Trung tâm đào tạo thiết kế vi mạch Semicon

Login

Username: Password:

Forgot your password? Forgot your username?
ĐĂNG KÝ TÀI KHOẢN ĐỂ TRUY CẬP NHIỀU TÀI LIỆU HƠN!

Create an account

Skip to content

Bộ Giao thức TCP/IP

Tuesday, 16 July 2019 18:47 Semicon Editor 01

Năm 1969, Bộ Quốc phòng Mỹ thông qua tổ chức ARPA (Advance Research Projects Agency, ngày nay gọi là DARPA) và các đối tác như các trường đại hoc, các công ty và tổ chức nghiên cứu tạo nên một mạng 4-node gọi là mạng ARPANET.

Đây là mạng đầu tiên phát triển cho đến ngày nay gọi là internet dùng giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol). Năm 1974, khi NCP nhận thấy không đủ năng lực xư lý khi sự gia tăng lưu lượng, vì vậy họ đã thiết kế một bộ giao thức mạng được gọi là Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP).

Trong 5 năm tiếp theo giao thức này phát triển đến phiên bản 4, đến nay đã được phiên bản 6.

TCP/IP không chỉ là giao thức mạng đã từng sử dụng. Các giao thức mạng khác đã được tạo bởi các công ty sản xuất các phần mềm mạng và các hệ điều hành hỗ trợ kết nối mạng giữa các sản phẩm của họ.

1. Mô hình TCP/IP

Mô hình TCP/IP bao gồm có 4 lớp như hình bên dưới.

Trong kết nối mạng, Một giao thức là xác định cấu trúc thông tin như thế nào để làm sao truyền từ một máy tính này đến máy tính khác. Một vài giao thức có các chức năng đặc biệt, và một vài là giao thức mạng.

Các Giao thức mạng cung cấp dịch vụ vận chuyển cho các mục đích đặc biệt, chúng cũng định nghĩa các quy tắc đặc biệt truyền thông giữa các thiết bị. Một cách cụ thể, giao thức mạng như là một ngôn ngữ, các thiết bị phải chia sẽ ít nhất một ngôn ngữ chung.

TCP/IP là một bộ giao thức bao gồm các giao thức con sau:

- TCP – Transport Control Protocol.

- UDP – User Datagram Protocol.

- IP – Internet Protocol.

- ARP – Address Resolution Protocol.

- ICMP – Internet Control Message Protocol.

- IGMP – Internet Group Management Protocol.

2. Quá trình đóng gói trong mô hình TCP/IP.

PDU – Protocol Data Unit

Khi lớp Internet xử lý thông tin từ các lớp trên sau đó chuyển xuống lớp dưới là lớp Network Access thì ở lớp này nó không biết được phần thông tin nào đến từ lớp nào (thấy packet nhưng không xác định được), vì vậy nó phải sử dụng giao thức PDU.

Các thông tin được xử lý ở các lớp sẽ có các tên gọi khác nhau, các tên được thể hiện như hình dưới.

Segments: Trong lớp Transport, nó sẽ thêm port number vào trước thông tin, sau khi được thêm vào thì PDU được gọi là Segment.

Packets: Trong lớp Internet thì nó sẽ thêm thông tin địa chỉ logic vào Segment, thông tin này chính là địa chỉ IP của thiết bị nguồn và đích. Sau khi thêm vào thì PDU lúc này gọi là Packet.

Frame: Lớp Network Access nhận gói tin và thêm địa chỉ vật lý vào được gọi là Frame Header, thường gọi Data-Link Header. Thông tin là địa chỉ vật lý hoặc gọi là địa chỉ MAC của thiết bị nguồn và đích. Ngoài ra nó sẽ thêm Data-Link Trailer, phần thông tin dùng để kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu (integrity) gọi là FCS (Frame Check Sequence).

Bit là chuỗi nhị phân được chuyển thành tín hiệu điện và truyền dẫn đến các máy tính khác.

