MÔN LÝ THUYẾT MẠNG MÁY TÍNH

CHƯƠNG II.COMMUNICATING OVER THE NETWORK

ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH TCP/IP

Người soạn:Nguyễn Văn Hùng.

Lớp: DCT 11.

GVHD:Huỳnh Triệu Vỹ

Nội dung:

1. Sự hình thành và phát triển.

2. Mô hình TCP/IP.

3. Cách truyền ,dóng gói dữ liệu.

4. Chức năng chính của các tầng trong mô hình TCP/IP.

5. Các giao thức trên tầng Giao vận(vận chuyển).

6. Giao thức TCP/UDP và IP.

7. Các giao thức trên tầng Mạng(Internet).

8. Các giao thức ở tầng Network Interface.

TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TCP/IP:

1. Sự hình thành và phát triển:

• TCP/IP (Tranmission Control Protocol/Internet Protocol) : là bộ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng .Ta cũng thể hiểu:

TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và là một giao thức có kết nối (connected-oriented).

IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI và là một giao thức không kết nối (connectionless).

• TCP/IP được phát triển từ thời kỳ đầu của Internet,được dề xuất bởi Vinton G.Cerf và Robert E.Kahn(Mỹ),1974.

• Mô hình TCP/IP bốn tầng được thiết kế dựa trên họ giao thức TCP/IP.

2. TCP/IP Layers & Protocols

ProtocolLayer

3.Cách truyền ,đóng gói dữ liệu của TCP/IP:

• Dữ liệu được xử lý bởi tầng Application.• Tầng Application tổ chức DL theo khuôn dạng và trật tự để tầng ứng

dụng ở máy nhận có thể hiểu được.• Tầng xuống tầng dưới theo dòng byte ứng dụng gửi dữ liệu nối

byte.• Tầng ứng dụng gửi các thông tin điều khiển khác giúp xác định địa

chỉ đến, đi của dữ liệu.• Khi tới tầng giao vận, DL sẽ được đóng thành các gói có kích thước

nhỏ hơn 64 KB (Segment (TCP) /Datagram (UDP)) .• Các đoạn dữ liệu của tầng giao vận sẽ được đánh địa chỉ logic tại

tầng Internet nhờ giao thức IP, sau đó dữ liệu được đóng thành các gói dữ liệu (Packet/Datagram) .

• Khi các gói dữ liệu từ tầng Internet tới tầng tiếp cận mạng, nó sẽ được gắn thêm một header khác để tạo thành khung dữ liệu (frame).

• DL tới máy nhận gói được xử lý theo chiều ngược lại.Sơ đồ đóng gói dữ liệu:

Application

Transport

Internet

Network Interface

Data

DataTCP

Header

DataTCP

HeaderIP Header

DataTCP

HeaderIP HeaderEtherne

t Header

Ethernet Trailer

4 .Các chức năng của các Lớp trong TCP/IP: Lớp Application:• Quản lý các giao thức, như hỗ trợ việc trình bày, mã hóa và quản lý

cuộc gọi.• Kiểm soát các giao thức lớp cao, các chủ đề về trình bày, biểu diễn

thông tin, mã hóa và điều khiển hội thoại. • Đặc tả cho các ứng dụng phổ biến:

+ FTP (File Transfer Protocol): là dịch vụ có tạo cầu nối, sử dụng TCP để truyền các tập tin giữa các hệ thống.

+ TFTP (Trivial File Transfer Protocol): là dịch vụ không tạo cầu nối, sử dụng UDP. Được dùng trên router để truyền các file cấu hình và hệ điều hành.

+ NFS (Network File System): cho phép truy xuất file đến các thiết bị lưu trữ ở xa như một đĩa cứng qua mạng.

+ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): quản lý hoạt động truyền e-mail qua mạng máy tính.

+ Telnet (Terminal emulation): cung cấp khả năng truy nhập từ xa vào máy tính khác. Telnet client là host cục bộ, telnet server là host ở xa.

+ SNMP (Simple Network Management): cung cấp một phương pháp để giám sát và điều khiển các thiết bị mạng.

+ DNS (Domain Name System): thông dịch tên của các miền (Domain) và các node mạng được công khai sang các địa chỉ IP.

Các cổng phổ biến cho các giao thức lớp ứng dụng.

5. Lớp Transport(Vận chuyển).

• Chức năng: Đảm nhiệm việc vận chuyển từ nguồn đến đích. Tầng Transport đảm

nhiệm việc truyền dữ liệu thông qua hai nghi thức TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).

Truyền thông giữa các thiết bị ,dẫn truyền internet ,chèn thêm các thông tin điều khiển ,tiêu đề.

• Các giao thức của tầng Transport:Có hai giao thức tại tầng vận chuyển là : TCP ( Transport Control

Protocol) và UDP ( User Datagram Protocol ). Cả hai đều nằm giữa tầng ứng dụng và tầng mạng. TCP và UDP có trách nhiệm truyền thông tiến trình với tiến trình tại tầng giao vận (process – to – process).

