Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG VÀ IP

TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG VÀ IP

Tải bản đầy đủ - 0trang

4



Hình 1.1. Mơ hình OSI

Tầng vật lý là hạ tầng cơ sở của mạng truyền thông, cung cấp phương tiện

truyền tín hiệu thơ sơ ở dạng bit. Hình dáng của các nút cắm điện , tần số để phát

sóng là bao nhiêu, và những cái thuộc hạ tầng tương tự, được xác định ở đây. Một

ví dụ tương tự của tầng này là ví dụ về hạ tầng của một mạng lưới bưu phẩm, bao

gồm việc xác định những thứ như giấy thư và mực chẳng hạn.

Chức năng và dịch vụ chính mà tầng vật lý giải quyết là:





Thiết lập và ngắt mạch một liên kết viễn thông trên một phương tiện truyền



thơng





Tham gia vào một tiến trình trong đó tài nguyên được nhiều người sử dụng



cùng một lúc, chẳng hạn phân giải sự tranh chấp và khống chế luồng (Biến đổi thể



5



dạng của dữ liệu số trong thiết bị của người dùng đồng bộ với tín hiệu được truyền

qua đường truyền thông.

1.1.2 Lớp liên kết dữ liệu



Tầng liên kết dữ liệu là tầng hai của mơ hình bảy tầng OSI. Nó đáp ứng các

yêu cầu phục vụ của tầng mạng và phát sinh các yêu cầu phục vụ gửi tới tầng vật

lý.

Tầng liên kết dữ liệu là tầng mạng có nhiệm vụ truyền dữ liệu giữa các nút

mạng kề nhau trong một mạng diện rộng hoặc giữa các nút trong cùng

một segment mạng cục bộ. Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện chức

năng và thủ tục để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng và có thể cung cấp

phương tiện để phát hiện và có thể sữa các lỗi có thể nảy sinh tại tầng vật lý. Ví dụ

về các giao thức liên kết dữ liệu là giao thức Ethernet cho các mạng cục bộ và các

giao thức PPP, HDLC và ADCCP cho các kết nối điểm tới điểm .

Nhiệm vụ của liên kết dữ liệu là gửi thông tin từ nơi này đến một số nơi khác. Tại

tầng này, một nút mạng không cần phải có khả năng gửi tới mọi nút khác, mà chỉ

cần gửi được tới một số nút khác.Trong các mối quan hệ xã hội cũng vậy, người ta

cần quen biết ít nhất một người khác,nhưng không nhất thiết phải biết tất cả.

Tầng liên kết dữ liệu cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu qua các liên kết vật lý.

Việc chuyển đó có thể đáng tin cậy hoặc khơng đáng tin cậy; nhiều giao thức liên

kết dữ liệu khơng có acknowledgement (các thông điệp báo rằng đã nhận được một

frame và đã chấp nhận frame đó), một số giao thức liên kết dữ liệu thậm chí còn

khơng có bất cứ dạng checksum nào để kiểm tra lỗi truyền. Trong các trường hợp

đó, các giao thức ở các tầng cao hơn phải cung cấp các chức năng điều khiển lưu

lượng , kiểm lỗi, và xác nhận và truyền lại .



6



1.1.3. Lớp mạng.



Tầng mạng cung cấp các chức năng và qui trình cho việc truyền các chuỗi dữ

liệu có độ dài đa dạng, từ một nguồn tới một đích, thơng qua một hoặc nhiều mạng,

trong khi vẫn duy trì chất lượng dịch vụ mà tầng giao vận yêu cầu. Tầng mạng thực

hiện chức năng định tuyến. Các thiết bị định tuyến hoạt động tại tầng này — gửi dữ

liệu ra khắp mạng mở rộng, làm cho liên mạng trở nên khả thi (còn có thiết bị

chuyển mạch tầng 3, còn gọi là chuyển mạch IP). Đây là một hệ thống định vị địa

chỉ lôgic – các giá trị được chọn bởi kỹ sư mạng. Hệ thống này có cấu trúc phả hệ.

Ví dụ điển hình của giao thức tầng 3 là giao thức IP.

