ xem xét vấn đề thiết kế mạng khi sử dụng giao thức OSPF, chắc chắn trong quá trình làm không tránh phải các thiếu sót, em rất mong các thầy cô chỉ bảo để đồ án của em có thể hoàn thành tốt đẹp.
Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô trường ĐHBKHN đã dìu dắt em trong suốt 5 năm học đại học tại trường và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Khang, thầy Nguyễn Khắc Kiểm là các thầy trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp em, đã đôn đốc chỉ bảo tận tình cho em trong thời gian học, thời gian thực tập cũng như thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Nhân đây, em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Chương trình Học Viện Mạng CISCOBACHKHOA ( www.bkacad.com ) đã tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình thực tập tốt nghiệp, cung cấp tài liệu cũng như chỉ bảo em một cách tận tình trong suốt quá trình thực hiện bản đồ án này.
Phần I Tổng quan về mạng máy tính
Định nghĩa và phân loại mạng máy tính
1. Định nghĩa mạng máy tính
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Mạng máy tính cho ta rất nhiều ưu điểm như:
Sử dụng chung tài nguyên ( Resource sharing ): Chương trình, dữ liệu, thiết bị có thể được dùng chung bởi người dùng từ các máy tính trên mạng.
Tăng độ tin cậy của hệ thống thông tin ( Reliability ): Nếu một máy tính hay một đơn vị dữ liệu nào đó bị hỏng thì luôn có thể sử dụng một máy tính khác hay một bản sao khác của dữ liệu, nhờ đó, khả năng mạng bị ngừng sử dụng được giảm thiểu.
Tạo ra môi trường truyền thông mạnh giữa nhiều người sử dụng trên phạm vi địa lý rộng: Mục tiêu này ngày càng trở nên quan trọng nhất là khi mạng máy tính đã phát triển trên phạm vi toàn cầu như ngày nay.
Tiết kiệm chi phí: Do tài nguyên được dùng chung, hệ thống tin cậy hơn nên chi phí thiết bị và bảo dưỡng của mạng máy tính thấp hơn so với trường hợp máy tính riêng lẻ.
2. Phân loại máy tính
2.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý
Phân loại theo khoảng cách địa lý là cách phổ biến và thông dụng nhất. Theo cách phân loại này ta có các loại mạng sau:
Mạng cục bộ ( Local Area Networks- viết tắt là LAN ): Là mạng được cài đặt trong một phạm vi nhỏ ( trong một toà nhà, một trường học ...), khoảng cách tối đa giữa các máy tính chỉ vài km trở lại.
Mạng đô thị ( Metropolitan Area Networks - viết tắt là MAN ): Là mạng được cài đạt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội, khoảng cách tối đa giữa các máy tính vào khoảng 100 km trở lại
Mạng diện rộng ( Wide Area Networks – viết tắt là WAN ): Phạm vi của mạng trải rộng trong phạm vi một quốc gia, hoặc giữa các quốc gia trên toàn thế giới.
Mạng toàn cầu ( Global Area Network – viết tắt là GAN ): Kết nối các máy tính từ các châu lục khác nhau. Các kết nối này thường được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.
2.2. Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng
Ngoài cách phân loại trên, người ta còn có thể phân loại mạng theo kiến trúc mạng ( topo mạng và giao thức sử dụng ). Theo cách phân loại này, có các loại mạng như:
Mạng SNA ( Systems Network Architecture ) của IBM.
Mạng NA ( Digital Network Architecture ) của DEC
Mạng ISO ( theo kiến trúc chuẩn quốc tế )
Mạng TCP/IP
Mô hình tham chiếu OSI
1. Giới thiệu mô hình OSI
Mô hình mạng máy tính do tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ( International Standard Organization – ISO ) đưa ra năm 1983 được gọi là mô hình tham chiếu các hệ thống mở ( Open Systems Interconect referent model - OSI). Các điều khoản mô tả trong mô hình được sử dụng rộng rãi trong lý thuyết truyền thông, do đó, trong thực tế khó có thể nói về truyền thông mà không sử dụng thuật ngữ của OSI. Mô hình tham chiếu OSI bao gồm 7 lớp như sau:
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
Ứng dụng
Trình diễn
Phiên
Giao vận
Mạng
Liên kết DL
Vật lý
Hình 1-1: Mô hình OSI
Quá trình truyền tin giữa hai máy tính được mô tả theo hình vẽ dưới đây:
Hình 1-2: Phương thức xác lập các gói tin trong mô hình OSI
Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới và ngược lại. Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần tiêu đề ( Header ) đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi. Nói cách khác, từng gói tin sẽ bao gồm 2 phần Header và phần dữ liệu ( Payload ). Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một phần tiêu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng ( đường truyền vật lý ) để đến bên nhận.
Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần tiêu đề trên từng tầng tương ứng và đây cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào.
Mô hình tham chiếu OSI chứa 7 tầng mô tả chức năng của các giao thức truyền thông. Trong đó, mỗi tầng sẽ thực hiện một chức năng cụ thể:
Tầng ứng dụng : Bao gồm các trình ứng dụng sử dụng mạng.
Tầng trình diễn : Tiêu chuẩn hoá dữ liệu cung cấp cho tầng ứng dụng.
Tầng phiên : Quản trị các phiên làm việc giữa các ứng dụng.
Tầng giao vận : Cung cấp kết nối trạm-trạm, xử lý lỗi.
Tầng mạng : Thực hiện việc kết nối qua mạng cho các tầng trên.
Tầng liên kết dữ liệu : Cung cấp phân phát dữ liệu tin cậy qua đường truyền vật lý.
Tầng vật lý : Định rõ các đặc thù của thiết bị mạng.
Việc phân tầng của OSI tuân theo một số nguyên tắc sau :
-Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng.
-Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa các quy tắc chuẩn hoá quốc tế.
-Danh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham số cho chương trình con là ít ).
-Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp. Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết. Các mức con có thể lại bị loại bỏ.
-Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung ( cài đặt cùng một giao thức truyền thông ).
-Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung.
-Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của tầng.
-Mỗi mức ngang hàng giao thức truyền thông ( sự bổ xung của các giao thức cùng mức tương đương trên hệ thống khác). Mỗi mức phải được chuẩn hoá để giao tiếp với mức tương đương với nó. Trên lý thuyết, giao thức chỉ biết đến những gì liên quan tới lớp của nó mà không quan tâm tới mức trên hoặc dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự thoả thuận để chuyển dữ liệu giữa các tầng trên một máy tính, bởi mỗi tầng lại liên quan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng tới một ứng dụng tương đương trên một máy khác. Tầng cao hơn dựa vào tầng thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía dưới. Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ tầng này xuống tầng thấp hơn cho tới khi được truyền qua mạng nhờ giao thức của tầng vật lý. Ở đầu nhận, dữ liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận. Những tầng riêng lẻ không cần biết các tầng trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển nhận thông tin từ các tầng đó. Sự cô lập các hàm truyền thông trên các tầng khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổi tầng vật lý của mạng, phần cứng có thể được bổ sung mà không cần viết lại các phần mềm ứng dụng.
2. Các tầng của mô hình OSI
2.1. Tầng vật lý ( Physical layer )
Tầng vật lý liên quan tới việc truyền dòng bit giữa các máy bằng kênh truyền thông vật lý, ở đây cấu trúc của dữ liệu không được quan tâm đến.
Việc thiết kế tầng vật lý cần quan tâm đến các vấn đề về ghép nối cơ khí, điện tử, thủ tục và môi trường truyền tin bên dưới nó
Ví dụ mức điện áp tương ứng với bit 0 - 1, thời gian tồn tại của xung...
2.2. Tầng liên kết dữ liệu ( Data link layer )
Liên kết, thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu là nhiệm vụ của tầng liên kết dữ liệu .
Ngoài ra tầng liên kết dữ liệu còn kiểm soát lỗi đường truyền, thông lượng.
Tầng này thực hiện việc đóng gói thông tin gửi thành các frame, gửi các frame một cách tuần tự đi trên mạng, xử lý các thông báo xác nhận (Acknowledgement frame) do bên nhận gửi về. Xác định ranh giới giữa các frame bằng cách ghi một số byte đặc biệt vào đầu và cuối frame. Giải quyết vấn đề thông lượng truyền giữa bên gửi và bên nhận (Vấn đề này có thể được giải quyết bởi một số lớp trên ).
2.3. Tầng mạng ( Network layer )
Vấn đề chủ chốt của tầng mạng là dẫn đường, định rõ các gói tin ( packet ) được truyền theo những con đường nào từ nguồn đến đích. Các con đường này có thể cố định, ít bị thay đổi, được thiết lập khi bắt đầu liên kết hay động (dynamic) thay đổi tuỳ theo trạng thái tải của mạng.
Nếu có nhiều gói tin truyền trên mạng có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn, tầng mạng phải giải quyết vấn đề này.
Thực hiện chức năng giao tiếp với các mạng bao gồm việc đánh lại địa chỉ, cắt và tái hợp gói tin cho phù hợp với các mạng.
