Tổng quan về mạng máy tính
Mạng máy tính
Ngày nay, nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng trở nên thiết yếu và đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống Sự phát triển liên tục của mạng máy tính mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho con người.
Sự phát triển của công nghệ truyền dữ liệu đã dẫn đến sự ra đời của các hệ thống viễn thông tương thích với máy tính Mạng máy tính lớn nhất đầu tiên, ARPA, được Bộ Quốc phòng Mỹ thành lập vào cuối những năm 1960, nhằm mục đích trao đổi thông tin hiệu quả Hệ thống này kết nối các máy tính tại Bộ Quốc phòng với các trường đại học và phòng thí nghiệm trong nước thông qua việc thuê kênh riêng.
Mạng máy tính là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong công nghệ truyền thông, bao gồm nhiều vấn đề từ nguyên lý thiết kế đến mô hình ứng dụng.
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
1 Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các máy tính. Các tín hiệu điện tử đó được biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc dạng sóng điện từ, trải từ sóng radio tới sóng cực ngắn (microware) và tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu Có 2 loại đường truyền phổ biến hiện nay là: đường truyền hữu tuyến và đường truyền vô tuyến. Đường truyền hữu tuyến bao gồm: Cáp đồng trục (coaxial cable), cáp đôi xoắn (twisted pair cable), cáp sợi quang (fiber optic cable). Đường truyền vô tuyến: sóng radio, viba, tia hồng ngoại.
2 Kiến trúc mạng (Network Architecture)
Kiến trúc mạng máy tính mô tả cách kết nối các máy tính và bao gồm các quy tắc, quy ước cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả của mạng Hình trạng kết nối giữa các máy tính được gọi là topo mạng, trong khi tập hợp các quy tắc truyền thông được gọi là giao thức mạng Hai khái niệm này, topo và giao thức, là nền tảng quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính.
Topo mạng có 2 kiểu chủ yếu là:
1.1.1 Điểm - điểm (point to point).
Các đường truyền kết nối các nút với nhau, trong đó mỗi nút có nhiệm vụ lưu trữ tạm thời và chuyển tiếp dữ liệu đến đích Vì vậy, mạng này thường được gọi là mạng “lưu chuyển tiếp” (store-and-forward).
Mạng star là một cấu trúc hình sao, trong đó tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm, có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp tín hiệu đến trạm đích Tùy theo nhu cầu, thiết bị trung tâm có thể là bộ chuyển mạch (switch), bộ chọn đường (router) hoặc bộ phân kênh (hub) Vai trò chính của thiết bị này là thiết lập các liên kết điểm-điểm giữa các cặp trạm cần trao đổi thông tin.
Mạng sao có cấu hình đơn giản và dễ dàng trong việc thiết lập cũng như điều chỉnh, cho phép thêm hoặc bớt trạm một cách thuận tiện Một trong những ưu điểm nổi bật của mạng sao là khả năng kiểm soát và khắc phục sự cố hiệu quả Đặc biệt, nhờ sử dụng liên kết điểm-điểm, mạng sao tận dụng tối đa tốc độ của đường truyền vật lý.
Nhược điểm của mạng này là độ dài đường truyền nối 1 trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m, với công nghệ hiện tại).
1.1.2 Kiểu quảng bá (point to multipoint).
Tất cả các nút trong một mạng đều chia sẻ cùng một đường truyền vật lý, cho phép dữ liệu từ bất kỳ nút nào được tiếp nhận bởi tất cả các nút khác Do đó, việc chỉ định địa chỉ đích cho dữ liệu là cần thiết, giúp mỗi nút kiểm tra và xác định xem dữ liệu có phù hợp với địa chỉ của nó hay không.
SV Bùi Ngọc ánh 3 phải dành cho mình không.
Mạng vòng (Ring) là một cấu trúc mạng trong đó tín hiệu được lưu chuyển theo một chiều nhất định trên một vòng Mỗi trạm trong mạng kết nối với vòng thông qua một bộ chuyển tiếp (repeater), có nhiệm vụ nhận và chuyển tiếp tín hiệu đến trạm tiếp theo Để quản lý việc truyền dữ liệu, cần có giao thức điều khiển cấp phát "quyền" cho các trạm Để nâng cao độ tin cậy, có thể lắp đặt các đường truyền dư thừa tạo thành vòng dự phòng, giúp đảm bảo rằng khi vòng chính gặp sự cố, vòng phụ sẽ hoạt động ngược chiều để duy trì kết nối.
Hình 1.2: Cấu trúc mạng Ring
Mạng vòng cũng có ưu, nhược điểm như dạng sao, điều khác biệt quan trọng là dạng vòng đòi hỏi giao thức đường truyền khá phức tạp.
Trong mạng Bus, tất cả các trạm kết nối với một đường truyền chính duy nhất, được gọi là bus Đường truyền này được giới hạn ở hai đầu bằng các đầu nối đặc biệt gọi là terminator Mỗi trạm trong mạng được kết nối vào bus thông qua đầu nối chữ T (T-connector) hoặc bộ thu phát (transceiver).
Hình1 3: Cấu trúc mạng kiểu Bus
Khi một trạm truyền dữ liệu tín hiệu được quảng bá trên hai chiều của Bus, mọi trạm còn lại đều có khả năng nhận tín hiệu trực tiếp Đối với Bus một chiều, tín hiệu chỉ di chuyển theo một hướng, do đó terminator cần được thiết kế để phản xạ tín hiệu trở lại, giúp chúng đến được các trạm ở phía bên kia Như vậy, trong topology Bus, dữ liệu được truyền qua các liên kết điểm-nhiều điểm hoặc thông qua phương thức quảng bá.
Trong trường hợp này, việc thiết lập giao thức quản lý truy cập đường truyền là cần thiết Tuy nhiên, mức độ quản lý có thể linh hoạt, từ truy cập ngẫu nhiên đến truy cập có điều khiển chặt chẽ Mỗi phương pháp đều mang lại những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Giao thức là tập hợp các quy tắc và quy ước giữa hai thực thể truyền thông, giúp trao đổi thông tin hiệu quả trong mạng Nó bao gồm các thủ tục cho ba giai đoạn: thiết lập liên kết, duy trì liên kết và huỷ bỏ liên kết Các giao thức chuẩn hoá của ISO được phát triển dựa trên bốn hàm nguyên thuỷ: request, indication, response, và confirm.
Mạng có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau dựa trên các yếu tố chính như khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch và kiến trúc mạng.
Mô hình OSI
Năm 1984, ISO đã xây dựng chuẩn OSI (Open Systems Interconnection).