Định tuyến là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (gói

tin) từ trạm nguồn đến trạm đích trong một liên mạng. Chức năng định tuyến được

thực hiện ở lớp mạng,cho phép bộ định tuyến đánh giá các đường đi sẵn có tới

đích. Để đánh giá đường đi, bộ định tuyến sử dụng các thông tin tơpơ mạng. Các

thơng tin này có thể do người quản trị thiết lập hoặc được thu nhận thông qua các

giao thức định tuyến

Định tuyến (routing) chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được

đánh địa chỉ từ mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thơng qua các node

trung gian; thiết bị phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến). Tiến

trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa

những lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng

bảng định tuyến, được tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng

cho việc định tuyến hiệu quả.

Routing khác với Bridging ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấu trúc địa

chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phép nhập

liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ. Vì thế,



7



Routing làm việc tốt hơn Bridging trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng

chiếm ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet.

Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ cơng, còn

những mạng lớn hơn có topo mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựng thủ

cơng các bảng định tuyến là vơ cùng khó khăn. Tuy nhiên, hầu hết mạng điện thoại

chuyển mạch công cộng PSTN sử dụng bảng định tuyến được tính tốn trước, với

những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn. Định tuyến động cố

gắng giải quyết vấn đề này bằng việc xây dựng bảng định tuyến một cách tự động,

dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, và cho phép mạng

hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi và nghẽn.

Định tuyến động chiếm ưu thế trên Internet. Tuy nhiên, việc cấu hình các giao

thức định tuyến thường đòi hỏi nhiều kinh nghiệm; đừng nên nghĩ rằng kỹ thuật

nối mạng đã phát triển đến mức hoàn thành tự động việc định tuyến. Cách tốt nhất

là nên kết hợp giữa định tuyến thủ công và tự động.

Những mạng trong đó các gói thơng tin được vận chuyển, ví dụ như Internet,

chia dữ liệu thành các gói, rồi dán nhãn với các đích đến cụ thể và mỗi gói được

lập lộ trình riêng biệt. Các mạng xoay vòng, như mạng điện thoại, cũng thực hiện

định tuyến để tìm đường cho các vòng (ví dụ như cuộc gọi điện thoại) để chúng có

thể gửi lượng dữ liệu lớn mà không phải tiếp tục lặp lại địa chỉ đích.

Định tuyến IP truyền thống vẫn còn tương đối đơn giản vì nó dùng cách định

tuyến bước kế tiếp router chỉ xem xét nó sẽ gửi gói thơng tin đến đâu và khơng

quan tâm đường đi sau đó của gói trên những bước truyền còn lại. Tuy nhiên,

những chiến lược định tuyến phức tạp hơn có thể được và thường được dùng trong

những hệ thống như MPLS, ATM hay Frame Relay, những hệ thống này đôi khi

được sử dụng như công nghệ bên dưới để hỗ trợ cho mạng IP.



8



1.1.4. Lớp giao vận.



Tầng giao vận là tầng thứ tư trong bảy tầng của mơ hình OSI. Tầng này chịu

trách nhiệm đáp ứng các đòi hỏi về dịch vụ của tầng phiên và đưa ra các yêu cầu

dịch vụ đối với tầng mạng.

Tầng giao vận cung cấp dịch vụ xuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các máy

chủ .Tầng này chịu trách nhiệm sửa lỗi ,điều khiển lưu lượng dữ liệu, đảm bảo dữ

liệu được chuyển tải một cách trọn vẹn. Trong Bộ giao thức liên mạng - TCP/IP,

chức năng này thường được thực hiện bởi giao thức định hướng kết nối TCP.

Giao vận kiểu datagram, UDP - Giao thức Datagram Người dùng, không cung

cấp dịch vụ sửa lỗi hay điều khiển lưu lượng dữ liệu mà dành nhiệm vụ này

cho phần mềm ứng dụng. Mục đích của tầng giao vận là cung cấp dịch vụ xuyên

dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng đầu cuối, nhờ đó các tầng trên khơng

phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả.

