GIÁO TRÌNH - phucthien.com · Lý thuy Gt c ï b +n v I m )ng LAN Trang I 0 èC L èC Ch m kng I: GI ÞI THI ÊU CHUNG ..... 1

GIÁO TRÌNH

LLÝÝ TTHHUUYY TT CC BB NN VV MM NNGG LLAANN

Lý thuy t c b n v m ng LAN

Trang I

C L CCh ng I: GI I THI U CHUNG .............................................................. 1

I. M NG TRUY N THÔNG VÀ CÔNG NGH M NG ........................................1

1. Gi i thi u chung...............................................................................................1

2 Th nào là m t m ng máy tính...........................................................................3

2.1. Các thành ph n m ng: thi t b , nút, máy tính ............................................3

2.2. Ph ng ti n và các giao th c truy n thông c a m ng ...............................4

3. Phân lo i m ng máy tính ..................................................................................6

3.1. Phân lo i m ng theo di n ho t ng .........................................................7

3.2. Phân lo i m ng theo mô hình ghép n i (topo) ...........................................8

3.3. Phân lo i theo ki u chuy n......................................................................12

4. a ch m ng, nh tuy n, tính tin c y, tính liên tác và an ninh m ng ..............13

4.1. a ch (Address). ...................................................................................13

4.2. nh tuy n (Routing)...............................................................................14

4.3. Tính tin c y (Reliability) .........................................................................14

4.4. Tính liên tác (Inter-operability)...............................................................14

4.5. An ninh (Security) ...................................................................................15

5. Các chu n m ng .............................................................................................15

5.1. Các chu n chính th c (De jure standard)................................................15

5.2 Các chu n th c t (De facto standard).....................................................16

5.3. Các chu n riêng c a hãng.......................................................................16

5.4. Các chu n hi p h i .................................................................................16

II. MÔ HÌNH OSI...................................................................................................17

1. Mô hình..........................................................................................................17

1.1. Ki n trúc phân t ng ................................................................................18

1.2. Các ti n trình ngang hàng (peer-to-peer) ................................................19

1.3. Giao di n gi a các t ng ..........................................................................20

1.4. T ch c các t ng.....................................................................................20

2. Ch c n ng c a các t ng ..................................................................................21

2.1. T ng v t lý ..............................................................................................21

2.2. T ng liên k t d li u................................................................................23

2.3. T ng m ng..............................................................................................25


Trang II

2.4. T ng giao v n .........................................................................................27

2.5. T ng phiên..............................................................................................29

2.6. T ng trình di n .......................................................................................30

2.7. T ng ng d ng........................................................................................31

3. B giao th c TCP/IP Mô hình Internet.........................................................33

Ch ng 2: T NG NG D NG............................................................... 35

I. GIAO TH C T NG NG D NG .....................................................................35

1. Giao th c t ng ng d ng ................................................................................36

1.1. Mô hình Khách hàng /Ng i ph c v (Client/Server) ..............................37

1.2. Truy n thông gi a các ti n trình .............................................................39

1.3. a ch ti n trình.....................................................................................39

1.4. Ch ng trình giao ti p ng i dùng (user agent)......................................40

2. Các yêu c u c a ng d ng ..............................................................................41

2.1. M t mát d li u (Data loss).....................................................................41

2.2. B ng thông (bandwith)............................................................................41

2.3. Th i gian (timing) ...................................................................................42

3. D ch v c a các giao th c giao v n Internet....................................................43

3.1. TCP ........................................................................................................43

3.2. D ch v UDP ..........................................................................................44

4. M t s ng d ng ph bi n ..............................................................................45

II. WORLD WIDE WEB: HTTP ............................................................................46

1. T ng quan v HTTP .......................................................................................47

2. K t n i liên t c và không liên t c (persistent/nonpersistent)............................49

2.1. K t n i không liên t c-nonpersistent .......................................................49

2.2. K t n i liên t c........................................................................................51

3. Khuôn d ng c a thông p HTTP..................................................................51

3.1. Thông p yêu c u HTTP (HTTP request message)................................51

3.2. Thông p tr l i ( HTTP response massage).........................................53

4. T ng tác User-server : Authentication và cookies.........................................55

4.1. Authentication (Ki m ch ng)...................................................................55

4.2. Cookies...................................................................................................56

5. GET có u ki n (Conditional GET) .............................................................57

6. Web caches ....................................................................................................58


Trang III

III. TRUY N FILE (FILE TRANSFER) FTP.........................................................61

1. Các l nh FTP (FTP Commands) .....................................................................63

IV. TH TÍN N T (E-MAIL) TRÊN INTERNET..........................................64

1. SMTP.............................................................................................................66

2. So sánh v i HTTP. .........................................................................................69

3. Khuôn d ng th và chu n MIME....................................................................69

3.1. M r ng MIME cho d li u không thu c d ng ASCII..............................70

3.2. Nh n thông p......................................................................................74

4. Giao th c truy nh p mail. ...............................................................................75

4.1. POP3......................................................................................................77

4.2. IMAP ......................................................................................................78

4.3. HTTP......................................................................................................79

V. D CH V TÊN MI N - DNS ............................................................................80

1. Các d ch v c a DNS .....................................................................................81

1.1. D ch v t bí danh cho máy tính (Host aliasing)....................................81

1.2. D ch v t bí danh cho mail server (Mail server aliasing) .....................82

1.3. Phân tán t i (load distribution) ...............................................................82

2. C ch ho t ng t ng quan c a DNS. ...........................................................83

3. B n ghi DNS. .................................................................................................90

4. Thông p DNS: ...........................................................................................91

Ch ng 3: T NG GIAO V N ................................................................ 93

I. D CH V VÀ NGUYÊN T C C A T NG GIAO V N ...................................93

1. Quan h gi a t ng giao v n và t ng m ng.......................................................94

2. T ng quan v t ng giao v n trong Internet. .....................................................96

II. D CH V D N KÊNH, PHÂN KÊNH..............................................................97

II. UDP - GIAO TH C KHÔNG H NG N I...................................................101

1. C u trúc c a UDP segment. ..........................................................................104

2. UDP checksum.............................................................................................105

IV. CÁC NGUYÊN T C TRUY N D LI U TIN CÂY ....................................106

1. Xây d ng giao th c truy n dù li u tin c y.....................................................108

1.1. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n tin c y hoàn toàn: giao th c rdt1.0...........................................................................................................108

1.2. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n có l i bit: giao th c rdt 2.0.......109


Trang IV

1.3. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n mà d li u bi m t, l i: rdt 3.0...115

2. Giao th c truy n d li u tin c y liên t c (Pipeline) .......................................117

3. Go-Back-N (GBN) .......................................................................................120

4. Giao th c l p l i có l a ch n (Selective Repeat) ...........................................125

V. TCP - GIAO V N H NG N I ....................................................................130

1. K t n i TCP .................................................................................................130

2. C u trúc TCP Segment .................................................................................133

3. S th t và s biên nh n: ............................................................................135

4. Telnet : M t ví d v s th t và s biên nh n.............................................137

5. Truy n d li u tin c y...................................................................................138

6. Ki m soát l u l ng .....................................................................................144

7. Qu n lý k t n i TCP.....................................................................................146

VI. KI M SOÁT T C NGH N C A TCP ..........................................................151

Ch ng 4: T NG M NG...................................................................... 155

I. CÁC MÔ HÌNH D CH V C A T NG M NG..............................................155

1. Mô hình d ch v m ng:.................................................................................157

1.1. Chuy n mach gói (datagram) và chuy n mach o (virtual circuit).........157

2. Ngu n g c c a d ch v chuy n m ch gói và chuy n m ch o. ......................162

II. CÁC NGUYÊN LÝ NH TUY N.................................................................163

1. Thu t toán nh tuyên link state. ...................................................................165

2. Thu t toán Distance vector. ..........................................................................169

III. NH TUY N PHÂN C P ............................................................................173

IV. INTERNET PROTOCOL ...............................................................................176

1. a ch IPv4 .................................................................................................177

2. Chuy n datagram t ngu n t i ích: v n a ch và nh tuy n.................185

3. Khuôn d ng gói d li u IP (IP datagram format) ..........................................187

4. Phân m nh (Fragmentation) và H p nh t (Reassembly) gói tin IP ................190

5. Giao th c ki m soát l i ICMP (Internet Control Message Protocol)..............193

V. NH TUY N TRÊN INTERNET..................................................................195

1. nh tuy n trong m t mi n (Intra-AS routing) ( nh tuy n n i mi n)...........195

1.1. RIP (Routing Information Protocol) ......................................................195

1.2. OSPF - Open Shortest Path First ..........................................................197

2. nh tuy n gi a các mi n (INTER-AS routing) ( nh tuy n liên mi n) ........198


Trang V

VI. C U T O C A THI T B NH TUY N (ROUTER)................................199

1. C ng vào (Input port) ...................................................................................200

2. K t c u chuy n (Switching fabric)................................................................203

3. C ng ra (Output port). ..................................................................................204

4. Hàng i router .........................................................................................205

VII. IPV6..............................................................................................................207

1. nh d ng gói tin IPV6.................................................................................208

2. Chuy n t IPv4 sang IPv6 ............................................................................210

Ch ng 5: T NG LIÊN K T D LI U................................................ 212

I. CÁC KHÁI NI M CHUNG, D CH V C A T NG DATALINK...................212

1. Nh ng d ch v c a t ng liên k t d li u........................................................213

2. B u h p (Adapter)..................................................................................216

II. K THU T PHÁT HI N VÀ S A L I .........................................................217

1. Ki m tra tính ch n l ...................................................................................219

2. Ph ng pháp tính t ng ki m tra (checksum) .................................................221

3. Ki m tra d th a vòng (CRC).......................................................................221

III. GIAO TH C A TRUY C P VÀ M NG C C B .....................................223

1. Giao th c phân chia kênh truy n (channel partitioning) ................................226

2. Giao th c truy c p ng u nhiên (ran dom access) ...........................................227

2.1. Slotted ALOHA .....................................................................................228

2.2. ALOHA.................................................................................................230

2.3. CSMA - a truy c p c m nh n sóng mang ............................................231

3. Giao th c truy c p l n l t (Taking - turns) ..................................................234

4. M ng c c b LAN (Local Area Network).....................................................235

IV. A CH LAN VÀ ARP................................................................................236

1. a ch LAN.................................................................................................237

2. Giao th c gi i mã a ch (ARP)...................................................................238

V. ETHERNET.....................................................................................................242

1. Nh ng khái ni m c b n v Ethernet ............................................................244

1.1. C u trúc frame Ethernet........................................................................244

1.2. D ch v không h ng n i, không tin c y................................................246

1.3. Gi i t n c s và mã hoá Manchester ...................................................247

2. CSMA/CD : Giao th c a truy c p c a Ethernet ...........................................248


Trang VI

3. Nh ng công ngh Ethernet ...........................................................................251

3.1. Ethernet 10BASE2 ................................................................................251

3.2. Ethernet 10BaseT và 100BaseT.............................................................252

3.3. Gigabit Ethernet ...................................................................................254

VI. HUB, BRIDGE VÀ SWITCH.........................................................................254

1. Hub ..............................................................................................................255

2. Bridge ..........................................................................................................256

2.1. Bridge Fowarding và Filtering (chuy n ti p và l c) ..............................257

2.2. T h c (Self-Learning)..........................................................................259

2.3. Spanning tree........................................................................................261

2.4. Phân bi t Bridge và Router ...................................................................262

2.5. K t n i LAN segment qua các tr c chính (backbone).............................264

3. Switch ..........................................................................................................264

VII. PPP - GIAO TH C M N I M.........................................................267

1. Khuôn d ng gói d li u (Frame PPP)............................................................269

2. Giao th c u khi n ng truy n PPP (LCP) và ki m soát m ng ...............271


Trang 1

Ch ng I:GI I THI U CHUNG

I. M NG TRUY N THÔNG VÀ CÔNG NGH M NG

1. Gi i thi u chung

Truy n thông máy tính (computer communications) là quá trìnhtruy n d li u t m t thi t b này sang m t thi t b khác. Tr c ây chúng tath ng hi u thi t b là các máy tính, nh ng ngày nay thi t b (end-system,device) không ch là các máy tính mà còn bao g m nhi u ch ng lo i thi t bkhác ví d nh các máy n tho i di ng, máy tính PAM, . . . S l ng cácki u thi t b có kh n ng l y thông tin t Internet ngày càng t ng.

t t ph bi n có ngh a t ng t nh v y là truy n d li u. M c dù haim t này có th s d ng thay th cho nhau, m t s ng i coi thu t ng d

li u (data) ch bao g m nh ng s ki n n gi n và thô (ch a c x lý), và d ng thu t ng thông tin (information) ch vi c t ch c nh ng s ki n

này thành d ng (thông tin) có ngh a i v i con ng i.

Hình 1.1 Các thi t b có kh n ng k t n i Internet


Trang 2

Khái ni m ng (networking) ch khái ni m k t n i các thi t b l i v inhau nh m m c ích chia s thông tin. Khái ni m m ng liên quan n nhi u

n , bao g m:

• Giao th c truy n thông (Protocol): mô t nh ng nguyên t c mà cácthành ph n m ng c n ph i tuân th có th trao i c v i nhau;

• Mô hình ghép n i m ng (Topo): mô t cách th c n i các thi t b v inhau.

• a ch (Address): mô t cách nh v m t th c th .

• nh tuy n (Routing): m t t cách d li u c chuy n t m t thi t này sang m t thi t b khác thông qua m ng.

• Tính tin c y (Reliability): gi i quy t v n tính toàn v n d li um b o r ng d li u nh n c chính xác nh d li u g i i.

• Tính liên tác (Interoperability): ch m c các s n ph m ph n m mvà ph n c ng c a các hãng s n xu t khác nhau có th giao ti p v inhau trong m ng; An ninh (security): g n li n v i vi c m b o antoàn ho c b o v t t c các thành ph n c a m ng.

• Chu n hóa (Standard): thi t l p các quy t c và lu t l c th c n ph ic tuân theo.

Có r t nhi u ng d ng c a các khái ni m m ng thông th ng.Ví d ,trong công nghi p truy n thanh truy n hình, các công ty truy n thanh, truy nhình, và công ty cáp u có nh ng m ng c l p riêng c a mình v i nhi utr m phát. Thông qua nh ng m ng này, các ch ng trình nh tin t c, th thao,

n nh, phim truy c dùng chung gi a các tr m phát. M t trongnh ng m ng truy n thông ra i s n nh t và c bi t n nhi u nh t là m ng

n tho i. Khi nói n m ng n tho i, ng i ta mu n nh c n h th ngn tho i ki u c (plain old telephone system - POTS) ho c m ng n tho i

chuy n m ch công c ng (PSTN - public switched telephone network). M ngPSTN mô t h th ng n tho i truy n th ng d a trên tín hi u t ng c

ng M - m ng này ban u c thi t k truy n ti ng nói. M tng truy n thông mà h u h t m i ng i u quen thu c ngày nay là m ng

máy tính lnternet - th c ra ây là m t t p h p các m ng, m t m ng c a cácng.


Trang 3

2. Th nào là m t m ng máy tính

ng t t nhiên ph i bao g m nhi u thành ph n, các thành ph n ph ic n i v i nhau theo m t cách th c nào ó và cùng s d ng chung m t

ngôn ng :

• Các thi t b u cu i (end system) k t n i v i nhau t o thành m ng cóth là các máy tính (computer) ho c các thi t b khác. Nói chung hi nnay ngày càng nhi u các lo i thi t b có kh n ng k t n i vào m ngmáy tính nh n tho i di ng, PDA, ti vi . . . . .

• Môi tr ng truy n (media) mà truy n thông c th c hi n qua ó.Môi tr ng truy n có th là các lo i dây d n (cáp), s ng ( i v i các

ng không dây)

• Giao th c (protocol) là quy t c quy nh cách th c trao i d li ugi a các th c th

Nói chung, ba khái ni m trên a n m t nh ngh a chu n v m ngmáy tính nh sau: M ng máy tính là m t t p h p các máy tính và các thi t bkhác (các nút), chúng s d ng m t giao th c m ng chung chia s tàinguyên v i nhau nh các ph ng ti n truy n thông m ng.

2.1. Các thành ph n m ng: thi t b , nút, máy tính

Theo m t ngh a chung nh t thu t ng thi t b (device) c dùng nóin b t c m t th c th ph n c ng nào. Nh ng th c th này có th là các thi t

u cu i, máy in, máy tính, ho c m t thi t b ph n c ng c bi t liên quann m ng, ví d nh các server truy n thông, repeater (b c p), bridge (c u),

switch, router (b nh tuy n), và r t nhi u thi t b c bi t khác; h u h t cácthi t b này s c th o lu n chi ti t các ch ng sau.

Nói chung t t c các thi t b m ng u dùng m t s ph ng pháp chophép xác nh duy nh t chúng, th ng thì thi t b c chính hãng s n xu t

n m t s nh n d ng duy nh t. Vi c làm này t ng t nh vi c in s seri trênti vi ho c các dùng n t khác. Ví d , card Ethernet c gán m t a chduy nh t b i hãng s n xu t - a ch này không trùng v i b t k thi t b nàokhác.

Khi mô t các thành ph n m ng, c n phân bi t gi a khái ni m thi t b(device) và máy tính (computer). Xem xét khía c nh thi t b m ng, máy tínhth ng c g i là host (ho c server) ho c tr m làm vi c (workstation) (c ngcòn c g i là desktop hay client). Thu t ng này th ng dùng ch nh ng

th ng máy tính có h u hành riêng c a chúng (ví d Windows). Vì v y


Trang 4

t workstation có th là m t máy tính cá nhân nh m t máy AppleMacintosh, ho c b t c m t máy tính h Intel nào (th ng c g i là IBM-PC ho c t ng thích); c ng có th là m t workstation h a (ví d cácworkstation h a c s n xu t b i Sun Microsystems, Silicon Graphics,IBM, Hewlett-Packard, Compaq Computer Corporation), m tsuperminicomputer nh Compaq's VAX hay m t h th ng IBM AS/400, m tsuper-microcomputer nh Compaq's Alpha; ho c có th là m t máy tính l n(mainframe) nh IBM ES-9000.

2.2. Ph ng ti n và các giao th c truy n thông c a m ng

chia s thông tin và s d ng các d ch v trên m ng, các thành ph na m ng ph i có kh n ng truy n thông c v i nhau. áp ng c yêuu này, chúng ta ph i xét t i hai tiêu chí c th c a m ng: kh n ng liên k t

(connectivity) và ngôn ng (language).

Kh n ng liên k t ch ng truy n ho c k t n i v t lý gi a các thànhph n; ngôn ng ch m t b ng t v ng cùng các quy t c truy n thông mà cácthành ph n ph i tuân theo.

Ph ng ti n truy n thông (media): Môi tr ng v t lý c s d ng t n i các thành ph n c a m ng th ng c g i là ph ng ti n truy n thông

(medium, media). Ph ng ti n truy n thông m ng c chia thành hai lo i:cáp (cable) và không dây (wireless). Ví d cáp truy n thông có th là cápxo n ôi (twisted-pair), cáp ng tr c (coaxial), và cáp s i quang (fiber-opticcable)... Truy n thông không dây có th là sóng radio (g m sóng c c ng nhay vi c truy n thông qua v tinh), b c x h ng ngo i. Các ph ng ti ntruy n thông m ng c th o lu n chi ti t trong ch ng 5.

Hình 1. 2 S i cáp quang


Trang 5

Giao th c (Protocol): Ngôn ng c s d ng b i các th c th m ngi là giao th c truy n thông m ng. Giao th c giúp các bên truy n thông

"hi u nhau b ng cách nh ngh a m t ngôn ng chung cho các thành ph nng. T ý ngh a khái quát nh v y, có th hi u giao th c truy n thông m ng

là các th t c, quy t c ho c các c t chính th c ã c ch p nh n nh mxác nh hành vi và ngôn ng trao i gi a các bên. Nói chung trong cu c

ng hàng ngày, chúng ta c ng áp d ng nh ng quy t c nào ó. Ví d , khi in nh ng n i òi h i tính tr ng tr ng, m i ng i ph i tuân theo nh ng nghi

th c c bi t v n m c (ví d nam gi i ph i m c áo vét có th t caravat).Nh ng khi n các quán n bình dân thì b i không c n n m c trang tr ngnh v y. Trong m ng và truy n thông máy tính, giao th c m ng là b n c tchính th c nh ngh a cách th c s " c a các th c th tham gia truy nthông v i nhau. ây khái ni m th c th bao g m c các thi t b ph n c ng

ng nh các ti n trình ph n m m. Giao th c m ng c ng nh ngh a khuônng d li u c trao i gi a các bên. Nói m t cách ng n g n, giao th cng nh ngh a b ng t v ng và các quy t c áp d ng truy n thông d li u.

Không có môi tr ng truy n không th trao i thông tin gi a các th cth m ng không có m t ngôn ng chung, không th hi u c nhau. Vì v y

ng truy n cung c p môi tr ng th c hi n truy n thông, trong khi óngôn ng chung m b o hai bên truy n thông hi u c nhau. u này

ng gi ng nh cu c nói chuy n n tho i gi a m t ng i ch nói c ti ngÝ và m t ng i khác ch nói c ti ng Nga. N u không có m t ng ntho i ( ng truy n c a m ng) cho cu c nói chuy n này thì hai ng i khôngth nói chuy n c v i nhau (không th trao i d li u). ã có ng ntho i r i, lúc này hai ng i có th nói và nghe th y gi ng nói c a nhau(truy n d li u c th c hi n) nh ng h không giao ti p c v i nhau vìkhông ai trong s h hi u c ngôn ng c a ng i kia - h nói chuy n b nghai th ti ng khác nhau.

Ví d v m t giao th c m ng quen thu c là giao th c TCP/IP - m t trongnh ng giao th c c a c a b giao th c TCP/IP (Transmission Controlprotocol/Internet Protocol) TCP/IP c coi là x ng s ng c a Internet. Tuytên g i TCP/IP ch hai giao th c c th là TCP và IP nh ng nó th ng c

d ng ch nhóm g m nhi u giao th c ngoài TCP và IP. T p các giao th cnày c g i là b giao th c TCP/IP. Có th k n m t s giao th c trong bgiao th c TCP/IP nh FTP (File Transfer Protocol) nh ngh a cách chuy nfile; HTTP (the Hypertext Transport Protocol) c dùng cho World WideWeb (WWW), nh ngh a cách các server c n ph i truy n các tài li u (trang


Trang 6

Web) t i các client (Web Browser) nh th nào. Ngoài ra c ng ph i k n bagiao th c c s d ng cho th n t (email) là Post Office Protocol (POP),Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) và Intemet Mail Access Protocol(IMAP). Ngày nay các m ng s d ng r t nhi u giao th c khác nhau t ngi n n ph c t p. Có th nói các giao th c là "keo dán" ràng bu c m ng máytính l i v i nhau b i vì chúng nh ngh a cách th c hi n các ho t ng c th .

t s b giao th c khác có th k n là AppleTalk - là m t b giaoth c m ng c s d ng b i Apple Computer, Inc., u tiên nó ch ch dùng

c cho các máy tính Macintosh, không th ph c v cho các h u hànhkhác; b giao th c c a h u hành Windows 2000 c a hãng MicrosoftCorporation; và DECnet c a Digital Equipment Corporation (hi n gi làCompad) - s d ng giao th c m ng Digital Network Architecture (DNA).DECnet c thi t k cho các máy VAX ho c Alpha ch y d i h u hànhOPEN-VMS, ho c cho các h th ng DEC Dùng h u hành DEC tr c ây,ví d nh RSX-11 M, RT-11 , RSTS/E c ng nh m t s h u hành phbi n khác nh MS-DOS, Windows, và m t vài bi n th c a Unix. M ng máytính ôi khi c ng c t tên theo giao th c chúng dùng. Ví d , m t m ng

m các thi t b h tr Apple Talk th ng c g i là m t m ng Apple Talk.ng t , m ng TCP/IP là m ng c a các thi t b c liên k t v i nhau và s

ng b giao th c TCP/IP truy n thông.

3. Phân lo i m ng máy tính

Có r t nhi u ki u m ng máy tính khác nhau. Vi c phân lo i chúngth ng d a trên các c m chung. Ví d , m ng may tính th ng c phânlo i theo vùng a lý (di n ho t ng) (ví d : m ng c c b , m ng di n

ng, ), theo topo (mô hình ghép n i m ng) (ví d : m- m (point-to-point) hay broadcast), ho c theo ki u ng truy n thông mà m ng s d ngvà cách chuy n d li u i (ví d m ng chuy n m ch o hay chuy n m chgói).


Trang 7

Hình 1. 3 M t m ng LAN n gi n

3.1. Phân lo i m ng theo di n ho t ng

u phân lo i theo di n ho t ng, m ng máy tính có th c phân chiathành:

• ng c c b (Local area network - LAN);

• ng di n r ng (wide area network - WAN);

• ng thành ph (metropolitan area network - MAN);

• ng toàn c u (global area network - GAN);

• ng cá nhân (personal area network - PAN);

• ng l u tr (storage area network - SAN).

Trong các lo i m ng trên, hi n nay có hai khái ni m c dùng ph bi nlà m ng c c b và m ng di n r ng.

ng c c b (LAN), liên k t các tài nguyên máy tính trong m t vùnga lý có kích th c h n ch . ó có th là m t phòng, vài phòng trong m t tòa

nhà, ho c vài tòa nhà trong m t khu nhà C m t "kích th c h n ch " khôngc xác nh c th nên m t s ng i xác nh ph m vi c a m ng LAN b ng

cách nh bán kính c a nó n m trong kho ng vài ch c mét n vài km. Vi nInstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) xác nh bán kính c a

ng LAN nh h n 10km. Ví d v m t s m ng LAN: Ethernet/802.3,token ring, m ng FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

ng di n r ng (WAN), liên k t các tài nguyên máy tính trong m tvùng a lý r ng (có bán kính trên 100 km) nh th xã, thành ph , t nh/bang,qu c gia. Có th coi m ng WAN g m nhi u m ng LAN khác nhau. Ví d v

ng WAN: ISDN (Integrated Services Data Network)


Trang 8

3.2. Phân lo i m ng theo mô hình ghép n i (topo)

Các mô hình ghép n i m ng có th chia thành hai nhóm:

• Mô hình m - m (point-to-point)

• Mô hình m-nhi u m (Broadcast)

th N u phân lo i theo mô hình ghép n i (topo), m ng máy tính có thc phân chia thành:

3.2.1. Mô hình m - m (point-to-point)

Mô hình m - m có hai d ng topo ph bi n, ó là Star và Tree.