3. Mô tả chức năng của tầng Transport

TCP

Connection-Oriented TCP: dùng phương thức bắt tay ba bước (Three-way handshake), nếu không thành công thì sẽ quá trình truyền dữ liệu sẽ không xảy ra.

Gói tin được truyền đi với độ tin cậy cao

Stateful TCP.

UDP

Non Connection-Oriented.

Non Guaranteed Delivery.

4. Mô tả chức năng của lớp Internet.

Các giao thức sử dụng trong Lớp Internet nó sẽ có được nhãn của gói bao gồm các địa chỉ nguồn và đích. Thông tin được cung cấp trên lớp này để dùng cho mục đích định tuyến.

Thông tin trong tiêu đề khung Frame Header (MAC Address) có thể thay đổi vài lần trong quá trình truyền từ nguồn đến đích nhưng thông tin trong IP Header nó sẽ không thay đổi trong toàn bộ quá trình truyền. Địa chỉ IP nguồn và đích sẽ được duy trì trong bảng định tuyến của Router.

Sau khi lớp Internet thực hiện xong công việc thêm địa chỉ vào IP Header, địa chỉ vật lý thêm vào frame được thực hiện bởi giao thức phân giải địa chỉ ARP.

5. Mô tả chức năng của ARP.

Khi dữ liệu từ một mạng (hoặc mạng con – subnet) gửi đến một Mạng/Subnet khác thì Router sẽ thực hiện công việc định tuyến dựa trên địa chỉ IP. Tuy nhiên, nếu dữ liệu dược gửi trong cùng một Netwrok/Subnet thì định tuyến là không cần. Trong trường hợp này nó sẽ xảy ra ở mức frame.

ARP hoạt động ở lớp Internet nhưng kết quả lại được gắn địa chỉ MAC ở lớp Network Access, do vậy địa chỉ MAC là một phần của Frame Header.

ARP Broadcast sẽ gửi bản tin đến tất cả các thiết bị trên mạng cục bộ (Local Network) với thông điệp rằng “Nếu đây là địa chỉ IP của bạn, hãy gửi tôi địa chỉ MAC của bạn”. Tất cả các PC đều nhận bản tin này, nhưng chỉ những PC có địa chỉ IP đích mới trả lời. Sau đó địa chỉ MAC được thêm vào khung.

6. Chuyển đổi MAC-to-IP

Khi một PC nguồn gửi thông tin đến 1 PC đích khác lớp mạng thì chúng ta phải sử dụng Router để định tuyến gói đi. Địa chỉ IP của PC đích thì PC nguồn biết thông qua bảng định tuyến, tuy nhiên địa chỉ MAC của PC đích thì PC nguồn không xác định được. Do đó ARP sẽ quảng bá địa chỉ MAC của Router hoặc default gateway chứ không phải địa chỉ MAC của PC đích. Như vậy, địa chỉ IP của PC đích sẽ có trong IP Header của gói tin tuy nhiên địa chỉ MAC sẽ là của Router.

Khi một Frame được gửi ra ngoài, nó sẽ đi đến Router, khi Router nhận Frame, nó sẽ tìm kiếm trong bảng định tuyến của nó và xác định hướng đi nào để gửi gói tin dựa trên địa chỉ IP của PC đích. Nếu như PC đích ở Router khác với Router của PC nguồn thì khi đó Router của PC nguồn sẽ lấy địa chỉ MAC của Router kế tiếp đưa vào trong packet (địa chỉ IP của PC đích không thay đổi) để gửi đến PC đích.

Nếu gói tin đi qua nhiều Router thì địa chỉ MAC sẽ thay đổi, địa chỉ MAC sẽ luôn luôn là địa chỉ MAC của Router tiếp theo cho đến khi gói tin đến mạng con của PC đích, khi đó địa chỉ MAC của PC đích sẽ được thêm vào Frame.