Mô hình này đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các hệ thống mở, phục vụ cho các ứng dụng phân tán Tính "mở" cho phép hai hệ thống kết nối và trao đổi thông tin hiệu quả, miễn là chúng tuân thủ mô hình tham chiếu cùng các tiêu chuẩn liên quan.
Mô hình tham chiếu gồm 7 tầng có tên gọi và chức năng như sau:
Hình 1.9:Mô hình tham chiếu 7 tầng OSI
1 Tầng vật lý (Physical Layer)
Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình OSI, liên quan đến các phương tiện truyền dữ liệu như cơ khí, điện và các thủ tục cần thiết Thuộc tính điện của tầng này liên quan đến việc biểu diễn các bít và tốc độ truyền bít, trong khi thuộc tính vật lý đề cập đến kích thước và cấu hình của giao diện truyền dẫn Bên cạnh đó, thuộc tính chức năng chỉ ra các nhiệm vụ mà các phần tử giao diện vật lý thực hiện giữa hệ thống và đường truyền, và thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức kiểm soát việc truyền các xâu bít qua đường truyền vật lý.
Trong quá trình phát triển mô hình OSI, hai tầng thấp là tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý được coi là không thể tách rời, thường được xem như một tầng phối hợp trong thực tế Mô hình OSI định nghĩa các mục đích khác nhau cho mỗi tầng, trong khi đó, mô hình TCP/IP kết hợp cả hai tầng này thành một, cho rằng sự phân chia giữa chúng mang tính lý thuyết hơn là thực tế.
2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Tầng liên kết dữ liệu đảm nhận vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và phát hiện các lỗi có thể xảy ra ở tầng vật lý, đồng thời có khả năng sửa chữa những lỗi này Thực tế, tầng liên kết là yếu tố chủ chốt trong việc đảm bảo sự ổn định và tin cậy của quá trình truyền dữ liệu.
6Session 5Transport 4Network 3Datalink 2Physical 1 sửa chữa lỗi gây ra trong suốt quá trình truyền
Tầng liên kết dữ liệu liên quan đến tín hiệu giao diện trong môi trường truyền thông vật lý như dây đồng, cáp quang và sóng viba Giao diện này thường xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm tia vũ trụ và sóng điện từ trong không gian.
Tầng mạng chịu trách nhiệm cung cấp lộ trình vật lý cho dữ liệu, xác định đường dẫn giữa hai máy Nó quản lý tất cả các lộ trình để hỗ trợ các tầng cao hơn và xem xét cấu trúc mạng nhằm tìm ra lộ trình tối ưu nhất cho việc gửi thông báo.
Hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là: Chọn đường (Routing) và chuyển tiếp (Relaying).
Chỉ tầng mạng mới gửi máy nguồn tới máy đích quản lý dữ liệu đưa qua hệ thống.
4 Tầng giao vận (Transpost Layer).
Tầng giao vận có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu một cách liên tục từ nguồn đến đích trong hệ thống mở Nó cũng đảm bảo việc thiết lập, duy trì và kết thúc giao tiếp giữa hai máy một cách hiệu quả.
Tầng giao vận đảm bảo rằng dữ liệu gửi và nhận phải khớp nhau, đồng thời quản lý quá trình truyền tải dữ liệu, xác định thứ tự và mức độ ưu tiên của chúng.
Tầng phiên và tổ chức đồng bộ hóa dữ liệu giữa các xử lý và ứng dụng, hoạt động ở tầng ứng dụng để cung cấp các tập dữ liệu đơn giản.
Điểm đồng bộ hóa cho phép ứng dụng theo dõi quá trình truyền và nhận dữ liệu Tầng phiên đóng vai trò như một bộ điều khiển thời gian và quản lý đường truyền dữ liệu.
Tầng phiên là một lớp giao tiếp ngang hàng giữa các ứng dụng, giúp chúng nhận biết trạng thái của nhau Khi xảy ra lỗi trong một ứng dụng, tầng phiên sẽ phát hiện và thông báo cho các ứng dụng liên quan, cho phép chúng nhận diện sự cố Ngoài ra, tầng phiên còn có khả năng đồng bộ hóa các ứng dụng đang kết nối, đảm bảo sự hoạt động liên tục và hiệu quả.
Tầng trình diễn có nhiệm vụ cô lập các tầng thấp hơn khỏi khuôn dạng dữ liệu của ứng dụng, chuyển đổi dữ liệu từ dạng ứng dụng sang khuôn dạng thông thường Tầng này xử lý dữ liệu máy độc lập, giúp biến đổi thông tin từ tầng ứng dụng sang dạng dữ liệu độc lập cho các tầng thấp hơn Tại đây, các dạng file và ký tự như ASCII và EBCDIC bị mất đi trong quá trình chuyển đổi dữ liệu thông qua “Ngôn ngữ lập trình mạng chung” theo mô hình tham chiếu OSI Tầng trình diễn không lưu trữ dữ liệu, mà chỉ chuyển đổi từ dạng thông thường sang các dạng đặc biệt của ứng dụng, với các lệnh hỗ trợ tùy thuộc vào kiểu ứng dụng Nếu dữ liệu đến không cần thay đổi khuôn dạng, thông tin có thể không được sửa chữa theo trật tự thông thường cho các ứng dụng của người sử dụng.
7 Tầng ứng dụng (Applicatio'n Layer)
Tầng ứng dụng là giao diện người dùng, nơi các ứng dụng như thư điện tử, chương trình đọc tin tức USENET, và hiển thị các module cơ sở dữ liệu hoạt động Nhiệm vụ chính của tầng này là hiển thị thông tin nhận được và gửi dữ liệu mới từ người dùng xuống các tầng thấp hơn Trong môi trường phân phối ứng dụng, tầng ứng dụng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và tương tác với người dùng.
Client/ Server tầng ứng dụng là nơi mà ứng dụng Client thường trú nó giao tiếp thông qua tầng thấp hơn tới Server.
8 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI
Có 2 Phương pháp truyền dữ liệu trong mô hình OSI:
8.1 Phương pháp truyền có liên kết
Phương pháp truyền dữ liệu này sử dụng các liên kết đã được thiết lập giữa trạm nguồn và trạm đích, đảm bảo thứ tự dữ liệu được gửi đến Để thực hiện việc truyền, cần có sự thiết lập liên kết, và mỗi liên kết logic yêu cầu cấp phát tài nguyên Sau khi hoàn tất việc truyền, liên kết sẽ được huỷ bỏ để thu hồi tài nguyên Quy trình truyền dữ liệu này bao gồm ba giai đoạn: thiết lập liên kết, duy trì liên kết và huỷ bỏ liên kết.