TCP (Transmission Control Protocol) hoặc UDP (User Datagram Protocol):

Một trong hai giao thức này sẽ đi kèm IP nhằm đảm bảo tính chính xác trong quá trình truyền/nhận dữ liệu.

TCP và UDP (User Datagram Protocol):

- Phân đoạn dữ liệu ứng dụng lớp trên.

- Truyền các segment từ một thiết bị đầu cuối này đến thiết bị đầu cuối khác.Riêng TCP còn có thêm các chức năng:

- Thiết lập các hoạt động end-to-end.

- Cửa sổ trượt cung cấp điều khiển luồng.

- Chỉ số tuần tự và báo nhận cung cấp độ tin cậy cho hoạt động.• Ngoài ra:

TCP là một giao thức kiểu “ hướng liên kết “ ( connection – oriented ) nghĩa là cần phải thiết lập liên kết locgic trước khi có thể truyền dữ liệu.Đơn vị dữ liệu dùng trong TCP được gọi là segment ( đoạn dữ liệu ) có khuôn dạng được mô tả dưới đây :

•Nhiệm vụ của TCP : - Là giao thức điều khiển đường truyền.

- TCP là tầng trung gian giữa giao thức IP bên dưới và một ứng dụng bên trên trong bộ giao thức TCP/IP.

- TCP đáng tin cậy, làm cho các ứng dụng có cung cấp các kết nối

thể liên lạc trong suốt với nhau.

- TCP làm nhiệm vụ của tầng giao vận trong mô hình OSI đơn giản của các mạng máy tính.

- Sử dụng TCP, các ứng dụng trên máy có thể trao đổi dữ liệu hoặc các gói tin.

- TCP hỗ trợ nhiều giao thức ứng dụng phổ biến nhất trên Internet và các ứng dụng kết quả, trong đó có WWW, thư điện tử,…

6.Cấu trúc gói của TCP:

• Cấu trúc gói tin TCP:

- Source port: port nguồn

- Destination Port: port đích

- Sequence numbersố tuần tự (để sắp xếp các gói tin theo đúng trật tự của nó).

- Acknowledgment number ACK (số): số thứ tự của Packet mà bên nhận đang chờ đợi.

- Header Length: chiều dài của gói tin.- Reserved: trả về 0

- Code bit: các cờ điều khiển.- Windows: kích thước tối đa mà bên nhận có thể nhận được.- Checksum: máy nhận sẽ dùng 16 bit này để kiểm tra dữ liệu trong

gói tin có đúng hay không.

- Data: dữ liệu trong gói tin (nếu có).

Nguyên tắc hoạt động:

Các ứng dụng gửi các dòng gồm các byte 8-bit tới TCP để chuyển qua mạng

TCP phân chia dòng byte này thành các đoạn (segment) có kích thước thích hợp.

Sau đó, TCP chuyển các gói tin thu được tới giao thức IP để gửi nó qua một liên mạng tới mô đun TCP tại máy tính đích.Thiết lập kết nối:• Bước 1: Client gửi một gói tin (SYN) xin kết nối với server tại một cổng

nào đó.• Bước 2: Server trả bằng lời một gói tin chấp nhận kết nối (SYN-ACK).• Bước 3: Client gửi một tín hiệu báo nhận (ACK) cho server. Đến đây, cả

client và server đều đã nhận được một tin báo nhận (acknowledgement) về kết nối, và việc truyền dữ liệu sẽ diễn ra cho tới khi có tin hiệu đóng kết nối của một trong hai bên, đây chính là đặc điểm mà người ta xếp TCP vào loại giao thức kết nối tin cậy.

Truyền dữ liệu: Số thứ tự và tin báo nhận giải quyết được các vấn đề về

bị hỏng/mất và các gói lặp gói tin, truyền lại những gói tin đến sai thứ tự.

Tin báo nhận (hoặc không có tin báo nhận) là tín hiệu về tình trạng đường truyền giữa 2 máy tính.

TCP sử dụng một số cơ chế nhằm đạt được hiệu suất cao và ngăn ngừa khả năng nghẽn mạng gồm: cửa sổ trượt (sliding window), các thuật toán: slow-start, tránh nghẽn mạng (congestion avoidance), truyền lại và phục hồi nhanh, ...

Nhận xét:

- Truyền dữ liệu không lỗi (cơ chế sửa lỗi/truyền lại).

- Truyền các gói dữ liệu theo đúng thứ tự.

- Truyền lại các gói dữ liệu mất trên đường truyền.

- Loại bỏ các gói dữ liệu trùng lặp.

- Cơ chế hạn chế tắc nghẽn đường truyền.

Kết thúc kết nối:

Một quá trình kết thúc có 2 cặp gói tin trao đổi

Khi một bên muốn kết thúc, nó gửi đi một gói tin kết thúc (FIN) và bên kia gửi lại tin báo nhận (ACK).

Một kết nối có thể tồn tại ở dạng “nửa mở”: 1 bên đã kết thúc gửi dữ liệu nên chỉ nhận thông tin, bên kia vẫn tiếp tục gửi.

