Mạng lan và thiết kế mạng lan

NỘI DUNG BÁO CÁO: LỜI NÓI ĐẦU Kết luận Hướng phát triển Danh mục tài liệu thám khảo CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH PHẦN I:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG : 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MẠNG MÁY TÍNH Trong lịch sử phát triển của loài người, thế kỷ XX được đánh dấu bởi cuộc cách mạng về công nghệ thông tin, bao gồm các vấn đề: thu thập, xử lý và phân phối thôngtin. Điều đặc biệt là khi khả năng thu thập, xử lý và phân phối thông tin của con người tăng lên, thì nhu cầu của chính con người về việc xử lý thông tin một cách tinh vi,phức tạp lại tăng nhanh hơn nữa. Máy tính của thập niên 1940 là các thiết bị cơ-điện tử lớn và rất dễ hỏng. Sự phát minh ra transitor bán dẫn vào năm 1947 tạo ra cơ hội để làm ra chiếc máy tính nhỏ và đáng tin cậy hơn. Năm 1950, các máy tính lớn mainframe chạy bởi các chương trình ghi trên thẻ đục lỗ (punched card) bắt đầu được dùng trong các học viện lớn. Điều này tuy tạo nhiều thuận lợi với máy tính có khả năng được lập trình nhưng cũng có rất nhiều khó khăn trong việc tạo ra các chương trình dựa trên thẻ đục lỗ này. Vào cuối thập niên 1950, người ta phát minh ra mạch tích hợp (IC) chứa nhiều transitor trên một mẫu bán dẫn nhỏ, tạo ra một bước nhảy vọt trong việc chế tạo các máy tính mạnh hơn, nhanh hơn và nhỏ hơn. Đến nay, IC có thể chứa hàng triệu transistor trên một mạch. Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các máy tính nhỏ được gọi là minicomputer bắt đầu xuất hiện. Năm 1977, công ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính cũng được gọi là máy tính cá nhân (personal computer - PC). Năm 1981, IBM đưa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Sự thu nhỏ ngày càng tinh vi hơn của các IC đưa đến việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân tại nhà và trong kinh doanh. Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã phát triển các mạng diện rộng WAN có độ tin cậy cao, nhằm phục vụ các mục đích quân sự và khoa học. Công nghệ này khác truyền tin điểm nối điểm. Nó cho phép nhiều máy tính kết nối lại với nhau bằng các đường dẫn khác nhau. Bản thân mạng sẽ xách định dữ liệu di chuyển từ máy tính này đến máy tính khác như thế nào. Thay vì chỉ có thể thông tin với một máy tính tại một thời điểm, nó có thể thông tin với nhiều máy tính cùng lúc bằng cùng một kết nối. Sau này, WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trở thànhInternet. 2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MẠNG MÁY TÍNH Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay các mạng máy tính đã phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do vậy việc nghiên cứu chúng ngày càng trở nên phức tạp. Tuy nhiên các mạng máy tính cũng có cùng các điểm chung thông qua đó chúng ta có thể đánh giá và phân loại chúng. 2.1 Khái nghiệm mạng máy tính Mạng máy tính (computer network hay network system) là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. 2.2 Đường truyền vật lý Để truyền dữ liệu giữa các máy tính trong mạng cần thông qua môi trường truyền dẫn, hiện nay có nhiều phương tiện để thực hiện điều này như cap đồng trục, cap xoắn đôi, cap RJ, cap quang hoặc không dây bằng sóng điện từ,… 2.3 Kiến trúc mạng. Kiến trúc mạng bao gồm hai thành phần là hình trạng mạng (topo mạng) và giao thức mạng. Topo mạng Kiến trúc mạng Giao thức mạng Topo mạng là mô hình mô tả phương thức kết nối các thành phần trong mạng với nhau. Giao thức mạng là tập hợp các quy tắc, quy ước và các biện pháp thực thi mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để bảo đảm để bảo đảm cho mạng hoạt động đồng bộ. 2.4 Hệ điều hành mạng. Hệ điều hành mạng (NOS – Network Operating Systems) là một hệ thống phần mềm được cài đặt trên mạng thực hiện các chức năng: giám sát theo dõi quá trình hoạt động đồng bộ của mạng, quản lý tài nguyên và người dùng trên mạng, cung cấp các dịch vụ cơ bản cho người sử dụng. Hệ điều hành mạng hiện nay được phát triển theo hai hướng chủ yếu sau: - Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy tính của mạng. Lúc đó hệ điều hành mạng được gài đặt như một tập các chương trình tiện ích chạy trên các máy tính khác nhau của mạng. Giải pháp này dễ gài đặt, chi phí thấp và không vô hiệu hoá các phần mềm, phương thức quản lý dữ liệu sẵn có trên các máy. Tuy nhiên tính đồng bộ không cao, do vậy công việc quản trị mạng sẽ gặp nhiều khó khăn. Bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy trạm và gài đặt