8.2 Phương pháp truyền không liên kết
Trong phương pháp này, các gói tin được truyền độc lập qua một con đường xác định dựa trên địa chỉ đích trong mỗi gói tin Phương pháp này không chú trọng đến thứ tự truyền tải của các gói tin và không yêu cầu giai đoạn thiết lập liên kết.
SV Bùi Ngọc ánh 12 huỷ bỏ liên kết.
Đường truyền
1 Đường truyền hữu tuyến (Cáp mạng)
1.1 Cáp đồng trục (Coaxial Cable)
Loại cáp này gồm 2 đường dây dẫn có 1 trục chung:
Một dây dẫn trung tâm (thường là một dây đồng cứng).
Một dây dẫn bao quanh dây dẫn trung tâm tạo thành một đường ống, có thể là dây bện, dây kim loại hoặc sự kết hợp của cả hai Lớp bọc này được gọi là lớp bọc kim (Shield) vì nó có chức năng chống nhiễu.
Giữa hai dây dẫn có một lớp cách ly và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic dùng để bảo vệ Cáp đồng trục có 2 loại:
- Một loại trở kháng là 50 (Based band Coaxial Cable).
- Một loại trở kháng là 75 (Broad band Coaxial Cable).
Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thường có dải thông từ 2,5Mb/s (ARCnet) tới 10Mb/s (Ethernet).
Cáp đồng trục sở hữu độ suy hao thấp hơn so với các loại cáp đồng khác, chẳng hạn như cáp xoắn đôi Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể mở rộng trong khoảng cách vài km.
1.2 Cáp xoắn đôi (Twisted-pair Cable)
Cáp xoắn đôi là loại cáp được cấu tạo từ hai dây dẫn đồng xoắn lại với nhau, giúp giảm thiểu nhiễu điện từ (EMI) từ môi trường xung quanh cũng như giữa các dây dẫn.
- Có hai loại cáp xoắn đôi được dùng hiện nay đó là loại bọc kim (STP-Shield
Twisted Pair) và cáp không bọc kim (UTP-Unshield Twisted Pair).
Cáp STP, với lớp bọc kim bên ngoài, có khả năng chống nhiễu điện từ hiệu quả Có nhiều loại cáp STP, bao gồm cả loại chỉ có một đôi dây xoắn trong vỏ bọc kim và loại có nhiều đôi dây xoắn.
Cáp STP có tốc độ lý thuyết khoảng 500Mb/s, nhưng thực tế thường chỉ đạt 155Mb/s trong khoảng cách 100m Tốc độ truyền dữ liệu tối đa của STP là 16Mb/s, đây là giới hạn cao nhất cho mạng Token Ring.
- Độ dài cáp STP thường giới hạn trong vài trăm mét.
- UTP: tính năng của UTP tương tự như STP, chỉ kém về khả năng chống nhiễu và suy hao do không có vỏ bọc kim.
Có 5 loại cáp UTP thường được dùng đó là:
- UTP loại 1 và 2 (Categories 1 and 2): sử dụng thích hợp cho truyền thoại và truyền dữ liệu tốc độ thấp (dưới 4Mb/s).
- UTP loại 3 (Category 3): thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên tới
Cáp UTP loại 3, mặc dù có thể đạt tốc độ tối đa 16Mb/s, nhưng hiện nay đã có những sơ đồ mới cho phép sử dụng loại cáp này với tốc độ lên đến 100Mb/s Loại cáp UTP này hiện đang là chuẩn phổ biến cho hầu hết các mạng điện thoại.
- UTP loại 4 (Category 4): là cáp thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 20Mb/s.
- UTP loại 5 (Category 5): thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 100Mb/s.
Cáp UTP được ưa chuộng trong việc lắp đặt mạng cục bộ hiện nay nhờ vào sự cân bằng giữa giá thành và hiệu suất, mang lại hiệu quả cao cho người dùng.
- 1.3 Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable)
Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm làm từ sợi thủy tinh hoặc plastic, có khả năng truyền dẫn tín hiệu quang Dây dẫn này được bọc bởi một lớp áo phản xạ tín hiệu, giúp giảm thiểu mất mát tín hiệu Lớp vỏ plastic bên ngoài bảo vệ cáp khỏi các tác động bên ngoài Cáp sợi quang chỉ truyền dẫn tín hiệu quang, do đó, dữ liệu cần được chuyển đổi thành tín hiệu quang trước khi truyền, và sau đó lại được chuyển đổi thành tín hiệu điện khi nhận.
Cáp sợi quang hoạt động chủ yếu ở hai chế độ: Single mode với một đường dẫn quang duy nhất và Multi mode với nhiều đường dẫn quang Sự phân loại cáp dựa vào đường kính lõi sợi quang, đường kính lớp áo bọc và chế độ hoạt động Hiện nay, có bốn loại cáp sợi quang phổ biến được sử dụng.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 8,3 micron/ đường kính lớp áo 125 micron/Single mode.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 62,5 micron/ đường kính lớp áo 125 micron/Single mode.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 50 micron/ đường kính lớp áo
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 100 micron/ đường kính lớp áo
Đường kính lõi của sợi quang rất nhỏ, gây khó khăn trong việc đấu nối cáp quang Do đó, cần sử dụng công nghệ đặc biệt, điều này dẫn đến chi phí cao.
Cáp sợi quang có khả năng truyền dữ liệu lên tới 2Gb/s và cho phép khoảng cách lắp đặt xa hơn nhiều so với cáp UTP, chỉ có thể hoạt động hiệu quả trong phạm vi 100m với tốc độ tối đa 100Mb/s Đặc biệt, cáp sợi quang có thể chạy trong vài km nhờ vào độ suy hao tín hiệu rất thấp, mang lại hiệu suất cao hơn Hơn nữa, cáp sợi quang không sử dụng tín hiệu điện, làm giảm nguy cơ nhiễu và tăng cường độ tin cậy cho hệ thống mạng.
SV Bùi Ngọc ánh 15 sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu, giúp tránh được nhiễu điện từ và các hiệu ứng điện khác mà cáp đồng thường gặp phải Điều này đảm bảo rằng tín hiệu truyền qua cáp sợi quang không thể bị phát hiện hay thu thập bởi các thiết bị điện từ của bên ngoài, từ đó tăng cường an ninh thông tin trên mạng.
Cáp sợi quang là lựa chọn lý tưởng cho mọi loại mạng hiện tại và trong tương lai, mặc dù có nhược điểm về khó khăn trong lắp đặt và chi phí cao.
Radio chiếm dải tần từ 10KHz đến 1GHz, trong đó có các băng tần quen thuộc như:
- VHF (Very High Frequency): truyền hình và FM Radio.