Mô hình Star: Trong mô hình Star các nút c n i v i m t b ph n g ilà Hub ( u n i trung tâm). D li u t m t máy g i i s c truy n quaHub n các máy khác trong m ng. M ng Star cung c p tài nguyên và ch

qu n lý t p trung. Tuy nhiên, do m i máy tính u ph i n i vào m t trungtâm m nên có nhi u h n ch n u m ng có quy mô l n.

Hình 1.4 Mô hình sao, các thi t b n i vào m t HUB duy nh t.

Mô hình Tree (Cây): Mô hình cây là mô hình phân c p. Nó bao gômt nút g c ho c m t hub n i n các nút m c hai ho c hub m c hai. Các

thi t b m c hai này l i c n i n các thi t b m c ba, m c ba c n in các thi t b m c b n, . . . ng d ng cây n gi n c cho trong hình

1.6. M t ng d ng c a mô hình này là m ng IEEE 802.12, hay còn g i là100VG-AnyLAN (xem ch ng 9), trong ó các hub c s p thành t ng t othành m t mô hình phân c p.


Trang 9

Hình 1.5 Mô hình cây

3.2.2. Mô hình m - nhi u m (Broadcast)

Mô hình này g m các nút cùng dùng chung m t kênh truy n thông. Kháci mô hình m - m, d li u t m t máy g i i s c truy n n t t c

các nút trên kênh truy n dùng chung. Các máy s ki m tra xem li u chúng cóph i là ích n c a thông p ó hay không b ng cách ki m tra a ch n(destination address) c a thông p. (Khái ni m a ch s c th o lu ntrong ph n ti p theo). Các máy không ph i là ích n c a thông p s bqua thông p này. Ch có nút là ích n c a thông p m i ti p nh n thông

p. u này c ng t ng t nh m t l p h c g m nhi u sinh viên và m tgiáo viên. N u giáo viên a ra m t câu h i, t t c các sinh viên u ngheth y câu h i nh ng ch sinh viên c giáo viên ch nh m i tr l i câu h inày. Môi tr ng dùng chung ây chính là không khí, câu h i c a giáo viênlà m t d ng thông p, lan truy n trong không khí và n tai t t c các sinhviên (các nút).

Mô hình m - nhi u m có m t s d ng topo ph bi n, ó là bus vàring. Các h th ng truy n thông v tinh c ng d a trên mô hình m - nhi u

m.

Mô hình Bus: M t c u hình bus n hình c minh h a trong hình 1.6Rõ ràng topo d ng bus thu c mô hình m - nhi u m: các nút m ng c

i n cùng m t kênh truy n. M t ví d n hình v m ng có topo d ng buslà m ng Ethernet ng tr c.


Trang 10

Hình 1.6 M ng Ethernet v i Bus dùng chung

Mô hình Ring (vòng): Trong c u hình ring, t t c các nút c n i ncùng m t vòng - môi tr ng truy n thông dùng chung. Trong topo d ng ringtruy n th ng, thông p c truy n l n l t qua các nút theo vòng. H ngtruy n có th thu n hay ngh ch chi u kim ng h ph thu c vào công ngh

d ng. Chú ý r ng, m c dù d li u c chuy n t nút n n nút kia, ringn không ph i là m t topo thu c mô hình m - m vì các nút dùng chungt kênh truy n. Vì v y, v m t logic, trong topo d ng ring t t c các nút

dùng chung m t kênh truy n, nh ng v m t v t lý, vi c truy n thông thu cmô hình m - m. Tr ng h p này c ng gi ng nh topo d ng bus và t t ccác h th ng m - nhi u m khác, m ng d ng ring c n m t s ph ngpháp qu n lý vi c truy c p vòng ng th i.

Hình 1.7 M ng FDDI có topo d ng Ring

tinh: Trong h th ng truy n thông v tinh, vi c truy n d li u t m tng-ten trên m t t n v tinh th ng là mô hình m- m. Tuy nhiên, t t các nút n m trong m ng u có th nh n c d li u t v tinh truy n

xu ng - v tinh phát qu ng bá xu ng m t ho c nhi u tr m trên m t t. Do


Trang 11

ó, các h th ng truy n thông v tinh c x p vào mô hình m - nhi um (broadcast). Ví d , r t nhi u tr ng h c M có kh n ng nh n tin t

tinh. B t c ch ng trình giáo d c nào d c phát qu ng bá qua h th ng vtinh u c các tr ng h c thu c b ng cách u ch nh thi t b nh n n

t t n s thích h p. M ng v tinh c minh h a trên hình 1.8.

Hình 1.8 V tinh và các khu v c ph sóng

Trong mô hình m - nhi u m có r t nhi u ki u truy n thông pkhác nhau:

• Unicast - ch có m t thi t b nh n thông p.

• Multicast - m t nhóm thi t b nh n thông p. Chính t ng networka thi t b nh n s ki m tra xem thi t b nh n ó có n m trong nhóm

nh n thông p này không.

• Broadcast - ích n c a thông p này là t t c các thi t b trongng. Thông p broa cast là m t thông p multicast c bi t.

t c m khác c a mô hình m - nhi u m là khái ni m tranhch p (contention). Do t t c các nút cùng dùng chung m t kênh truy n, chúngph i "tranh nhau kênh truy n khi c n truy n thông. Do v y m ng d a trênmô hình broadcast c n gi i quy t v n khi có nhi u nút mu n truy n d li u

i cùng m t th i m. R t nhi u giao th c ã c phát tri n gi i quy ttranh ch p gi a các nút.


Trang 12

3.3. Phân lo i theo ki u chuy n.

Ngoài vi c phân lo i m ng theo di n ho t ng và topo m ng, các m ngcòn c phân lo i theo ki u truy n thông mà chúng s d ng, cùng v i cách

li u c truy n i trên ó. Hai phân lo i n hình là m ng chuy n m cho (virtual circuit-switched) và m ng chuy n gói (packet-switched).

• Trong m ng chuy n m ch o (circuit-switched), ph i thi t l p m cht lý gi a nút ngu n và ích tr c khi chuy n d li u th c s . M ch

này t n t i trong su t th i gian chuy n d li u. ng n tho i côngng là m t ví d v m ng chuy n m ch o. Khi th c hi n m t cu ci n tho i, m t ng truy n v t lý tr c ti p c thi t l p gi a

máy n tho i c a ng i b t u cu c g i và máy n tho i c ang i nh n cu c g i. ng truy n này là m t k t n i m - m,liên k t các b chuy n m ch (switch) trong m ng c a công ty ntho i l i v i nhau. M t khi ã c thi t l p, ng truy n ch dànhriêng truy n d li u cho cu c g i hi n th i. Sau khi truy n d li uxong (cu c g i k t thúc) m ch c gi i phóng và có th c dùngcho m t cu c g i khác. Nh v y, chuy n m ch làm t ng kh n ng chia

ng truy n (link) vì cùng m t m ch có th c dùng cho nhi uquá trình truy n khác nhau, m c d u không cùng m t th i m.

Hình 1.9 M ng n tho i - chuy n m ch o

• Trong ng chuy n gói (packet-switched network), thông p utiên c chia thành nh ng n v nh h n g i là packet, sau ónh ng packet này l n l t c g i t i nút nh n qua m ng l i cácchuy n m ch (switch) trung gian. Packet là m t n v d li u nhnh t có th truy n c trong m ng. M i packet mang thông tin v ach nút nh n cùng s th t c a nó. Khi m t packet n c switch


Trang 13

trung gian, switch c n c vào a ch ích c a packet quy t nhxem s chuy n packet i theo ng nào n c switch ti p theo.Do c u hình c a toàn b h th ng có th thay i nên các packet c acùng m t thông p có th n ích theo nh ng tuy n ng khácnhau. u này c ng gi ng nh vi c g i th . Khi m t b u c c nh n

c th , nó s c n c vào a ch ng i nh n chuy n n n i thíchp. M ng toàn c u Internet hi n nay áp ng công ngh chuy nch gói này.

`

`

`

`

`

`

`

Router

Router

Router

RouterRouter

`

A

B

Gói tin

Hình 1.10 M ng chuy n m ch gói - các gói tin i theo nhi u tuy n ng khác nhau A n B

4. a ch m ng, nh tuy n, tính tin c y, tính liên tác và an ninh m ng

Khái ni m m ng máy tính liên quan n nhi u y u t , trong ó có ach , nh tuy n, tính tin c y tính liên tác, và an ninh m ng. Ph n d i âytrình bày ng n g n v nh ng y u t này.

4.1. a ch (Address).

Khái ni m v a ch liên quan n vi c gán cho m i nút m ng m t ach duy nh t - cho phép các thi t b khác nh v c nó. u này gi ng nh

a ch c a m t ngôi nhà - tên ph s ch cho bi t khu v c c n i n, s nhàxác nh chính xác nhà c n n. M t vi d khác là h th ng n tho i. M i

n tho i (m t nút) có mã vùng và m t s ( a ch ). Mã vùng cung c p thông


Trang 14

tin v v trí c a nút ó trong m t vùng nào ó, còn s n tho i là s xác nhduy nh t máy n tho i trong vùng ó. H th ng các thi t b chuy n m chtrong các công ty n tho i c l p trình t o nên m t kênh truy n gi ahai thi t b . V th c ch t mã vùng l i c phân c p thành mã qu c gia và mãkhu v c.

4.2. nh tuy n (Routing)

Khái ni m nh tuy n quy t nh tuy n ng mà d li u s i qua khichuy n t nút nh n n nút g i. Ch c n ng nh tuy n c th c hi n b i

t thi t b ph n c ng c bi t: router (thi t b nh tuy n). Vi c l a ch ntuy n ng t t nh t ph i d a trên m t tiêu chu n c th - c g i là o(metric). Các o nh tuy n ph bi n là: kho ng cách, s ch ng (hop) và

ng thông.

4.3. Tính tin c y (Reliability)

Tính tin c y ch tính toàn v n d li u - m b o r ng d li u nh n cgi ng h t d li u c g i i. M ng máy tính không ph i là các h th ngkhông có l i. Trong th c t , l i u có th x y ra trên t t c các môi tr ngtruy n trên m ng. Vì v y c n ph i thi t k sao cho h th ng có kh n ng x lý

i. M t trong nh ng chi n l c n hình là thêm thông tin vào d li u cchuy n i sao cho phía nh n phát hi n c l i (n u có). Khi phía nh n pháthi n ra l i, nó có th th c hi n: (1) yêu c u truy n l i d li u b l i, ho c (2)ki m tra xem d li u úng là gì và s a i d li u b truy n l i. Cách th hai

i là kh n ng s a l i (error correction). Cách th nh t là s a l i b ng cáchyêu c u truy n l i, cách th hai là t s a l i. s a c l i, ph i ò tìm l i.Vi c t s a l i nói chung khó th c hi n. H u h t các m ng ngày nay u cthi t k có kh n ng dò tìm l i (error detection). Có hai cách dò l i thông

ng ó là ki m tra bit ch n/l và mã d th a vòng (CRC - cyclic redundancycheck). Hai k thu t này c th o lu n trong ch ng 5.

4.4. Tính liên tác (Inter-operability)

Tính liên tác (interoperability) ch kh n ng các s n ph m (ph n c ng vàph n m m) c a các hãng s n xu t khác nhau có th giao ti p thành công v inhau trong m ng. Trong th i kì hoàng kim c a các m ng c quy n (c a tnhân, hãng s n xu t, ho c m t t ch c), không c n ph i quan tâm n tinhliên tác, mi n là các y u t t o thành m ng u là s n ph m và giao th c c acùng m t hãng s n xu t. Khi hãng s n xu t th ba phát tri n m t ng d ng có


Trang 15

tính n ng c c i ti n h n ng d ng c a hãng s n xu t c quy n, hãng s nxu t th ba ph i c s ng ý c a nhà s n xu t c quy n - t c là hãng s nxu t th ba ph i tr phí b n quy n. Ngày nay, v i b giao th c "m " TCP/IP,các hãng s n xu t - nh ng ng i vi t và bán các ng d ng d a trên TCP/IP

c t do làm nh ng u h mu n, không ph i lo ng i v vi c vi ph m b nquy n. H u h t các hãng s n xu t máy tính u c g ng s n ph m c amình t ng thích v i s n ph m c a hãng s n xu t khác.

4.5. An ninh (Security)

An ninh m ng ch vi c b o v m i th liên quan n m t m ng, bao g m li u, ph ng ti n truy n thông và các thi t b . An minh m ng còn bao g m

các ch c n ng qu n tr , các công c k thu t và thi t b nh các s n ph m mãhóa, các s n ph m ki m soát truy c p m ng (ví d : firewall - thi t b ph n

ng c bi t b o v m t m ng kh i th gi i bên ngoài). An ninh m ng c ngbao g m vi c nh ra nh ng chính sách s d ng tài nguyên m ng, ki m traxem tài nguyên m ng có c s d ng phù h p v i ch nh sách ã nh tr chay không, quy nh và ki m tra ch nh ng ng i có quy n m i c s

ng các tài nguyên ó

5. Các chu n m ng

Các chu n m ng c phát tri n nh ngh a giao ti p ph n c ng, giaoth c truy n thông, ki n trúc m ng và nh ng th nh v y. Các chu n m ngthi t l p nh ng quy t c ho c quy c c th mà các bên tham gia truy n thông

n ph i tuân theo. Chúng làm t ng kh n ng liên tác gi a các s n ph m ph nng và ph n m m c a các hãng s n xu t khác nhau. Các chu n c xâyng thông qua các t ch c chu n hóa. Nh ng t ch c này c chia thànhn lo i chính: (a) qu c gia, (b) vùng, (c) qu c t và (d) ngành/hi p h i

th ng m i/hi p h i ngh . Thành viên c a các t ch c th ng là các i bi u các chính ph , vi n nghiên c u và hãng s n xu t. Quá trình xây d ng

chu n ph i c th c hi n sao cho m b o c tính th ng nh t, vì v yth ng kéo dài, ôi khi ph i m t nhi u n m m i cho ra i c m t chu nchính th c. Quá trình này c ng liên quan n chính

5.1. Các chu n chính th c (De jure standard)

Các chu n chính th c c công nh n b i nh ng t ch c chu n hóachuyên nghi p. Ví d , nh ng giao th c v modem c xây d ng b i Hi p

i truy n thông qu c t (Intemational Telecommunications Union - ITU),


Trang 16

hay chu n EIA/TIA-568 dùng cho Commercia/ Building TelecommunicationsWiring c xây d ng b i Electronic Idustries Association - TIA vàTelecommunications Inustries Association - TIA, ho c các chu n cho m ng

c b c xây d ng b i Institute for Electrical and Electronic Engineers -IEEE. (Các chu n này s c th o lu n chi ti t trong các ch ng sau)

5.2 Các chu n th c t (De facto standard)

Các chu n th c t là các chu n t n t i trong th c t mà không c xâyng b i b t c t ch c chu n hóa chính th c nào. Chúng c phát tri n

thông qua s ch p nh n c a toàn ngành i v i m t chu n c a m t hãng nhàn xu t c th . Ví d v m t chu n th c t là Network File System (NFS) -

giao th c chia s file c a hãng Sun Microsystems. Sun ã công khai c ta giao th c này, do ó nh ng nhà s n xu t khác có th tri n khai nó. K t

qu NFS c s d ng r ng rãi và c coi nh m t chu n th c t . Hi n t i,NFS c th c thi trên r t nhi u h th ng UNIX khác nhau (Sun, IBM,Silicon Gracphics, Compaq, và HP), c ng nh các h th ng d a trênMacintosh và Intel. M t chu n th c t khác là Java - ngôn ng l p trình web

c phát tri n b i hãng Sun Microsystems.

5.3. Các chu n riêng c a hãng

Các chu n c a hãng là các chu n quy nh nh ng yêu c u c th c a m tnhà s n xu t nào ó. Nh ng c t này không c công khai, ch c tuântheo và ch p nh n b i chính hãng s n xu t ngh ra nó. Trong th i kì u

a m ng, các chu n c a hãng th ng tr . M c d u ngày nay nh ng chu n nhy không còn c tán thành n a song chúng v n t n t i r t nhi u. c

bi t n nhi u nh t ph i k n các chu n c a IBM (ví d : SNA - ki n trúc hth ng m ng c a IBM), giao th c IPX c a Novell - d a trên giao th c XNS

a Xerox. Các chu n riêng c a hãng trói bu c khách hàng vào gi i pháp c at nhà s n xu t c th , làm cho h g p khó kh n khi s d ng các s n ph m

(ph n c ng ho c ph n m m) c a các hãng s n xu t khác.

5.4. Các chu n hi p h i

Các chu n hi p h i t ng t nh các chu n chính th c theo ngh a chúngng là m t s n ph m c a quá trình chu n hóa. m khác nhau là quá trìnhp k ho ch và chu n hóa nh ng chu n này không ch u s qu n lý c a các t

ch c chu n hóa chuyên nghi p. Thay vào ó, c t cho các chu n c thi t và th a thu n b i nhóm các nhà s n xu t thành l p nên hi p h i, v i m t


Trang 17

c ích c th : t c m c tiêu chung. Nh ng nhà s n xu t này cam k t tr cho các chu n c phát tri n b i hi p h i, và phát tri n nh ng s n

ph m tuân theo các chu n này. Ví d v các chu n hi p h i nh Fast Ethernet,Asynchronous Transfer Mode (ATM Forum), và Gigabit Ethernet.

II. MÔ HÌNH OSI

ISO (the International Standards Organization) là m t t ch c cthành l p n m 1971 v i m c ích thi t l p các tiêu chu n qu c t . M t trongcác chu n ISO bao hàm m i m t c a truy n thông m ng là mô hình OSI -Open Systems lnterconnection model (Mô hình liên k t gi a các h th ng

). ây là mô hình cho phép b t c hai h th ng nào (cho dù khác nhau) cóth truy n thông v i nhau mà không c n quan tâm n ki n trúc bên d i c achúng. Các giao th c c a riêng m t hãng s n xu t th ng ng n ng a vi ctruy n thông gi a hai h th ng không cùng m t ki u. Mô hình OSI ra i v i

c ích cho phép hai h th ng b t kì truy n thông v i nhau mà không c nthay i v m t logic c a b t c ph n c ng ho c ph n m m nào bên d i. Môhình OSI không ph i là m t giao th c; nó là m t mô hình nh n bi t và thi t

m t ki n trúc m ng linh ng, v ng ch c và có kh n ng liên tác(interoperabie). Chú ý phân bi t ISO là m t t ch c còn OSI là m t mô hình

1. Mô hình

Mô hình OSI c phân t ng v i m c ích thi t k các h th ng m ngcho phép vi c truy n thông th c hi n c qua t t c các ki u h th ng máytính khác nhau. Mô hình g m 7 t ng riêng bi t nh ng có liên quan n nhau,

i t ng nh ngh a m t ph n c a quá trình truy n thông tin trên m ng. Vi chi u nh ng quy t c c b n c a mô hình OSI cung c p m t c s v ng ch c khám phá truy n thông d li u.

Th c ra trong cu c s ng, chúng ta g p khá nhi u ví d v vi c phân t ng.Gi s ng i A vi t th g i cho ng i B. Sau khi vi t th xong, A cho thvào phong bì, dán kín, ghi a ch c a B, dán tem và nhét b c th vào h p th

b u n. Gi a A và B, n v d li u trao i là các lá th . B c th có thxem là d li u th c s trong khi phong bì th có th xem là m t lo i tiêu ch a các thông tin u khi n. H th ng b u n (bao g m nhi u b u c c - làcác tr m trung gian mà b c th s i qua) ch u trách nhi m chuy n b c th

i a ch c a B. V i ví d này t ng d i (h th ng b u n) s cung c pch v chuy n th cho t ng trên (A và B). A và B ch quan tâm n n i dungc th , khuôn d ng th , ngôn ng vi t trong th mà không c n quan tâm


Trang 18

n làm th nào th có th chuy n t i B. ây chính là u m c a vi cphân t ng: t ng trên s d ng d ch v c a t ng d i nh ng không c n quantâm n cách th c th c hi n d ch v ó.

1.1. Ki n trúc phân t ng

Mô hình OSI g m 7 t ng:

• ng v t lý (Physical layer)

• ng liên k t d li u (Datalink layer)

• ng m ng (Network layer)

• ng giao v n (Transport layer)

• ng phiên (Session layer)

• ng trình di n (Presentation layer)

• ng ng d ng. (Application layer).

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Hình 1.11 B y t ng trong mô hình OSI

Hình 1.11 minh h a m i quan h gi a các t ng khi m t thông p ci t thi t b A n thi t b B. Khi thông p i t A n B, nó có th i qua

nhi u nút trung gian khác. Nh ng nút trung gian này th ng ch liên quan n3 t ng u c a mô hình OSI. Khi phát tri n mô hình, các nhà thi t k ã phântích quá trình truy n d li u thành nh ng y u t c b n nh t. H phân lo inh ng ch c n ng m ng nào có m c ích (s d ng) liên quan n nhau vànhóm các ch c n ng này t ng nhóm - các nhóm này tr thành các t ng. M i

ng u có ch c n ng, nhi m v xác nh. B ng cách xác nh và khoanhvùng các ch c n ng trong mô hình, các nhà thi t k ã a ra m t ki n trúc


Trang 19

t c c tính toàn di n và linh ho t. Quan tr ng nh t, mô hình OSI t o ratính trong su t hoàn toàn gi a hai h th ng không t ng thích v i nhau.

Application7-6 interfacePresentation6-5 interface

Session

5-4 interfaceTransport

4-3 interfaceNetwork

3-2 interfaceDatalink

2-1 interfacePhysical

Application7-6 interfacePresentation6-5 interface

Session

5-4 interfaceTransport

4-3 interfaceNetwork

3-2 interfaceDatalink

2-1 interfacePhysical

Network

Physical

Data link Data link

Physical

LinkComputer

B

ComputerA

Link

Media

Hình 1.12 Mô hình OSI

1.2. Các ti n trình ngang hàng (peer-to-peer)

Trong m i máy, m i t ng s d ng các d ch v do t ng bên d i cungp. Ví d , t ng 3 s d ng các d ch v do t ng 2 cung c p và n l t mìnhi cung c p d ch v cho t ng 4. Gi a các máy tính, t ng x trên m t thi t b

giao ti p v i t ng x trên thi t b khác. Vi c giao ti p này c ti n hành theocác quy t c và quy c ã c th a thu n tr c - g i là giao th c.

i t ng v t lý, vi c truy n thông là tr c ti p: Máy A g i m t lu ng bítn máy B. Tuy nhiên t i các t ng cao h n trên máy A, d li u c chuy nn xu ng các t ng bên d i, n máy B và ti p t c i lên các t ng cao h n

(trong máy B). M i t ng trong máy g i d li u i (máy A) thêm các thông tina t ng ó vào thông p nh n c t phía trên r i sau ó chuy n toàn b

gói d li u xu ng t ng phía d i. Các thông tin c thêm vào này t o thànhheader (tiêu chèn tr c) và trailer (tiêu chèn sau) là các thông tin ukhi n c thêm vào u hay cu i gói d li u. Header c thêm vào thông

p t i m i t ng 6, 5, 4, 3, và 2; trailer c thêm vào t i t ng 2.


Trang 20

i t ng 1, toàn b gói d li u c chuy n thành d ng sao cho có thtruy n i t i máy nh n. T i thi t b nh n, các tiêu c l y ra d n d n khichuy n d li u d n lên trên. Ví d , t ng 2 lo i b các tiêu c a t ng 2 vàchuy n ph n còn l i (d li u) cho t ng 3. T ng 3 lo i b các tiêu t ng 3 vàchuy n ph n d li u cho t ng 4...

L7 data

L7 data H6

L6 data H5

L5 data H4

L4 data H3

L3 data H2H2

0101010101011010000010000 1

2

3

4

5

6

7L7 data

L7 data H6

L6 data H5

L5 data H4

L4 data H3

L3 data H2H2

01010101010110100000100001

2

3

4

5

6

7

Mediatransfer

Hình 1.13 D li u c chuy n d c theo các t ng i xu ng phía d i

1.3. Giao di n gi a các t ng

Nói chung trên cùng m t máy tính, hai t ng k nhau trao i d li u v inhau qua các giao di n (interface). Giao di n nh ngh a cách th c và khuôn

ng d li u trao i gi a hai t ng k nhau trên cùng m t thi t b . nh ngh agiao di n gi a các t ng m t cách rõ ràng s cho phép thay i cách th c tri nkhai t i m t t ng mà không nh h ng n các t ng khác.

Trong thu t ng m ng, ng i ta th ng g i giao di n gi a các t ng làm truy c p d ch v (service access point - SAP) vì t ng trên yêu c u d ch c a t ng d i thông qua giao di n.

1.4. T ch c các t ng

Có th chia b y t ng có th thành ba nhóm. T ng v t lý, liên k t d li uvà m ng t o thành nhóm t ng h tr m ng; chúng ch u trách nhi m v các v n

liên quan n m t v t lý khi truy n d li u t m t thi t b này n m t thi t khác (ví d : nh ng c t n, các k t n i v t lý, nh a ch v t lý, nh

th i gian truy n và tính tin c y). T ng phiên, trình di n, và ng d ng có thc coi nh nhóm t ng h tr ng i dùng; chúng cho phép kh n ng liên tác


Trang 21

gi a các h th ng ph n m m không liên quan n nhau. T ng 4 - t ng giaon m b o vi c chuy n d li u u cu i (end-to-end) tin c y, trong khi t ng

2 m b o vi c truy n d li u tin c y trên m t d ng truy n (v t lý) riêng l .Nói chung, các t ng trên c a mô hình OSI th ng c th c hi n b i ph n

m trong khi nhóm các t ng d i c c tri n khai d i s k t h p c a ph n c ng và ph n m m. T ng v t lý h u nh c tri n khai b i ph nng.