một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng còn gọi là hệ điều hành phân tán (distributed operating system). Giải pháp này có độ tin cậy cao hơn, nhưng chi phí xây dựng và gài đặt, nâng cấp sẽ cao hơn. 2.5 Địa chỉ mạng. Để bảo đảm quá trình truyền thông trên mạng được thông suốt, các giao dịch đúng đối tượng, cần phải xác lập một hệ thống định danh các thực thể tham gia mạng, trong đó mỗi đối tượng tham gia quá trình gửi và nhận thông tin phải được xác định duy nhất tại thời điểm truyền tin. Các hệ thống định danh như vậy gọi là địa chỉ mạng. Có hai loại địa chỉ mạng. +Địa chỉ vật lý mac +Địa chỉ giao thức mạng ip 2.6. Các phương pháp phân loại mạng + Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọn dùng để làm chỉ tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo các tiêu chí như sau : + phân loại theo khoảng cách địa lý + phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch mà nhà mạng áp dụng + phân loại theo kiến trúc mạng + phân loại theo hệ điều hành sử dụng 3. CÁC LOẠI MẠNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY 3.1 LAN LAN (Local area network), hay còn gọi là "mạng cục bộ", là mạng máy tính trong một toà nhà, một khu vực (trường học hay cơ quan chẳng hạn) có cỡ chừng vài km. Chúng nối các máy chủ và các máy trạm trong mạng của mình để chia sẻ tài nguyên và trao đổi thông tin. LAN có 3 đặc điểm: + Giới hạn về tầm cỡ phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến vài km. + Vận tốc truyền dữ liệu thông thường là 10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps, và lớn hơn. + Các kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm: Mạng bus. Các máy nối nhau một cách liên tục thành một hàng từ máy này sang máy kia. Ví dụ của nó là Ethernet (chuẩn IEEE 802.3). Mạng vòng. Các máy nối nhau như trên và máy cuối lại được nối ngược trở lại với máy đầu tiên tạo thành vòng kín. Thí dụ mạng vòng thẻ bài IBM (IBM token ring). Mạng sao. Bao gồm một (hoặc một vài) trung tâm chuyển mạch (hub, swich, ...) dùng để truyền dẫn các thông tin trong mạng. 3.2 Wan WAN (Wide area network), còn gọi là "mạng diện rộng", dùng trong vùng địa lý lớn thường cho một tổ chức hay quốc gia, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km. Chúng bao gồm tập họp các mạng cục bộ. 3.3 INTERNET Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ là sự ra đời của liên mạng INTERNET. Mạng INTERNETlà sở hữu của nhân loại, là sự kết hợp của rất nhiều mạng dữ liệu khác chạy trên nền tảng giao thức TCP/IP. 3.4 INTRANET Thực sự là một mạng INTERNET thu nhỏ vào trong một cơ quan/công ty/tổchức hay một bộ/ngành, giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng các công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin . 3.5 Mạng không dây Các thiết bị cầm tay hay bỏ túi thường có thể liên lạc với nhau bằng phương pháp không dây và theo kiểu LAN. Sự phân biệt trên chỉ có tính chất ước lệ, các phân biệt trên càng trở nên khó xác định với việc phát triển của khoa học và kỹ thuật cũng như các phương tiện truyền dẫn. Tuy nhiên với sự phân biệt trên phương diện địa lý đã đưa tới việc phân biệt trong nhiều đặc tính khác nhau của các loại mạng trên, việc nghiên cứu các phân biệt đó cho ta hiểu rõ hơn về các loại mạng. PHẦN 2 . KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HỆ THÔNG MẠNG 1.KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MÔ HÌNH OSI 1.1 Khái nghiệm Mô hình tham chiếu OSI là một cấu trúc phả hệ có 7 tầng, nó xác định các yêu cầu cho sự giao tiếp giữa hai máy tính. Mô hình này đã được định nghĩa bởi Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế trong tiêu chuẩn số 7498-1. Mục đích của mô hình là cho phép sự tương giao)giữa các hệ máy đa dạng được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Mô hình cho phép tất cả các thành phần của mạng hoạt động hòa đồng, bất kể thành phần ấy do ai tạo dựng. 1.2.Các giáo thức trong mô hình OSI Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless). − Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu. − Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó. + Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt: − Thiết lập liên kết (logic): hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau (truyền dữ liệu). − Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèm theo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu...) để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu. − Hủy bỏ liên kết (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết để dùng cho liên kết khác. 1.3 Các chức năng chủ yếu của mô hình OSI Hình 1.1 mô hình 7 tâng OSI Tầng 1 tầng vật lý (Physical Layer) Tầng vật lí định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị. Trong đó bao gồm bố trí của các chân cắm , các hiệu điện thế, và các đặc tả về cáp nối . Các thiết bị tầng vật lí bao gồm Hub, bộ lặp (repeater), thiết bị tiếp hợp mạng (network adapter) và thiết bị tiếp hợp kênh máy chủ (Host Bus Adapter)- (HBA dùng trong mạng lưu trữ (Storage Area Network)). Chức năng và dịch vụ căn bản được thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm: Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium). Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng. Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention) và điều khiển lưu lượng. Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênh truyền thông (communication channel). Cáp (bus) SCSI song song hoạt động ở tầng cấp này. Nhiều tiêu chuẩn khác nhau của Ethernet dành cho tầng vật lý cũng nằm trong tầng này; Ethernet nhập tầng vật lý với tầng liên kết dữ liệu vào làm một. Điều tương tự cũng xảy ra đối với các mạng cục bộ như Token ring, FDDI và IEEE 802.11. Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Cách đánh địa chỉ mang tính vật lý, nghĩa là địa chỉ (địa chỉ MAC) được mã hóa cứng vào trong các thẻ mạng (network card) khi chúng được sản xuất. Hệ thống xác định địa chỉ này không có đẳng cấp (flat scheme). Chú ý: Ví dụ điển hình nhất là Ethernet. Những ví dụ khác về các giao thức liên kết dữ liệu (data link protocol) là các giao thức HDLC; ADCCP dành cho các mạng điểm-tới-điểm hoặc mạng chuyển mạch gói (packet-switched networks) và giao thức Aloha cho các mạng cục bộ. Trong các mạng cục bộ theo tiêu chuẩn IEEE 802, và một số mạng theo tiêu chuẩn khác, chẳng hạn FDDI, tầng liên kết dữ liệu có thể được chia ra thành 2 tầng con: tầng MAC (Media Access Control - Điều khiển Truy nhập Đường truyền) và tầng LLC (Logical Link Control - Điều khiển Liên kết Lôgic) theo tiêu chuẩn IEEE 802.2. Tầng liên kết dữ liệu chính là nơi các cầu nối (bridge) và các thiết bị chuyển mạch (switches) hoạt động. Kết nối chỉ được cung cấp giữa các nút mạng được nối với nhau trong nội bộ mạng. Tuy nhiên, có lập luận khá hợp lý cho rằng thực ra các thiết bị này thuộc về tầng 2,5 chứ không hoàn toàn thuộc về tầng 2. Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer) 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, thông qua một hoặc nhiều mạng, trong khi vẫn duy trì chất lượng dịch vụ (quality of service) mà tầng giao vận yêu cầu. Tầng mạng thực hiện chức năng định tuyến, .Các thiết bị định tuyến (router) 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 (switch) tầng 3, còn gọi là chuyển mạch IP). Đây là một hệ thống định vị địa chỉ lôgic (logical addressing scheme) – 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. Tầng 4: Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối được cho trước. Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and connection orientated). Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại. Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP. Tầng này là nơi các thông điệp được chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP. Ở tầng 4 địa chỉ được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi. Tầng 5: Tầng phiên (Session layer) Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa. Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) - giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã được đánh dấu - trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart). Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm "ngắt mạch nhẹ nhàng" (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP. Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation layer) Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng. Nó thực hiện các tác vụ như mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tương tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo như cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp. Chẳng hạn: chuyển đổi tệp văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tượng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure) khác sang dạng XML và ngược lại. Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application layer) Tầng ứng dụng là tầng gần với người sử dụng nhất. Nó cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng. Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng, và qua đó với mạng. Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thư điện tử SMTP, remote... 2. BỘ GIAO THỨC TCP/IP(Transmission Control Protocol/ INTERNETProtocol) 2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất với nhau. Ngày nay, TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạng INTERNETtoàn cầu. TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng như sau: − Tầng liên kết mạng (Network Access Layer) − Tầng INTERNET(INTERNETLayer) − Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer) − Tầng ứng dụng (Application Layer) Hình 1.2 Kiến trúc tcp/ip * Tầng liên kết: Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay là tầng giao tiếp mạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập đường truyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó. * Tầng Internet: Tầng INTERNET(còn gọi là tầng mạng) xử lý qua trình truyền gói tin trên mạng. Các giao thức của tầng này bao gồm: IP (INTERNETProtocol), ICMP (INTERNETControl Message Protocol), IGMP (INTERNETGroup Messages Protocol). * Tầng giao vận: Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng của tầng trên. Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin,đặt hạn chế thời gian time-out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi. Do tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa. UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng. Nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới đích. Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên. * Tầng ứng dụng: Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng. Có rất nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử, WWW (World Wide Web). 2.2 Một số giao thức cơ bản trong bộ giao thức TCP/IP 2.2.1 Giao thức liên mạng IP (INTERNETProtocol): + Giới thiệu chung Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộ giao thức TCP/IP. Mục đích của giao thức liên mạng IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. IP là giao thức cung cấp dịch vụ phân phát datagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, không đảm bảo rằng IP datagram sẽ tới đích và không duy trì bất kỳ thông tin nào về những datagram đã gửi đi. Khuôn dạng đơn vị dữ liệu dùng trong IP được thể hiện trên hình vẽ Hình 1.3 Khuôn dạng dữ liệu trong IP Ý nghĩa các tham số trong IP header: − Version (4 bit): chỉ phiên bản (version) hiện hành của IP được cài đặt. − IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ (word - 32 bit) − Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ − Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theo byte. Dựa vào trường này và trường header length ta tính được vị trí bắt đầu của dữ liệu trong IP datagram. − Indentification (16 bit): là trường định danh, cùng các tham số khác như địa chỉ nguồn (Source address) và địa chỉ đích (Destination address) để định danh duy nhất cho mỗi datagram được gửi đi bởi 1 trạm. Thông thường phần định danh (Indentification) được tăng thêm 1 khi 1 datagram được gửi đi. − Flags (3 bit): các cờ, sử dụng trong khi phân đoạn các datagram. 0 1 2 0 DF MF Bit 0: reseved (chưa sử dụng, có giá trị 0) bit 1: ( DF ) = 0 (May fragment) = 1 (Don’t fragment) bit 2 : ( MF) =0 (Last fragment) =1 (More Fragment) − Fragment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn phân mảnh (Fragment) trong datagram tính theo đơn vị 64 bit. − TTL (8 bit): thiết lập thời gian tồn tại của datagram để tránh tình trạng datagram bị quẩn trên mạng. TTL thường có giá trị 32 hoặc 64 được giảm đi 1 khi dữ liệu đi qua mỗi router. Khi trường này bằng 0 datagram sẽ bị hủy bỏ và sẽ không báo lại cho trạm gửi. − Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp − Header checksum (16 bit): để kiểm soát lỗi cho vùng IP header. − Source address (32 bit): địa chỉ IP trạm nguồn − Destination address (32 bit): địa chỉ IP trạm đích − Option (độ dài thay đổi): khai báo các tùy chọn do người gửi yêu cầu, thường là: o Độ an toàn và bảo mật, o Bảng ghi tuyến mà datagram đã đi qua được ghi trên đường truyền, o Time stamp, o Xác định danh sách địa chỉ IP mà datagram phải qua nhưng datagram không bắt buộc phải truyền qua router định trước, o Xác định tuyến trong đó các router mà IP datagram phải được đi qua. + Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4) Địa chỉ IP (IPv4): Địa chỉ IP (IPv4) có độ dài 32 bit và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng (mỗi vùng 1 byte) thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được cách nhau bởi dấu chấm (.). Ví dụ: 