Mạng Internet

Khóa luận tốt nghiệp chống
và kết nối chúng với nhau thành một mạng xương sống. Năm 1987, mạng
NSFnet ra đời với tốc độ đường truyền nhanh hơn. NSFnet cho phép nối 7
mạng mới với các trung tâm siêu máy tính nói trên. Sự xuất hiện của mạng
xương sống NFSnet và các mạng vùng đã thúc đẩy mạnh mẽ sự tăng trưởng
của Internet. Một xa lộ thông tin được hình thành với sự tham gia của nhiều
trường đại học, nhiều học viện nghiên cứu, các tổ chức chính phủ và cả giới
kinh doanh trong cộng đồng Internet. Về mặt địa lý, Internet cũng nhanh
chóng vươn tầm ra khỏi nước Mỹ, trở thành một mạng toàn cầu phục vụ hàng
chục triệu người dùng trên toàn thế giới.
1.1.2.Quản lý Internet.
Thực tế là không có một cơ quan quản lý tối cao cho toàn bộ mạng
Internet trên toàn thế giới. Một tổ chức có vai trò điều phối tối cao các hoạt
động của Internet là Hiệp hội Internet (Internet Society – viết tắt là ISOC).
Đây là một tổ chức phi lợi nhuận tập hợp các cá nhân và tổ chức tự nguyện
tham gia vào các hoạt động nhằm khuyến khích và phát triển, sử dụng
Internet trên toàn thế giới. Cơ quan lãnh đạo cao nhất của ISOC là ban kiến
trúc Internet (Internet Architeture Boad – viết tắt là IAB). IAB họp đều đặn để
xem xét các chuẩn liên quan và các quy định về cấp phát tài nguyên (như địa
chỉ chẳng hạn). Một tổ chức tự nguyện khác trong khuôn khổ IAB, được gọi
là Tiểu bạn đặc nhiệm kỹ thuật Internet (Internet Engineering Task Force –
viết tắt là IETF) chịu trách nhiệm về các vấn đề kỹ thuật và tác nghiệp của
Internet. Khi có một vấn đề được coi là đủ quan trọng thì IETF lập ra một
nhóm làm việc để tiếp tục nghiên cứu. Mọi người đều có thể tham dự các
cuộc họp của IETF và tham gia vào các nhóm làm việc.
Việc phân phối địa chỉ cho các máy tính của người sử dụng (host) nối
vào Internet ban đầu do chính ISOC trực tiếp đảm nhiệm. Nhưng từ năm
1992, do sự tăng trưởng quá nhanh của Internet nên công việc đó được phân
cấp cho các trung tâm thông tin mạng (Network Information Center – viết tắt
là NIC) của các khu vực đảm nhận. NIC của khu vưc Châu Á Thái Bình
4
Khóa luận tốt nghiệp chống
Dương – gọi là APNIC – có trụ sở tại Tokyo, Nhật Bản. ISOC khuyến khích
phân cấp các NIC cho từng quốc gia, và hiện nay Việt Nam cũng đã thành
lập VNNIC chịu trách nhiệm điều hành và phân phối địa chỉ cho các host
của mình.
1.1.3. Các dịch vụ mức ứng dụng ban đầu trên Internet
Thư điên tử (Electronic mail) cho phép người dùng ngồi trước máy tính
tại nhà mình gửi E-mail tới bất cứ ai ở đâu trên thế giới nếu họ có địa chỉ E-
mail. Họ có thể tham gia các nhóm thảo luận (discussion group) về những đề
tài khác nhau hay bắt đầu một nhóm mới về những chủ đề mà họ ưa thích.
Truyền file (File Transfer) nếu cần một chương trình phần mềm mới
như các tiện ích nén file, các chương trình diệt virus, một phần mềm trò chơi,
hình ảnh hay âm thanh, người dùng có thể tải xuống bất cứ lúc nào với File
Transfer
Truy nhập từ xa (Remote login) có lẽ điều thú vị nhất trong các ứng
dụng của Internet là Remote login, nó cho phép người dùng kết nối vào một
máy tính ở xa như một trạm cuối để sử dụng máy tính đó.