- UHF (Ultra High Frequency): truyền hình.
Có 3 phương thức truyền theo tần số Radio:
* Công suất thấp, tần số đơn (Low-power, single frequency): có tốc độ thực tế từ 1 đến 10Mb/s Độ suy hao lớn do công suất thấp, chống nhiễu kém.
* Công suất cao, tần số đơn (High-power, single frequency): tốc độ tương tự
1 đến 10Mb/s Độ suy hao có đỡ hơn nhưng khả năng chống nhiễu vẫn kém.
Trải phổ (Spread Spectrum) là công nghệ được áp dụng trong các hệ thống 900MHz với tốc độ truyền dữ liệu từ 2-6Mb/s Những hệ thống mới hơn hoạt động ở tần số GHz có khả năng đạt tốc độ cao hơn Tuy nhiên, do hoạt động ở công suất thấp, nên độ suy hao tín hiệu cũng lớn hơn.
Có 2 dạng truyền thông bằng vi ba : mặt đất và vệ tinh
Các hệ thống vi ba mặt đất thường hoạt động ở băng tần 4-6GHz và 21-
23GHz, tốc độ truyền dữ liệu từ 1-10Mb/s.
2.3 Các hệ thống hồng ngoại (Infrared System)
Có 2 phương pháp kết nối mạng bằng hồng ngoại: điểm-điểm và quảng bá. Các mạng điểm-điểm hoạt động bằng cách chuyển tiếp các thiết bị hồng ngoại từ một thiết bị tới các thiết bị kế tiếp Giải tần của phương pháp này từ 100GHz đến 1000THz, tốc độ đạt được khoảng từ 100Kb/s đến 16Mb/s.
Thiết bị mạng
1 Các bộ giao tiếp mạng
Các bộ giao tiếp mạng có thể được tích hợp trực tiếp vào bảng mạch chính của máy tính, hoặc dưới dạng các tấm giao tiếp mạng (Network Interface Card - NIC), hoặc cũng có thể là các bộ thích nghi đường truyền (Transmission Media Adapter).
Một NIC, hay Card mạng, có thể được lắp đặt vào khe cắm của máy tính và là thiết bị phổ biến nhất để kết nối máy tính với mạng Bên trong NIC có bộ thu phát với nhiều loại đầu nối khác nhau, giúp thực hiện chức năng kết nối hiệu quả.
Transmitter và Receiver là hai thành phần quan trọng trong mạng máy tính Transmitter chuyển đổi tín hiệu từ máy tính thành tín hiệu mạng cần thiết Nếu mạng sử dụng cáp UTP, Transceiver sẽ cung cấp tín hiệu cho kiểu đầu nối mạng tương ứng Ngược lại, nếu mạng sử dụng cáp sợi quang, Transceiver sẽ chuyển đổi tín hiệu máy tính thành tín hiệu quang cho mạng Ethernet NIC có thể sử dụng một trong ba kiểu đầu nối khác nhau.
- BNC Connector cho Thin Ethernet.
- AUI Connector cho Thick Ethernet.
Còn đối với Token Ring NIC có thể có 1 hoặc cả 2 loại đầu nối sau:
Nowell sử dụng thuật ngữ “bộ thích nghi đường truyền” để mô tả các thiết bị có khả năng điều chỉnh một kiểu đầu nối trên máy tính với kiểu đầu nối khác mà mạng yêu cầu Các thiết bị này bao gồm những loại sau:
Transceiver (hay MAU) dùng để nối các máy tính với các mạng Ethernet dùng Thick coax cable.
The Media Filter is designed to adapt a DB-15 Token Ring connector, while the Parallel Port Adapter enables laptops to connect to the network through their parallel ports.
SCSI Port Adapter (bộ thích nghi cổng SCSI)- Để nối máy tính với mạng qua một giao diện SCSI (Small Computer Systems Interface).
Hub là bộ chia (hay cũng được gọi là bộ tập trung – concentrator) dùng để đấu nối mạng.
Người ta phân ra làm 3 loại Hub sau:
Hub bị động (Passive Hub)
Hub bị động không chứa linh kiện điện tử và không xử lý tín hiệu dữ liệu, mà chỉ có chức năng tổ hợp các tín hiệu từ nhiều đoạn cáp mạng Khoảng cách giữa máy tính và Hub không được vượt quá một nửa khoảng cách tối đa cho phép giữa hai máy tính trên mạng.
Các mạng ARCnet thường dùng Hub bị động Các mạng Token Ring có xu hướng dùng Hub chủ động (Active Hub):
Hub chủ động (Active Hub):
Hub chủ động được trang bị linh kiện điện tử giúp khuếch đại và xử lý tín hiệu điện tử giữa các thiết bị trong mạng, quá trình này được gọi là tái sinh tín hiệu Nhờ vào khả năng tái sinh tín hiệu, mạng trở nên mạnh mẽ hơn, ít nhạy cảm với lỗi và cho phép khoảng cách giữa các thiết bị tăng lên Tuy nhiên, những lợi ích này cũng đồng nghĩa với việc giá thành của Hub chủ động cao hơn đáng kể so với Hub bị động.
Hub thông minh (Intelligent Hub).
Hub “thông minh” cũng là loại hub chủ động nhưng có thêm các chức năng mới sau:
Hub quản trị hiện nay hỗ trợ nhiều giao thức quản trị mạng, cho phép gửi gói tin đến trạm điều khiển mạng trung tâm Điều này giúp trạm trung tâm quản lý Hub hiệu quả, bao gồm khả năng ra lệnh cho Hub ngắt kết nối những liên kết gây ra lỗi mạng.
Switching Hub (Hub chuyển mạch) là loại Hub tiên tiến nhất, sử dụng các mạch để nhanh chóng chọn đường cho tín hiệu giữa các cổng Khác với việc chuyển tiếp tin tới tất cả các cổng, Switching Hub chỉ chuyển tiếp gói tin đến cổng kết nối với trạm đích Nhiều Switching Hub có khả năng chuyển mạch gói tin theo con đường nhanh nhất, nhờ vào tính ưu việt của nó, loại thiết bị này đang dần thay thế các Bridge và Router.
Repeater có chức năng tiếp nhận và chuyển tiếp các tín hiệu dữ liệu thường được dùng nối 2 đoạn cáp mạng Ethernet (để mở rộng mạng).
Một số Repeater chỉ đảm nhận chức năng khuyếch đại tín hiệu, nhưng điều này cũng đồng nghĩa với việc mọi tiếng ồn trên mạng sẽ bị khuếch đại theo Hơn nữa, nếu tín hiệu gốc đã bị méo, loại Repeater này cũng không thể cải thiện chất lượng tín hiệu.