GIAO THỨC UDP : Là giao thức không hướng nối.

- Internet cung cấp sẵn hai giao thức vận tải cho các ứng dụng của nó,UDP và TCP.

- Giao thức giao vận cực kỳ đơn giản.

- Dịch vụ kiểu “cố gắng tối đa”, các segment của UDP có thể :

+ Mất.

+ Tầng ứng dụng chịu trách nhiệm sắp xếp theo đúng thứ tự.

- Không hướng nối:

+ Phía gửi, phía nhận không cần“bắt tay”

+ Các segment UDP được xử lý độc lập.• UDP là giao thức không kết nối, không tin cậy như giao thức TCP, nó được sủ dụng

thay thế TCP trong một số ứng dụng.• Nó không có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết. Nó cũng không cung cấp các

cơ chế báo nhận, không sắp xếp các đơn vị dữ liệu theo thứ tự đến và có thể dẫn đến tình trạng mất dữ liệu hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo lỗi cho người gửi.

• UDP cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng để định danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm của mạng. Do có ít chức năng nên UDP có xu hướng chạy nhanh hơn so với TCP. Nó thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy không cao.

7. Lớp Internet:1. Chức năng:

- Đảm nhiệm việc chọn lựa đường đi tốt nhất cho các gói tin. Nghi thức được sử dụng chính ở tầng này là nghi thức IP (Internet Protocol).

- Xử lý việc liên lạc của các thiết bị trên mạng, đảm nhiệm việc chọn lựa đường đi tốt nhất cho các gói tin. Giao thức chính hoạt động ở tầng này là giao thức IP .

- Đánh địa chỉ ,đóng gói và định tuyến đường đi.

2. Giao thức:• IP: không quan tâm đến nội dung của các gói nhưng tìm kiếm đường dẫn

cho gói tới đích.• ICMP (Internet Control Message Protocol): đem đến khả năng điều khiển

và chuyển thông điệp.• ARP (Address Resolution Protocol): xác định địa chỉ lớp liên kết số liệu

(MAC address) khi đã biết trước địa chỉ IP.• RARP (Reverse Address Resolution Protocol): xác định các địa chỉ IP khi

biết trước địa chỉ MAC.

Giao thức IP:• Là giao thức truyền dữ liệu dựa vào địa chỉ IP (IP address)• Máy tính, Printer, Modem…(gọi chung là Host) tham gia mạng dùng

TCP/IP phải có một địa chỉ IP riêng.• Địa chỉ IP gồm 32 bit, chia làm 4 Octet.• Thông thường, giá trị mỗi Octet được viết dạng Dec (ví dụ:

192.168.1.10).• Cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên kết mạng để

truyền dữ liệu.• IP có vai trò như giao thức tầng mạng trong OSI.• Giao thức IP là giao thức không liên kết.• Sơ đồ địa chỉ hóa để định danh các trạm (host) trong liên mạng được

gọi là địa chỉ IP 32 bit.• Địa chỉ IP gồm: netid và hostid (địa chỉ máy)Địa chỉ IP là để định

danh duy nhất cho một máy tính bất kỳ trên liên mạng.

Các giao thức khác:1. ARP: Trong mạng, hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau

Cần phải tìm được ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa chỉ vật lý của một trạm (MAC)

ARP để tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP cần thiết.

2. RARP:• RARP để tìm địa chỉ IP từ địa chỉ vật lý.

3. ICMP:• Truyền các thông báo điều khiển giữa các gateway hoặc một nút của liên

mạng.• Các lỗi:

+ Gói tin IP không thể tới đích

+ Router không đủ bộ nhớ đệm để lưu, chuyển một gói tin IP• Một thông báo ICMP được tạo và chuyển cho IP.• IP sẽ “bọc” (encapsulate) thông báo đó với một IP header và truyền đến

cho router hoặc trạm đích.

8 .Lớp Network Interface:

• Chức năng:

- Lớp Network Interface : Có tính chất tương tự như hai lớp Data Link và Physical của kiến trúc OSI.

- Định ra các thủ tục để giao tiếp với các phần cứng mạng và truy nhập môi trường truyền.Các chức năng của tầng giao tiếp mạng bao gồm ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và gói các gói IP thành các frame. Căn cứ vào dạng phần cứng và giao tiếp mạng, lớp giao tiếp mạng sẽ xác lập kết nối với đường truyền vật lý của mạng.

Chia thành 2 tầng con:

+ Lớp vật lý: làm việc với các thiết bị vật lý, truyền tới dòng bit 0, 1 từ nơi gửi đến nơi nhận. +Lớp liên kết dữ liệu: tại đây dữ liệu được tổ chức thành các khung (frame). Phần đầu khung chứa địa chỉ và thông tin điều khiển, phần cuối khung dành cho việc phát hiện lỗi.

• Đưa dữ liệu tới và nhận dữ liệu từ phương tiện truyền dẫn.Bao gồm các thiết bị vật lý như card mạng và cap mạng. Như card enthernet chứa địa chỉ điều khiển truy nhập phương tiện (MAC).

CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG

NGHE!