Hình 1.13 mô t t ng quan các t ng trong mô hình OSI. Trong hình v ,(d li u) L7 là n v d li u t i t ng 7, (d li u) L6 là n v d li u t i t ng6, . . . Trong thu t ng m ng ng i ta g i Li là n v d li u giao th c t ng i(iPDU - Protocol Data Unit). i v i t ng th i+l, d li u t ng I truy n cho

c g i là n v d li u d ch v (service data unit - SAP). Nói chung PDUch a SAP và m t s thông tin tiêu khác. Quá trình c b t u t i t ng 7(t ng ng d ng), sau ó chuy n xu ng các t ng d i. T i m i t ng ngo i tr

ng 7 và t ng 1, header c thêm vào n v d li u. i t ng 2, m t trailerng c thêm vào n v d li u. Khi n v d li u ( ã nh khuôn d ng)

i qua t ng v t lý (t ng 1 ), nó c chuy n thành tín hi u n t và truy n itrên ng truy n v t lý.

Khi n n i nh n, tín hi u n t i n t ng 1 và c chuy n ng ci thành chu i các b t. Các n v d li u sau ó s c chuy n t t ng 1 lên

các t ng trên trong mô hình OSI. T i m i t ng, các hea er và trailer cthêm vào kh i d li u t ng t ng ng trên máy g i c l y ra. Khi n

ng 7, thông p d ng d li u phù h p và s n sàng cho ng d ng nh n.

2. Ch c n ng c a các t ng

Trong ph n này, chúng ta s mô t chi ti t ch c n ng c a t ng t ng trongmô hình OSI.

2.1. T ng v t lý

ng v t lý th c hi n các ch c n ng c n thi t truy n lu ng bit d li ui qua các môi tr ng v t lý. Nó gi i quy t nh ng v n liên quan n c

m k thu t v c và n c a gi a card ghép n i (interface) v i môi tr ngtruy n d n. Nó c ng xác nh các th t c và các ch c n ng mà các thi t b v tlý và thi t b giao ti p c n ph i tuân th . Hình 1.14 minh h a m i quan hgi a t ng v t lý v i môi tr ng truy n d n và t ng nên k t d li u.


Trang 22

Hình 1.14 V trí, vai trò c a t ng v t lý

Trong ví d chuy n th , t ng v t lý liên quan n công ngh chuy n thnó có th là xe p, máy bay, tàu h a, tàu th dùng chuy n các túi th .

ng liên k t d li u chuy n lá th cho t ng v t lý và hy v ng t ng v t lýchuy n gói tin sang phía bên kia c a kênh truy n.

ng v t lý liên quan n:

• c m v t lý c a các ph ng ti n (thi t b ) giao ti p và truy nthông: T ng v t lý xác nh các c m c tính giao di n gi a cácthi t b và các ph ng ti n truy n d n. Nó c ng xác nh ki u c aph ng ti n truy n d n thông tin.

• Bi u di n bit: D li u t ng v t lý là lu ng bit liên t c (các chu i 0 vàl). truy n i, các bit ph i c mã hóa thành các tín hi u n ho cquang. T ng v t lý xác nh ph ng th c mã hóa (các bit 0 và 1 cchuy n thành các tín hi u nh th nào).

• c d li u: T c truy n d n - s các bit c g i i trong m tgiây c ng c xác nh b i t ng v t lý. Nói cách khác, t ng v t lýxác nh kho ng th i gian truy n i m t bit.

• ng b hóa các bit: Máy g i và nh n ph i c ng b hóa m cbit. Nói cách khác, ng h c a máy g i và nh n ph i c ng bhóa.

• u hình ng truy n: T ng v t lý liên quan n vi c k t n i cácthi t b vào môi tr ng truy n thông. Trong c u hình m- m(point-to-point), hai thi t b c n i v i nhau qua m t ng truy ndành riêng. Trong c u hình m-nhi u m (multipoint), m t ngtruy n c nhi u thi t b dùng chung.


Trang 23

• Topo (Mô hình ghép n i) v t lý: Topo v t lý xác nh cách n i cácthi t b v i nhau t o thành m ng. Có th s d ng topo d ng l i(mesh topology) (m i thi t b c n i v i t t c các thi t b còn l i),topo d ng sao (star topology) (m i thi t b c n i v i m t thi t btrung tâm), topo d ng vòng (tr ng topology) (m i thi t b c n i v i

t thi t b bên c nh, c nh v y t o thành vòng), hay topo d ng bus(m i thi t b c n i n m t ng truy n chung).

• Ch truy n d n: T ng v t lý c ng xác nh h ng truy n d li ugi a hai thi t b : n công (simplex), bán song công (haif-duplex),hay song công (full-duplex). Trong ch n công, m t thi t b chcó th g i ho c nh n d li u. Ch n công là truy n thông m tchi u. Trong ch bán song công, m t thi t b có th g i và nh n dli u, nh ng không ph i t i cùng m t th i m. Trong ch songcông, m t thi t b có th nh n và g i d li u t i cùng m t th i m.

2.2. T ng liên k t d li u.

Nhi m v c a t ng liên k t d li u là truy n thông gi a hai nút n i tr cti p v i nhau. Nó bi n t ng v t lý không tin c y thành ng truy n tin c ycho t ng m ng bên trên. Hình 1.15 minh h a m i quan h gi a t ng liên k t

li u v i t ng m ng và t ng v t lý.

Networklayer

L3 data

L3 data H2T2

10101000000010

Frame

Datalink layer

Physical layer

Networklayer

L3 data

L3 data H2T2

10101000000010

Frame

Datalink layer

Physical layer

Hình 1.15 V trí, vai trò c a t ng liên k t d li u

ng liên k t d li u ch u trách nhi m:

• Framing - óng gói d li u: T ng liên k t d li u chia lu ng bit nh nc t t ng m ng thành các n v d li u g i là các frame.

• nh a ch v t lý: N u gói d li u c chuy n n thi t b kháctrong m ng, t ng liên k t d li u thêm vào tiêu c a frame a ch


Trang 24

t lý c a n i nh n ( a ch ích) và có th a ch v t lý c a n i g ia ch ngu n): N u gói d li u c chuy n n các thi t b bên

ngoài m ng, a ch nh n s là a ch c a thi t b trung gian k t n ing ra bên ngoài.

• Ki m soát l u l ng: N u t c nh n d li u nh h n t c g i dli u, t ng liên k t d li u ph i th c hi n m t k thu t ki m soát l u

ng ng n ng a tình tr ng quá t i t i n i nh n.

• Ki m soát l i: T ng liên k t d li u làm t ng tính tin c y cho t ng v tlý b ng cách s d ng m t k thu t phát hi n và truy n l i các frame b

i ho c b m t. Nó c ng s d ng k thu t ng n ng a vi c t o frametrùng l p. Ki m soát l i th ng c th c hi n b ng cách thêm m ttrailer vào ph n cu i c a frame.

• Ki m soát truy c p: Khi nhi u thi t b c n i v i cùng m t ngtruy n, các giao th c t ng liên k t d li u c n xác nh xem thi t bnào c quy n s d ng ng truy n t i m t th i m xác nh.

Trong hình 1.16, nút có a ch v t lý 10 g i m t frame n m t nút cóa ch v t lý là 87. Hai nút này c n i v i nhau b i m t ng truy n. ng liên k t d li u, header c a frame ch a các a ch v t lý. Ph n còn l ia header ch a các thông tin c n thi t cho t ng liên k t d li u. Trailer

th ng ch a các bit d th c hi n ki m soát l i.

28 10 53 65 87

DataT2 10 87

Trailer source address destinationaddress

Hình 1.16 Ví d v a ch c a t ng liên k t d li u

Hãy xét ti p ví d v chuy n th . Sau khi thu th p th t i các hòm th ,nhân viên b u chính th c hi n vi c phân lo i th ra hai nhóm: nhóm th nh t

m các th g i t i các a ch n m trong vùng do nó qu n lý, nhóm th haichuy n ra phía ngoài. i v i nhóm th hai, nhân viên b u c c ph i t trong

t túi th l n và chuy n n b u c c c p cao h n. Các túi th có th xem là


Trang 25

các "frame". H n th n a, các a ch trên túi th s cho phép túi th cchuy n n b u c c c p cao thích h p.

2.3. T ng m ng

ng m ng ch u trách nhi m chuy n gói d li u t n i g i n n i nh n,gói d li u có th ph i i qua nhi u m ng (các ch ng trung gian). T ng liên

t d li u th c hi n truy n gói d li u gi a hai thi t b trong cùng m t m ng,còn t ng m ng m b o r ng gói d li u s c chuy n t n i g i n úng

i nh n.

u hai thi t b có cùng m t môi tr ng truy n thì t ng m ng không c nthi t. Tuy nhiên, n u hai thi t b trong hai m ng khác nhau, gi a chúng cónhi u thi t b k t n i trung gian thì c n ph i có t ng m ng th c hi n vi cchuy n d li u t ngu n n úng ích.

Hình 1.17 minh h a m i quan h gi a t ng m ng v i t ng giao v n vàliên k t d li u.

L4 data

H3

L3 Data

Packet

Transport layer

Datalink layer

L4 data

H3

L3 Data

Packet

Transport layer

Datalink layer

Networklayer

Networklayer

Hình 1.17 V trí t ng m ng

ng m ng có nhi m v :

• nh a ch logic: a ch v t lý c a t ng nên k t d li u ch gi iquy t c v n nh a ch c c b . N u gói d li u c chuy n

n m t m ng khác, c n ph i có m t h th ng a ch khác nh m phânbi t c h th ng g i và h th ng nh n. T ng m ng b sung thêmtiêu vào m i gói d li u g i i, trong tiêu ch a a ch logic c athi t b nh n và thi t b g i.

• nh tuy n: Khi các m ng ho c các nút riêng r c n i v i nhauo thành m t liên m ng (m ng c a các m ng), các thi t b . k t n i


Trang 26

trung gian (router ho c gateway) ph i xác nh tuy n ng ( nhtuy n) cho các gói d li u chúng n c n i nh n cu i cùng.

Gi s trong hình 1.18, d li u c g i t nút có a ch m ng A và ach v t lý 10 trong m t m ng c c b n m t nút có a ch m ng P và a ch

t lý 95 trong m ng c c b khác. Dò hai thi t b thu c hai m ng khác nhau,chúng ta không th ch s d ng a ch v t lý vì a ch v t lý ch có tác d ngtrong m ng c c b . Cái chúng ta c n ây là m t a ch toàn th có thchuy n packet ra kh i m ng c c b n m t m ng c c b khác a ch logiccó c m này. Gói d li u t i t ng m ng ch a a chi logic - a ch nàykhông thay i khi packet i t n i g i n n i nh n (A và P). a ch logickhông thay i khi gói d li u i t m t m ng này sang m t m ng khác;ng c l i a ch v t lý thay i khi packet i t m ng này sang m ng khác.Trong hình v , R là m t router - thi t b liên m ng này s c mô t k trongch ng 3.

Data A PT2 10 20

R

Data A PT2 99 33

Data A PT2 66 95

Ring

10 87 Bus

F 20

T99

45

71 R

N

33

66 Z

G

95 77

MP

Bus

EA

H

Hình 1.18 Ví d v a ch t ng m ng


Trang 27

Các b u c c s cung c p d ch v t ng ng v i t ng m ng. Trong m iu c c s có m t "b ng nh tuy n" cho phép b u tá xác nh c c n

chuy n ti p b c th b t k nào ó n âu. B c th s c chuy n n tr m ti p (b u c c hay a ch nh n) nh vào d ch v c a t ng liên k t d li u.

Rõ ràng r ng th c chuy n trên các ch ng có th b ng nh ng ph ng th choàn toàn khác nhau (b ng Ô tô, máy bay...). m khác bi t duy nh t gi a

ng b u chính và m ng máy tính là topo c a m ng b u chính nói ch ng r tít thay i theo th i gian, do v y vi c nh tuy n g n nh là nh .

2.4. T ng giao v n

ng giao v n ch u trách nhi m chuy n toàn b thông p t n i g in n i nh n. T ng m ng chuy n t ng gói d li u riêng l t n i g i n n i

nh n mà không quan tâm n quan h gi a các gói d li u. T ng m ng x lýi gói d li u m t cách c l p, m c ù các gói d li u có th thu c v cùngt thông p hay thu c các thông p khác nhau.

Nói cách khác, t ng giao v n m b o g i thông p n n i nh n m tcách toàn v n.

Hình 1.19 minh h a m i quan h c a t ng giao v n v i t ng m ng vàng phiên.

H4 H4 H4

Transport layer

L5 data

L4 data

L4 data

L4 data

Network layer

Session layer

H4 H4 H4

L5 data

L4 data

L4 data

L4 data

Network layer

Session layer

Hình 1.19 Quan h gi a t ng giao v n, t ng phiên và t ng m ng

ng giao v n t o ra m t k t n i logic gi a hai c ng u cu i: t t c cácgói d li u c a cùng m t thông p c truy n theo ng k t n i ó. Cóba giai n c a k t n i: thi t l p k t n i, truy n d li u, gi i phóng k t n i.Do ph i truy n t t c các gói d li u trên m t k t n i, t ng giao v n còn ph iki m soát th t truy n, l u l ng, phát hi n và s a l i.

ng giao v n ch u trách nhi m:


Trang 28

• a ch c ng (port number): Các máy tính th ng ch y nhi uch ng trình t i cùng m t th i m.. Vì v y vi c chuy n thông pkhông ch là truy n d li u t m t máy tính này n m t máy tínhkhác mà ph i chuy n thông p t ti n trình c th trên máy tính này

n ti n trình c th trên m t máy tính khác. Header c thêm vàoi t ng giao v n ph i ch a thông tin v m t ki u a ch - a ch c ng

hay a ch ti n trình. Sau khi t ng m ng chuy n gói d li u t i thi t bnh n, t ng giao v n phía nh n ph i chuy n toàn b thông p núng ti n trình nh n.

• Phân m nh và tái h p: M i thông p c chia thành các n(segment) nh , c truy n c l p v i nhau. M i segment c gán

t s th t . S th t này cho phép t ng giao v n phía nh n l p rápcác segment l i thành m t thông p hoàn ch nh hay phát hi nsegment nào b m t trong khi truy n.

• Ki m soát k t n i: T ng giao v n có th là h ng n i ho c khôngng n i. Th c th giao v n không h ng n i x lý segment nh

t gói d li u c l p và chuy n nó n t ng giao v n c a máy nh n.t t ng giao v n h ng n i th c hi n k t n i v i t ng giao v n c a

máy nh n tr c, sau ó m i chuy n các gói d li u i. Sau khi t t c li u c chuy n i, k t n i c gi i phóng.

• Ki m soát l u l ng: Gi ng nh t ng liên k t d li u, t ng giao v nch u trách nhi m ki m soát l u l ng. Tuy nhiên, vi c ki m soát l u

ng t i t ng này c th c hi n u cu i ch không ph i trên ngtruy n n.

• Ki m soát l i: C ng gi ng nh t ng hên k t d li u, t ng giao v nch u trách nhi m ki m soát l i. Tuy nhiên vi c ki m soát l i t ngnày c th c hi n t i các thi t b u cu i ch không ph i trên ngtruy n trung gian. T ng giao v n phía g i m b o r ng toàn bthông p n t i t ng giao v n phía nh n là không b l i (h ng, m t,

th a). Vi c kh c ph c l i th ng c th c hi n b ng cách yêuu truy n l i.


Trang 29

Internet

Data j k

Data - 2 j k A P

Data - 2 j k A PT2 H2


Data - 1 j k A P

Data j k

Data - 1 j k A P


Data - 2 j k A P


Transportlayer

Network layer

Datalink layer

A P

Hình 1.20 Ví d v t ng giao v n

Hình 1.20 a ra m t ví d v t ng giao v n. D li u n t các t ng trêncó a ch c ng là j và k (j là a ch c ng c a ng d ng g i và k là a ch

ng c a ng d ng nh n). Do kích th c d li u l n h n kh n ng x lý c ang m ng, d li u c chia thành 2 gói d li u nh h n, m i gói d li u v n

ch a a ch c ng j và k. Ti p theo, t i t ng m ng, a ch m ng (A và P) cthêm vào m i packet. Các gói d li u có th i theo các tuy n ng khácnhau, n n i nh n có th không theo úng th t . Hai gói d li u cchuy n n t ng m ng c a n i nh n, t i ây header c a t ng m ng c l y rakh i gói d li u. Hai gói d li u ti p t c c chuy n n t ng giao v n, t i

ây chúng c ghép l i chuy n lên t ng trên.

th ng b u c c không có t ng giao v n. Trong ví d chuy n th , t nggiao v n s c tri n khai ng i g i và ng i nh n th . Gi s A g i thcho B m i ngày m t lá th . H th ng b u c c có th làm m t, hay g i tr m tlá th nào ó. B có th phát hi n ra u ó n u A ghi ngày tháng vi t thtrong m i lá th . N u B không nh n th c a m t ngày nào ó trong m tkho ng th i gian t ng i dài, B có th cho r ng th ó b m t và yêu c u A

i l i. Nói chung ây s là nh ng c ch ho t ng c a t ng giao v n.

2.5. T ng phiên

Các d ch v c a ba t ng u (v t lý, liên k t d li u, và m ng) ch a hai ti n trình trên hai thi t b có th truy n thông. T ng phiên óng vai trò

ki m soát viên" h i tho i (dialog) c a m ng v i nhi m v thi t l p, duy trì vàng b hóa tính liên tác gi a hai bên.


Trang 30

H5

L5 data

L6 data

Session layer

synsyn syn

Transport layer

H5

L5 data

L6 data

Session layer

synsyn syn

Transport layer

Hình 1.21 Vai trò c a t ng phiên

ng phiên ch u trách nhi m v :

• Ki m soát h i tho i: T ng phiên cho phép hai th c th (ti n trình)cùng tham gia vào m t cu c h i tho i. Nó cho phép truy n thông gi ahai ti n trình c th c hi n ho c theo ki u bán song công ho c theoki u song công. Ví d , h i tho i gi a m t thi t b u cu i v i m tmainframe có th theo ki u bán song công.

• ng b hóa: T ng phiên cho phép m t ti n trình thêm các m c(trong thu t ng m ng g i là m ng b - synchronization point)vào lu ng d li u. Ví d , n u h th ng c n g i i m t file có 2000trang, c sau 100 trang nên chèn thêm các m ng b m b o

ng vi c nh n t ng c m 100 trang c th c hi n c l p. Trongtr ng h p này n u nh có l i khi ang truy n i trang 523, vi ctruy n l i s c b t u t trang 501, không c n ph i truy n l i cáctrang t 1 n 500. Hình 1.21 minh h a m i quan h gi a t ng phiênvà t ng trình di n.

Trong m t công ty nào ó có hai th ký - m t ng i chuyên nh n th vàt ng i chuyên g i th . Hai ng i th ký này óng vai trò t ng giao v n.

Ng i th ký tr ng ph trách c hai th ký này óng vai trò t ng phiên.

2.6. T ng trình di n

-Text-Data

ASCIIEBCDICEncrypled

-Sound-Video

MIDIMPEGQuicTime

-Graphics-Visual Images

PictTIff, JPEG,GIFF

Hình 1.22 Nhi m v c a t ng trình di n


Trang 31

ng trình di n th c hi n các nhi m v liên quan n cú pháp và ngngh a c a các thông tin c trao i gi a hai h th ng.

ng trình di n có nhi m v :

• Phiên d ch (Translation): Các ti n trình trên hai thi t b trao i cácthông tin d i d ng chu i kí t , s , Các thông tin này sau ó cchuy n sang d ng bit truy n i. Do các h th ng máy tính khácnhau s d ng các h th ng mã hóa khác nhau, t ng trình di n ch utrách nhi m chuy n i gi a các cách mã hóa khác nhau. T ng trìnhdi n t i phía g i chuy n thông tin theo khuôn d ng c a mình thànhthông tin theo khuôn d ng chung. T ng trình di n t i máy nh n schuy n thông tin trong khuôn d ng chung thành thông tin theo khuôn

ng c a máy nh n.

• Mã hóa: H th ng ph i có kh n ng m b o tính bí m t khi chuy nnh ng thông tin quan tr ng. Do v y phía g i s bi n i thông tin ban

u thành m t d ng khác và g i nó n phía nh n - ây là công vi cmã hóa. Phía nh n th c hi n quá trình ng c l i bi n thông p nh n

c thành d ng ban u. Quá trình này c g i là gi i mã.

Username: AdminPassword: admin

#@uij88%^$!lk*&677##Jnhkkjh

Hình 1.23 Mã hóa d li u

• Nén: Nén d li u làm gi m s l ng bit trên ng truy n. Nén dli u ngày càng tr nên quan tr ng, c bi t trong vi c truy n các dli u a ph ng ti n âm thanh, hình nh.

2.7. T ng ng d ng

ng ng d ng cho phép ng i dùng (con ng i hay ph n m m) truyp vào m ng b ng cách cung c p giao di n ng i s d ng, h tr các d ch v

nh g i th n t , truy c p và chuy n file t xa, qu n lý CSDL dùng chungvà m t s d ch v khác v thông tin.

Hình 1.24 minh h a m i quan h gi a t ng ng d ng v i ng i dùng vài t ng trình di n. Có r t nhi u ng d ng có s n, ây ch c p n 3 ngng: X.400 (d ch v x lý thông p), X.500 (d ch v th m c), và d ch v


Trang 32

truy c p, chuy n và qu n lý file (FTAM). Ng i dùng trong ví d d i âydùng X.400 g i i m t thông p n t .

Chú ý r ng t ng ng d ng s t o ra d li u th c s ch không có cácthông tin tiêu .

x.500 FTAM X.400Application

layer

Presentation layer

User

x.500 FTAM X.400Application

layer

Presentation layer

User

Hình 1.24 T ng ng d ng

ng ng d ng cung c p các d ch v :

• Thi t b u cu i o c a m ng: M t thi t b u cu i o c a m ng làphiên b n ph n m m c a m t thi t b u cu i v t lý, cho phép ng iùng ng nh p vào m t máy t xa.

• Qu n lý, truy c p và chuy n file: ng d ng này cho phép ng idùng truy c p file ( vi t ho c c d li u), l y file, qu n lý ho cki m soát các file trên m t máy tính khác.

• Các D ch v khác: ng d ng th tín n t cho phép hai ng i traoi th n t v i nhau, ng d ng web cho phép ng i s d ng xem

trang web c l u tr trên các server l ng các ng d ng m ngng lên r t nhanh.


Trang 33

3. B giao th c TCP/IP Mô hình Internet

IPXSPX

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

OSI

Application

TCP UDP

IP, ARP, ICMP

NetworkInterface

SAP, NCP

MAC Protocal

TCP/IP NetWare

Physical

Hình 1.25 i chi u mô hình OSI, mô hình Internet và NETWARE

giao th c TCP/IP ( c s d ng trên Internet) ra i tr c khi có môhình OSI. Do v y, các t ng trong b giao th c TCP/IP không gi ng h t nhcác t ng trong mô hình OSI. B giao th c TCP/IP th c hi n phân chia theo 5ph n: v t lý, liên k t d li u, m ng, giao v n và ng d ng. B n t ng u tiêncung c p các chu n v t lý, giao ti p m ng, liên m ng và ch c n ng giao v n

ng ng v i 4 t ng u tiên trong mô hình OSI. Tuy nhiên 3 t ng trên cùngtrong mô hình OSI c nh p thành t ng ng d ng trong mô hình Intemet(Hình 1 .25)

TCP/IP là m t giao th c phân c p, c t o thành b i các module cp, m i module cung c p m t ch c n ng nh t nh, các module này không

nh t thi t ph i c l p v i nhau. Mô hình OSI xác nh rõ ch c n ng nàothu c v t ng nào; trong khi ó các t ng c a b giao th c TCP/IP ch a cácgiao th c t ng i c l p v i nhau, nh ng các giao th c này v n có th k t

p v i nhau tùy thu c nhu c u h th ng. Thu t ng phân c mang ngh ai giao th c t ng trên c h tr b i m t ho c nhi u giao th c t ngi.

i t ng giao v n, mô hình Internet có hai giao th c: TransmissionControl Protocol (TCP) và User Datagram Protocol (UDP). T i t ng m ng làgiao th c Internetworking Protocol, thông d ng h n v i tên g i IP.


Trang 34

Transport

ApplicationPresentation

Session

Network

Data Link

Physical

Segment

Packet

Frame

Bits

PDUUpper Layer Data

Upper Layer DataTCP Header

DataIP Header

DataLLC Header

DataMAC Header

FCS

FCS

0101111010100100001

Hình 1.26 D li u i t trên xu ng trong mô hình INTERNET


Trang 35

Ch ng 2:NG NG D NG

I. GIAO TH C T NG NG D NG

ng d ng m ng chính là ng l c phát tri n c a m ng máy tính. Có lu không có chúng thì c ng s không có các giao th c m ng. Có nhi u phát

minh t phá trong vi c phát tri n các ng d ng m ng trong h n ba m i n mqua. B t u t th p niên 80, nh ng ng d ng n gi n t ng tác v i ng idùng qua ch l nh (text-based) ã tr nên ph bi n nh truy c p máy tính

xa (telnet), th n t (email, truy n file (ftp), nhóm thông tin(newsgroup), và trò chuy n t xa (chat). Hi n nay, nh ng ng d ng aph ng ti n ph c t p h n nh World Wide Web, n tho i tr c tuy n, h ith o t xa, chia s file ã ngày càng tr nên quen thu c.

c dù ch ng trình ng d ng m ng có nhi u lo i khác nhau, có th cónhi u thành ph n t ng tác v i nhau, nh ng "lõi" c a chúng là ph n m m.Ph n m m ng d ng m ng c cài t phân tán trên các thi t b u cu i(end-system) nh máy tính, n tho i di ng... Ví d , v i Web, có hai ph n

m t ng tác v i nhau: ph n m m trình duy t trong máy tính c a ng idùng (PC, Mac, hay tr m làm vi c) và ph n m m Web server.