Hình 1.13: Kết nối mạng dùng Repeater
Các loại Repeater tiên tiến có khả năng mở rộng phạm vi mạng bằng cách khuyếch đại và tái sinh tín hiệu Chúng xác định dữ liệu trong tín hiệu nhận được và chỉ tái sinh tín hiệu gốc, giúp khuyếch đại tín hiệu mong muốn, giảm tiếng ồn và hiệu chỉnh các hiện tượng méo tín hiệu nếu có.
Các mạng đều có kích thước giới hạn do độ trễ truyền dẫn, vì vậy việc sử dụng Repeater để mở rộng mạng một cách vô hạn là không khả thi.
Các Hub chủ động không chỉ kết nối các thiết bị trong mạng mà còn có khả năng khuyếch đại và tái sinh tín hiệu, do đó chúng thường được gọi là bộ chuyển tiếp nhiều cổng (multiports repeaters).
Bridge là thiết bị linh hoạt hơn Repeater, vì nó chỉ chuyển tiếp các tín hiệu đến đích cụ thể trong mạng Mỗi thiết bị trên mạng đều có địa chỉ duy nhất, giúp Bridge xác định tín hiệu nào cần được chuyển tiếp Ví dụ, khi có một Bridge kết nối giữa hai mạng LAN A và LAN B, nó sẽ chỉ di chuyển các gói tin có địa chỉ đích nằm trong phần header của gói tin đó.
Hình 1.14: Kết nối mạng dùng Bridge
Bridge làm việc như sau:
- Nhận mọi gói tin trên Lan A và Lan B.
Kiểm tra các địa chỉ đích ghi trong các gói tin.
Các gói tin trên LAN A, khi có đích cũng thuộc LAN A, sẽ bị huỷ bỏ Tương tự, các gói tin trên LAN B với đích cũng nằm trên LAN B cũng sẽ bị huỷ bỏ Những gói tin này có thể được gửi mà không cần sử dụng Bridge.
Chuẩn IEEE802 Cho Mạng Lan Và MAN
Có 5 kiểu cáp thông thường được sử dụng Chuẩn cáp 10Base5 thường gọi là thick Ethernet Ký hiệu 10Base5 nghĩa là vận hành với tốc độ 10 Mbps, sử dụng tín hiệu băng tần cơ bản và cung cấp các loại cáp dài nhất là 500m.
Tương tự đối với cáp 10Base2
10Base-T sử dụng cáp đôi xoắn(Twist-pair cable) chuẩn thứ tư cho cáp là 10 Base-F sử dụng cáp sợi quang
Name Cable Max.segment Nodes/se g Advantages
10Base5 Thick coax 500 m 100 Tốt cho các backbone
10Base2 Thincoax 200 m 30 Hệ thống rẻ nhất
Mạng Token Bus có cấu trúc vật lý giống như một hình cây, với cáp nối kết nối tất cả các trạm Về mặt logic, mạng này được tổ chức thành các vòng, trong đó mỗi trạm nhận biết địa chỉ của trạm bên trái và bên phải của nó.
Khi vòng Logic được khởi tạo, trạm có số hiệu cao nhất sẽ truyền khung đầu tiên Sau đó, nó gửi một khung đặc biệt gọi là thẻ bài (Token) đến máy gần nhất Thẻ bài này di chuyển quanh vòng Logic, và chỉ có thẻ bài mới được phép truyền dữ liệu, do đó, khi một trạm giữ thẻ bài, xung đột sẽ không xảy ra.
Thứ tự vật lý của các trạm kết nối vào cáp không quan trọng; khi một trạm nhận đặt thẻ bài, nó sẽ gửi một khung thẻ bài đặc biệt đến trạm lân cận trong vòng Logic, bất kể vị trí vật lý của trạm đó Khi máy trạm khởi động lần đầu, nó chưa nằm trong vòng Logic, nhưng giao thức MAC cho phép các trạm được thêm vào hoặc rời khỏi vòng Logic này.
Mạng ring được sử dụng phổ biến trong mạng LAN và WAN, với đặc điểm nổi bật là không phải là một mạng broadcast trung bình, mà là sự kết hợp của các mối liên kết point to point theo hình dạng vòng tròn Hầu hết các công nghệ mạng ring hiện nay đều áp dụng kỹ thuật số Mạng ring bao gồm các giao diện vòng được kết nối qua các đường point to point, trong đó mỗi bit được gửi đến một giao diện sẽ được sao chép vào bộ nhớ đệm một bit, sau đó được đưa trở lại vòng Trong quá trình này, bit sẽ được kiểm tra và có thể được sửa đổi trong bộ nhớ đệm trước khi được phát ra ngoài, với bước sao chép này được gọi là bit dừng tại mỗi giao diện.
Trong mạng Token Ring, có một loại bít đặc biệt gọi là thẻ bài (Token) chạy vòng quanh để phục vụ các trạm đang rỗi Khi một trạm muốn truyền khung dữ liệu, nó cần giữ thẻ bài và loại bỏ nó khỏi vòng trước khi thực hiện việc truyền Quá trình này diễn ra bằng cách chuyển đổi một bit đơn trong ba byte của thẻ bài, với sự thay đổi này xảy ra ngay trong ba byte đầu tiên của khung dữ liệu Do chỉ có một thẻ bài tồn tại, nên chỉ một trạm có thể truyền dữ liệu tại một thời điểm.
18Base-T Twisted pair 100 m 1024 Dễ bảo dưỡng
10Base-F là công nghệ quang học cho phép truyền dữ liệu lên đến 2000 mét giữa các tòa nhà, đảm bảo hiệu suất cao khi nhận thẻ bài Điều này giúp giải quyết vấn đề truy cập kênh hiệu quả, tương tự như trong mạng token Bus.
Thiết kế mạng Token Ring yêu cầu vòng của thẻ bài phải có độ trễ hợp lý, đảm bảo rằng thẻ bài hoàn chỉnh có thể di chuyển xung quanh các trạm rỗi một cách hiệu quả.
Chuẩn 802.5 đưa ra những cáp STP chạy với tốc độ 1 hay 4 Mbit/s.
4.Chuẩn IEEE 802.6: Distribute Queue Dual Bus
Khi một trạm có cơ hội gửi dữ liệu, nó sẽ được đáp ứng theo thứ tự FIFO, nghĩa là các trạm sẽ được xếp hàng theo một trật tự nhất định để sẵn sàng gửi và truyền thông tin.