Ngày nay, nhiều dịch vụ Internet đã được phát triển và ứng dụng. Đó là :
• Thư điện tử
• W.W.W (world – wide – web)
• FIP (File Transfer Protocol)
• Telnet
• Video – IP
• V.V…
1.1.4. Dịch vụ mức mạng của Internet
Một lập trình viên viết chương trình ứng dụng trên Internet cần có một cái
nhìn khác với người chỉ đơn giản sử dụng dịch vụ Internet. Ở tầng mạng Internet
cung cấp 2 kiểu dịch vụ mà các ứng dụng của Internet thường dùng đó là
Dịch vụ truyền không kết nối (Connectionless Paket Delivery Service)
là một phương thức truyền dữ liệu mà các mạng chuyển mạch gói cung cấp.
5
Khóa luận tốt nghiệp chống
Điều này chỉ đơn giản là mạng Internet chuyển các gói tin từ máy này sang
máy khác dựa vào thông tin địa chỉ của gói đến đích của nó. Việc chia nhỏ gói
tin truyền này có một lợi điểm là nếu một đường đi bị bận hoặc bị đứt, thì các
gói tin có thể được truyền theo một hướng khác.
Dịch vụ truyền tin cậy (Reliable Stream Transport Service) phần lớn
các ứng dụng đòi hỏi nhiều dịch vụ hơn chỉ truyền thông không kết nối bởi vì
chúng cần tự động sửa lỗi, kiểm tra tính toàn vẹn của thông tin truyền đi trên
mạng. Reliable Stream Transport Service giải quyết vấn đề này cho ta.
1.2. Bộ giao thức TCP/IP
Để truyền thông giữa các máy tính trên mạng Internet người ta phải
thống nhất với nhau các quy tắc, quy ước để liên lạc, truyền thông, được gọi
là các giao thức. Bộ giao thức mà Internet sử dụng là TCP/IP, thực chất là một
bộ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông
trên mạng. Nó bao gồm nhiều giao thức thực hiện các chức năng khác nhau,
trong đó có hai giao thức quan trọng nhất được dùng để đặt tên cho cả bộ giao
thức là TCP (Transmission Control Protocol) và IP ( Internet Protocol).
1.2.1 Giới thiệu
Bộ giao thức TCP/IP cho phép các máy tính với đủ loại kích cỡ, từ
nhiều hãng sản xuất khác nhau, chạy trên các hệ điều hành hoàn toàn khác
nhau có khả năng truyền thông, liên lạc được với nhau. Khả năng này là hoàn
toàn vượt xa so với những dự tính ban đầu. Được bắt đầu cuối những năm
1960 như là một dự án nghiên cứu về các mạng chuyển mạch gói, cho tới
những năm 1990, TCP/IP đã trở thành cách thức nối mạng máy tính được sử
dụng rộng rãi nhất. TCP/IP thực sự là một hệ thống mở ở chỗ định nghĩa của
bộ giao thức và nhiều cài đặt của nó đều được công khai và sẵn sàng cung
cấp. Chính TCP/IP đã hình thành cơ sở cho liên mạng toàn cầu (Internet),
một mạng diện rộng (WAN) với hàng triệu máy tính trên khắp thế giới nối
với nhau.
6
Khóa luận tốt nghiệp chống
1.2.2. Phân tầng.
Các giao thức mạng thường được phát triển theo các tầng, mỗi tầng
chịu trách nhiệm về một khía cạnh khác nhau của việc truyền thông, liên lạc.
Một bộ giao thức, như TCP/IP chẳng hạn, là sự kết hợp của nhiều giao thức
khác nhau thuộc nhiều tầng chức năng. TCP/IP thường được xem như một hệ
thống 4 tầng, được mô tả trong hình 1.1 dưới đây.