Trong thu t ng h u hành, vi c k t n i c th c hi n gi a các ti ntrình (process) ch không ph i gi a các ch ng trình ph n m m. Ti n trình là

t ch ng trình ch y trên thi t b u cu i. Khi các ti n trình ch y trên cùngt thi t b , chúng s k t n i, trao i d li u v i nhau thông qua c ch

truy n thông liên ti n trình (interprocess communication). Chính h u hànha thi t b s ki m soát c ch này. Trong cu n sách này chúng ta không

quan tâm n cách th c ti n trình trên cùng m t máy tính k t n i v i nhaunh th nào, mà ch quan tâm n vi c k t n i gi a các ti n trình trên nh ngthi t b khác nhau (và có th trên nh ng h u hành khác nhau). Vi c k t n inh v y s c th c hi n b ng cách trao i thông p qua m ng máy tính.Ti n trình g i s t o và g i thông p qua m ng, ti n trình nh n s nh nthông p (message) và có th ph n h i l i b ng cách g i m t thông p tr

i (xem hình 2.1). ng d ng m ng có các giao th c nh ngh a khuôn d ng,th t trao i các thông p c ng nh hành vi c a m i bên khi nh n cthông p.


Trang 36

ng ng d ng là n i n gi n nh t b t u nghiên c u v giao th c.Chúng ta s làm quen v i m t vài ng d ng c ng nh các giao th c gi achúng. u này giúp ch ng ta hi u rõ h n v giao th c.

1. Giao th c t ng ng d ng

n phân bi t ng d ng m ng và giao th c t ng ng d ng. Giao th cng ng d ng ch và m t ph n (cho dù là ph n quan tr ng) c a ng d ng

ng. Ví d Web là ng d ng m ng cho phép ng i dùng l y các i t ng Web server. ng d ng m ng bao g m nhi u thành ph n, nh tiêu chu n

cho nh d ng v n b n (HTML), trình duy t Web (Netscape Navigator hayMicrosoft Internet Explorer), Web server (Apache, Microsoft, và Netscapeserver), và giao th c t ng ng d ng. Giao th c t ng ng d ng c a Web -HTTP (Hypertext Transfer Protocol [RFC 2616]), nh ngh a cách th cchuy n thông p gi a Web client (trình duy t) và Web server. Nh v yHTTP ch là m t ph n c a ng d ng Web. M t ví d khác là ng d ng th

n t . Th n t c ng có nhi u thành ph n, bao g m mail server có ch cng nh m t hòm th , mail reader cho phép ng i dùng c và g i th ,

chu n nh ngh a c u trúc c a th n t và giao th c t ng ng d ng nhngh a cách th c chuy n thông p gi a mail server và mail reader, c ng nhý ngh a c a m t s tr ng trong th (ví d các tiêu th : ng i nh n, ng i

). Giao th c t ng ng d ng cho th n t là SMTP (Simple MailTransfer Protocol [RFC 821]). Do ó, SMTP ch là m t ph n (cho dù quantr ng) c a ng d ng th n t .

Nh ã nói trên, giao th c t ng ng d ng nh ngh a cách th c truy nthông p gi a các ti n trình ng d ng ch y trên các thi t b khác nhau. Nóxác nh:

• Ki u thông p trao i, ví d nh thông p yêu c u hay thông ptr l i.

• Cú pháp c a thông p, ví d các tr ng trong thông p c ng nhcách xác nh chúng.

• Ý ngh a c a các tr ng.

• Qui t c xác nh ti n trình g i và tr l i thông p khi nào và nh thnào.


Trang 37

Hình 2.1 Các ng d ng trên m ng

Nhi u giao th c t ng ng d ng c c t trong các RFC và do ó ddàng có th l y tham kh o. Ví d , c t c a HTTP là HTTP RFC. N u ng ithi t k trình duy t tuân theo các qui t c c a HTTP RFC, trình duy t s có th

y c các trang WEB t b t k Web server nào tuân theo các qui t c c aHTTP RFC.

1.1. Mô hình Khách hàng /Ng i ph c v (Client/Server)

Giao th c ng d ng m ng th ng chia ra hai ph n hay hai phía, phíaclient và phía server. Phía client trong thi t b liên l c v i phía server trong

t thi t b khác. Ví d , trình duy t Web là phía client, và Web server là phíaserver c a HTTP. Trong ng d ng th n t , mail server g i th là phíaclient và mail server nh n th là phía server c a SMTP.


Trang 38

Hình 2.2 T ng tác client/server

Trong nhi u ng d ng, máy tính s th c hi n c ph n client và ph nserver c a ng d ng. Ví d xét m t phiên làm vi c Telnet gi a máy A và máyB. (Telnet 1à ng d ng ng nh p t xa). N u máy A b t u tr c (có ngh alà ng i dùng máy A ng nh p vào máy B), khi ó máy A ch y phía clientvà máy B ch y phía server c a ng d ng. M t khác, n u máy B b t u tr cthì máy B ch y phía client c a ng d ng. FTP - c dùng truy n file gi ahai máy là ví d khác. Sau khi thi t l p phiên làm vi c FTP gi a hai máy tính,

i máy u có th truy n file t i máy kia trong su t phiên làm vi c. Tuynhiên gi ng nh h u h t các ng d ng m ng, máy nào b t u tr c c coilà client. H n n a, máy tính có th ch y c phía client và server t i cùng m tth i m. Ví d , mail server ch y phía client c a SMTP khi g i th và ch yphía server c a SMTP khi nh n th .


Trang 39

1.2. Truy n thông gi a các ti n trình

Nh ã nói trên, m t ng d ng bao g m hai ti n trình trên hai thi t bkhác nhau liên l c v i nhau qua m ng. Hai ti n trình liên l c v i nhau b ngcách g i và nh n thông p qua các socket c a chúng. Socket có th xem nh

c a ti n trình vì ti n trình nh n và g i thông p thông qua . Khimu n g i thông p t i ti n trình khác, ti n trình y thông p c n g i qua"c a" v i gi nh r ng th c th giao v n n m bên kia "c a" s chuy n thông

p n c a ti n trình nh n.

TCP, withbuffers,

variables

Processsocket

Controlled byapplicationdeveloper

Controlled byoperating

system

TCP, withbuffers,

variables

Processsocket

Controlled byapplicationdeveloper

Controlled byoperatingsystem

Internet

Host or Server Host or Server

Hình 2.3 Ti n trình ng d ng, socket và giao th c giao v n

Hình 2.3 minh ho truy n thông qua socket gi a hai ti n trình trênInternet. (T ng giao v n trên hình 2.3 là TCP, m c dù ây có th s d nggiao th c khác nh UDP). Qua hình v ta th y socket là giao di n gi a t ng

ng d ng và t ng giao v n trong máy tính.

Nó c xem là API (giao di n l p trình ng d ng) gi a ng d ng vàng. Ng i thi t k ng d ng ki m soát m i khía c nh phía bên trên socket

- là t ng ng d ng - nh ng ch có kh n ng ki m soát r t ít t ng giao v n phíai socket. V i t ng giao v n, ng i l p trình ng d ng ch có th ki m soátc: (1) ch n giao th c giao v n và (2) xác nh m t vài tham s t ng giao

n nh l n b m và kích th c t i a c a m t gói tin. Khi ng i l ptrình l a ch n giao th c giao v n nào, ng d ng c t o r s d ng t ng giao

n ng v i giao th c ó.

1.3. a ch ti n trình

g i thông p cho ti n trình trên máy tính khác thì ti n trình g i ph ixác nh c ti n trình nh n. Ti n trình c xác nh qua hai ph n: (1) tênhay a ch c a máy tính, và (2) nh danh xác nh ti n trình trên máy tính.


Trang 40

u tiên chúng ta hãy xem xét a ch máy tính. Trong ng d ngInternet, máy tính c xác nh qua a ch IP. a ch IP s c h c trongch ng 4. Bây gi chúng ta ch c n bi t a ch IP là m t s 32 bit dùng xác nh duy nh t m t thi t b (chính xác h n, nó xác nh duy nh t giao di n(interface) c a thi t b k t n i vào Internet). Vì a ch IP c a thi t b mangtính xác nh duy nh t, nên vi c phân ph i a ch IP d c qu n lý ch t ch .

ng ATM có m t chu n a ch khác. ITU-T nh danh s n tho inh a ch , g i là a ch E.164 [ITU 1997] s d ng trên m ng ATM.

Ngoài a ch thi t b nh n, phía g i ph i thêm vào thông tin giúp phíanh n chuy n ti p thông p cho ti n trình phù h p (vì trong thi t b nh n cóth có nhi u ti n trình ng th i ho t ng). Thông tin này là c ng phía nh n(destination port). Các giao th c t ng ng d ng ph bi n u c gán shi u c ng (port number). Ví d , ti n trình Web server (giao th c HTTP) s

ng c ng 80. Ti n trình mail server (giao th c SMTP) s d ng c ng 25.Danh sách các c ng cho t t c giao th c th ng g p trên Internet c li t kêtrong RFC 1700. Khi xây d ng ng d ng m ng m i thì ng d ng ó ph i

c ng kí m t s hi u c ng m i.

1.4. Ch ng trình giao ti p ng i dùng (user agent)

Tr c khi b t u h c chi ti t v các giao th c t ng ng d ng, chúng taph i nói t i khái ni m user agent. User agent là giao di n gi a ng i dùng và

ng d ng m ng. Ví d trong ng d ng Web, user agent là ch ng trình trìnhduy t nh Netscape Navigator hay Microsoft Internet Explorer. Trình duy tcho phép ng i dùng xem trang Web, duy t trên Web, cung c p d li u vàocác form, t ng tác v i Java... Trình duy t là phía client trong giao th cHTTP. Do ó khi kích ho t, trình duy t là ti n trình cung c p giao di n chong i dùng, thay m t ng i dùng nh n và g i thông p qua socket, hi n ththông p tr l i cho ng i dùng xem (ch ng h n di n d ch các mã HTML).Trong ng d ng th n t , user agent là mail reader, cho phép ng i dùngso n và c th . M t s ph n m m mail rea er (nh Eudora, NetscapeMessenger, Microsoft Outlook) v i h giao ti p ho có th ch y trên PC,Mac. Mail rea er ch y trên PC là phía client c a giao th c t ng ng d ngSMTP khi g i th và phía client c a giao th c l y th (POP3 ho c IMAP(xem ph n 2.4)), khi nh n th t mail server.


Trang 41

2. Các yêu c u c a ng d ng

Socket là giao di n gi a ti n trình ng d ng và th c th giao v n. ngng g i g i thông p qua "c a". phía bên kia, th c th giao v n có trách

nhi m chuy n thông p qua m ng máy tính t i "c a" ti n trình nh n. Nhi uki u m ng, k c Internet, có nhi u ki u giao th c giao v n. Khi thi t k ng

ng, b n ph i l a ch n m t giao th c giao v n có s n. B n th c hi n l ach n này nh th nào? u tiên c n nghiên c u các d ch v c các giaoth c giao v n cung c p, và sau ó b n s ch n giao th c áp ng y nh tcác yêu c u c a b n. u này t ng t nh vi c ch n tàu ho hay máy bay

i chuy n gi a hai thành ph (nh Hà N i và Hu ). B n ph i ch n m ttrong hai ph ng ti n và m i ph ng ti n cung c p m t d ch v khác nhau.(Ví d , tàu ho giá r trong khi máy bay ti t ki m th i gian).

ng d ng òi h i d ch v gì c a giao th c giao v n? V i th chúng tacó th phân lo i theo ba nhóm: m t mát d li u, b ng thông, và th i gian.

2.1. M t mát d li u (Data loss)

t s ng d ng nh th n t , truy n file, truy c p t xa, truy n cáci t ng Web, và ng d ng tài chính òi h i d li u ph i c truy n chính

xác và y , u ó có ngh a là không c m t d li u. c bi t, m t mátfile d li u ho c d li u trong các giao d ch tài chính có th gây nên h u qunghiêm tr ng. Tuy nhiên có m t s ng d ng nh các ng d ng a ph ngti n (real-time audio/video hay stored audio/video) ch p nh n m t mát dli u. Trong các ng d ng ki u này, m t mát d li u có th gây nên m t snhi u trong d li u a ph ng ti n nh ng u này có th ch p nh n ctrong m t ph m vi cho phép. nh h ng c a s m t mát d li u nh v y t ich t l ng c a ng d ng c ng nh s l ng cho phép các gói d li u b m tph thu c vào chính ng d ng và ph ng pháp mã hoá.

2.2. B ng thông (bandwith)

ho t ng hi u qu , m t s ng d ng ph i truy n d li u v i m t t c nh t nh. Ví d , ng d ng g i n tho i qua Intemet (Internet telephony)

mã hoá âm thanh v i t c 32kbs, thì sau ó nó ph i có kh n ng g i d li ulên m ng và d li u ó c chuy n t i ng d ng nh n v i t c trên. N ukhông có b ng thông c n thi t, ng d ng c n ph i mã hoá âm thanh v i t c

khác hay ph i k t thúc - b i vì n u không b ng thông thì ng d ngkhông th áp ng yêu c u c a ng i s d ng. Nh ng ng d ng a ph ngti n hi n nay là ng d ng ph thu c vào b ng thông (bandwidth sensitive),


Trang 42

nh ng trong t ng lai ng d ng a ph ng ti n s s d ng các k thu t mãhoá thích nghi mã hoá t c cho phù h p v i d i t n hi n có.

2.3. Th i gian (timing)

Nh ng ng d ng th i gian th c (real-time) mang tính ch t t ng tác,nh Internet telephone, h i th o qua n tho i, hay các trò ch i nhi u ng itham gia cùng m t lúc (multiplayer gam) yêu c u nh ng ràng bu c ch t ch

th i gian trong vi c trao i d li u. Ví d , nh ng ng d ng này òi h i tr (delay) t ti n trình g i n ti n trình nh n không v t quá vài tr m ph nnghìn giây. (Xem ch ng 6, [Gauthier 1999; Ramjee 1994]). tr l n trongIntemet telephony gây ra s t n t m th i gi a cu c àm tho i. Trong tròch i nhi u ng i cùng tham gia hay trong môi tr ng t ng tác o tr tlúc a ra yêu c u cho n khi nh n c k t qu ph n ng t môi tr ng (ví

, t m t ng i ch i khác) l n s làm gi m tính chân th c c a ng d ng.i v i ng d ng không tính n y u t th i gian th c, ng i ta v n mong

mu n có m t tr th p, song không có ràng bu c ch t ch i v i tr .

Hình 2.4 tóm t t v tin c y, b ng thông, và các òi h i v th i giana m t s ng d ng Intemet n i b t và ph bi n. Hình 2.4 ch phác ho m t

vài u ki n t t y u c a nh ng ng d ng Intemet này. ây chúng ta khôngcó y các phân lo i hoàn ch nh, nh ng c ng nh n bi t m t vài ctr ng quan tr ng nh t phân lo i các ng d ng.

Application Dataloss Bandwidth Time sensitive

File transfer No Loss Elastic No

E-mail No Loss Elastic No

Web Documents No Loss Elastic (few Kbps) No

Real-timeAudio/Video

Loss-tolerant Audio: Few Kbps

1Mb

Vi deo: 1 0kb - 5 Mb

Yes: 100s ofmsec

Real-timeAudio/Video

Loss-tolerant Sam as Above Yes: FewSeconds

Interactive games Loss-tolerant Few Kbps - 10kb Yes: 100s ofmsec

FinancialApplications

No Loss Elastic Yes and No

Hình 2.4 Các yêu c u cho m t s ng d ng


Trang 43

3. D ch v c a các giao th c giao v n Internet

Intemet (và nói chung TCP/IP) cung c p hai giao th c giao v n cho ngng : UDP và TCP. Khi xây d ng ng d ng cho Intemet, m t trong nh ng

quy t nh u tiên mà nhà thi t k ph i a ra là s d ng UDP hay TCP.i giao th c cung c p m t ki u ph c v khác nhau cho ng d ng.

3.1. TCP

c tr ng c a giao th c TCP là h ng n i và cung c p d ch v truy n li u tin c y. Khi s d ng giao th c giao v n là TCP, ng d ng s nh n

c c hai lo i d ch v này.

3.1.1. D ch v h ng n i (connection oriented)

TCP client và TCP server trao i các thông tin u khi n v i nhautr c khi truy n d li u ng d ng. Quá trình "b t tay" gi a client và servernh v y cho phép c hai bên s n sàng x lý các gói d li u. Sau quá trình này,xu t hi n m t ng k t n i TCP (TCP connection) gi a hai socket c a haiti n trình. ây là k t n i hai chi u (song công - full duplex) vì cho phép haiti n trình có th ng th i g i và nh n thông p. Khi ng d ng k t thúc vi c

i thông p, nó ph i óng k t n i. D ch v này ch là h ng k t n i chkhông ph i m ch o (virtual circuit) b i vì hai ti n trình c k t n i m tcách l ng l o.

3.1.2. D ch v giao v n tin c y

Ti n trình g i có th s d ng TCP truy n d li u chính xác và theoúng th t . Ti n trình g i i m t lu ng byte (byte stream) qua socket, nó có

th tin t ng TCP s chuy n chính lu ng byte này n socket nh n, không bi hay trùng l p byte.

TCP c ng có c ch ki m soát t c ngh n, c ch này áp ng cho cInternet ch không ph i cho hai ti n trình truy n thông v i nhau. K thu tki m soát t c ngh n c a TCP là gi i h n t c g i d li u c a m i ti n trình(client hay server) khi m ng b t c ngh n. c bi t, nh chúng ta s th y ch ng 3, c ch ki m soát t c ngh n c a TCP c g ng gi i h n m i k t n iTCP chia s b ng thông m ng m t cách công b ng.

Gi i h n t c truy n có th không tho mãn v i các ng d ng audio vàvideo theo th i gian th c, nh ng ng d ng òi h i m t b ng thông t i thi u.

n n a, ng d ng th i gian th c ch p nh n m t mát d li u và không th c


Trang 44

c n n m t d ch v giao v n tin c y hoàn toàn. Vì các lý do ó, các ngng th i gian th c th ng ch y trên n n UDP.

y là m t s d ch v c a TCP, bây gi chúng ta nói t i m t s d ch vmà TCP không cung c p. Th nh t, TCP không b o m m t t c truy n

i thi u. Ti n trình g i không c phép truy n v i b t k t c nào nó ngh , t c này c ki m soát b i c ch ki m soát t c ngh n c a TCP. ôikhi c ch này khi n ti n trình g i ph i g i v i t c trung bình t ng ith p. Th hai, TCP không a ra b t k s b o m nào v tr . Khi ti ntrình g i chuy n d li u cho socket TCP, d li u cu i cùng s n csocket nh n nh ng TCP không b o m d li u sau bao lâu m i t i c

ích. V i nh ng quan sát trên môi tr ng Intemet th c, có th ph i ch vàigiây th m chí n vài phút TCP g i c m t thông p (ví d m t trangWeb HTML) t Web server n Web client. Nói tóm l i, TCP b o m phânph i t t c d li u m t cách chính xác, nh ng không b o m v t c truy nvà tr .

3.2. D ch v UDP

UDP là giao th c giao v n khá n gi n v i mô hình ph c v t i thi u.UDP không h ng n i, ngh a là không có giai n "b t tay" tr c khi haiti n trình b t u trao i d li u UDP cung c p m t d ch v truy n không tin

y. Khi ti n trình g i chuy n thông p qua c ng UDP, UDP không mo r ng thông p ó s n c c ng ti n trình nh n H n n a, các thôngp n ích có th không úng th t .

t khác, UDP không có c ch ki m soát t c ngh n, vì v y ti n trìnhi có th y d li u ra c ng UDP v i t c b t kì. M c dù không ph i t t d li u u t i c ích, nh ng ph n l n d li u có th t i c ng d ng

th i gian th c th ng l a ch n UDP t ng giao v n. Gi ng TCP, UDP khôngo m v tr .

Hình 2.5 trình bày các giao th c giao v n c s d ng b i các ngng m ng ph bi n. Chúng ta th y r ng th n t , truy c p t xa, Web, và

truy n file s d ng TCP. Nh ng ng d ng này ch n TCP vì TCP cung c pch v truy n d li u tin c y, b o m r ng m i d li u s t i c ích.

Applications Application-layer Protocol Underlying Transport Protocol

Electronic SMTP [RFC 821] TCP

Remote Terminal Access Telnet [RFC 854] TCP

Web HTTP [2068] TCP


Trang 45

Applications Application-layer Protocol Underlying Transport Protocol

File Transfer FTP [RFC 959] TCP

Remote File Server NFS [McKusil 1999] UDP or TCP

Streaming Multimedia Proprietary (forexample, Real Network)

UDP or TCP

Internet Telephony Proprietary (forexample, Vocaltec)

Typically UDP

Hình 2. 5 Các ng d ng ph bi n và giao th c giao v n t ng ng.

Chúng ta c ng th y r ng n tho i qua Internet ch y trên n n UDP. M iphía c a ng d ng này c n g i d li u qua m ng v i t c t i thi u nào ó(Xem hình 2.5). H n n a, ng d ng n tho i qua Internet ch p nh n m tmát d li u vì th chúng không c n d ch v truy n tin c y c a TCP.

Nh ã l u ý tr c, TCP và UDP u không b o m v th i gian. Di unày có ngh a là ng d ng có ràng bu c v th i gian không th ch y trên m ngngày nay? Câu tr l i ch c ch n là không - Intemet ã có m t k ho ch cho

ng d ng ki u này trong nhi u n m t i.

4. M t s ng d ng ph bi n

Các ki u ng d ng m ng ngày càng a d ng và phong phú. Chúng ta sp trung nghiên c u m t s ng d ng quan tr ng th ng g p. Trong ch ng

này chúng ta ã th o lu n khá chi ti t v b n ng d ng ph bi n: Web, truy nfiie th n t và d ch v tên mi n (DNS). Web là ng d ng u tiên và vìWeb c c k ph bi n và giao th c t ng ng d ng c a nó - HTTP, t ng i

n gi n và minh ho nhi u c tr ng c b n c a giao th c.

Sau ó là ng d ng truy n file, b i vì ng d ng này có nhi u c mtrái ng c v i HTTP. Chúng ta c ng s nghiên c u th n t , m t trongnh ng ng d ng u tiên và thông d ng nh t c a Internet. Th n t ngàynay s d ng nhi u giao th c t ng ng d ng. Web, truy n file, và th n t

u yêu c u m t d ch v truy n áng tin c y, không có yêu c u th i gian vàyêu c u v b ng thông. Do v y ba ng d ng này s d ng TCP t ng giao

n. ng d ng th t là DNS (Domain Nam System) cung c p d ch v chn. Ng i dùng không t ng tác tr c ti p v i DNS mà yêu c u d ch v DNS

gián ti p thông qua các ng d ng khác (ví d Web, truy n file và th n t ).DNS minh ho rõ vi c tri n khai m t c s d li u phân tán trên m ng nhth nào.


Trang 46

ch s phát tri n c a trình duy t

Tháng 4/1994, Mare Andreesen, chuyên viên máy tính (ng i sau nàyo ra trình duy t Mosaic t i tr ng i h c Illinois bang Urbana) cùng v i Jim

Clark - ng i sáng l p công ty Silicon Graphic (và c u giáo s Stanford) sángp t p oàn truy n thông Nestcape. Nestcape sau ó tuy n d ng nhi u ng i

trong nhóm d án Mosaic tr ng i h c Illinois và cho ra i phiên b nBeta c a trình duy t Nivigator 1.0 vào tháng 10 n m 1994. Trong nh ng n msau, Nestcape ã c i ti n áng k trình duy t c a mình, phát tri n ph n m mWeb server, commerce server, mail server, proxy server, mail reader và nhi u

n ph m ph n m ng d ng khác. Netscape và m t trong nh ng công tykinh doanh trên Internet i m i và thành công nh t trong gi a th p niên 90.Tháng 1 m 1995, Barksdale tr thành t ng giám c c a Nestcape và vàotháng 8, Nestcape b t u bán c phi u c a mình trên th tr ng.

Microsoft kh i u t ng i ch m trong l nh v c Intemet khi a ratrình duy t u tiên c a mình - Intemet Explorer 1.0 vào tháng 8 n m 1995 .Internet Explorer c ng k nh và ch y ch m nh ng Microsoft ã u t l n vàoây n n m 1997, Microsoft và Nestcape tr thành "k phùng ch thnh tranh th tr ng trình duy t. Ngày 11 tháng 5 n m 1997, Nestcape công phiên b n trình duy t 4.0 và vào ngày 30 tháng 10 Microsoft a ra trình

duy t phiên b n 4.0. T i th i m ó, khó có th xác nh ch t l ng c atrình duy t nào t t h n và Microsoft v i s th ng tr c a h u hànhWindows liên t c giành thêm c nhi u th ph n. Vào n m 1997, Nestcape

c ph i m t s sai m nghiêm tr ng trong ó có vi c u t r t l n vào trìnhduy t h tr Java. Trong su t n m 1998, Nescape ti p t c m t th ph ntrình duy t web và c các s n ph m khác. Cu i n m 1998 American Online ãmua l i Netscape. Marc Andreesen và các c ng s ban u r i b Netscape.

II. WORLD WIDE WEB: HTTP

Cho n nh ng n m 1990, Internet ch c s d ng trong các c quannghiên c u, các tr ng i h c v i các d ch v n gi n nh truy c p t xa,truy n file, nh n và g i th n t . M c dù các ng d ng này ã (và v n) c c

ph bi n - nh ng Internet v c b n v n ch c bi t t i trong c ng ngnghiên c u. Vào u th p niên 90, ng d ng quan tr ng nh t c a Internet -World Wide Web xu t hi n, và nhanh chóng c m i ng i ch p nh n. Nóthay i cách th c t ng tác gi a con ng i và môi tr ng làm vi c.