5.Chuẩn IEEE 802.2: Logic line control
IEEE định nghĩa là một hệ thống hoạt động hiệu quả thông qua các giao thức liên kết logic 802 cho mạng LAN và WAN Giao thức này được gọi là LLC (Logic Link Control), đóng vai trò quan trọng trong tầng liên kết dữ liệu, kết hợp với tầng MAC ở phía dưới.
MAC MAC LLC Packet MAC
Hình 1.17: Vị trí LLC (a), Các dạng của Protocol (b)
Tầng mạng trên máy gửi gửi gói dữ liệu tới LLC thông qua các truy cập gốc của LLC Sau đó, tầng LLC sẽ thêm vào header của LLC, bao gồm các số tuần tự và nhận diện Cấu trúc này được chèn vào trường trọng tải của khung 802.x và được truyền đi Tại bên nhận, tiến trình sẽ diễn ra theo cách ngược lại.
LLC cung cấp ba tùy chọn dịch vụ chính: dịch vụ gói dữ liệu không đáng tin cậy, dịch vụ gói dữ liệu nhận biết và dịch vụ kết nối có hướng tin cậy.
SV Bùi Ngọc Ánh 23 dựa trên giao thức HDLC cũ, sử dụng gói dữ liệu nhận biết và dịch vụ kết nối có hướng Các khung dữ liệu bao gồm địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số tuần tự, số nhận biết và một số bit khác Đối với dịch vụ dữ liệu không đáng tin cậy, số tuần tự và số nhận biết sẽ bị bỏ qua.
Giao Thức TCP/IP
Giới Thiệu Chung
TCP/IP (Giao thức điều khiển truyền tải/Giao thức Internet) là một trong những giao thức phổ biến nhất cho mạng hiện nay Mạng TCP/IP kết hợp nhiều loại mạng khác nhau, cho phép sự kết nối và giao tiếp giữa nhiều thiết bị mạng máy tính đa dạng.
1 Các dịch vụ của TCP/IP
Chương trình telnet cho phép truy cập từ xa, giúp người dùng đăng nhập vào máy tính khác mà không cần phải ngồi trực tiếp trước máy đó Kết nối có thể được thực hiện từ bất kỳ đâu trên mạng địa phương hoặc các mạng toàn cầu, miễn là người dùng có quyền truy cập vào hệ thống từ xa.
File Transfer Protocol (FTP) cho phép người dùng sao chép file từ hệ thống này sang hệ thống khác mà không cần đăng nhập đầy đủ như telnet Thay vào đó, người dùng có thể sử dụng chương trình FTP để kết nối và chuyển một hoặc nhiều file tới máy tính của mình FTP là dịch vụ phổ biến trên Internet cũng như trong các mạng LAN lớn và mạng WAN.
Giao thức Chuyển Thư Đơn Giản (SMTP) được sử dụng để truyền tải thư điện tử một cách hiệu quả và trong suốt cho người dùng Mặc dù hầu hết người sử dụng không nhận ra sự hoạt động của SMTP, nhưng nó kết nối đến các máy chủ từ xa để gửi thông điệp thư tín tương tự như cách FTP truyền tải tệp tin SMTP là một giao thức ổn định và phổ biến, tuy nhiên, một số quản trị hệ thống cần phải chú ý đến nó để đảm bảo quá trình truyền thư diễn ra suôn sẻ.
Kerberos là một giao thức bảo mật phổ biến, sử dụng ứng dụng gọi là máy chủ xác thực để phê duyệt mật khẩu và quản lý các lược đồ mã hóa dữ liệu Đây là một trong những hệ thống mã hóa dữ liệu được sử dụng rộng rãi hiện nay.
SV Bùi Ngọc ánh 25 được sử dụng trong truyền thông và khá phổ biến trong UNIX.
Hệ thống Tên miền (DNS) cho phép máy tính chuyển đổi tên miền thông thường thành địa chỉ mạng cụ thể DNS thực hiện việc chuyển đổi này từ tên miền dễ nhớ sang địa chỉ vật lý duy nhất của các thiết bị kết nối mạng.
Giao thức Quản lý Mạng Đơn Giản (SNMP) cung cấp thông tin trạng thái và các sự cố mạng cho người quản trị SNMP sử dụng giao thức UDP để truyền tải dữ liệu Khác với TCP/IP, SNMP sử dụng các thuật ngữ như quản lý viên và tác nhân thay vì client và server, mặc dù về bản chất chúng tương tự nhau Tác nhân cung cấp thông tin về thiết bị, cho phép người quản trị giao tiếp qua mạng với các tác nhân này.
Network File System (NFS) là giao thức do Sun Microsystems phát triển, cho phép nhiều máy tính truy cập thư mục lẫn nhau một cách liền mạch NFS sử dụng lược đồ hệ thống file phân phối, rất phổ biến trong môi trường rộng và đặc biệt hiệu quả với các trạm làm việc UNIX.
Một ứng dụng có khả năng kết nối với máy chủ khác, cung cấp các hàm lập trình và trả về mã cùng với các biến đã được định nghĩa trước, nhằm hỗ trợ việc phân phối tính toán hiệu quả.
Trivial File Transfer Protocol (TFTP) là một giao thức truyền file đơn giản và không phức tạp, nhưng thiếu tính bảo mật TFTP sử dụng giao thức UDP để truyền tải dữ liệu và thực hiện chức năng tương tự như FTP nhưng với phương thức truyền file khác.
Giao thức Điều khiển Truyền tải (TCP) trong bộ giao thức TCP/IP là một giao thức quan trọng cung cấp khả năng truyền dữ liệu tin cậy TCP đảm nhận việc sửa chữa và định dạng dữ liệu từ các ứng dụng tầng cao hơn thành các gói chuẩn, đồng thời đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đi một cách chính xác và hiệu quả.
Giao thức Datagram Người Dùng (UDP) là một giao thức kết nối vô hướng, không cung cấp khả năng truyền lại như giao thức TCP có hướng Mặc dù UDP không đáng tin cậy, nhưng nó không nhằm mục đích chuyên dụng Nếu các ứng dụng sử dụng UDP có cơ chế kiểm tra độ tin cậy riêng, thì tính chất của UDP sẽ không còn giữ nguyên.
Giao thức Internet (IP) đảm nhiệm việc truyền tải các gói dữ liệu đã được xử lý bởi TCP hoặc UDP qua mạng Nó sử dụng các địa chỉ duy nhất cho từng thiết bị trong mạng để xác định lộ trình và điểm đến của dữ liệu.
Giao thức Tin nhắn Điều khiển Internet (ICMP) đóng vai trò quan trọng trong việc gửi thông báo kiểm tra và theo dõi trạng thái của các thiết bị trên mạng Nó cũng được sử dụng để thông báo lỗi từ các thiết bị khác trong cùng một máy.