Chức năng của các lớp của bộ giao thức TCP/IP:
1. Lớp Link, đôi khi còn được gọi là lớp data _ link hoặc network
interface, thường bao gồm trình điều khiển thiết bị trong hệ điều hành và card
giao tiếp mạng tương ứng trong máy tính. Chúng cùng nhau xử lý tất cả các
chi tiết phần cứng của các giao tiếp vật lý với cable ( hoặc bất cứ kiểu phương
tiện trung gian nào khác được sử dụng).
Application Telnet, FTP, e – mail, etc
Transport TCP, UDP
Network IP, ICMP, IGMP
Link Device driver and interface card

Hình 1.1: Bốn lớp của bộ giao thức TCP/IP
2. Lớp Network (đôi khi còn gọi là lớp liên mạng – internet) xử lý
việc vận chuyển các gói tin qua mạng. Ví dụ như dẫn đường cho các gói tin
chẳng hạn. IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol)
và IGMP (Internet Group Management Protocol) cung cấp lớp mạng trong bộ
giao thức TCP/IP.
3. Lớp Transport cung cấp dòng dữ liệu giữa hai host cho lớp ứng
dụng bên trên. Trong bộ giao thức TCP/IP có hai giao thức Transport khác
biệt nhau: TCP và UDP.
1. TCP cung cấp dòng dữ liệu tin cậy giữa hai host. Nó nhận dữ
liệu đến từ các ứng dụng và chia thành các khúc (chunk) có kích thước thích
hợp cho lớp network bên dưới, báo nhận các gói tin nhận được, thiết lập
timeout để chắc chắn rằng một đầu cuối khác báo nhận các gói tin đã được
7
Khóa luận tốt nghiệp chống
gửi rồi, … Bởi vì lớp transport cung cấp dữ liệu tin cậy nên lớp ứng dụng có
thể bỏ qua, không để ý đến những chi tiết này.
2. UDP lại khác hẳn, cung cấp cho lớp ứng dụng các dịch vụ
đơn giản hơn nhiều. Nó chỉ gửi các gói dữ liệu gọi là datagram từ host này tới
host khác, mà không đảm bảo rằng các gói tin đó sẽ đến được đích. Các chức
năng đảm bảo tin cậy chỉ có thể được thêm vào ở lớp ứng dụng.
Do đó, mỗi loại giao thức này được sử dụng bởi các ứng dụng khác
nhau.
4. Lớp Application xử lý các chi tiết của một ứng dụng đặc trưng. Có
nhiều ứng dụng TCP/IP thông dụng mà hầu hết các cài đặt cung cấp:
- Telnet cho đăng nhập từ xa.
- FTP (File Transfer Protocol) giao thức truyền tệp.
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) cho thư điện tử.
- SNMP (Simple Network Mannagement Protocol)
và rất nhiều các ứng dụng khác nữa
Chúng ta có thể so sánh kiến trúc 4 tầng của TCP/IP với kiến trúc 7
tầng của mô hình tham chiếu OSI ( Open System Interconnection)
Application Layer
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer Transport Layer
Network Layer Internet Layer
Data link Layer Link Layer
Physical Layer
Nếu có hai host trong một mạng cục bộ (Local Area Network – LAN),
như một Ethernet chẳng hạn, cùng chạy FTP, hình 1.2 chỉ ra các giao thức
liên quan:

8
Khóa luận tốt nghiệp chống
Các tiến Xử lý các
FTP protocol trình người chi tiết
dùng ứng dụng
Transport
TCP protocol
Network
Kernel Xử lý các
IP protocol chi tiết
Application liên lạc
Ethernet protocol
Link

Hình 1.2: Hai host trên một LAN cùng chạy FTP
Chúng ta gán nhãn cho hai ứng dụng là FTP client và FTP server. Hầu
hết các ứng dụng mạng được thiết kế sao cho một phía là client và phía kia là
server. Server cung cấp một số loại dịch vụ cho các client, trong trường hợp
này là truy nhập tới các tệp trên server host. Trong ứng dụng đăng nhập từ xa,
Telnet, dịch vụ cung cấp cho client là khả năng truy cập tới các host của
server.