203.162.7.92. Địa chỉ IPv4 được chia thành 5 lớp A, B, C, D, E; trong đó 3 lớp địa chỉ A, B, C được dùng để cấp phát. Các lớp này được phân biệt bởi các bit đầu tiên trong địa chỉ. Lớp A (0) cho phép định danh tới 126 mạng với tối đa 16 triệu trạm trên mỗi mạng. Lớp này thường được dùng cho các mạng có số trạm cực lớn (thường dành cho các công ty cung cấp dịch vụ lớn tại Mỹ) và rất khó được cấp. Lớp B (10) cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65534 trạm trên mỗi mạng. Lớp địa chỉ này phù hợp với nhiều yêu cầu nên được cấp phát nhiều nên hiện nay đã trở nên khan hiếm. Lớp C (110) cho phép định danh tới 2 triệu mạng với tối đa 254 trạm trên mỗi mạng. Lớp này được dùng cho các mạng có ít trạm. Class A 7- bit 24 bit 0 netid hostid Class B 14 bit 16 bit 1 0 netid hostid Class C 21 bit 8 bit 1 1 0 netid hostid Class D 28 bit 1 1 1 0 multicast group ID Class E 27 bit 1 1 1 1 0 reserved for future use Lớp D (1110) dùng để gửi gói tin IP đến một nhóm các trạm trên mạng (còn được gọi là lớp địa chỉ multicast) Lớp E (11110) dùng để dự phòng Lớp Khoảng địa chỉ A 0.0.0.0 đến 127.255.255.255 B 128.0.0.0 đến 191.255.255.255 C 192.0.0.0 đến 223.255.255.255 D 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 E 240.0.0.0 đến 247.255.255.255 Bảng các lớp địa chỉ Ngoài ra còn một số địa chỉ được quy định dùng riêng (private address). Các địa chỉ này chỉ có ý nghĩa trong mạng của từng tổ chức nhất định mà không được định tuyến trên Internet. Việc sử dụng các địa chỉ này không cần phải xin cấp phép. Ví dụ: 192.168.0.0 – 192.168.255.255 Cách chuyển đổi địa chỉ IP từ dạng nhị phân sang thập phân: Ví dụ: Dạng nhị phân Dạng thập phân 11001011 10100010 00000111 01011100 203.162.7.92 00001001 01000011 00100110 00000001 9.67.38.1 11001011.10100010.00000111.01011100 à203.162.7.92 11001011 27 + 26+ 23 + 21+ 20 = 128 + 64 + 8 +2 + 1 = 203 10100010 27 + 25 +21 = 128 + 32 + 2 = 162 00000111 22 + 21 +20 = 4 + 2 + 1 = 7 01011100 26 + 24 + 23 + 22 = 64 + 16 + 8 + 4 = 92 Địa chỉ mạng con: Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trong thực tế thường không có một số lượng trạm lớn như vậy kết nối vào một mạng đơn lẻ. Địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành các mạng con nhỏ hơn. Người quản trị mạng có thể dùng một số bit đầu tiên của trường hostid trong địa chỉ IP để đặt địa chỉ mạng con. Chẳng hạn đối với một địa chỉ thuộc lớp A, việc chia địa chỉ mạng con có thể được thực hiện như sau: Hình 1.4 quá trình chia địa chỉ mạng con Việc chia địa chỉ mạng con là hoàn toàn trong suốt đối với các router nằm bên ngoài mạng, nhưng nó là không trong suốt đối với các router nằm bên trong mạng. hình 1.5 minh họa cấu hình subnet Mặt nạ địa chỉ mạng con: Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉ mạng con: bao nhiêu bit trong trường hostid được dùng cho phần địa chỉ mạng con (subnetid). Thông tin này được chỉ ra trong mặt nạ địa chỉ mạng con (subnet mask). Subnet mask cũng là một số 32 bit với các bit tương ứng với phần netid và subnetid được dặt bằng 1 còn các bit còn lại được đặt bằng 0. Như vậy, địa chỉ thực của một trạm sẽ là hợp của địa chỉ IP và subnet mask. Ví dụ với địa chỉ lớp C: 203.162.7.92, trong đó: 203.162.7 à Địa chỉ mạng 92 à Địa chỉ IP của trạm Nếu dùng 3 bit đầu của trường hostid để đánh subnet à subnet mask sẽ là: 11111111.11111111.11111111.11100000 = 255.255.255.224 Địa chỉ của subnet: 11001011.10100010.00000111.01011100 11111111.11111111.11111111.111- - - - ---------------------------------------AND Logic 11001011.10100010.00000111.010- - - - - = 203.162.7.64 (Subnet address) Địa chỉ trạm: trạm thứ 28 trong Subnet 203.162.7.64 Trong thực tế subnet mask thường được viết kèm với địa chỉ IP theo dạng thu gọn sau: 203.162.7.92/27; trong đó 27 chính là số bit được đặt giá trị là 1 (gồm các bit thuộc địa chỉ mạng và các bit dùng cho Subnet). Như vậy ở đây ta có thể hiểu ngay được với subnet mask là 27 thì tương ứng với 11111111.11111111.11111111.111 - - - - -. Trong bảng trên, 0 nghĩa là tất cả các bit của trường đều bằng 0, còn 1 nghĩa là tất cả các bit của trường đều bằng 1. − Ngày nay, với các nhu cầu kết nối vào mạng INTERNETcủa các dịch vụ khác như điện thoại di động, truyền hình số,… đòi hởi giao thức IPv4 cần có các sửa đổi để đáp ứng các nhu cầu mới. Trước những nhu cầu này, giao thức liên mạng thế hệ mới IPv6 đã ra đời nhằm thay thế cho IPv4, nhưng cho đến nay IPv6 vẫn chỉ mới chủ yếu là đang trong quá trình thử nghiệm và hoàn thiện 2.2.2 Giao thức UDP