Tầng giao vận thường biến dịch vụ đơn giản, có độ tin cậy thấp của tầng mạng

thành một dịch vụ mạnh hơn. Có một danh sách dài liệt kê những dịch vụ có thể

được cung cấp bởi tầng này. Khơng có một dịch vụ nào trong đó là bắt buộc cả, bởi

vì khơng phải chương trình ứng dụng nào cũng yêu cầu tất cả những dịch vụ hiện

có. Một số dịch vụ làm lãng phí chi phí phụ, hoặc trong vài trường hợp còn gây

phản tác dụng.

 Định hướng kết nối (Connection-Oriented)

 Phân phát theo trật tự đã gửi (Same Order Delivery)

 Dữ liệu đáng tin cậy (Reliable Data)

 Điều khiển lưu lượng (Flow Control)

 Định hướng byte (Byte Orientation)

 Cổng (Port)



9



1.1.5. Lớp phiên.



Tầng phiên là tầng thứ năm trong bảy tầng mơ hình OSI. Tầng này đáp ứng

các yêu cầu dịch vụ của tầng trình diễn và gửi các yêu cầu dịch vụ tới tầng

giao vận.

Tầng phiên cung cấp một cơ chế để quản lý hội thoại giữa các tiến trình ứng

dụng của người dùng cuối. Tầng này hỗ trợ cả lưỡng truyền và đơn truyền , và thiết

lập các qui trình đánh dấu điểm hồn thành, trì hỗn , kết thúc , và khởi động lại .

Thơng thường, tầng phiên hồn tồn khơng được sử dụng, song có một vài chỗ

nó có tác dụng. Ý tưởng là cho phép thông tin trên các dòng khác nhau, có thể xuất

phát từ các nguồn khác nhau, được hội nhập một cách đúng đắn. Cụ thể, tầng này

giải quyết những vấn đề về đồng bộ hóa, đảm bảo rằng khơng ai thấy các phiên bản

khơng nhất quán của dữ liệu, hoặc những tình trạng tương tự.

Một chương trình ứng dụng trực quan rõ ràng là chương trình hội thoại trên

mạng . Tại đây, chúng ta cần phải đảm bảo các dòng dữ liệu âm thanh và hình ảnh

khớp nhau, hay nói cách khác, chúng ta không muốn gặp vấn đề lipsync (sự không

đồng bộ giữa hình ảnh người nói và âm thanh được nghe thấy). Chúng ta cũng còn

muốn "điều khiển sàn" , ví dụ như việc đảm bảo hình ảnh được xuất hiện trên màn

ảnh và lời nói được tiếp âm là của người phát biểu, hoặc được chọn theo một tiêu

chí nào đó khác.

Một ứng dụng lớn khác nữa là trong các chương trình truyền hình trwucj tiếp,

trong đó các dòng âm thanh và hình ảnh, phải được hòa nhập với nhau một cách

liền mạch, sao cho ta khơng có đến một nửa giây khơng phát hình hay nửa giây mà

hai hình được phát đồng thời. Tóm lại: tầng phiên thiết lập, quản lý, và ngắt mạch

(phiên) kết nối giữa các chương trình ứng dụng đang cộng tác với nhau. Nó còn bổ

sung thông tin về luồng giao thông dữ liệu .



10



1.1.6. Lớp trình diễn.



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

truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ tầng Application sang dạng

Fomat chung. Và tại máy tính nhận, lớp này lại chuyển từ Fomat chung sang định

dạng của tầng Application. Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau: - Dịch các

mã kí tự từ ASCII sang EBCDIC. - Chuyển đổi dữ liệu, ví dụ từ số interger sang số

dấu phảy động. - Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng. - Mã hoá và

giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng.

1.1.7. Lớp ứng dụng.



Tầng ứng dụng là tầng thứ bảy trong bảy tầng cấp của mơ hình OSI. Tầng này

giao tiếp trực tiếp với các tiến trình ứng dụng và thi hành những dịch vụ thơng

thường của các tiến trình đó; tầng này còn gửi các yêu cầu dịch vụ tới tầng trình

diễn.