Chính u này ã giúp a Intemet t m t trong r t nhi u m ng thôngtin (ví d m ng tr c tuy n Prodigy, American Onlie hay Compuserve, h


Trang 47

th ng thông tin qu c gia : Minitee/Tranpac Pháp, Private X25, RrameRelay) thành m t m ng th ng nh t duy nh t.

ch s phát tri n c a ngành công ngh vi n thông nh h ng l n n xãi loài ng i. Công ngh u tiên là n tho i - c phát minh vào n m

1870. n tho i cho phép hai ng i nói chuy n tr c ti p mà không c n trong cùng m t vùng. Nó có nh ng nh h ng c t t l n x u n xã h i. Côngngh ti p theo là truy n thanh, truy n hình - ra i vào nh ng n m 1920-1930. Nó giúp con ng i thu nh n m t t ng thông tin r t l n b ng âm thanhvà hình nh, và tác ng l n n xã h i. Có l công ngh th ba làm thay icu c s ng và công vi c c a con ng i là Web. S c lôi cu n c a Web i v icon ng i là ch Web ho t ng theo yêu c u (on demand). Ngh a là có thnh n c thông tin c n thi t vào các th i m c n thi t. u này khác so

i công ngh qu ng bá (truy n thanh, truy n hình) ch phát i nh ng n idung có s n t i nh ng th i m nh tr c. Ngoài ra Web có nhi u c mlý thú khác. Ai c ng có th d dàng tr thành các nhà xu t b n; các siêu liên

t và các công c tìm ki m giúp ta tìm ki m qua nhi u trang web. Các hìnhnh ho và ho t hình khu y ng th giác. Các thành ph n khác nh : Form,

Java applet, Active X cho phép t ng tác t i các website khác.

1. T ng quan v HTTP

Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) - giao th c t ng ng d ng c aWeb - là trái tim c a Web. HTTP c tri n khai trên c hai phía client vàserver. Các ti n trình client và server trên các h th ng u cu i khác nhaugiao ti p v i nhau thông qua vi c trao i các thông p HTTP. HTTP quy

nh c u trúc thông p c ng nh cách th c trao i thông p gi a client vàserver. Tr c khi nói v HTTP, chúng ta hãy nói l i các thu t ng v web

Trang Web (webpage - hay còn g i là m t t p tin) ch a các i t ng(Object). i t ng n gi n ch là m t file nh file HTML, file nh JPEG,file nh GIF file java applet, m t n âm thanh... i t ng c xác nhqua a ch URL. Trang Web ch a m t file HTML c s và tham chi u ncác i t ng khác. Ví d m t trang web ch a m t file HTML v n b n và 5

i t ng nh JPEG khi ó trang web c 6 i t ng: 1 file v n b n HTMLvà 5 file nh. File HTML c s này tham chi u n các i t ng khác thôngqua a ch URL. M i a ch URL có hai thành ph n là: tên c a máy ch và

ng d n c a i t ng. ây là m t a ch URL

www.someschool.edu/somedepartment/picture.gif

http://www.someschool.edu/somedepartment/picture.gif


Trang 48

www.someschool.edu là tên máy ch và somedepartment/picture.gif làng n i t ng

Trình duy t (Browser) - ch ng trình giao ti p ng i dùng c a ng d ngWeb cho phép hi n th trang Web. Browser là phía client c a giao th cHTTP. Hi n nay có r t nhi u ph n m m trình duy t nh ng ph bi n nh t làNestcape Communication và Microsoft Internet Explorer. Web server l u gicác i t ng web và c xác nh qua a ch URL . Ph n m m Web serverlà phía server c a giao th c HTTP. M t s ph n m m Web server ph bi n làApache, Microsoft Internet Information Server và Nestcape Enterprise Server.

HTTP response

PC runningExplorer

Server runningNCSA Web server

PC runningExplorer

HTTP request

HTTP response

HTTP request

Hình 2.6 T ng tác client/server

HTTP xác nh cách th c trình duy t yêu c u trang web t web serverng nh cách th c server g i trang web c yêu c u t i trình duy t. D i

ây chúng ta s nói rõ h n v quá trình trao i gi a client và server. Hình 2.6minh ho quá trình này. Khi ng i dùng yêu c u m t i t ng (ví d kíchvào m t siêu liên k t), browser s g i m t thông p HTTP t i server yêu

u i t ng ó. Server nh n c yêu c u và tr l i b ng cách g i l i m tthông p tr l i ch a i t ng c yêu c u. Cho t i nh ng n m 1997,ph n l n các trình duy t Web và Web server tuân th phiên b n HTTP 1.0

c t trong RFC 1945). T n m 1998 m t s browser và web server s d ngphiên b n 1.1 theo khuy n ngh RFC 2616. Phiên b n m i này t ng thích

i phiên b n 1.0, ngh a là Web server dùng phiên b n 1.1 có th "nóichuy n" c v i trình duy t s d ng phiên b n 1.0 và ng c l i

phiên b n 1.0 và 1.1 u s d ng TCP làm giao th c t ng giao v nphía d i . HTTP client kh i t o m t k t n i TCP t i HTTP server. Sau khi

http://www.someschool.edu


Trang 49

thi t l p c k t n i, c ti n trình browser và web server u truy c p t iTCP thông qua socket. Nh ã nói ph n 2.1, socket là "c a" gi a ti n trình

ng d ng và th c th TCP. Client g i thông p yêu c u qua socket. Servernh n thông p yêu c u này và g i thông p tr l i qua socket. Sau khi g ithông p qua socket thì thông p n m ngoài t m "ki m soát" c a client vàchính th c th TCP ch u trách nhi m chuy n nó sang phía bên kia. Trongph n tr c chúng ta th y r ng TCP cung c p d ch v truy n tin c y choHTTP, nh v y thông p c a ti n trình ciient s c chuy n t i nguyên v n

n server và ng c l i. n ây ta ã th y c u m c a ki n trúc phânng. HTTP không gi i quy t vi c m t mát d li u mà vi c này là công vi ca TCP và các t ng bên d i.

TCP s d ng c ch tránh t c ngh n, c ch này s c nghiên c u chiti t ch ng 3. ây chúng ta ch c n bi t r ng c ch này òi h i t c truy n d li u khi k t n i TCP m i kh i t o t ng i th p nh ng s t ngnhanh khi trên m ng không có t c ngh n. Giai n b t u v i t c th p

i là giai n b t u ch m (slow start).

t chú ý quan tr ng là server g i các i t ng c yêu c u choclient mà không ghi l i b t k m t thông tin tr ng thái nào c a client. N uclient nào ó yêu c u l i cùng m t i t ng thì server s không th tr l icho client r ng i t ng ó v a c g i cho client, server s g i l i choclient i t ng ó nh th nó không bi t vi c g i l n tr c. HTTP serverkhông nh các thông tin v client, vì th HTTP c g i là giao th c khôngtr ng thái .

2. K t n i liên t c và không liên t c (persistent/nonpersistent)

HTTP h tr c hai cách k t n i liên t c và không liên t c. HTTP 1.0 sng k t n i không liên t c. Ch m c nh c a HTTP 1.1 là k t n i liên t c

2.1. K t n i không liên t c-nonpersistent

Ta hãy xét các b c client th c hi n yêu c u trang web t servertrong tr ng h p s d ng k t n i không liên t c. Gi s trang web có ch a

t file HTML c s và 10 file nh JPEG và ng th i c 11 i t ng nàycùng trên m t server, a ch c a file HTML này là:

www.someschool.edu/somedepartment/home.index

Các b c th c hi n nh sau:

http://www.someschool.edu/somedepartment/home.index


Trang 50

1. HTTP client kh i t o m t k t n i TCP t i server có a ch là www.someschool.edu. C ng 80 là c ng c HTTP server s d ng ngnghe các yêu c u l y trang Web t client thông qua giao th c HTTP.

2. HTTP client g i thông p yêu c u qua socket t i th c th TCP ãc k t n i b c tr c. Thông p bao g m ng d n

somedepartment/home.index (ý ngh a thông p s c gi i thích i)

3. HTTP server nh n c thông p yêu c u t socket, l y i t ngsomedepartmentlhome.index trong b nh c a mình ( c ng ho cRAM), t i t ng này vào trong m t thông p tr l i và g i iqua socket

4. HTTP server yêu c u th c th TCP k t thúc k t n i (nh ng nó khôngóng l i th c s cho n khi client nh n c thông p)

5. HTTP client nh n c thông p tr l i, k t n i c óng l i.Thông p ch ra r ng nó ch a m t i t ng là file HTML. Client s

y file ó ra t thông p tr l i. File HTML tham chi u n 10 ing nh JPEG

6. 4 b c u c l p l i cho m i i t ng nh c tham chi u trongfile HTML.

Khi nh n c thông p tr l i có ch a trang Web, browser s hi n thtrang web. Các browser khác nhau thì có th có các cách hi n th khác nhau

i v i cùng m t trang web.

HTTP không nh h ng gì i v i cách hi n th trang web c a client.Các c t trong HTTP ch nh ngh a giao th c truy n thông gi a ti n trìnhclient và server mà thôi.

Các b c trên s d ng cách k t n i không liên t c vì sau khi g i it i t ng thì server s óng k t n i TCP l i, k t n i không c s d ng

l y các i t ng khác. L u ý r ng m i k t n i TCP chuy n duy nh t m tthông p yêu c u và m t thông p tr l i, nh v y trong ví d trên, clientyêu c u toàn b i t ng trên trang web thì s có th có t i 11 k t n i TCP

c thi t l p.

Trong ví d trên, chúng ta không h nói n vi c client nh n c 10 filenh JPEG qua 10 liên k t TCP riêng r hay m t s file c nh n qua cùng

t k t n i. Trên th c t , ng i dùng có th c u hình cho trình duy t ukhi n m c song song c a các k t n i. Ch m c nh c a trình duy t


Trang 51

th ng là t 5 n 10 k t n i TCP song song và m i k t n i ki m soát m tp thông p yêu c u 1 tr l i. Nh ng n u ng i dùng không thích thì có tht s k t n i song song t i a là 1, trong tr ng h p này 10 k t n i c

thi t l p riêng l . Trong ch ng sau chúng ta s th y r ng cách k t n i songsong làm gi m th i gian tr l i.

2.2. K t n i liên t c

Có m t vài nh c m trong k t n i không liên t c: Th nh t, khi liênt m i c t o ra, phía client và server ph i t o ra vùng m TCP (buffer)ng nh l u gi các bi n TCP. u này chính là gánh n ng cho server khi

có nhi u client cùng yêu c u m t lúc.

i cách k t n i liên t c, server không óng liên k t TCP sau khi g ithông p tr l i. Các thông p yêu c u và tr l i sau ó (gi a cùng m tclient và server) c g i qua cùng m t k t n i. Trong ví d trên, toàn b i

ng trong trang Web (m t file HTML và 10 file nh JPEG) c truy n n iti p nhau trên cùng m t k t n i TCP. Ngoài ra, có th các trang web khác trêncùng server có th c truy n qua m t k t n i TCP. Thông th ng thì HTTPserver óng liên k t khi liên k t không c s d ng trong m t kho ng th igian nào ó.

Ch làm vi c m c nh c a phiên b n HTTP 1.1 và g i liên t c.Trong tr ng h p này, HTTP client g i yêu c u khi nó nh n c m t thamchi u (ví d m t siêu liên k t, hay tham chi u n file nh) vì v y client cóth g i các yêu c u liên ti p. Khi server nh n c yêu c u thì nó s g i các

i t ng n i ti p nhau.

3. Khuôn d ng c a thông p HTTP

Các c t HTTP 1.0 (RFC 1945) và HTTP 1.1 (RFC 2016) c t khuônng thông p HTTP. Có hai ki u khuôn d ng HTTP: thông p yêu c u và

thông p tr l i.

3.1. Thông p yêu c u HTTP (HTTP request message)

t thông p yêu c u th ng có d ng sau:

GET /somedir. page. html HTTP/1.l

Host: www. someschool. edu

Connection :close

User-agent :Mozzilla /4. 0


Trang 52

Accept- language:Fr

(extra carry return line feed)

Tr c h t ta th y r ng thông p c vi t b ng mã ASCII - vì th b t máy tính thông th ng nào c ng có th c c. Th hai, thông p g m

5 dòng và m i dòng u k t thúc b i c p ký t c bi t Caniage Return(CR=13h) và Line Feed (LF-10h). Trên th c t m t thông p có th cónhi u dòng h n. Dòng u tiên c a thông p c g i là dòng yêu c u(request line), các dòng sau g i là tiêu (header). Dòng yêu c u có 3 tr ng:tr ng method, tr ng a ch URL và tr ng phiên b n HTTP. Tr ngmethod nh n m t trong ba giá tr : GET, POST và HEAD. Ph n l n các yêu

u s d ng ph ng th c GET. Ph ng th c này c trình duy t s d ng yêu c u i t ng có a ch URL. Trong ví d trên thì trình duy t yêu c u

i t ng somedir/page.html. Tr ng phiên b n xác nh phiên b n giao th cHTTP (trong ví d là 1.1 ).

Bây gi hãy xét các tr ng trong tiêu . Host: www.someschool.edu làa ch c a máy tính có ch a i t ng c yêu c u. Ý ngh a c a tr ng

Connection: close là trình duy t yêu c u server không s d ng cách k t n iliên t c và yêu c u server óng k t n i l i sau khi ã g i i ói t ng cyêu c u. M c ù client s d ng phiên b n HTTP 1.1 nh ng nó không s d ng

t n i liên t c. Tr ng User-agent là ph n m m trình duy t c a ng i sng. Ph n m m trình duy t ây là Mozzil1a, m t s n ph m c a hãng

Nestcape. Tr ng này r t quan tr ng vì server có th g i các b n khác nhaua cùng m t i t ng n các trình duy t khác nhau (các b n i t ng nàyu c xác nh qua cùng m t a ch URL duy nh t). Cu i cùng là tr ng

Accept language trong ví này ng i s d ng yêu c u b n ti ng Pháp c ai t ng - n u server có b n này. Trong tr ng h p không có thì server g i

i b n m c nh.

Khuôn d ng t ng quát c a thông p có thêm tr ng Entity Body saucác dòng tiêu . Tr ng này không c s d ng trong ph ng th c GETnh ng c s d ng trong ph ng th c POST. HTTP client s d ng ph ngth c POST khi ng i dùng n vào m t form - ví d khi mu n tìm ki m qua

t máy tìm ki m nh Google. V i ph ng th c POST ng i dùng v n yêuu trang web nh ng n i dung c th ph thu c vào n i dung n trong form.u giá tr c a tr ng method là POST thì ph n entity body s ch a n i dung

mà ng i dùng n vào form. Ph ng th c HEAD c ng t ng t nhph ng th c POST. Khi nh n c yêu c u v i ph ng th c POST, server s

http://www.someschool.edu


Trang 53

i l i thông p HTTP tr l i nh ng không g i i t ng c yêu c u.Th ng ng i ta s d ng ph ng th c HEAD g l i.

EntityBody

.

.

.

method sp URL sp Version cr If Request line

header field name . value cr If


Headerlines

cr If

Hình 2.7 Khuôn d ng chung c a thông p yêu c u

3.2. Thông p tr l i ( HTTP response massage)

Sau ây là m t ví d v thông p tr l i, thông p này có th là tr l icho thông p yêu c u trên.

HTTP/1.1 200 OK

Connection :close

Date : Thu, 06 Ang 1998 12:OO:15 GMT

Server Apache/1. 3. 0 (unix)

Last modified :Mon, 22 Jun 1998 09:23:24 GMT

Connect lenght :6821

Connect type :text/html

( data data . . . . . . . )

Thông p trên g m có 3 ph n : Dòng u tiên là dòng tr ng thái (statuslinh), 6 dòng tiêu và cu i cùng là ph n thân (Entity body) ch a i t ng

c yêu c u (là ph n data data..... ). Dòng tr ng thái có 3 tr ng : tr ngphiên b n c a giao th c, mã tr ng thái và tr ng tr ng thái thông p tr l i.Trong ví d này thì dòng tr ng thái cho bi t server s d ng phiên b n HTTP1.1 và tr ng thái 1à s n sàng (server ã nh n c yêu c u và g i i t ng

c yêu c u).


Trang 54

EntityBody

.

.

.

version sp status sp phrase cr If Status line



Headerlines

cr If

Hình 2.8 Khuôn d ng thông p tr l i

Tr ng Connection: close báo cho client bi t server s óng k t n i saukhi g i i thông p Tr ng Date: cho bi t th i gian khi server t o ra thông

p và g i i, chú ý r ng ây không ph i là th i gian khi i t ng c t ora hay l n cu i cùng i t ng c c p nh t. ó là th i m mà server tìmth y i t ng trong h th ng file c a mình, chèn i t ng vào thông ptr l i và g i i. Tr ng Server cho bi t thông p tr l i này c t o ra tph n m m web server Apache, ý ngh a c a nó gi ng v i tr ng User agenttrong thông p yêu c u. Tr ng Last modified là th i gian cu i cùng i

ng c c p nh t. Ta s nghiên c u k h n v tr ng này nh ng chú ýng nó có vai trò quan tr ng i v i c client và web cache (proxy server).

Content lenght: cho bi t dài c a i t ng c g i. Content type xác nhki u c a i t ng là file v n b n HTML ( ki u c a i t ng c t âych không ph i trong ph n m r ng c a tên file).

Chú ý khi nh n c m t thông p yêu c u HTTP 1.0, server c ng skhông s d ng k t n i liên t c ngay c khi server dùng phiên b n 1.1. Server

óng k t n i ngay sau khi g i i t ng. u này c n thi t vì client sng phiên b n HTTP 1.0 s ch server óng k t n i l i.

Khuôn d ng chung c a m t thông p tr l i c minh ho trên hình2.8. Khuôn d ng này t ng thích v i ví d trên. Tuy nhiên c n ph i nói thêm

mã tr ng thái (status code) và ý ngh a c a chúng. Mã tr ng thái cùng v im t i sau cho bi t k t qu c a yêu c u.

Sau ây là m t vài giá tr thông d ng và ý ngh a c a chúng:

• 200 OK: Yêu c u c áp ng và d li u c yêu c u n m trongthông p


Trang 55

• 301 Moved permanetly: cho bi t i t ng ã c chuy n và ach URL m i c a i t ng c t trong tr ng Location: c athông p tr l i, ph n m m t i client s t ng l y i t ng t i ach URL m i ( ây là hi n t ng redirection th ng g p khi duy tweb).

• 400 Bad Request: server không hi u c yêu c u t client

• 404 Not found: i t ng không c l u trên server

• 505 HTTP version not support: server không h tr giao th c c aclient.

Trong ph n này chúng ta ã th o lu n m t s tr ng trong tiêu c athông p HTTP. HTTP ( c bi t là b n 1.1 ) nh ngh a r t nhi u tr ng cóth c browser, web server và web cache chèn vào trong thông p. trênchúng ta m i c p n m t ph n nhô, chi ti t có th xem trong [Yeger 1996]

Làm th nào trình duy t c ng nh server bi t c ph i chèn tr ngnào vào tiêu thông p? Thông p yêu c u ph thu c vào ch c n ngtrình duy t c ng nh phiên b n HTTP (HTTP 1.0 không th t o ra thông pki u HTTP 1.1). Ng i s d ng có th nh c u hình cho trình duy t.

4. T ng tác User-server : Authentication và cookies

Nh ã nói trên, HTTP server không l u gi tr ng thái. u này ngi n hoá ki n trúc và làm t ng hi u su t ho t ng c a server. Tuy nhiên cácserver mu n phân bi t ng i dùng không ch vì mu n h n ch s truy c p màcòn vì server mu n ph c v theo nh danh ng i dùng. HTTP có 2 c chserver phân bi t ng i dùng: Authentication và cookies

4.1. Authentication (Ki m ch ng)

Nhi u server yêu c u ng i dùng ph i cung c p tên (username) và m tkh u (password) có th truy c p vào tài nguyên trên máy ch . Yêu c u này

c g i là ki m ch ng. HTTP có các mã tr ng thái và tr ng th c hi nquá trình ki m ch ng. Gi s client yêu c u m t i t ng t server và serveryêu c u client cung c p tên và m t kh u. u tiên client v n g i m t thông

p yêu c u thông th ng. Server s tr l i v i thông p có ph n thân r ngvà tr ng mã tr ng thái là 401 Authentication required. Trong thông p tr

i này có tr ng www-authenticate: xác nh ph ng th c ki m ch ng màng i ùng ph i th c hi n, thông th ng là a tên và m t kh u. Nh n cthông p này, client yêu c u ng i dùng cung c p tên và m t kh u. Sau ó,


Trang 56

client s g i l i thông p yêu c u có tr ng Authoziration: trong tiêu ,tr ng này ch a tên và m t kh u c a ng i dùng.

Sau khi nh n c i t ng u tiên, client ti p t c g i tên và m t kh utrong các thông p k ti p (th ng thì cho n khi ng i dùng óng trìnhduy t l i. Khi trình duy t còn m , tên và m t kh u c l u l i trong ca che

ng i dùng không ph i ánh l i n a). Theo cách này server có th phânbi t các ng i dùng. Trong ch ng 7 ta s th y r ng HTTP phân bi t ng idùng khá l ng l o và không khó v t qua. Chúng ta s nghiên c u thêm v

n b o m t và s xác nh n ng i dùng trong ch ng 7

4.2. Cookies

Cookie là k thu t khác c server s d ng ghi l i u v t c a ng itruy c p. Nó c c t trong RFC 2109. Ví d l n u tiên ng i dùng truy

p vào m t server nào ó có s d ng cookie. Thông p tr i a server cótr ng Set-cookies: trong tiêu cùng v i m t chu i ký t do web server t ora.

Ví d Set-cookies :1678453. Khi nh n c thông p tr l i, client xácnh c tr ng Set-cookies và chu i ký t i kèm, Trình duy t s thêm m t

dòng vào cu i file cookie (và m t file c bi t trên máy client). Dòng nàyth ng là dòng ch a tên máy ch và chu i ký t cookie. Gi s m t tu n sau,client g i thông p yêu c u n server, client s t ng chèn tr ngCookies: trong tiêu c a thông p yêu c u v i giá tr là chu i giá trcookie l u trong file cookie. Trong ví d trên, tiêu ch a tr ng cookies làCookie:1678453. Theo cách này, server không xác nh c tên c a ng idùng (user name) nh ng xác nh c user này chính là ng i ã truy c p

t tu n tr c ó.

Web server s d ng cookie cho nhi u m c ích:

• u server yêu c u ki m ch ng nh ng không mu n òi h i ng idùng ng nh p qua tên và m t kh u thì có th s d ng cookie cho

i l n ng i dùng truy c p vào server.

• Server s d ng cookie n u mu n ghi nh các ho t ng c a ng idùng, ph c v m c ích qu ng cáo.

• u user mua hàng trên m ng (mua m t a CD ch ng h n) thì server d ng cookie ghi l i nh ng gì mà user ã mua. ó chính là cáca hàng o.


Trang 57

d ng cookie gây khó kh n cho ng i dùng không có máy c nh màtruy c p vào server t nhi u máy khác nhau. Server s coi ó là nh ng ng idùng phân bi t. Chi ti t v cookie có th tìm th y trong [Cookie Central2000].

5. GET có u ki n (Conditional GET)

u gi l i các i t ng ã t ng c l y, web cache có th làm gi mth i gian ch t khi g i yêu c u n khi nh n i t ng và làm gi m l u

ng thông tin truy n trên Internet. Web cache c tri n khai trên trìnhduy t hay các cache server. Chúng ta s nghiên c u network cache ph nsau. Trong ph n này ta ch quan tâm n cache t i trình duy t.

c dù web cache làm gi m th i gian ch nh n i t ng nh ng v n y sinh là b n sao c a i t ng c l u gi trên client có th ã "c ', nói

cách khác i t ng trên server có th ã thay i t khi client l y i t ngó v . Tuy nhiên HTTP có c ch cho phép s d ng cache trong khi v n mo i t ng trong cache ch a b c . C ch này chính là GET có u ki n

(conditional GET). M t thông p HTTP c g i là có u ki n n u: (1)thông p s d ng ph ng th c GET và (2) thông p có tr ng If-modified- since trong tiêu . Ví d , trình duy t yêu c u m t i t ng tserver mà trong cache c a nó ch a có:

GET /fruit/banana.gif HTTP/1.0

User-agent :Mozilla/4.0

Sau ó server g i thông p tr l i kèm v i i t ng

HTTP /1.0 200 OK

Date : wed 12 ang 1998 15:38:29

Server : Apache/1.3.0 (Unix)

Last-modified: mon, 22 dun 1998 09:23:24

Content-type :image/gif

(data data …….)

Trình duy t hi n th i t ng ng th i l u l i i t ng trong cachec b cùng v i th i gian trong tr ng Last-modined kèm theo i t ng.

t tu n sau, ng i s d ng l i yêu c u i t ng này trong khi ing ã c l u trên cache. Nh ng i t ng có th ã b thay i trong

th i gian 1 tu n nên trình duy t ph i th c hi n ki m tra b ng cách g i m tthông p GET có u ki n, c th browser g i i:


Trang 58

GET /fruit/kiwi.gif HTTP/1.0

User-agent : Moz lla /4.0

If-modified-since : Mon, 22 Jun 1998 09:23:24

Chú ý giá tr tr ng If-modified-since: là giá tr c a tr ng Last-modified: trong tiêu mà server ã g i cho client tu n tr c. Thông pGET có u ki n yêu c u server ch g i i t ng cho client n u nh i

ng ó c c p nh t sau th i gian c ch ra trên. Gi s i t ng ókhông thay i gì t 9 gi 23 phút 24 giây ngày 22 tháng 6 n m 1998 thìserver s g i cho client thông p:

HTTP /1.0 304 Not modified

Date : wed, 19 Ang 1998 15:39:29

Server: Apache 11. 3. 0 (Unix)

(empty entity body)

Thông p tr l i này không kèm theo i t ng. Vi c g i kèm ing chi làm lãng phi ng truy n và làm ng th i gian client ph i ch

nh n c i t ng, c bi t khi i t ng có kích th c l n. Giá tr tr ngtr ng thái là 304 Not modified báo cho client bi t i t ng mà client l utrong cache gi ng i t ng g c t i server, do ó client có th s d ng l i i

ng này.

HTTP request

HTTP response

HTTP request

HTTP response

HTTP responseHTTP request

HTTP request

HTTP responseClient

Proxyserver

Client

Originserver

Originserver

Hình 2.9 Client yêu c u i t ng thông qua cache

6. Web caches

Web cache (proxy server) là th c th áp ng yêu c u t client. Máy tínhlàm nhi m v Web cache có a riêng l u tr b n sao các i t ng ã t ng

c yêu c u. Nh minh ho trên hình 2.9, ng i s d ng có th c u hình cho


Trang 59

trình duy t sao cho t t c các yêu c u u c g i n web cache tr c (vi cnày t ng i n gi n v i các trình duy t c a Microsoft và Nescape). Khi ó

t c yêu c u c a trình duy t v m t i t ng nào ó s c chuy n nwebcache tr c.