Mỗi lớp có một hoặc nhiều giao thức để truyền thông với lớp ngang
hàng với nó. Trong ví dụ, một giao thức cho phép hai lớp TCP liên lạc với
nhau, và một giao thức khác nhau cho phép hai lớp TCP liên lạc với nhau, và
một giao thức khác cho phép hai lớp IP liên lạc với nhau.
9
FTP
client
FTP
server
Ethernet
driver
Ethernet
driver
TCP
IP
IP
TCP
Khóa luận tốt nghiệp chống
Bên phía phải của hình 1.2 ta thấy rằng thông thường lớp ứng dụng là
một tiến trình của nguời dùng trong khi ba lớp thấp hơn thường được cài đặt
trong nhân (kernel) hệ điều hành. Mặc dù không phải là một yêu cầu bắt buộc,
nó mang tính điển hình và cũng là cách được hiện dưới hệ điều hành Unix.
Có một sự khác nhau nữa giữa lớp trên cùng trong hình 1.2 và ba lớp
bên dưới. Lớp ứng dụng thì quan tâm tới các chi tiết về ứng dụng và không
quan tâm tới việc vận chuyển dữ liệu đi qua mạng. Ba lớp bên dưới không
biết gì về ứng dụng nhưng chúng lại xử lý tất cả các chi tiết về truyền thông.
Chúng ta thể hiện bốn giao thức trong hình 1.2 ở bốn tầng khác nhau.
FTP là giao thức của tầng ứng dụng (Application), TCP là giao thức của tầng
vận chuyển (Transport), IP là giao thức của tầng mạng (Network) và Ethernet
là giao thức hoạt động ở tầng liên kết (Link). Bộ giao thức TCP/IP, nhưng
TCP và IP chỉ là hai trong số các giao thức của bộ giao thức đó. Ta có thể
thấy rõ điều này qua hình vẽ bên dưới. Các giao thức trong hình bao gồm:
− FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền tệp cho phép người
dùng lấy hoặc gửi tệp tới một máy khác.
− Telnet: Giao thức đăng nhập từ xa cho phép người dùng từ trạm làm
việc của mình có thể login vào một trạm ở xa qua mạng và làm việc với hệ
thống y như là một trạm cuối nối trực tiếp với trạm ở xa đó.
− SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức thư tín điện tử.
− DNS (Domain Name Server): Dịch vụ tên miền cho phép nhận ra máy
tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ Internet khó nhớ.
− SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản trị
mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng.
− RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động.
− ICMP (Internet Control Message Protocol): Giao thức điều khiển thông
báo.
10
Khóa luận tốt nghiệp chống
− UDP ( User Datagram Protocol): Giao thức truyền thông không kết nối
cung cấp dịch vụ truyền không tin cậy nhưng tiết kiệm cho phí truyền.
− TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức có kết nối cung cấp
dịch vụ truyền thông tin cậy.
− IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua
mạng tới đích.
− ARP (Address Resolution Protocol): Giao thức chuyển địa chỉ TCP/IP
thành địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng.
Tầng ứng
dụng

Tầng giao
vận
Tầng Internet
Tầng mạng
Kiến trúc của TCP/IP
Mục đích của lớp giao tiếp mạng và lớp ứng dụng rất rõ ràng. Lớp giao
tiếp mạng xử lý các chi tiết về phương tiện truyền thống (Ethernet, Token
Ring, …) trong khi lớp ứng dụng xử lý một ứng dụng người dùng đặc trưng
(FPT, Telnet, …). Nhưng đối với lớp vận chuyển và lớp mạng, sự khác nhau
khi nhìn thoáng qua là không rõ ràng.