Những dịch vụ thơng thường của tầng ứng dụng cung cấp sự chuyển đổi về

ngữ nghĩa giữa các tiến trình ứng dụng có liên quan. Chú ý: những ví dụ về các

dịch vụ của trình ứng dụng thường được quan tâm bao gồm tệp ảo , thiết bị cuối

ảo ,và các giao thức dành cho việc thao tác và thuyên chuyển các tác vụ

1.2. TỔNG QUAN VỀ IP



Giao thức IP là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy

chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng chuyển mạch gói. Dữ liệu

trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là các gói .Cụ thể, IP

khơng cần thiết lập các đường truyền trước khi một máy chủ gửi các gói tin cho

một máy khác mà trước đó nó chưa từng liên lạc với.

Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu khơng đảm bảo (còn gọi là cố

gắng cao nhất), nghĩa là nó hầu như khơng đảm bảo gì về gói dữ liệu. Gói dữ liệu

có thể đến nơi mà khơng còn ngun vẹn, nó có thể đến khơng theo thứ tự (so với



11



các gói khác được gửi giữa hai máy nguồn và đích đó), nó có thể bị trùng lặp hoặc

bị mất hoàn toàn. Nếu một phần mềm ứng dụng cần được bảo đảm, nó có thể được

cung cấp từ nơi khác, thường từ các giao thức giao vận nằm phía trên IP.

Hiện nay giao thức IP đang thống trị toàn bộ các giao thức lớp 3 và hầu như

tất cả các xu hướng phát triển mạng hay dịch vụ mới đều hướng vào IP. Trước đây

mỗi mạng viễn thông được thiết kế để cung cấp một hoặc một vài loại dịch vụ đặc

trưng cho mạng. Tuy nhiên với sự phổ biến của IP, các mạng viễn thơng ngày nay

đang có xu hướng hội tụ để có thể truyền được nhiều loại hình thơng tin trên một

nền mạng IP duy nhất. Sự hội tụ này là nền tảng để mạng có thể cung cấp các dịch

vụ viễn thông phong phú và đa dạng đến người sử dụng một cách dễ dàng nhất.

IP là giao thức chuyển tiếp gói tin được thực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP

định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng

điều khiển ở mức thấp. Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất

trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích.

Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do

vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về

nguyên tắc chuyển tin và nó phải có khả năng hoạt động trong mơi trường mạng

gồm nhiều nút. Kết quả tính tốn của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng

chuyển tin chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích.

Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP tới

hướng đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách

này, mỗi nút mạng tính tốn mạng chuyển tin một cách độc lập. Phương thức này,

do vậy yêu cầu kết quả tính tốn của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất

quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai

hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.



12



Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với

phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút

thì chúng sẽ được truyền qua cùng một điểm tới đích. Điều này khiến cho mạng

khơng thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.

Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao

độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho

phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự

thay đổi về topo mạng qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các

phương thức như CIDR , kích thước của bản tin được duy trì ở mức chấp nhận

được, và do việc tính tốn định tuyến đều được các nút tự thực hiện nên mạng có

thể mở rộng mà khơng cần bất cứ thay đổi nào.

Một số vấn đề trong mạng IP hiện tại:





Lưu lượng IP được định tuyến và hướng đi trên Internet sử dụng các



giao thức định tuyến IP như OSPF, RIP, EIGRP, BGP… Do các giao thức định

tuyến đó chỉ hoạt động tốt trong mơ hình mạng đơn giản, còn với mơ hình mạng

phức tạp sẽ gây ra mất cân bằng tải.



Thiếu quản lí lưu lượng: tất cả lưu lượng nhận dịch vụ best-effort và

khơng có cách nào đốn trước và đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS mà sẽ cung cấp

cho một luồng lưu lượng riêng.



Các giao thức định tuyến ít hoặc khơng có khả năng điều khiển luồng:

Khơng có thơng báo, cũng như kết hợp chặt chẽ tài nguyên mạng khả dụnghoặc đã

sử dụng.





Các thuật toán định tuyến sử dụng cho các giao thức trên có xu hướng



hội tụ lưu lượng trên cùng các liên kết hay giao tiếp mạng, dẫn đến khơng có sự

điều phối cân bằng vàsự tắc nghẽn tải.