Gi s trình duy t yêu c u i t ng là m t file nh có a ch làhttp://www.someschool.edu/campus.gif

• Trình duy t kh i t o m t k t n i TCP t i webcache và g i yêu c u t iwebeache

• Webcache s ki m tra và tìm i t ng, n u tìm c thì webcache si i t ng cho client qua k t n i TCP ã c thi t l p.

• u webcache không có i t ng ó thì nó s kh i t o m t k t n ii server th t s ch a i t ng, ây là www.someschool.edu. Sau

ó webcache g i thông p yêu c u t i cho server này thông qua k ti TCP v a kh i t o. Sau khi nh n c yêu c u t webcache, server g i i i t ng cho webcache.

• Khi nh n c i t ng, webcache s l u l i b n sao c a i t ngvà g i i t ng trong thông p HTTP tr l i cho máy client (thôngqua k t n i TCP ã c thi t l p tr c ó).

Nh v y webcache v a 1à client v a 1à server.Webcache óng vai tròserver khi nh n yêu c u và tr l i, óng vai trò client khi g i yêu c u và nh nthông p tr l i.

Webcache c s d ng r ng rãi vì ba nguyên nhân sau: webcache làmgi m th i gian client ph i i. Trong tr ng h p cache có i t ng c yêu

u thì i t ng này s ngay l p t c c chuy n t i client. Th hai,webcache làm gi m t i m ng. B ng cách gi m t i ng truy n ra m ngIntemet, c quan không c n ph i nâng c p ng truy n và gi m chi phí.Webcache làm gi m l ng thông tin Web trao i trên Internet, do ó t nghi u su t ho t ng c a t t c các ng d ng. N m 1998, theo th ng kê h n75% thông tin c truy n trên m ng là ng d ng web, vì v y gi m t i web

i thi n áng k hi u su t toàn b Intemet. Th ba, m ng Internet v i nhi uwebcache giúp cho vi c nhanh chóng phát tán thông tin - th m chí ngay chonh ng nhà cung c p thông tin có t c server ch m hay t c k t n i ch m.

u m t nhà cung c p có m t n i dung c n ph bi n thì n i dung này ngayp t c c chuy n n các webcache và yêu c u c a ng i dùng t m i n i

c áp ng nhanh chóng.

http://www.someschool.edu/campus.gif

http://www.someschool.edu.


Trang 60

Cache liên h p (Cooperative caching)

Có th k t h p nhi u webcache t các v trí khác nhau trên m ngnh m nâng cao hi u su t t ng th . Ví d , cache c a m t c quan có th c

u hình sao cho các yêu c u c a nó c g i t i cache c a nhà cung c p d ch Intemet c p qu c gia (backbone ISP). Khi ó n u cache c a c quan không

có i t ng c yêu c u thì nó s g i thông p yêu c u HTTP n cachea ISP. Cache ISP s tìm i t ng trong h th ng l u tr c a mình ho ci chính server có l u gi i t ng. Sau ó nó s g i i t ng trong thôngp tr l i HTTP t i cache c a c quan. Cache c a c quan l i g i i t ng

i trình duy t yêu c u. M i l n i t ng khi qua cache u c sao chépi trong cache.

t ví d v h th ng cache liên h p là h th ng cache NLANR. Hth ng này có nhi u máy làm nhi m v webcache M , cung c p d ch v chocác webcache c a các t ch c và các khu v c trên toàn th gi i [NLANR1999] . Mô hình phân c p c a h th ng này c mô t trong hình 2.10[Huffaker 1998]. Cache này l y i t ng t cache khác b ng cách k t h p s

ng giao th c HTTP và ICP (Intemet Caching Protocol). ICP là giao th c ng ng d ng cho phép m t cache nhanh chóng xác nh m t cache khác có

t i t ng nào ó hay không, và n u có thì cache có th s d ng giao th cHTTP l y i t ng v . ICP c s d ng r ng rãi trên r t nhi u h th ngcache liên h p. N u b n mu n tìm hi u thêm v ICP hãy tìm c [Loutonen1998], [Ross 1998] và ICP RFC[RFC 2186]. Squid [Squid 2000] là ph n

m cache thông d ng.

Hình 2.10 NLANR caching

t ki u liên h p khác là c m cache (cache cluster), th ng t trêncùng m t m ng LAN. Cache c thay th b i c m cache khi m t cache duy


Trang 61

nh t không áp ng hi u qu khi có quá nhi u yêu c u hay khi dung l ngthi t b nh h n ch . Tuy nhiên khi trình duy t yêu c u m t i t ng thì v n

n y sinh là yêu c u c g i n cache nào trong c m cache này. V n này có th c gi i quy t b ng cách tìm ki m theo hàm b m (hash routing).

n gi n nh t, trình duy t th c hi n phép "b m" trên a ch URL, trình duy t c n c vào k t qu g i yêu c u n m t trong các cache trong c m. N ut c trình duy t dùng cùng m t thu t toán b m, i t ng không bao gi

c l u trên các cache khác nhau trong c m. N u i t ng th c s cu tr trong c m thì trình duy t luôn có th g i yêu c u n cache thích h p;

Tìm ki m theo hàm b m là c t lõi c a giao th c Cache Array Routing(CARP). B n có th tham kh o thêm các thông tin v CARP ho c hàm b mtrong các tài li u: [Valloppillil 1997, Loutonen 1998; Ross 1997, 1998].

Webcache là v n l n và ph c t p. Trong vài n m g n ây có nhi unghiên c u và s n ph m v cache. H ng nghiên c u là xây d ng cache cókh n ng x lý c lu ng âm thanh và hình nh. Cache s óng m t vai tròquan tr ng Internet tr thành c s h t ng cung c p các d ch v h tr aph ng ti n theo yêu c u (on demand).

III. TRUY N FILE (FILE TRANSFER) FTP

FTP (File Transfer Protocol) là giao th c truy n file gi a các máy tính.Giao th c này xu t hi n t nh ng n m 1971 (khi Internet v n ch là m t d ánth nghi m) nh ng v n còn c s d ng r ng rãi cho n t n ngày nay. FTP

c c t trong RFC 959. Hình 2.13 minh ho các d ch v c a FTP.

Hình 2.11 FTP cho phép trao i file gi a hai máy tính

Trong phiên làm vi c c a FTP, ng i dùng làm vi c trên máy tính c amình và trao i file v i m t máy tính ch khác. truy c p t i máy tínhkhác, ng i dùng ph i ng nh p thông qua vi c cung c p nh danh ng idùng và m t kh u. Sau khi nh ng thông tin này c ki m ch ng thì công


Trang 62

vi c truy n file t h th ng file trên máy tính c a mình n h th ng file u kia m i có th c th c hi n.

Nh mô t trên hình 2.11, ng i dùng t ng tác v i FTP thông quach ng trình giao ti p ng i dùng c a FTP. u tiên ng i dùng ánh tênmáy tính c n truy n file. Ti n trình FTP client kh i t o m t k t n i TCP t iti n trình FTP server sau ó ng i dùng a các thông tin v tên và m t kh u

server ki m ch ng. Sau khi c server xác nh, ng i ùng m i có thth c hi n vi c trao i file gi a hai h th ng file.

Hình 2.12 FTP g m 2 ng: Ki m soát và d li u

HTTP và FTP u là giao th c truy n file và có r t nhi u c mchung nh c hai u s d ng các d ch v c a TCP. Tuy v y hai giao th cnày có nh ng m khác nhau c b n. m khác nhau n i b t nh t là FTP s

ng hai k t n i TCP song song, m t ng truy n thông tin u khi n(control connection) và m t ng truy n d li u (data connection). Cácthông tin u khi n nh thông tin nh danh ng i dùng, m t kh u truy nh p,

nh thay i th m c, l nh "put" ho c "get" file gi a hai máy tính c traoi qua ng truy n thông tin u khi n. ng truy n d li u truy n

file d li u th c s . Vì FTP phân bi t lu ng thông tin u khi n v i lu ng dli u nên nó d c g i là g i thông tin u khi n out-of-band. Trong ch ng 6chúng ta s th y r ng giao th c RTSP dùng truy n âm thanh và hình nhliên t c c ng s d ng cách g i thông tin u khi n ki u out-of-band. Nh ãnói, HTTP g i tiêu c a thông p và file d li u trên cùng m t k t n iTCP. Vì v y mà HTTP c g i là g i thông tin u khi n in-band. Trongph n ti p theo ta s th y r ng SMTP - giao th c g i th n t c ng s d ngtruy n thông tin u khi n ki u in-band. ng truy n thông tin u khi nvà ng truy n d li u c a giao th c FTP c minh ho trong hình 2.12.

Khi ng i dùng b t u m t phiên làm vi c FTP, u tiên FTP s thi tp m t ng k t n i thông tin u khi n TCP qua c ng 21 . Phía client c a

giao th c FTP truy n thông tin v nh danh ng i dùng và m t kh u c ngnh l nh thay i th m c qua k t n i này. Khi ng i dùng có m t yêu c utrao i file (truy n t n máy ng i dùng), FTP m m t k t n i TCP truy n d li u qua c ng 20. FTP truy n úng m t file qua k t n i này và ngay


Trang 63

sau khi truy n xong thì óng k t n i l i. N u trong cùng phiên làm vi c ng idùng có yêu c u truy n file thì FTP s m m t k t n i khác. Nh v y v iFTP, lu ng thông tin u khi n c m và t n t i trong su t phiên làm vi c

a ng i dùng, nh ng m i k t n i d li u c t o ra cho m i m t yêu c utruy n file (k t n i d li u là không liên t c).

Trong su t phiên làm vi c, FTP server ph i gi l i các thông tin v tr ngthái c a ng i dùng, c bi t nó ph i k t h p các thông tin u khi n v i tàikho n c a ng i dùng. Server c ng l u gi th m c hi n th i mà ng i dùngtruy c p c ng nh cây th m c c a ng i dùng. Ghi l i các thông tin tr ngthái c a m i phiên làm vi c h n ch áng k t ng s phiên làm vi c ngth i. HTTP không l u gi tr ng thái nên nó không ghi l i b t kì thông tin nào

tr ng thái c a ng i dùng.

1. Các l nh FTP (FTP Commands)

nh (yêu c u) t client n server và k t qu (tr l i) t server t i clientc g i thông qua k t n i u khi n và c mã hoá b ng b ng mã ASCII 7

bit. Do v y gi ng nh l nh HTTP, ng i ta có th c c l nh FTP.Tr ng h p các l nh vi t liên t c thì c p ký t CR (carriage return) và LF(line feed) c s d ng phân bi t các l nh (và tr l i) M i câu l nh ch a4 kí t ASCII in hoa, m t s l nh có tham s . Sau ây là m t s câu l nh hay

p:

• USER username: s d ng g i thông tin nh danh ng i dùng choserver PASS password: dùng g i password cho server

• LIST: dùng yêu c u server g i m t danh sách các file trong thc hi n th i. Danh sách này c g i thông qua m t k t n i d li u

TCP

• RETR filename: dùng l y m t file t th m c hi n th i (trên máy xa)

• STOR filename: dùng t i m t file vào th m c hi n th i (trên máy xa)

Thông th ng có quan h 1-1 gi a l nh c a ng i dùng và l nh c a FTP. ng v i m i l nh t client là m t tr l i c a server. Câu tr l i là m t mã 3ch s và có th có m t thông báo kèm theo. u này t ng t nh tr ngmã tr ng thái trong thông p tr l i HTTP. D i ây là m t s câu tr l ith ng g p:


Trang 64

• 331 username OK, password requiered

• 125 connection already open; Transfer staring

• 425 can't open data connection

• 452 error writing file

Chi ti t v FTP có th tham kh o t i khuy n ngh RFC 959

IV. TH TÍN N T (E-MAIL) TRÊN INTERNET

SMTP

SMTP

SMTPMail

server

Mailserver

Mailserver

Outgoing message queue (Th i g i i)User mailbox (các hòm th c a ng i dùng)

`

user agent

`

user agent

`

user agent

`

user agent

`

user agent

`

user agent

Hình 2.13 Mô hình h th ng email n gi n

Cùng v i Web, th n t 1à m t trong nh ng ng d ng Internet thôngng nh t. G n gi ng th tín thông th ng, e-mail là d ch v không òi h ing b - ngh a là m i ng i g i và c th khi th y thu n ti n, không c n

theo k ho ch tr c. Nh ng khác v i th tín th ng, e-mail nhanh, d g i vàchi phí th p. H n n a nh ng thông p e-mail ngày nay có th ch a ngcác hyperlink, v n b n nh d ng HTML, hình nh, âm thanh và c video.Trong ph n này, chúng ta s kh o sát các giao th c trao i th thu c t ng

ng d ng trên Intemet


Trang 65

Hình 2.13 minh ho h th ng mail trên Internet g m có 3 thành ph nph n chính: user agent, mail server và SMTP (Simple Mail TransferProtocol). ti n theo dõi, chúng ta s l y ví d ng i Alice g i e-mail choBop mô t 3 thành ph n trên. Ch ng trình giao ti p ng i dùng cho phép

c, h i âm, g i, l u gi và so n th o các th (user agent dành cho e-mail cònc g i là mail reader - trình c th . M c dù v y, trong cu n sách này,

chúng ta s tránh s d ng thu t ng ó). Khi Alice so n th o xong th , useragent c a Alice s g i th t i mail server c a Alice, t i ây th c t vàotrong hàng i g i ra ngoài. Khi Bop mu n c th , user agent c a Bop s

y th trên h p th (mail box) c a Bop t i mail server. Trong nh ng n mcu i th p k 90, các user agent có giao di n h a GUI (Graphic UserInterface) khá thông d ng, chúng cho phép ng i dùng có th xem và so nth o các th có g n tài li u a ph ng ti n. Hi n nay, nh ng ph n m m so ne-mail thông d ng là Eudora, Microsoft Outlook và Nescape Messenger. Cónhi u ch ng trình user agent có giao di n d a trên n n v n b n gõ l nh nhlà man, pine và elm.

Trong l ch s : Hotmail

Tháng 12/1995, Sabeer Bhatia và Jack Smith ngh DraperFisher Jurvetson m t nhà u t m o hi m phát tri n m t h th ngemail mi n phí trên n n web. ý t ng nhà cung c p mi n phí tàikho n (hòm th ) và vi c truy c p t i hòm th có th th c hi n thôngqua Web. Khi ó b t k ai truy c p c vào Internet dù nhà hay

c quan- u có kh n ng c c th . H n th n a, hình th cnày khá ti n d ng i v i các thuê bao hay ph i di chuy n. DraperFisher Jurvetson tài tr cho Bhatia and Smith l p công ty Hotmail i

y 15% giá tr công ty. V i 3 nhân viên làm y và 12 n 14 nhânviên làm vi c n a bu i tr l ng b ng c phi u c a chính công ty,Hotmail ã phát tri n và cung c p d ch v u tiên vào tháng 7 n m1996. Sau m t tháng h có 100000 ng i s d ng d ch v . S l ngng i s d ng t ng lên nhanh chóng- và t t c ng i s d ng uph i c baner qu ng cáo trong email. Tháng 12/1997, ch a y 18tháng sau khi khai tr ng, Hotmail có 12 tri u ng i s d ng và ã

c Microsoft mua l i v i giá 400 tri u ôla.

Có hai y u t quan tr ng trong thành công c a Hotmail: S tiên phongvà kh n ng t qu ng cáo. Hotmail là ng i tiên phong vì Hotmail làcông ty u tiên cung c p d ch v Web mail. Các công ty khác, s

ng ý t ng c a Hotmail- u i sau Hotmail 6 tháng. Email là m t vín hình v s t qu ng cáo. Khi nh n c th t d ch v

Yahoo, ng i nh n s bi t c v Yahoo.


Trang 66

Máy ch ph c v th (Mail server) là thành ph n c t lõi trong h th nge-mail. M i ng i có m t h p th t trên mail server. H p th c a Bop qu nlý, l u gi các th g i t i Bob. Th c t o ra t i user agent c a ng i g i,

c g i t i mail server. H p th c a Bop qu n lý, l u gi các th g i t iBob. Th c t o ra t i user agent c a ng i g i, c g i t i mail server

a ng i g i, r i t i mail server c a ng i nh n - và cu i cùng c chuy nvào h p th c a ng i nh n. Khi Bop mu n truy c p vào h p th c a mình,mail server ch a h p th c a Bop s ki m ch ng Bob (thông qua username vàpassword). Mail server c a Alice c n ph i x lý khi maii server c a Bop g p

c . N u mail server c a Alice không th g i th cho mail server c a Bop,nó s gi nh ng th ó trong hàng i g i thông p và s c g ng g i l icác thông p. Quá trình g i l i c ti n hành th ng xuyên 30 phút m t

n trong n m ngày. Và sau vài ngày, n u v n không thành công thì server shu b th và g i th báo cho ng i g i (Alice).

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) là giao th c g i th n t c ang ng d ng. SMTP s d ng d ch v truy n d li u tin c y c a TCP

truy n th t mail server c a ng i g i n mail server c a ng i nh n.Gi ng các giao th c khác t ng ng d ng, SMTP có 2 phía: phía client, trênmail server c a ng i g i và phía server trên mail server c a ng i nh n. T t

các mail server u ch y c hai phía client và server c a SMTP. Mailserver óng vai trò client khi g i th , và óng vai trò server khi nh n th .

1. SMTP

SMTP là trái tim c a d ch v g i th trên Internet và c c t trongRFC 821 . Nh ã nói trên, SMTP truy n các thông p (th ) t mail server

a ng i g i n mail server c a ng i nh n. SMTP ra i tr c HTTP khlâu (RFC c t SMTP có t n m 1 982 và SMTP ã xu t hi n tr c ó m tth i gian dài). M c dù có nhi u u m nên c t t c mail server trênInternet s d ng, SMTP v n là m t k thu t c nên ch c ch n có nh ng ctính l c h u. Ví d SMTP òi h i ph n thân c a t t c các thông p e-mailph i mã hoá theo b ng mã ASCII 7 bit. S h n ch này là do trong nh ng

m u th p k 80, v i s ng truy n ít i, không ai g i th cùng v inh ng ph n ính kèm l n, hay g i kèm các file hình nh, âm thanh có kíchth c l n. Nh ng trong k nguyên a ph ng ti n ngày nay, vi c gi i h n mãASCII 7 bit là m t h n ch l n vì d li u a ph ng ti n nh phân ph i cchuy n sang mã ASCII tr c khi c g i i qua SMTP và sau ó l i ph igi i mã thành mã nh phân sau khi th n ích. Trong m c 2.3 ta ã bi t r ng


Trang 67

HTTP không yêu c u d li u a ph ng ti n ph i mã hoá sang mã ASCIItr c khi truy n.

minh ho ho t ng c b n c a SMTP, hãy xét ví d sau gi s Alicemu n g i cho Bop m t thông p ASCII n gi n:

• u tiên, Alice s d ng user agent c a mình, ánh a ch e-mail c aBop (bop somechool.edu), so n e-mail và yêu c u user agent g i th

i.

• User agent c a Alice g i th t i mail server c a Alice. T i ây thc t vào hàng th i g i .

• SMTP client ch y trên mail server c a Alice th y th trong hàng i.Nó t o k t n i TCP t i SMTP server trên mail server c a Bop.

• Sau giai n kh i t o 3 b c, SMTP client g i th c a Alice qua k ti TCP.

• i mail server c a Bop, SMTP server nh n th và t th vào mailbox c a Bop.

• Cu i cùng, khi thu n ti n Bop s s d ng user agent c a mình cth .

Internet

Alice's mail server Bob's mail server

SMTP

Hình 2.14 Th c g i t mail server c a Alice n mail server c a Bob

ch b n này c minh ho trên hình 2.14. M t m quan tr ng c nchú ý là SMTP không s d ng mail server trung gian g i th - ngay c khimail server g i và nh n xa nhau . Ví d n u mail server c a Alice t Hongkong và mali server c a Bop Mobile ti u bang Aiabama, thì gi a haimail server Hong Kong và Mobile v n có ng k t n i TCP tr c ti p. cbi t n u mail server c a Bop b h ng thì th v n còn trong mail server c aAlice và i cho l n g i sau. Thông p không c g i qua mail servertrung gian.

Bây gi chúng ta có th xem chi ti t cách th c các mail server g i thng SMTP. Chúng ta s th y r ng SMTP có nhi u c m t ng t nh


Trang 68

nh ng quy t c trong giao ti p tr c di n c a con ng i. u tiên, SMTP client(ch y trên mail server g i) thi t l p k t n i TCP v i c ng 25 t i SMTP server(ch y trên mail server nh n). Trong tr ng h p server không làm vi c, client

c g ng th l i l n sau. Ngay khi k t n i c thi t l p, server và clientth c hi n m t vài th t c b t tay. Quá trình này t ng t nh hai ng i tgi i thi u v b n thân tr c khi ti n hành nói chuy n. Trong th t c trao i,SMTP client thông báo v i SMTP server a ch e-mail ng i g i và a chmail ng i nh n. Ngay sau quá trình gi i thi u, client s g i th b ng d ch vtruy n d li u tin c y c a TCP. Sau ó, client s l p l i các b c này khi v ncòn thông p khác g i t i server, còn n u không, client yêu c u TCPóng k t n i l i.

Ví d sau là n "h i tho i" gi a client (C) và server (S). Tên máy tínhclient là crepes.fr và server là hamburger.edu. Dòng h i tho i m u b ngch C: là n h i tho i client g i qua socket TCP và dòng h i tho i b t u

i ch S: là n h i tho i server g i i thông qua socket TCP. n h itho i b t u ngay sau khi thi t l p c k t n i TCP:

S: 220 hambuger.edu

C: 250 Hello crepes.fr

S: 250 Hello crepes. fr, pleased to meet you

C: MAIL FROM: <alice@crepes. fr>

S: 250 alice@crepes. fr. . . Sender ok

C: RCPT TO: <bob@hamburger. edu>

S: 250 bobhamburger.edu . . .Recipient ok

C : DATA

S: 354 Enter mail, end with ". " Oa a line by itself

C: Do you like ketchup?

C: How about pickles ?

S: 250 Message accepted for delivery

C : QUIT

S: 221 hambuger. edu closing connection.

Trong ví d trên, client g i m t thông p ("Do you like ketchup? Howabou pickles?") t mail server crepes.fr t i mail server hamburger.edu. Client

d ng 5 câu l nh : HELO (vi t t t c a HELLO), MAIL FROM, RCPT TO,DATA và QUIT. Ý ngh a c a nh ng câu l nh này có th oán c qua tên

i c a nó. Server g i tr k t qu th c hi n m i l nh, m i câu tr l i g m m t


Trang 69

mã tr ng thái và m t l i gi i thích ti ng Anh. ây SMTP s d ng k t n iliên t c: N u có nhi u th g i t i cùng m t mail server thì mail server g i

g i t t c các th trên cùng m t k t n i TCP. V i m i thông p, client b tu ti n trình g i b ng l nh HELO crepes.fr và ch g i l nh QUIT sau khi g it c th .

c gi nên s d ng Telnet xem m t n h i tho i tr c ti p v iSMTP server. S d ng telnet servername 25 trong ó servername là tên mailserver. Khi ó b n ã thi t l p k t n i TCP gi a máy tính c a b n và mailserver. Sau khi ánh l nh này, b n s nh n c ngay l p t c mã tr l i 220

server. Sau ó hãy s d ng các l nh SMTP: HELO, MAIL FROM, RCPTTO, DATA, QUIT nh ng th i m t ng ng. N u b n telnet qua SMTPserver c a ai ó, b n có th g i t i h theo cách này (không ph i dùng useragent).

2. So sánh v i HTTP.

Chúng ta hãy cùng so sánh v n t t hai giao th c SMTP và HTTP. C 2giao th c u c s d ng g i file gi a các máy tính. HTTP chuy n fileho c i t ng t Web server t i Web client (trình duy t Web), SMTPchuy n file (là thông p th n t ) gi a các mail server. Khi truy n file c2 giao th c HTTP và SMTP cùng s d ng k t n i liên t c. m khác bi t c

n gi a hai giao th c là HTTP là giao th c ki u kéo (Pull protocol) - client"kéo" thông tin t server v . Phía nh n (client) là phía thi t l p k t n i TCP.SMTP l i là giao th c theo ki u y (Push protocol) - client " y" thông tinlên server. Phía g i (client) là phía thi t l p k t n i TCP tr c.

Ngoài d li u v n b n, thông p còn có th ch a các ki u d li u khácnh âm thanh hình nh. HTTP t các i t ng này trong các thông priêng r g i. V i SMTP t t c các i t ng này c t trong cùng m tth n t .

3. Khuôn d ng th và chu n MIME

Khi Alice g i th cho Bom, Alice s t th vào phong bì, ghi rõ a chi và a ch nh n, nhân viên b u n s óng d u ngày tháng vào phong bì.

Th n t c ng gi ng nh v y, bên c nh n i dung b c th (ph n thân) c ngn có a ch ng i g i, a ch ng i nh n. Nh ng thông tin ph tr này s

c t trong các dòng tiêu . Các dòng tiêu và ph n thân c a th ctách bi t v i nhau b ng c p ký t CR-LF. RFC 822 c t y các dòngtiêu c ng nh ý ngh a c a chúng. Gi ng HTTP, tiêu g m t khoá, theo


Trang 70

sau là d u hai ch m (":") và m t giá tr nào ó. V i SMTP có m t s tr ngt bu c, m t s tr ng không b t bu c. Tiêu ph i có tr ng From: và

tr ng To: t s tr ng nh Subject: có th có ho c không. L u ý r ngnh ng tr ng này khác nh ng l nh SMTP mà ã c c p n (m c dùchúng c ng có from và To ). Các l nh. là m t ph n trong giai n kh i

o c a SMTP trong khi các tr ng n m ngay trong th .

t b c th th ng có tiêu nh sau :

From: alice@crepes. fr

To: bob@hamburger. edu

Subject: Searching for the meaning of life

Sau ph n tiêu thông p là m t dòng tr ng, ti p n là thân thôngp (d ng mã ASCII). Nh ã nói trên, thông p k t thúc b ng m t dòng

ch ch a m t d u ch m câu. B n nên s d ng Telnet g i t i mail servert thông p có ch a m t vài dòng tiêu , bao g m dòng tiêu Subject:.