Sự chấp nhận của TCP/IP không mâu thuẫn với các tiêu chuẩn OSI, mà thực tế, cả hai đều phát triển song song và hỗ trợ lẫn nhau TCP/IP đóng góp cho OSI và ngược lại, tạo ra một nền tảng vững chắc cho các giao thức mạng Tuy nhiên, có một số điểm khác biệt quan trọng giữa hai tiêu chuẩn này, chủ yếu xuất phát từ các yêu cầu riêng biệt của TCP.
*Một tập hơp phổ biến của các ứng dụng.
*Các giao thức không kết nối tại mức mạng làm việc.
Giao Thức IP (Internet Protocol)
IP, viết tắt của Internet Protocol, là một giao thức truyền tin thiết kế cho mạng sử dụng phương thức chuyển mạch gói Giao thức này đảm nhận việc gửi các gói dữ liệu đã được đóng gói (datagram) từ địa chỉ nguồn đến địa chỉ đích Ngoài ra, IP còn có chức năng tách và gộp các gói dữ liệu lớn thành những gói nhỏ hơn khi mạng chỉ cho phép truyền tải gói dữ liệu có kích thước nhỏ.
Một gói dữ liệu IP bao gồm hai phần chính: phần header và phần text Phần header có kích thước cố định 20 byte, trong khi phần tùy chọn có độ dài biến đổi Hình vẽ dưới đây minh họa cấu trúc của phần header.
Hình 2.4: IP (Internet Protocol) Header
Trường phiên bản đảm bảo tính tương thích của gói dữ liệu bằng cách kiểm tra phiên bản của nó Điều này cho phép các máy tính có thể chạy các phiên bản cũ và mới khác nhau trong suốt vài tháng, thậm chí vài năm.
Độ dài của phần Header trong IHL được xác định là 32 bit, với giá trị nhỏ nhất là 5 khi không có tùy chọn nào Giá trị nhỏ nhất của trường 4 bit là 15, giới hạn độ dài header tối đa là 60 byte, cho phép trường tùy chọn lên tới 40 byte, ví dụ như ghi lại đường dẫn của gói tin.
40 byte là quá nhỏ, khi đó được tạo bởi người sử dụng.
Trường loại dịch vụ cho phép máy chủ thông báo cho mạng về loại dịch vụ cần thiết Có nhiều sự kết hợp giữa độ tin cậy và tốc độ Đối với âm thanh số, việc phân phát nhanh thường được ưu tiên hơn so với độ chính xác Tuy nhiên, trong việc truyền file, độ tin cậy của đường truyền lại quan trọng hơn tốc độ truyền tải.
Trường này bản thân nó ( từ trái qua phải) bao gồm ,3bít trường Precedence, 3cờ D, T, R, và 2 bít không sử dụng Trường precedence là được ưu tiên Từ 0
Trong mạng điều khiển gói, ba bít cờ giúp máy chủ xác định các yếu tố quan trọng như độ trễ, băng thông và độ tin cậy Nhờ vào phương pháp này, các trường thông tin cho phép router lựa chọn đường dẫn tối ưu giữa các nút vệ tinh viễn thông và các đường dây thuê bao, từ đó cải thiện hiệu suất mạng.
Trường Total length bao gồm tất cả các thứ trong gói dữ liệu (cả phần
Header và phần data), độ dài lớn nhất là 65,535byte.
Trường Identification là yếu tố quan trọng giúp máy chủ đích xác định vị trí mà các mảnh gói dữ liệu đến Mỗi mảnh của gói dữ liệu đều mang cùng một giá trị Identification, đảm bảo quá trình truyền tải diễn ra chính xác.
Tiếp theo là bít không sử dụng và 2 trường 1 bít DF ứng với không phân
Time to live Protocol Header checksum
Địa chỉ nguồn và địa chỉ đích là hai yếu tố quan trọng trong việc truyền dữ liệu Để đảm bảo dữ liệu không bị phân mảnh, gói dữ liệu cần được đánh dấu bằng bít DF, cho phép máy gửi biết rằng nó phải đến đích trong một mảnh duy nhất Điều này giúp tránh việc gói dữ liệu đi qua các mạng chuyển mạch gói nhỏ, từ đó duy trì lộ trình tối ưu Tất cả các thiết bị yêu cầu phải chấp nhận các mảnh dữ liệu có kích thước tối đa là 576 byte.
MF đại diện cho dữ liệu phân mảnh, trong đó tất cả các mảnh trừ mảnh cuối cùng phải có bít thiết lập Điều này đảm bảo rằng hệ thống nhận biết khi tất cả các gói dữ liệu đã đến đích.
Trường Fragment offset xác định vị trí của mảnh dữ liệu trong gói hiện tại, với tất cả các mảnh phải là bội của 8 byte, được coi là mảnh cơ bản Số lượng tối đa các mảnh trong gói dữ liệu là 8192, dẫn đến chiều dài tối đa của gói dữ liệu là 645,536 byte, vượt quá chiều dài tổng cộng của trường.
Thời gian sống (TTL) là một bộ đếm giới hạn thời gian tồn tại của gói dữ liệu, được tính bằng giây với giá trị tối đa là 255 giây TTL sẽ tăng lên tại mỗi máy trạm (hop) và cần được gia tăng nhiều lần khi gói dữ liệu phải chờ ở bộ dẫn đường Thực tế, TTL chỉ đếm số hop mà gói dữ liệu đi qua Khi giá trị của TTL giảm xuống 0, gói dữ liệu sẽ bị loại bỏ và thông báo sẽ được gửi trở lại máy chủ nguồn Tính năng này giúp ngăn chặn việc gói dữ liệu bị thất lạc và các vấn đề liên quan đến bảng dẫn đường hỏng.
Khi tầng mạng hoàn tất việc sửa chữa gói dữ liệu, nó cần xác định bước tiếp theo Trường Protocol sẽ hướng dẫn quy trình chuyển tải phù hợp, có thể là TCP, UDP hoặc các giao thức khác.
Trường Header checksum chỉ kiểm tra phần header, giúp phát hiện lỗi do bộ nhớ kém trong bộ dẫn đường Thuật toán này rất chi tiết và sử dụng 16 bít (halfword) để đảm bảo tính chính xác khi dữ liệu được truyền đi.
Destination Address và Source Address chỉ ra địa chỉ của mạng và địa chỉ của máy chủ.