13







Thiếu sự điều khiển trên hệ thống định tuyến động làm cho các nhà



khai thác mạng nói chung và các nhà cung cấp lớn nói riêng có ít khả năng dự tính

trước lưu lượng và hiệu suất trong mạng của họ. Khó khăn cho các nhà quản lí

mạng để thực hiện hiệuquả các chính sách giải quyết các vấn đề hiệu suất mạng, kĩ

thuật điều khiển luồng cũng như QoS hạn chế, kém hiệu quả trong quản lí tài

nguyên mạng ngày nay.

1.2.1. Giao thức TCP/IP.



Bộ giao thức TCP/IP là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao

thức mà internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Bộ

giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP và IP. Chúng

cũng là hai giao thức đầu tiên được định nghĩa.

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập

hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền

dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng trên một dịch vụ được định nghĩa rõ

ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về mặt lôgic, các

tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng

dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối

cùng có thể được truyền đi một cách vật lý.

 Các tầng trong chồng giao thức của bộ giao thức TCP/IP

Tầng ứng dụng:

Tầng ứng dụng là nơi các chương trình mạng thường dùng nhất làm việc nhằm

liên lạc giữa các nút trong một mạng. Giao tiếp xảy ra trong tầng này là tùy theo

các ứng dụng cụ thể và dữ liệu được truyền từ chương trình, trong định dạng được

sử dụng nội bộ bởi ứng dụng này, và được đóng gói theo một giao thức tầng giao

vận. Do chồng TCP/IP khơng có tầng nào nằm giữa ứng dụng và các tầng giao vận,

tầng ứng dụng trong bộ TCP/IP phải bao gồm các giao thức hoạt động như các giao



14



thức tại tầng trình diễn và tầng phiên của mơ hình OSI. Việc này thường được thực

hiện qua các thư viện lập trình. Dữ liệu thực để gửi qua mạng được truyền cho tầng

ứng dụng, nơi nó được đóng gói theo giao thức tầng ứng dụng. Từ đó, dữ liệu được

truyền xuống giao thức tầng thấp tại tầng giao vận.

Hai giao thức tầng thấp thông dụng nhất là TCP và UDP. Mỗi ứng dụng sử

dụng dịch vụ của một trong hai giao thức trên đều cần có cổng. Hầu hết các ứng

dụng thơng dụng có các cổng đặc biệt được cấp sẵn cho các chương trình phục

vụ (HTTP - Giao thức truyền siêu văn bản dùng cổng 80; FTP - Giao thức truyền

tệp dùng cổng 21, v.v..) trong khi các trình khách sử dụng các cổng tạm

thời Các thiết bị định tuyến và thiết bị chuyển mạch không sử dụng tầng này nhưng

các ứng dụng điều chỉnh thơng lượng thì có dùng.

Tầng giao vận

Trách nhiệm của tầng giao vận là kết hợp các khả năng truyền thông điệp ttrực

tiếp không phụ thuộc vào mạng bên dưới, kèm theo kiểm soát lỗi phân mảnh

và điều khiển lưu lượng. Việc truyền thông điệp trực tiếp hay kết nối các ứng dụng

tại tầng giao vận có thể được phân loại như sau:

 Định hướng kết nối (connection-oriented), ví dụ TCP

 Phi kết nối (connectionless), ví dụ UDP

 Tầng giao vận có thể được xem như một cơ chế vận chuyển thông thường,

nghĩa là trách nhiệm của một phương tiện vận tải là đảm bảo rằng hàng hóa/hành

khách của nó đến đích an tồn và đầy đủ.

 Tầng giao vận cung cấp dịch vụ kết nối các ứng dụng với nhau thông qua

việc sử dụng các cổng TCP và UDP. Do IP chỉ cung cấp dịch vụ phát chuyển nỗ lực

tối đa ,tầng giao vận là tầng đâu tiên giải quyết vấn đề độ tin cậy.

Ví dụ, TCP là một giao thức định hướng kết nối. Nó giải quyết nhiều vấn đề

độ tin cậy để cung cấp một dòng byte đáng tin cậy :



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG VÀ IP

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×