Có th th u này b ng cách telnet vào m t mai server: telnet servername25 trong ó servername là tên (ho c a ch IP) c a máy tính.

3.1. M r ng MIME cho d li u không thu c d ng ASCII.

Ph n tiêu thông p c c t trong RFC 822 phù h p cho vi c g in b n nh ng l i không y g i th ch a n i dung a ph ng ti n

(multimedia) - là th có ính kèm nh, audio, video ho c các th ch a các ký khác ti ng Anh. g i d li u không thu c d ng v n b n ASCII, user

agent g i ph i g i thêm m t s tr ng trong tiêu c a th . Nh ng tr ngnày c c t trong RFC 2045 và RFC 2046, là ph n m r ng MIME(Multipurpose Intemet Man Extension) cho RFC 822.

Hai tr ng MIME h tr multimedia là Content-Type: và Content-Transfer-encoding. Tr ng Content-Type cho phép phía nh n th c hi n cácthao tác thích h p trên th nh n c. Ví d , n u ch ra thân thông p ch anh JPEG, user agent nh n có th g i thân thông p t i ch ng trình gi i

nén JPG. g i thông p v n b n không mã hoá theo b ng mã ASCII (ví v n b n ti ng Trung Qu c, Nh t B n), ng i ta ph i mã hoá nó theo b ng

mã ASCII mà không làm nh h ng t i SMTP. Tr ng Content-Transfer-encoding: xác nh ph n thân thông p ã c mã hoá theo b ng mãASCII và ph ng pháp mã hoá c s d ng. Vì v y khi user agent nh n

c m t thông p v i hai tiêu trên, u tiên nó s d ng giá tr c a tiêu Content-Transfer-encoding: chuy n i thân thông p v d ng ban


Trang 71

u (không theo nh d ng ASCII) và sau ó s d ng tr ng Content-Type xác nh thao tác th c hi n k ti p.

Xét ví d sau, gi s Alice mu n g i m t nh JPEG cho Bob. th chi n u này, Alice s d ng ph n m m Eudora, ánh a ch mail c a Bob,ch c a e-mail và chèn nh JPEG vào thân thông p. Sau khi hoàn t tvi c so n th o, Alice nh n nút send. Sau ó, user agent c a Alice t o ra m tthông p MIME có n i dung sau :



Subject: Picture of yummy crepe.

MIME-Version: 1.0

Content-Transfer-encoding: base64

Content-Type: Image/jpeg

(base64 encoded data . . . . .

.

..base64 encoded data)

i thông p MIME trên, chúng ta th y r ng user agent c a Alice mãhoá nh JPEG s d ng k thu t mã hoá base64. ây là m t trong nh ng kthu t mã hoá chu n trong MIME [RFC 2045] bi n i sang nh d ng mãASCII 7 bit.

Khi Bob c th , user agent c a Bob x lý thông p MIME này. Th ytr ng Content- Transfer-endcoding: base64, nó th c hi n gi i mã thânthông p ã c mã hoá b ng k thu t base64. Tr ng Content-Type:image/jpeg giúp cho user agent c a Bob xác nh r ng thân c a thông pph i c gi i nén theo chu n JPEG. Cu i cùng, thông p ch a tr ngMIME-Version: xác nh phiên b n MIME ang c s d ng. L u ý r ng,thông p c ng ph i tuân theo khuy n ngh RFC 822/SMTP.

Theo c t MIME trong khuy n ngh RFC 2046, tr ng Content-Type:có khuôn d ng sau:

Content-Type: type/subtype; parmeters

Ph n tham s (parameters) i sau d u ch m ph y có th không b t bu c.Trong khuy n ngh RFC 2046, tr ng Content-Type c s d ng xác

nh ki u d li u trong ph n thân c a thông p MIME, g m hai giá tr : ki u li u và ki u con. Sau ph n ki u và ki u con là ph n tham s . Nói chung,


Trang 72

ki u cao nh t (top-level) c s d ng khai báo ki u d li u chung, ki ucon (subtype) xác nh nh d ng c bi t trong ki u d li u chung. Các tham

b ngh a cho ki u và không nh h ng t i b n ch t ki u d li u. T p h ptham s ph thu c vào ki u và ki u con.

c thi t k có th m r ng, s l ng các c p type/subtype vành ng tham s i kèm trong MIME ngày càng t ng. b o m là t p h pnày phát tri n có trình t , c c t rõ ràng, MIME c n thi t l p quátrình ng ký v i IAAN (Internet Assigned Numbers Authority) là c quan

ng ký trung tâm. Ti n trình ng ký ki u d li u c c t trongkhuy n ngh RFC 2048.

Hi n nay, m i có nh ngh a cho b y nhóm d li u chính. V i m i ki ui có m t danh sách các ki u con và danh sách này ang t ng lên hàng n m.

i ây là 5 nhóm d li u chính:

• n b n (Text): Ki u v n b n c s d ng xác nh thân thôngp ch a thông tin d ng v n b n m t ki u con th ng g p là plain

(tr n). V n b n tr n không có l nh hay ch d n nh d ng khuôn d ngvà do ó không c n ph n m m c bi t nào hi n th . N u nhìn tiêu

MIME c a th trong h p th b n có th s th y trên tiêu cótr ng text/plain; charset-"us-ascii" hay text/plain; charset="ISO-8859-1". Nh ng tham s này xác nh b mã mà thông p s d ng.

t ki u con khác c ng r t thông d ng là text/html. Ki u con htmlyêu c u mail server thông d ch nh ng th HTML g n trong thông

p. u này cho phép user agent nh n hi n th thông p d i d ngt trang Web (v i font, hyperlink, applet và v. v. v).

• nh (Image): Ki u nh c dùng xác nh thân thông p là nh.Hai ki u con thông d ng là image/gif và image/jpeg. V i ki u conimage/gif, mu n hi n th nh, user agent ph i gi i nén nh GIF.

• Âm thanh (Audio): Ki u audio yêu c u n i dung c g i ra thi t baudio (speaker ho c telephone). Ki u con thông d ng là basic (mãtheo lu t 8-bit c s ) và 32kadpcm ( nh d ng 32kps c c ttrong RFC 1911).

• Video: Ki u video có ki u con là mpeg và quicktime.

• Ki u ng d ng (Application): Ki u ng d ng dành cho d li ukhông thu c b t k ki u nào khác. Nó th ng c áp d ng cho lo i

li u ph i qua m t ng d ng khác x lý tr c khi ng i nh n có th d ng c. Ví d khì ng i g i g n m t tài li u MS Word vào


Trang 73

thông p E-mail, user agent t giá tr application/msword vàotr ng type/subtype. Khi user agent th y giá tr application/mswordtrong tr ng type/subtype, nó kh i ng ng d ng MS Winword vàchuy n ph n thân thông p MIME cho ng d ng Word. M t ki ucon quan tr ng khác là là octerstream. Ki u con này th ng cdùng khi thân thông p ch a d li u nh phân tu ý. Khi nh n ki ucon này, mail reader s yêu c u ng i nh n l a ch n l u thông ptrên a x lý sau.

Có m t ki u MIME c bi t quan tr ng là ki u multipart. Thông p e-mail c ng nh trang Web có th ch a nhi u i t ng (nh v n b n, nh,applet). Web g i m i i t ng trong m t thông p tr l i c l p nh ngth n t t t t c các i t ng trong cùng m t thông p. c bi t, khithông p a ph ng ti n có nhi u i t ng thì thông p ó có ki u làmultipart/mixed. Khi nh n c m t thông p mà tr ng content-type cógiá tr multipart/mixed, user agent n i nh n bi t thông p nh n c ch anhi u i t ng. Khi nh n c thông p nh v y, user agent ph i xác

nh rõ:

1. m u và m cu i c a i t ng.

2. Cách mã hoá các i t ng không theo b ng mã ASCII.

3. Ki u c a m i i t ng.

Công vi c này c th c hi n nh ký t phân cách gi a các i t ng vàtr ng Content-type, Content-Transfer-Endcoding ng tr c m i i t ngtrong thông p.

Xét ví d sau: Gi s Alice mu n g i thông p bao g m m t n v nn ASCII, m t nh JPEG và cu i cùng là m t n v n b n ASCII cho Bom. d ng user agent c a mình, Alice ánh m t n v n b n, chèn nh JPEG

sau ó ành ti p n v n b n còn l i. K t qu là user agent c a Alice t o rat thông p nh sau:



Subject: Picture of yummy crepe with commentary

MIME-Version: 1.0

Content-Type:mu/tipartlmixed; Boundary=StartOfNextPart

--StartOfNextPart

Dear Bob,


Trang 74

Please find a picture of an absolutely scrumption crepe.

- StartOfNextPart

Content-Transfer-Encoding: base64

Content-Type: image/jpeg

base64 encoded data

.

..base64 encoded data

--StartOfNextPart

Let me know if you would like the recipe.

Qua thông p trên chúng ta th y r ng tr ng Content-Type: trong tiêu xác nh cách th c phân cách các ph n khác nhau trong cùng m t thôngp. Vi c phân cách c b t u b ng 2 d u g ch ngang (--) và k t thúc

ng c p ký t CRLF

3.2. Nh n thông p

Thông p e-mail bao g m nhi u ph n, lõi c a thông p là ph n thânch a d li u th c s c chuy n t ng i g i n ng i nh n. V i thông

p nhi u ph n, thân thông p g m nhi u ph n và tr c m i ph n có m tho c vài tr ng xác nh ki u. ng tr c thân thông p là c p CRLF và

t s tr ng. Nh ng tr ng nh From:, To:, và Subject: c c t trongRFC 822 và nh ng tr ng nh Content-type: và Content- Transfer-endcoding: là tiêu MIME. Nh ng chính mail server nh n thông p c ngchèn vào thông p m t s tr ng khác, ví d Received: u thông p.Tr ng này xác nh tên c a SMTP server g i thông p ("from"), tên c aSMTP server nh n thông p ("by") và th i gian khi thông p t i ích.Ng i c s c c thông p nh sau :

Received: from crepes. fr by hamburger. edu; 12 Oct 98

15:27:39 GMT


To: Bob@hamburger. edu

Subject: Picture of yummy crepe.

MIME-Version:1.0

Content-Transfer-encoding: base64

Content-Type: image/jpeg


Trang 75

base64 encoded data . . . . .

..

. base64 encoded data

Th c ra t t c m i ng i khi ùng e-mail u nhìn th y tr ngReceived: ng tr c thông p e-mail (tr ng này có th nhìn th y tr c ti ptrên màn hình ho c khi in th ). Có th có nh ng thông p có nhi u tr ngReceived: và tr ng Return-Path: ph c t p. ó là vì thông p này có th

c chuy n ti p (forward) qua nhi u mail server tr c khi n tay ng inh n. Ví d n u Bob c u hình mail server c a mình (hamburger.edu) g ichuy n ti p t t c các th c a Bob t i sush.jp khi ó t t c các th c a Bobkhi b y t sush.jp s có nh ng tr ng sau:

Received: from hamburger.edu by sushi.jp; Oct 98 15:30:01 GMT

Received: from crepes. fr by hamburger. edu; 12 Oct 98 15:27:39 GMT

Nh ng tr ng này cho phép ng i nh n theo dõi v t ng i c a thqua nhi u SMTP server c ng nh th i gian th t i m i server.

4. Giao th c truy nh p mail.

i khi SMTP g i th t mail server c a Alice t i mail server c a Bob,th c t trong mail bom c a Bob. T tr c t i gi , chúng ta ch p nh ngi thi t c th , Bob ph i ng nh p vào mail server và s d ng m tch ng trình c th (mail reader) nào ó cài ngay trên mail server. T i t n

u nh ng n m 90, m i ng i v n th c hi n nh v y. Nh ng ngày nay m ing i th ng c th qua m t user agent ch y trên máy tính cá nhân c amình. Ch y user agent trên máy tính cá nhân, ng i s d ng có c nhi utính n ng cao c p, k c vi c g i và nh n nh ng thông p a ph ng ti n.

Gi s Bob (ng i nh n) ch y user agent c a mình trên máy tính cánhân. Có th cài t mail server ngay trên may tính cá nhân c a Bob. Tuynhiên cách này có nhi u nh c m. Mail server qu n lý nhi u mailbox, th chi n c ch c n ng client và server c a SMTP. N u cài mail server trên máytính cá nhân c a Bob thì PC ó lúc nào c ng ph i b t và k t n i vào Intemet

có th nh n th m i (mà th thì có th n b t c lúc nào). u này khôngth c t v i a s ng i s d ng Internet. Thông th ng, ng i s d ng ch ych ng trình user agent trên máy tính cá nhân, truy c p vào h p th trên m tmail server dùng chung (mail server này luôn luôn k t n i t i Internet và cchia x gi a nhi u ng i dùng khác). Mail server th ng c ISP c a ng idùng (và tr ng i h c ho c công ty) qu n lý.


Trang 76

Do user agent ch y trên máy tính cá nhân và mail server c qu n lýi các ISP nên c n có m t giao th c cho phép user agent và mail server traoi v i nhau. u tiên chúng ta xét tr ng h p th c t o ra t i PC c a

Alice c chuy n t i mail server c a Bob nh th nào. Công vi c này có thc th c hi n m t cách n gi n b ng vi c user agent c a Alice trao i tr c

ti p v i mail server c a Bob b ng giao th c SMTP. User agent c a Alice skh i t o m t k t n i TCP t i mail server c a Bob, g i nh ng l nh kh i t oSMTP, t i th lên b ng l nh DATA và sau ó óng k t i i. Cách ti p c nnày hoàn toàn có th th c hi n c nh ng ít khi c ùng vì nó không htr tr ng h p mail server phía nh n b tr c tr c. Trên th c t , user agent g ikh i t o SMTP t i th c a Alice t i chính maii server c a Alice (chkhông ph i là mail server c a ng i nh n th ). Mail server c a Alice sau ó

thi t l p m t phiên làm vi c SMTP t i mail server c a Bob g i ti p thi mail server c a Bob. N u mail server c a Bob ng ng làm vi c thì mail

server c a Alice s gi th l i và sau ó c g ng g i l i. RFC SMTP cónh ng l nh g i ti p th qua nhi u SMTP server.

y user agent ch y trên máy tính cá nhân c a Bob l y thông p trongp th trên mail server c a Bob nh th nào ? Gi i pháp là ph i có m t giao

th c l y th cho phép chuy n th t mail server c a Bob t i máy tính c c b .Hi n nay có 2 giao th c l y th thông d ng là POP3 (Post Omce Protocol -Versíon 3) và IMAP (Internet Mail Access Protocol). D i ây, chúng ta sth o lu n c 2 giao th c này. L u ý r ng user agent c a Bob không th s

ng SMTP l y th b i vì l y th gi ng nh vi c kéo" trong khi SMTP làt giao th c " y". Hình 2. 1 7 minh ho v vi c g i và nh n th . SMTPc dùng chuy n th gi a các mail server hay gi a user agent c a ng i

i và mail server c a ng i g i. POP3 hay IMAP c ùng chuy n th mail server t i user agent c a ng i nh n.

Hình 2.15 Giao th c email và các th c th truy n thông


Trang 77

4.1. POP3

POP3 c c t trong RFC 1939 là giao th c l y th c c k n gi nvà có r t ít ch c n ng. POP3 c kh i t o khi user agent (client) t o k t n iTCP t i mail server (server) qua c ng 1 10. Sau khi thi t l p c k t n iTCP, POP3 g m 3 giai n: ki m ch ng, ti n hành x lý và c p nh t. Tronggiai n ki m ch ng u tiên, user agent s d ng tên và m t kh u xácnh n ng i s d ng. Trong giai n ti n hành x lý th hai user agent ti nhành l y th . Nó có th ánh d u các th xoá hay h y b vi c ánh uxoá. Giai n ba - c p nh t, x y ra sau khi client ra l nh qu t k t thúcphiên làm vi c POP3 . i th i m ó mail server xoá t t c th c

ánh d u.

Trong giai n x lý, user agent g i l nh và server tr l i k t quth c hi n c a m i l nh ó. M i l nh có hai tr ng thái k t qu : +OK thôngbáo l nh v a g i c th c hi n úng và ERR thông báo l nh v a g ikhông th c hi n c.

Giai n ki m chúng có 2 l nh là user (username) và pass (password). minh ho 2 l nh ó b n nên Telnet tr c ti p qua m t server POP3 s d ngng 110 th c hành. Gi s mail server là tên mail server, b n có th làm

nh sau:

telnet mail server 110

+OK POP3 server ready

user Alice

+OK

pass hungry

+OK user successfully logged on

u ánh sai 1 nh thì server POP3 s áp l i b ng thông p ERR

Ng i s d ng có th c u hình user agent m t trong hai ch i vàxoá ("download ang delete") hay "t i và gi " ( download và keep"). Chu i

nh c user agent g i ph thu c vào c u hình này. Trong ch u, useragent s phát ra chu i l nh list, retr và dele. Gi s ng i dùng có 2 thông

p trong h p th c a mình. Trong n h i tho i d i ây C: (client) là useragent và S: (server) là mail server. Khi ó giai n x lý công vi c s nhsau :

C: list

S: 1 498


Trang 78

S: 2 912

S: .

C : retr 1

S : (blah blah . . .

S:

S: .blah)

S: .

C: dele 1

C: retr 2

S : (blah blah . . . .

S:

S: ..blah)

C: dele 2

C : quit

S: +OK POP3 server signing off

u tiên, user agent yêu c u mail server li t kê kích th c c a t t c thu tr trong h p th . Sau ó, user agent b y và xoá tìm th trong h p th .u ý r ng sau giai n ki m ch ng ng i ùng ch còn 4 câu l nh và list,

retr, dele và quit. Cú pháp c a các l nh này c c t trong RFC 1939. Saukhi x lý l nh quit, server POP3 vào giai n c p nh t và xoá th 1, 2 trongmailbox.

Trong ch này, khi Bob l y th t nh ng a m khác nhau, th c aBob s n m r i rác trên nhi u máy. c bi t, n u Bob ã l y th t máy tính nhà thì sau ó s không th c l i th ó trên máy tính c quan. Trong ch

th hai download and keep , user agent v n l i th trên mail server saukhi ã t i v . Khi ó Bob v n có th c th t nhi u máy khác nhau.

Trong phiên làm vi c POP3 gi a user agent và mail server, server POP3 ghi nh m t vài thông tin tr ng thái - ví d các th ã b ánh d u xoá. Tuy

nhiên server POP3 không chuy n thông tin tr ng thái gi a các phiên làm vi ckhác nhau. Ví d không có th nào c ánh u xoá u m i phiên làmvi c. u này làm n gi n công vi c xây d ng m t server POP3.

4.2. IMAP

Sau khi t i th v t máy tính cá nhân, Bob có th t o nh ng th m cch a th và chuy n th vào trong các th m c ó. Sau ó Bob có th xoá,


Trang 79

chuy n th gi a các th m c hay tìm ki m th theo tên ng i g i và chth . Ph ng th c nh v y b t ti n v i ng i s d ng mu n c th t nhi u

i vì h thích duy trì phân c p th m c trên mail server có th truy c pc t b t k máy tính nào. POP3 không áp ng c yêu c u này .

IMAP ( c t trong RFC 2060) có th gi i quy t v n này. Gi ngPOP.) , LMAP c ng là giao th c l y th . Nó có nhi u c tính và do ó ph c

p h n POP3. IMAP c thi t k cho phép ng i dùng thao tác trên nh ngp th xa m t cách d dàng. IMAP cho phép Bob t o nh ng th m c th

khác nhau trong mailbox. Bob có th t th vào trong th m c hay d chchuy n th t th m c này n nh ng th m c khác. IMAP c ng có l nh chophép tìm ki m trên th m c theo tiêu chí xác nh. IMAP ph c t p h n POP3nhi u vì server IMAP ph i duy trì h th ng th m c cho m i ng i dùng.Nh ng thông tin tr ng thái nh th ph i c mail server l u gi cho t t ccác phiên làm vi c. Nên nh r ng POP3 server không l u gi tr ng thái c a

i ng i dùng sau khi phiên làm vi c k t thúc.

IMAP có m t c tính quan tr ng là có nh ng l nh cho phép user agentch l y m t s thành ph n trong th . Ví d : user agent có th l y ph n tiêu ho c m t ph n trong th có nhi u ph n. u này r t có ích khi k t n i gi auser agent và mail server ch m, ng i dùng có th không c n t i t t c thtrong h p th c a mình. c bi t có th tránh t i nh ng th ch a n i dung âmthanh hay hình nh có kích th c l n.

Phiên làm vi c IMAP g m 3 giai n: giai n thi t l p k t n i gi aclient (user agent) và IMAP server, giai n server ch p nh n k t n i và giai

n t ng tác client lserver. T ng tác client/server c a IMAP t ng tnh ng phong phú h n nhi u t ng tác trong POP3. Server luôn m t trong

n tr ng thái. Trong tr ng thái ch a ki m ch ng (nonauthenticated) là tr ngthái kh i u, khi ó ng i dùng ph i ng nh p h th ng tr c khi th c hi ncác l nh. Tr ng thái ã ki m ch ng (authenticated), ng i dùng ph i ch n

t th m c tr c khi g i l nh. Trong tr ng thái l a ch n (selected), ng idùng có th s d ng nh ng l nh có th tác ng t i thông p (nh l y, xoá,chuy n th ). Cu i cùng là tr ng thái thoát (logout), khi k t thúc phiên làmvi c. B n có th c t t c v IMAP t i [IMAP 1999] .

4.3. HTTP

Ngày nay, nhi u ng i s d ng webmail - d ch v có th truy c p emailqua trình duy t (Hotmail hay Yahoomail). Khi ó, user agent là trình duy tWeb thông th ng và m i ng i k t n i t i h p th c a mình trên mail server


Trang 80

qua HTTP. Khi Bob mu n c th , th c g i t mail server c a Bob t itrình duy t nh giao th c HTTP ch không ph i là giao th c POP3 hayIMAP. Khi ng i g i (Alice) có m t tài kho n (account) trên mail servermu n g i th , th s c g i t trình duy t c a Alice t i mail server nhgiao th c HTTP ch không s d ng SMTP. Tuy nhiên, mail server ó v n g ivà nh n th v i nh ng mail server khác b ng giao th c SMTP. Gi i pháp truy

p mail ki u nh v y vô cùng thu n ti n cho ng i s d ng hay ph i dichuy n. H ch c n s d ng m t trình duy t g i và nh n th . Trình duy tó có th m t quán cafe Internet, nhà c a b n bè, khách s n v i Web

TV . . . Gi ng IMAP ng i dùng có th t ch c th c a mình trong h th ngth m c trên mail server. S th t là, e-mail d a trên Web ngày càng thu nti n và d n d n thay th POP3 và IMAP trong nh ng n m t i. Nh c mchính y u c a nó là ch m, b i vì server và client xa, giao ti p gi a chúngph i thông qua CGI.

V. D CH V TÊN MI N - DNS

Cá nhân m i con ng i có th c xác nh theo nhi u cách. Ví d ,chúng ta có th c nh n bi t qua tên trong gi y khai sinh, b ng s ch ngminh th nhân dân. Dù có nhi u cách nh n bi t phân bi t m i ng i nh ngph ng th c nh n bi t nào ph thu c vào hoàn c nh. Ví d công an s d ng

ch ng minh th nhân dân ch không s d ng tên. Bình th ng m i ng ithích nh tên nhau h n là s ch ng minh th .

Gi ng nh con ng i, máy tính trên Internet c ng có th c xác nhng nhi u cách. Tên máy tính (host name) và m t cách, ví d cnn.com,

www.yahoo.com, gais.umass.edu hay surf.eurecom.fr. Nh ng tên ó t ngi d nh i v i con ng i. Tuy nhiên tên máy tính cung c p ít thông tin v trí trên Internet c a máy tính (Tên máy tính surf.eurecom.fr ch cho chúng

ta bi t máy tính ó n c Pháp vì k t thúc b ng uôi .fr, ngoài ra không cònthông tin nào khác). H n n a tên máy tính bao g m nhi u ký t - c ch cáivà ch s - có dài thay i nên router khó có th x lý c. Vì lý do ó,máy tính c xác nh thông qua a ch IP. a ch IP c th o lu n chiti t trong ch ng 4. a ch IP g m có 4 byte và có c u trúc phân c p, giá tr

a m i byte s c i ra s th p phân (0-255) và cách nhau b ng d uch m (ví d 121.23.45.5). a ch IP phân c p vì khi duy t a ch t trái quaph i, chúng ta nh n c thêm nhi u thông tin xác inh v v trí c a máy tínhtrên Internet (V trí trong m ng c a các m ng, trong m t m ng . . . ). unày t ng t khi xét a ch b u n t d i lên, chúng ta nh n c nhi uthông tin v a ch ó.

http://www.yahoo.com,


Trang 81

1. Các d ch v c a DNS

Có hai cách xác nh m t máy tính: d a vào tên máy tính ho c a chIP. Con ng i thích s d ng tên máy d nh , trong khi router l i s d ng ach IP có c u trúc phân c p và dài c nh (d x lý). dung hoà gi a haicách, chúng ta c n m t d ch v ch d n chuy n i tên máy tính sang ach IP và ây chính là nhi m v c a h th ng tên mi n trên Intemet (DNS).DNS là (1) C s d li u phân tán c t trên m t h th ng phân c p cácmáy ph c v tên (nameserver) và (2) Giao th c thu c t ng ng d ng cho phépmáy tính và máy ch tên trao i thông tin ph c v m c ích xác nh a chIP. Máy ch tên th ng là các máy UNIX s d ng ph n m m BerkelyInternet Name Domain (BIND). Giao th c DNS ch y trên n n UDP v i shi u c ng là 53.

Thông th ng DNS c các giao th c t ng ng d ng khác nh HTTP,SMTP và FTP s d ng xác nh a ch IP t tên máy tính do ng i dùng

a vào. Chuy n gì x y ra khi trình duy t (HTTP client) trên máy tính c ang i s d ng yêu c u i t ng có a ch URL làwww.someschool.edu.index.html. g i c thông p HTTP yêu c u t iWeb server thì máy tính c a ng i s d ng ph i xác nh c a ch lp c awww someschool.edu. u này c th c hi n nh sau: máy tính c a ng i

d ng ch y phía client c a ng d ng DNS. Trình duy t s l y ra tên máytính (www someschool.net) t a ch URL và chuy n nó cho ph n m mclient c a DNS. DNS client g i m t truy v n (query) ch a tên máy tính t iDNS server. DNS client s nh n c m t thông p tr l i t DNS serverch a a chi IP c n xác nh. Sau ó trình duy t s m m t k t n i TCP t iti n trình HTTP server trên máy tính có a ch IP v a c xác nh.