Ngoài ra tầng mạng còn thực hiện một số chức năng kế toán, ví dụ : Một số Firewall ( packet filtering ) được cài đặt trên tầng này để thống kê số lượng các gói tin truyền qua mạng hay ngăn chặn hoặc cho phép các gói tin của giao thức nào đó.
2.4. Tầng giao vận ( Transport layer )
Kiểm soát việc truyền tin từ nút tới nút ( end-to-end ): Bắt đầu từ tầng này, các thực thể đã có thể nói chuyện một cách logic với nhau.
Thực hiên việc ghép kênh và phân kênh: Mỗi ứng dụng có thể gửi dữ liệu đi theo nhiều con đường, một đường truyền lại có thể được nhiều ứng dụng sử dụng, phân kênh/ hợp kênh giải quyết vấn đề phân chia dữ liệu cho các ứng dụng.
Khắc phục sai sót trong quá trình truyền tin: Việc khắc phục sai sót được thực hiện trên nhiều tầng khác nhau, nhưng hiệu quả nhất là ở các tầng cao, việc khắc phục sai sót làm ở tầng giao vận là hợp lý nhất.
2.5. Tầng phiên ( Session layer )
Tầng này cho phép người sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì, huỷ bỏ, đồng bộ phiên truyền thông giữa họ. Cung cấp một số dịch vụ hữu ích cho người sử dụng như cho phép người dùng login vào hệ thống chia sẻ thời gian, truyền tệp giữa các máy tính.
Quản lý token : Cơ chế thẻ bài được tầng phiên cung cấp để tránh hiện tượng tranh chấp đường truyền trên mạng.
Thực hiện đồng bộ ( Synchronization ): Thực hiện đối với những dữ liệu lớn bằng cách thêm vào các thông tin kiểm tra, sửa lỗi.
2.6. Tầng trình diễn ( Presentation layer )
Giải quyết vấn đề liên quan tới cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin như chuyển đổi thông tin theo một chuẩn nào đó được cả hai bên sử dụng (mã ASCII - EDBCDIC).
Nén/ giãn dữ liệu để giảm số lượng bit truyền trên mạng. Mã hoá dữ liệu để thực hiện quyền truy cập.
2.7. Tầng ứng dụng (Application layer)
Tầng ứng dụng cung cấp giao diện sử dụng cho người dùng và môi trường truyền tin.
Thực hiện chức năng chuyển file trong đó có giải quyết vấn đề không tương thích như cách đặt tên file hay các mã điều khiển trong một tệp văn bản...
Cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng như: Electronic mail, Remote login, Directory lookup...
Những vấn đề về OSI
Bản thân OSI không phải là một kiến trúc mạng bởi vì nó không chỉ ra chính xác các dịch vụ và các nghi thức được sử dụng trong mỗi tầng. Mô hình này chỉ ra mỗi tầng cần thực hiện nhiệm vụ gì. ISO đã đưa ra các tiêu chuẩn cho từng tầng, nhưng các tiêu chuẩn này không phải là một bộ phận của mô hình tham chiếu.
Mô hình OSI ra đời sau khi các giao thức TCP/IP (TCP/IP sẽ được trình bày ở phần sau) đã được sử dụng rộng rãi, nhiều công ty đã đưa ra các sản phẩm TCP/IP, vì vậy, mô hình OSI chỉ được sử dụng trong thực tế như một chuẩn về lý thuyết.
Trong mô hình OSI, một số chức năng như điều khiển thông lượng, kiểm tra lỗi xuất hiện lặp lại trong một số tầng. Điều này có nguyên nhân do mô hình OSI được chia làm các tầng khác nhau, mỗi tầng tương ứng với một đối tượng độc lập (có dữ liệu và các phương thức riêng của nó, độc lập với các đối tượng khác).
Mô hình OSI không có các dịch vụ và giao thức không hướng kết nối mặc dù hầu hết các mạng đều có sử dụng. Mô hình quá phức tạp cho việc cài đặt làm cho OSI khó có thể ứng dụng rộng rãi trên thực tế.
Giao thức TCP/IP
1. Tổng quan
Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet. TCP ( Transmission Control Protocol ) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP ( Internet Protocol ) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng.
Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một tổ hợp các giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng.
2. Ưu điểm củaTCP/IP
Giao thức chuẩn mở sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều hành. TCP/IP là giao thức lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên Internet. Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau. TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token ring, mạng quay số (Dial-up line), mạng X.25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền thông.
Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet.
Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ người dùng. Được tích hợp vào hệ điều hành UNIX, hỗ trợ mô hình client-server, mô hình mạng peer-to- peer, hỗ trợ kỹ thuật dẫn đường động.
Dưới đây, chúng ta xem xét một số nội dung về bộ giao thức truyền thông TCP/IP.
3. Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP
Bộ giao thức TCP/IP được phân làm 4 tầng :
Tầng truy nhập mạng (Network Layer)
Tầng Internet (Internet Layer)
Tầng giao vận (Transport Layer)
Tầng ứng dụng (Application Layer)
4. Các lớp tương ứng giữa OSI và TCP/IP
Hình 1-3 :Tương quan giữa hai mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP
5. Các tầng của giao thức TCP/IP
5.1. Tầng mạng truy cập (Network Access Layer)
Tầng mạng truy cập là tầng thấp nhất của giao thức TCP/IP. Các giao thức trong tầng này cung cấp biện pháp cho hệ thống chuyển giao dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối trực tiếp. Nó mô tả cách sử dụng mạng để truyền một gói thông tin IP. Không giống những giao thức của tầng cao hơn là sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng trên, giao thức của tầng mạng cần phải biết chi tiết của mạng vật lý phía dưới (cấu trúc của gói, địa chỉ, vv...) để định dạng đúng thông tin sẽ được truyền tuân theo những ràng buộc của mạng. Tầng mạng của TCP/IP chứa các chức năng tương ứng của 2 tầng thấp nhất của mô hình tham chiếu OSI ( tầng liên kết dữ liệu, tầng vật lý). Tầng mạng thường không được người dùng để ý tới vì thiết kế của TCP/IP che dấu những chức năng của tầng thấp nhất này và những điều cần biết cho người sử dụng cũng như người lập trình chỉ là những giao thức của các tầng cao hơn (IP, TCP, UDP, vv...). Mỗi khi có công nghệ phần cứng xuất hiện, những giao thức tầng mạng phải được phát triển để TCP/IP có thể sử dụng phần cứng mới ( thông thường đó chính là các trình điều khiển của chính nhà cung cấp phần cứng đó ). Các chức năng trình diễn trong tầng này bao gồm đóng gói gói thông tin IP thành các "Frame" được truyền dẫn trên mạng và chuyển địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý sử dụng bởi mạng máy tính. Một trong số các điểm mạnh của TCP/IP là địa chỉ của nó được phối hợp sao cho trên mạng Internet không có một thiết bị mạng nào cùng tên. Địa chỉ này phải được chuyển đổi thích hợp với địa chỉ mạng vật lý nơi mà dữ liệu được truyền đi.
5.2. Tầng Internet (Internet Layer)
Hình 1-4 : Mô hình TCP/IP và các giao thức tầng Internet
Tương ứng với tầng network trong mô hình OSI, với mục đích là lựa chọn đường đi tốt nhất cho các packet trên mạng. Giao thức chính trong tầng này là IP, giao thức này có nhiệm vụ địa chỉ nguồn và đích của gói tin, định tuyến các packet tới đúng đích. Ngoài ra còn các giao thức như ICMP, ARP, RARP.
5.2.1. Giao thức truyền thông IP (Internet Protocol)
Mục đích của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu.
Tất cả các hệ thống thành viên của liên mạng đòi hỏi phải cài đặt IP ở tầng mạng.
IP là giao thức truyền thông kiểu không liên kết ( Connectionless ) nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Mỗi gói tin được truyền đi trên mạng một cách độc lập, chính việc dữ liệu đi tới đích theo nhiều đường khác nhau tạo nên tính mềm dẻo cho Internet.
Đơn vị dữ liệu truyền trong IP được gọi là packet có khuôn dạng như hình vẽ sau:
0
31
VERS
HLEN
SERVICE TYPE
TOTAL LENGTH
IDENTIFICATION
FLAG
FRAGMENT OFFSET
TIME TO LIVE
PROTOCOL
HEADER CHEKSUM
SOURCE IP ADDRESS
DESTINATION IP ADDRESS
IP OPTIONS
PADDING
IP DATAGRAM DATA (MAX 65535 BYTES)
Hình 1-5: Gói thông tin IP
Vers : Dài 4 bits, mô tả chính xác version của IP
Hlen : Dài 4 bits, mô tả độ dài của IP header (tính bằng từ 32 bit ).
Service type : Dài 8 bits mô tả thứ tự ưu tiên của data.
Total length : Dài 16 bits (2 bytes), đây là độ dài của datagram (in bytes-có nghĩa là độ dài vùng data của IP datagram có thể lê