11
TELNETFTP
RIP
SMTP DNS
Transsmission
Control Protocol
SNMP
User Datagram
Protocol
ICMP
Internet Protocol
ARP
Token Bus
FDDI
Token Ring
Ethernet
Khóa luận tốt nghiệp chống
Một trong những lý do giải thích cho sự lớn mạnh phi thường của việc
nối mạng trong những năm 1980 là sự nhận thức rõ được: Một máy tính đứng
đơn lẻ như một hòn đảo sẽ không mang lại mấy ý nghĩa. Một vài hệ thống
đứng một mình ( stand - alone) được tập hợp với nhau hình thành nên một
mạng (network). Trong khi thực hiện điểu này, suốt những năm 1990, chúng
ta lại nhận ra rằng: Hòn đảo mới bao gồm một mạng đơn, dù lớn hơn những
cũng không phát huy được hết những khả năng tiềm tàng. Vì thế, người ta đã
kết hợp nhiều mạng lại với nhau, hình thành nên một liên mạng (internet).
Một liên mạng là tập hợp nhiều mạng cùng sử dụng chung một bộ giao thức.
Cách dễ nhất để xây dựng một liên mạng là kết nối hai hay nhiều mạng
bằng một router. Đây là một thiết bị phần cứng có chức năng đặc biệt để kết
nối các mạng. Ưu điểm của router là nó có thể kết nối nhiều mạng loại mạng
vật lý khác nhau: Ethernet, Tolen Ring, các liên kết điểm – điểm (point to
point), FDDI ( Fiber Distributed Data Interface), … Các thiết bị này cũng còn
được gọi là IP router, nhưng ta thường sử dụng thuật ngữ router.
Trong lịch sử, các thiết bị này được gọi là các gateway. Thuật ngữ này
được sử dụng rất nhiều khi nói về TCP/IP. Ngày nay, thuật ngữ “ Gateway”
được sử dụng cho một gateway ứng dụng: Một tiến trình kết nối hai bộ giao
thức khác nhau ( như TCP/IP và SNA của IBM) cho một ứng dụng riêng biệt
đặc thù (thường là email hoặc truyền file).
Hình 1.3 mô tả một liên mạng gồm hai mạng: Một Ethernet và một
Token Ring, kết nối qua một router. Mặc dù chỉ thể hiện là có hai host liên lạc
với nhau, nhưng với router kết nối hai mạng, bất kỳ host nào của Ethernet
cũng có thể liên lạc với bất kỳ host nào của Token Ring.
Trong hình 1.3, ta có thể phân biệt rõ ràng giữa một hệ thống cuối
(end_system, là hai host ở hai phía) và một hệ thống trung gian (một router ở
giữa). Lớp vận chuyển và lớp ứng dụng sử dụng các giao thức end – to – end.
Hai lớp này chỉ cần trên các hệ thống cuối.
12
Khóa luận tốt nghiệp chống
Trong bộ giao thức TCP/IP, lớp mạng, IP, cung cấp dịch vụ không tin
cậy. Bởi vì, nó chỉ thực hiện chuyển một gói tin từ nguồn tới đích cuối cùng
mà không có sự đảm bảo nào. TCP thì khác, cung cấp giao thức tầng mạng tin
cậy sử dụng dịch vụ không tin cậy của IP. Để thực hiện điều này, TCP thi
hành timeout và truyền lại, gửi và nhận các báo nhận end – to – end, …Tầng
vận chuyển và tầng mạng có những nhiệm vụ riêng biệt.

Ethernet
Hình 1.3: Hai mạng kết nối qua một Router
Một router, theo định nghĩa, có hai hay nhiều card giao tiếp mạng (vì
lẽ nó kết nối hai hoặc nhiều mạng). Bất cứ hệ thống nào có nhiều giao tiếp
đều được gọi là multihimed. Một host cũng có thể là một multihomed chỉ khi
nó có đặc trưng là chuyển tiếp các gói tin từ một giao tiếp này tới một giao
tiếp khác, nó không được gọi là router. Ngoài ra, các router không cần phải là
các thiết bị phần cứng đặc biệt chỉ làm nhiệm vụ chuyển các gói tin từ một
13
FTP
client
TCP
IP IP
IP
TCP
FTP
Server
Router
Ethernet
Driver
Token ring
drive
Ethernet
Driver
Token ring
driver
Token Ring
FTP protocol
TCP protocol
IP
protocol
IP
protocol
Ethernet
protocol
Token Ring
protocol

Xem chi tiết: Mạng Internet