Trường Option cung cấp một lối thoát cho phép các phiên bản sau của giao thức bao gồm thông tin không nằm trong thiết kế ban đầu, từ đó đưa ra ý tưởng mới và tránh việc chỉ định vùng bít của header với thông tin không cần thiết Các tùy chọn là các biến độ dài, mỗi phần bao gồm 1 byte mã dài và một hoặc nhiều byte dữ liệu, với trường tùy chọn được bổ sung theo bội số của 4 byte Hiện tại có 5 tùy chọn được định nghĩa, nhưng không phải tất cả các bộ dẫn đường đều chấp nhận tất cả các tùy chọn này.
Tùy chọn Security xác định mức độ bảo mật của thông tin, nhưng hầu hết các bộ dẫn đường đều bỏ qua tính năng này Do đó, chức năng chính của nó là hỗ trợ người dùng tìm kiếm đội ngũ tốt nhất một cách dễ dàng.
Giao thức TCP (transmission Control rotocol)
Internet sử dụng hai giao thức chính trên tầng giao vận: giao thức kết nối có hướng TCP và giao thức không kết nối UDP Trong đó, UDP có thể được xem là IP với phần header ngắn gọn hơn.
TCP (Transmission Control Protocol) được thiết kế để cung cấp một dòng byte tin cậy từ đầu đến cuối trên mạng Internet không tin cậy Khác với mạng đơn, Internet có nhiều đặc điểm như topology, băng thông, độ trễ và kích thước gói khác nhau TCP linh hoạt và mạnh mẽ, có khả năng xử lý nhiều lỗi khác nhau Mỗi máy hỗ trợ TCP có một thực thể truyền tải TCP, do người sử dụng hoặc một phần của hệ điều hành quản lý Thực thể TCP này tương tác với tầng IP, chấp nhận dữ liệu từ các chu trình nghỉ, phân mảnh chúng thành các mẩu không vượt quá 64Kbyte (thực tế khoảng 1500 byte) và gửi đi dưới dạng gói dữ liệu IP.
IP bao gồm dữ liệu TCP đến từng máy, được chuyển tới thực thể TCP để tái cấu trúc thành các dòng byte truyền thống Tầng IP không đảm bảo rằng gói dữ liệu sẽ được phân phối chính xác, do đó chúng sẽ được gửi lên TCP trong suốt thời gian sống và sẽ được truyền lại nếu cần thiết Khi gói dữ liệu đến không đạt yêu cầu, TCP sẽ điều chỉnh lại thành các thông báo tuần tự hợp lệ.
1 Mô hình dịch vụ TCP
Dịch vụ TCP hoạt động thông qua việc tạo ra các điểm cuối, hay còn gọi là socket, tại cả hai bên nhận và gửi Mỗi socket được xác định bởi một số socket, bao gồm địa chỉ của nó.
IP của máy chủ kết hợp với 16 bit địa phương được gọi là port Port là tên của TCP cho TSAP Để đạt được dịch vụ IP, cần thiết lập một kết nối rõ ràng giữa socket của máy gửi và máy nhận.
Một socket có khả năng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thời, cho phép nhiều kết nối kết thúc trên cùng một socket Mỗi kết nối được nhận diện bởi bộ nhận dạng socket ở hai đầu, ví dụ như socket 1 và socket 2, mà không cần sử dụng mạch ảo hay các định danh khác.
Các cổng nhỏ hơn 256 được gọi là cổng well-known và được dành riêng cho các dịch vụ chuẩn Chẳng hạn, để truyền tệp qua FTP, mỗi tiến trình sẽ kết nối tới cổng 21 của máy chủ đích để liên lạc với daemon FTP Tương tự, cổng 23 được sử dụng cho việc thiết lập phiên đăng nhập từ xa qua TELNET.
Tất cả các kết nối TCP đều là song công hoàn toàn và point-to-point, có nghĩa là mỗi kết nối có khả năng truyền dữ liệu theo hai hướng đồng thời Cụm từ "point-to-point" chỉ ra rằng mỗi kết nối chỉ có hai đầu nối chính xác.
Kết nối TCP hoạt động như một dòng byte, không phải là một dòng thông báo, và giới hạn của thông báo không phải là sự dự trữ cho end to end Ví dụ, khi một tiến trình gửi dữ liệu 4 lần với 512 byte qua TCP stream, dữ liệu có thể được chia thành nhiều cách khác nhau khi đến tiến trình nhận, như 4 đoạn 512 byte, 2 đoạn 1024 byte, hay 1 đoạn 2048 byte Điều này cho thấy không có cách nào để kiểm tra khối dữ liệu đã được ghi.
Khi một ứng dụng gửi dữ liệu đến TCP, giao thức này có khả năng gửi dữ liệu ngay lập tức hoặc lưu trữ chúng để gửi đi khi có đủ khối lượng lớn hơn.
Trong một số trường hợp, ứng dụng cần gửi dữ liệu ngay lập tức, chẳng hạn như khi người dùng yêu cầu đăng nhập vào một máy ở xa Sau khi dòng lệnh hoàn tất và trả về kết quả, việc gỡ bỏ dòng lệnh khỏi máy ở xa là cần thiết ngay lập tức, không được lưu giữ cho đến khi dòng lệnh kết thúc Để đảm bảo dữ liệu được truyền đi kịp thời, các ứng dụng sử dụng cờ PUSH, cờ này thông báo cho TCP không dừng việc truyền dữ liệu.
Một đặc điểm quan trọng của dịch vụ TCP là khả năng xử lý dữ liệu khẩn cấp Khi người dùng nhấn DEL hoặc CTRL-C để hủy kết nối với một máy tính từ xa, ứng dụng sẽ gửi thông tin điều khiển đến TCP kèm theo cờ URGENT Sự kiện này khiến TCP ngừng lưu trữ dữ liệu và ngay lập tức truyền tải tất cả thông tin cần thiết cho kết nối.
Khi dữ liệu khẩn cấp được nhận, quá trình nhận dữ liệu sẽ bị tạm dừng để xử lý thông tin khẩn cấp Dữ liệu khẩn cấp được đánh dấu để tầng ứng dụng nhận biết thời điểm nó đến, trong khi phần đầu của dữ liệu không có dấu hiệu nào Thông tin này sau đó được chuyển lên tầng ứng dụng để cấu hình và xử lý.
2 Giao thức TCP (TCP Protocol)
Mỗi byte trong kết nối TCP được gán một số tuần tự 32 bit riêng biệt Khi các máy chủ hoạt động tối đa với tốc độ 10 Mbps trên mạng LAN, lý thuyết cho thấy số tuần tự có thể được bao hàm trong khoảng thời gian 1 giờ, nhưng thực tế có thể vượt quá con số đó.
Các con số tuần tự không chỉ phục vụ cho việc nhận biết tín hiệu mà còn đóng vai trò quan trọng trong cơ chế cửa sổ, sử dụng các trường header 32 bit riêng biệt.