Rõ ràng các ng d ng Internet s d ng DNS ho t ng ch m i. Tuynhiên, a ch IP ã c xác nh th ng c ghi t m (cache) trong m tname server DNS g n và nh v y làm gi m t i cho h th ng DNS c ng nh

tr c a ng d ng.

Bên c nh d ch v xác nh a ch IP t tên máy, DNS cung c p m t sch v quan tr ng sau:

1.1. D ch v t bí danh cho máy tính (Host aliasing)

Máy tinh có tên ph c t p có th có m t ho c nhi u bí danh (alias). Ví dtên máy tính relay1 .west-coast.enterprise.com có th có hai bí anh làwww.enterprise.com và enterprise.com. Trong tr ng h p này, relay1.west-coast.enterprise.com là tên y (canonical name). Tên bí danh th ng d

http://www.someschool.edu.index.html.

http://www.enterprise.com


Trang 82

nh h n tên y . M t ng d ng có th yêu c u DNS xác nh tên y ng nh a ch IP c a m t tên bí danh.

1.2. D ch v t bí danh cho mail server (Mail server aliasing)

Hi n nhiên a ch mail c n d nh . Ví d n u Bob có tài kho n trênHotmail, a ch c a Bob có th ch n gi n là [email protected]. Tuy nhiêntên máy tính c a máy ph c v th t i Hotmail ph c t p và vì th khó nh h nso v i hotmail.com (Ví d tên y có th là relay1.west-coast.hotmail.com). ng d ng có th s d ng DNS xác nh tên y c a

t bí danh c ng nh a ch IP c a máy tính ó. Trên th c t , DNS cho phépmail server và webserver c a các công ty có tên (bí danh) gi ng nhau, ví d :webserver và mail server c a m t công ty có th cùng là enterprise.com.

1.3. Phân tán t i (load distribution)

DNS th c hi n vi c phân tán t i cho các server, c bi t là các webserver nhân b n (replicated) (là các server có n i dung gi ng h t nhau).Nh ng site có nhi u ng i truy c p nh cnn.com c t trên nhi u servergi ng h t nhau. M i server là m t h th ng u cu i (end system) khác nhau,có a ch IP khác nhau. i v i các server gi ng h t nhau nh v y, m tnhóm a ch IP s g n v i tên y c a m t máy nào ó. C s d li uDNS ch a toàn b nhóm a ch IP ó. Khi client g i truy v n DNS xác

nh a ch IP thì server s g i toàn b nhóm a ch IP ó nh ng server thayi th t các a ch IP trong nhóm. Thông th ng client g i thông p

HTTP t i máy tính có a ch IP c li t kê u tiên trong nhóm. S hoánchuy n v trí các a ch IP mà DNS th c hi n ã phân t i cho các server.Vi c hoán v c a DNS c ng c d ng cho email khi nhi u mail server cóchung bí danh.

DNS c c t trong RFC 1034 và RFC 1035 và c p nh t trong m t sRFC khác. DNS là h th ng ph c t p và chúng ta ch nghiên c u m t vài khía

nh c a nó. Chi ti t v DNS có th c trong [Abitz 1993]

DNS: M t d ch v m ng quan tr ng ho t ng trên mô hình client/server.

Gi ng HTTP, FPT hay SMTP, giao th c DNS n m t ng ng d ng vì(1) nó ho t ng gi a hai th c th truy n thông u cu i s d ng mô hìnhclient/server và (2) s d ng m t giao th c giao v n end-to-end t ng giao

n phía d i trao i thông p DNS gi a hai phía u cu i. Tuynhiên vai trò c a DNS khác các ng d ng Web, FTP hay Email nhi u.DNS không ph i ng d ng c ng i dùng tr c ti p s d ng mà DNS

mailto:[email protected]


Trang 83

ch cung c p m t d ch v Internet c c k thi t y u cho các ng d ng:chuy n i tên máy tính sang a ch IP. Tr c ây trong m c 1.2 chúngta th y r ng s ph c t p trong ki n trúc c a Internet c t t i p v

a m ng. DNS c tri n khai trên các máy tính u cu i là m t minhch ng rõ ràng cho nguyên lý thi t k này.

2. C ch ho t ng t ng quan c a DNS.

Bây gi , chúng ta trình bày t ng quan cách th c ho t ng c a DNS, t ptrung vào d ch v xác nh a ch IP t tên máy tính. V i client, DNS là m t"h p en". Client g i thông p truy v n DNS vào h p en ó, trong thông

p ch a tên máy c n xác nh a ch IP. V i h u hành Unix,gethostname() là m t hàm mà ng d ng có th g i g i thông p truy v n.Sau m t kho ng th i gian nào ó - t vài ph n nghìn giây n vài ch c giây,client nh n c thông p tr l i c a DNS ch a a ch IP c n xác nh. Vì

y, v i client thì DNS là m t d ch v xác nh IP n gi n và d hi u.Nh ng "h p en" tri n khai d ch v ó th c s ph c t p, bao g m nhi u máych tên (nameserver) t kh p n i trên th gi i và m t giao th c t ng ng

ng xác nh cách th c trao i thông tin gi a các nameserver và gi anameserver và máy tính.

ac.jp

keio.ac.jp

sfc.keio.ac.jp

www.sfc.keio.ac.jp

133.27.4.212

www.sfc.keio.ac.jpLocalNameServer

Localname serverIP address

Webbrowserprogram

TCP

IPRoot

Cache

user?

ac

keio

sfc

.jp

Resolving all CNAMEthen resolve A

Hình 2.16 ng d ng s d ng d ch v c a DNS

tri n khai DNS, ng i ta có th a ra m t ki n trúc n gi n sau: cót nameserver ch a t t c các ánh x tên và a ch IP. Theo thi t k t p

trung này, client ch c n g i t t c các truy v n t i nameserver duy nh t vànameserver này s tr c ti p tr l i m i truy v n. M c dù tính n gi n c a

http://www.sfc.keio.ac.jp

http://www.sfc.keio.ac.jp


Trang 84

thi t k này r t h p d n nh ng nó hoàn toàn không thích h p cho Intemet v i l ng l n và ngày càng t ng các máy tính. Thi t k t p trung nh v y n y

sinh m t s v n sau:

• m h ng duy nh t (A single point of failure) n u nameserverduy nh t ng ng làm vi c c ng có ngh a là toàn b Internet ng ngho t ng.

• Kh i l ng (Traffic volume): M t nameserver duy nh t ph i x lýt c các truy v n DNS (cho t t c các thông p yêu c u t hàng

tri u máy tính trên toàn c u)

• s d li u t p trung xa (distant centralized database):Nameserver duy nh t không th g n t t c các client. N u nameserver

t NewYork thì t t c truy v n t Úc ph i chuy n t i phía bên kiatrái t và có th qua m t ng k t n i ch m và t c ngh n. H u qulà các ng d ng ph i ch u tr l n.

• o trì (maintenance): Namserver ph i ghi nh thông tin v t t ccác máy tính trên Intemet. Khi ó c s d li u s c c k l n vànameserver ph i c p nh t th ng xuyên thông tin cho m i máy tính

i. C ng ph i gi i quy t các v n ki m ch ng và xác nh n khing i dùng s d ng c s d li u t p trung.

Tóm l i, m t c s d li u t p trung trên m t nameserver duy nh tkhông phù h p khi quy mô h th ng l n. Do ó, DNS c thi t k phân tán.Trên th c t DNS là m t ví d tuy t v i v tri n khai c s d li u phân tántrên Internet. gi i quy t v n quy mô, DNS s d ng nhi u nameserver tch c phân c p và phân tán trên toàn c u. Không có nameserver nào ch a t t

tên và a ch IP các máy tính trên Internet nh ng thông tin này c phântán trên nhi u nameserver. Có ba lo i nameserver : local nameserver, rootnameserver và authoritative nameserver. Các nameserver ó trao i thông tin

i nhau và v i các máy tính khác.

• Local nameserver: M i ISP nh tr ng i h c khoa thu c tr ng,công ty u có local nameserver (còn c g i là default nameserver). Khi máy tính trong c quan t o ra m t thông p truy v nDNS thì u tiên thông p ó c g i t i local name server c a tch c. a ch IP c a local name server ph i c c u hình trong máytính (Trong Win 95198, b n có th tìm th y a ch IP c a local nameserver b ng cách m Control Panel, sau ó ch n Network, ch nTCP/IP, r i ch n c u hình DNS). Lo i name server th ng v i


Trang 85

client, trong tr ng h p t i c quan c a m t t ch c, nó có th trêncùng m ng LAN v i máy tính client. V i ISP ph c v k t n i t nhàthì kho ng cách gi a name server và các máy tính client ch là vàirouter. N u máy tính yêu c u xác nh a ch áp c a m t máy tínhkhác trong cùng m t ISP thì local name server có th ngay l p t c xác

nh c a chi IP c n thi t. Ví d n u máy tính surf.eurecom.fr yêuu a ch áp c a baie.eurecom.fr thì local name server eurecom

ngay l p t c có th a ra a ch IP c yêu c u mà không ph i liên v i b t k name server nào khác.

• Rootname server : Trên Intemet có 13 rootname server, h u h t ti B c M . V trí các root name server vào th i m tháng 02/1998

c minh ho trên hình 2.18. Khi local name server không th tr l itruy v n c a m t máy tính (b i vì nó không có thông tin c a máy tính

c yêu c u ) thì local name server s óng vai trò client DNS và g icâu h i truy v n t i m t trong s các root name server. N u root nameserver có thông tin c a máy tính c h i, nó s g i m t thông p

i âm DNS t i local name server và sau ó thông tin này c localname server g i tr l i cho máy tính yêu c u. Nh ng root name servercó th không có thông tin c a máy tính ó. Trong tr ng h p này, rootname server bi t c a ch IP c a name server qu n lý máy tính ó.

E-NASA Moffel Fiel CAF-ISC Woodside CA

B-DISA-USA Marina del Ray CAL-DISA-USA Marina del Rey CA

M-WIDE Keio

I-NORDO Stockholm

K-LINX/RIPE London

A-NSF-NSI Herndon VAC-PSI-Herndon VAD-UMD College Pk MDG-DISA-Boeing Vienna VAH-USArmy Aberdeen MDJ-NSF-NSI Herndon VA

Hình 2.17 Các root name server trên th gi i

• Authoriative name server : M i máy tính ph i ng ký t i m tAuthoritative name server. Thông th ng authoriative name server

a m t máy tính là name server trong mi n ISP c a máy tính ó(th c t m i máy tính ph i có ít nh t hai authoritative name server,


Trang 86

phòng tr ng h p m t name server b h ng). Có th nh ngh a,Authoriative name server c a m t máy tính là nameserver luôn l u tr

n ghi DNS cho phép xác nh a ch IP c a máy tính ó t tên. Khiauthoritative name server nh n c truy v n t root nameserver, nó

g i m t thông p DNS tr l i ch a ánh x c yêu c u. Sau ó,root server g i ánh x ó t i local nameserver và local nameserver l iti p t c g i ánh x ó t i máy tính yêu c u. Nhi u nameserver v a làlocal v a là authoriative nameserver.

Xét ví d n gi n sau. Gi s máy tính surf.eurecom.fr mu n có a chIP c a máy tính gaia.cs.umas.edu, gi s nameserver c a mi n Eurecom làdns.eurecom.com.fr và authoriative nameserver cho gaia.cs.umas.edu làdns.umass.edu. Nh ã trình bày trong hình 2.18, u tiên máy tínhsurf.eurecom.fr g i m t thông p truy v n t i local name server c a nó làdns.eurecom.fr. Thông p ó ch a tên máy tính c n xác nh a ch IP, làgaia.cs.umass.edu. Loal name server g i thông p t i root name server.Root nameserver g i ti p thông p t i nameserver có th xác nh t t c cácmáy tính trong mi n umass.edu, ví d là dns.umass.edu. Sau ó, authoriativename server này g i k t qu cho cho surf.eurecom.fr thông qua root nameserver và local name server. Trong ví d này, xác nh c a ch IP, có6 thông p DNS c trao i : 3 thông p yêu c u và 3 thông p tr l i.


Trang 87

4

Root name server

Local name serverdns.eurecom.fr

Authoritative name serverdns.umass.edu

gaia.cs.umass.edu

Requesting hostsurf.eurecom.fr

1 6

2

53

Hình 2.18 Các root name server trên th gi i

Gi thi t root name server bi t a ch IP c a authoriative name servera m i máy tính nh trên có th không úng. V i tên m t máy tính, root

nameserver có th ch bi t c a ch IP c a m t name server trung gian màchính name server trung gian này m i bi t c a ch IP c a authoriativenameserver c a máy tính ó. minh ho u v n xét ví d trên máy tínhsurf.eurecom.fr c n xác nh a ch IP c a gai.cs.umass.edu. Gi s tr ng

i h c Massachusets (Univ of Massachusets) có name server cho toàn btr ng i h c, ó 1à dns.umass.edu. Ta c ng gi s ti p r ng m i khoa trongtr ng i h c này có name server riêng, qu n lý tên cho t t c các máy tínhtrong khoa ó. Khi root name server nh n c yêu c u xác nh a ch IPcho m t tên máy tính có t n cùng 1à umass.edu, nó s g i yêu c u t i nameserver dns.umass.edu. Name server này g i t t c các yêu c u có tên máy tính

n cùng là cs.umass.edu cho authoritative name server qu n lý t t c máytính có tên t n cùng là es.umass.edu. Authoriative name server này(dns.cs.umass.edu) g i k t qu t i name server trung gian (dns.umass.edu) vàname server này s g i ti p k t qu t i root name server. Root name server s

i ti p k t qu t i local name server c a máy tính yêu c u. Trong ví d này,8 thông p DNS c g i (Hình 2.19). Th c ra có th có nhi u h n 8 thông


Trang 88

p DNS c trao i vì có th có nhi u name server trung gian gi a rootname server và authoriative name server.

Trong ví d trên, t t c các truy v n c là quy (recursive query).Khi máy tính hay name server A g i thông p yêu c u t i name server B,name server B s thay m t A nh n thông p ch a k t qu và sau ó g i k tqu t i A. Tuy nhiên DNS cho phép các truy v n t ng tác (iterative query)

t kì giai n nào trong quá trình t máy tính yêu c u n authoriativename server. Khi name sever A g i m t truy v n t ng tác t i name server B,

u name server B không có ánh x c yêu c u, nó s g i cho A thông ptr l i ch a a ch IP c a name server k ti p trên chu i, gi s là name severC. Sau ó name server A tr c ti p g i thông p yêu c u t i name server C .

6

Root name server


Intermediate name serverdns.umass.edu

gaia.cs.umass.edu


1 8

2

73

Authoritative name serverdns.cs.umass.edu

4 5

Hình 2.19 Các truy v n DNS

Các truy v n trong dãy truy v n liên ti p có th là t ng tác ho c quynh minh ho trên hình 2.20. Thông th ng t t c các truy v n - ngo i trtruy v n t loal name server t i root name server là quy, truy v n t i rootname server th ng là t ng tác (b i vì root name server ph i x lý m t


Trang 89

ng l n các yêu c u nên c n làm gi m s l ng truy v n t i root nameserver).

t c tính quan tr ng c a DNS là l u tr t m th i các b n ghi DNS(DNS caching). Trên th c t , DNS l u tr t m th i (cache) làm gi m tr c ng nh làm gi m s thông p DNS trao i trên m ng. Ý t ng này r t

n gi n: Khi nh n c ánh x DNS c a máy tính nào ó, bên c nh vi c g iti p thông p, name server s l u ánh x này vào b nh c c b ( a c nghay RAM). V i ánh x tên máy - a ch IP c l u tr , n u có m t truy v nkhác yêu c u a ch IP c a cùng tên máy mà name server v a l u tr ,nameserver s xác nh c a ch áp mong mu n, ngay c khi nó không làauthoritiative name server cho máy tính ó. kh c ph c tình tr ng b l c

u, thông tin c l u tr t m th i s b xoá b sau m t kho ng th i gian(th ng là hai ngày).

7

4

Root name server


Intermediate name serverdns.umass.edu

gaia.cs.umass.edu


1 8

2

3

Authoritative name serverdns.cs.umass.edu

5 6

Iterated

Hình 2.20 Các truy v n quy và t ng tác


Trang 90

3. B n ghi DNS.

Name server c ng tri n khai c s d li u phân tán DNS, ghi l i các b nghi tài nguyên (resource record) cho các ánh x Tên máy 1 a ch IP. M ithông p tr l i DNS ch a m t hay nhi u b n ghi tài nguyên. Trong ph nnày chúng ta s nói qua v b n ghi tài nguyên và thông p DNS. V chi ti t,

n có th xem trong DNS RFC [RFC l034, RFC l035].

n ghi tài nguyên g m 4 tr ng sau:

(Name, Value, Type, TTL)

TTL là th i gian t n t i c a b n ghi tài nguyên, dùng xác nh th im có th xoá b n ghi tài nguyên kh i b nh l u tr . Trong các b n ghi ví d i ây, chúng ta b qua tr ng TTL. Ý ngh a c a tr ng Name và

Value ph thu c vào tr ng Type:

• u Type = A thì Name là tên máy và Value là a ch IP c a máy ó.n ghi ki u A là ánh x Tên máy - a ch IP chu n. Ví d ,

(relay1.bar.foo.com, 145.37.93.126, A) là m t b n ghi Type A.

• u Type = NS thì Name là m t mi n (nh là foo.com) và Value làtên máy c a authoriative name server c a các máy tính trong mi n ó.

n ghi này th ng c s d ng g i ti p các truy v n DNS. Ví d1 b n ghi Type NS: (foo.com, dns.foo.com, NS)

• u Type = CNAME thì Value là tên y c a máy có tên bí danht trong Name.

• n ghi ki u này cho phép xác nh tên y c a m t máy tính ttên bí danh. Ví d m t b n ghi CNAME: (foo.com, relay1.bar.foo.com, CNAME).

• u Type : MX thì Value là tên máy c a mail server có tên bí danht trong Name. Ví d , b n ghi ki u MX (foo.com, mail.bar.foo.com,

MX). B n ghi MN cho phép mail server có tên bí danh n gi n.

u m t name server là authoritiative name server cho m t máy tính nàoó thì name server s ch a b n ghi ki u A c a máy tính ó (ngay c n u name

server ó không là authoritiative name server thì có th nó ch a b n ghi ki uA trong b nh cache c a nó). N u name server không là authoritiative nameserver c a máy tính c h i thì nó s ch a m t b n ghi ki u NS cho mi n

a máy tính này, và nó c ng có m t b n ghi ki u A xác nh a ch IP c aname server c a mi n này t trong tr ng Value c a b n ghi NS. Ví d , rootname server không là authoritiative name server cho máy tính


Trang 91

gai.cs.umass.edu, root server s có m t b n ghi cho mi n ch a cs.umass.eduví d (umass.edu, dns.umass.edu, NS). Root server ó c ng có m t b n ghiki u A cho phép xác nh a ch IP c a name server dns.umass.edu, ch ng

n (dns.umass.edu, 128.119.40.111, A)

4. Thông p DNS:

Có hai ho i thông p DNS: thông p yêu c u và thông p tr l i. hai ki u thông p này có chung khuôn d ng minh ho trên hình 2.21.

Number of authority RRs Number of additional RRs

Number of questions Number of answer RRs

Identification Flags

Questions(variable number of questions)

Answers(variable number of resource records)

Authority(variable number of resource records)

Additional information(variable number of resource records)

12 bytes

Hình 2.21 Khuôn d ng thông p DNS

Ý ngh a các tr ng trong thông p nh sau:

12 byte u tiên là ph n tiêu . Ph n tiêu có m t s tr ng. Tr ngu tiên là m t nh danh 16 bit cho m i thông p yêu c u. 16 bít nh anh

này c ghi l i vào thông p tr l i, cho phép client xác nh c y làcâu tr l i cho thông p yêu c u nào. Có nhi u c trong tr ng c (m i c

ng v i m t bit).C truy v n (query/reply flag) xác nh thông p là yêu c u(0) hay là tr l i (1). C authoritiative c t trong thông p tr l i khiname server 1à authoriative name server c a tên máy tính c n xác nh a chIP. C mong mu n quy (recursive-desired query) c t khi client (máytính hay name server ) mong mu n name server th c hi n truy v n quy khinó không có b n ghi ó. C ch p nh n quy (recursion-available flag) c

t trong thông p tr l i n u name server ó h tr quy. Trong ph n tiêu


Trang 92

c ng có 4 tr ng s l ng, các tr ng này xác nh s l ng các b n ghitrong 4 ph n d li u sau ph n tiêu

Ph n câu h i (Question session) ch a thông tin v câu h i c t o ra.Nó bao g m (1) tr ng tên ch a tên ang c h i và (2) tr ng ki u xác

nh ki u câu h i cho tên máy tính ó (Ki u A cho tên máy tính, ki u MX chomail server).

Trong thông p tr l i t server name, ph n tr l i (answer section)ch a các b n ghi tài nguyên cho tên c yêu c u tr c ó. Chú ý r ng m i

n ghi tài nguyên có 4 tr ng: Type (A, NS, CNAME, MX), Name, Value,TTL. Thông p tr l i có th có nhi u b n ghi tài nguyên vì tên máy tính cóth ng v i nhi u a ch IP.

c th m quy n (authonty section) ch a các b n ghi c a cácauthoritative server.

c ph tr (additional section) ch a các b n ghi "h u ích" khác. Ví dtr ng tr l i trong thông p tr l i m t truy v n MX s ch a tên y c amail server có tên bí danh t trong Name. Ph n ph tr có th có m t b nghi ki u A cung c p a ch IP cho chính mail server ó.

Các ph n trên mô t cách th c l y d li u trong c s d li u DNS. V ylàm th nào a c d li u vào c s d li u? Cho t i g n ây, n i dung

a server DNS c c u hình t nh, ví d , thông qua file c u hình c ng iqu n tr h th ng t o ra G n ây, l a ch n UPDATE c a vào giao th cDNS cho phép d li u c t ng thêm vào hay xoá b kh i c s d li uthông qua thông p DNS. RFC 2136 c t quá trình c p nh t ng c aDNS. Có th xem thêm chi ti t trong [DNSNET 1999] hay [BIND 1999]


Trang 93

Ch ng 3:NG GIAO V N

I. D CH V VÀ NGUYÊN T C C A T NG GIAO V N

m gi a t ng ng d ng và t ng m ng, t ng giao v n là t ng trung tâmtrong ki n trúc phân t ng v i nhi m v cung c p d ch v truy n thông gi acác ti n trình ng d ng ch y trên các máy tính khác nhau. Ch ng này nghiên

u t t c d ch v c a t ng giao v n c ng nh các nguyên t c c b n th chi n u này theo nhi u cách ti p c n khác nhau. Chúng ta s xem các d ch

này c tri n khai trong các giao th c nh th nào. T ng giao v n c aInternet có hai giao th c quan tr ng là TCP và UDP.

Hai ch ng tr c ã nói v vai trò và nh ng d ch v mà t ng giao v ncung c p v y cho n bây gi , chúng ta ã bi t gì v t ng giao v n?

Hình 3.1 T ng giao v n cung c p d ch v truy n thông logic cho các ti n trình ngng


Trang 94

Giao th c t ng giao v n cung c p m t kênh truy n logic ( o) gi a cácti n trình ng d ng ch y trên máy tính khác nhau. G i là logic vì không t n

i m t ng truy n v t lý th c s gi a hai ti n trình. Các ti n trình ngng s s d ng ng truy n o này trao i thông p mà không ph in tâm v c s h t ng c a môi tr ng v t lý th c s . Hình 3.1 minh h au này.

Trên hình 3.1, t ng giao v n n m trên các thi t b u cu i ch khôngph i các Router ho t ng t ng m ng.

phía g i, th c th giao v n chèn thông p mà nó nh n c t ti ntrình ng d ng vào các 4-PDU (là n v d li u c a giao th c t ng giao v n -Protocol Data Unit). Công vi c c th c hi n b ng cách chia thông pthành nhi u n nh , b sung vào u m i n tiêu c a t ng giao v n

o ra gói d li u c a t ng giao v n (4-PDU). Sau ó t ng giao v n truy n gói li u (4-PDU) xu ng t ng m ng, t i ây m i gói này c t trong gói d

li u c a t ng m ng (3-PDU). phía nh n, t ng giao v n nh n gói d li u tng m ng, lo i b ph n tiêu c a gói d li u 4-PDU, ghép chúng l i thành

t thông p hoàn ch nh và chuy n cho ti n trình ng d ng nh n.

Trên m ng máy tính có th có nhi u giao th c ho t ng t ng giao v n.i giao th c có th cung c p các d ch v v i ch t l ng khác nhau cho ng

ng.

t c giao th c t ng giao v n u cung c p d ch v n kênh(multiplex) và phân kênh (demultiplex), u này s nói c th trong cácph n sau. Nh ã nói trong ph n 2.1 , ngoài d ch v d n kênh/phân kênh, t nggiao v n còn có th cung c p các d ch v khác cho ti n trình ng d ng nhtruy n d li u tin c y, m b o b ng thông hay gi i h n tr .

1. Quan h gi a t ng giao v n và t ng m ng.

ng giao v n n m trên t ng m ng. N u giao th c t ng giao v n cungp ng truy n logic gi a các ti n trình ch y trên các máy tính khác nhau,

thì giao th c t ng m ng cung c p ng truy n gi a các máy tính. m khácbi t nh này tuy khó nh n bi t nh ng r t quan tr ng, xét ví d d i ây.

Gi s có hai nhà: m t b bi n phía ông, m t b bi n phía tây n c, trong m i nhà có 12 a tr là anh em h v i nhau. Hàng tu n chúng traoi th cho nhau, m i th c t trong m t phong bì riêng và c d ch vu chính g i i theo a ch ghi trên phong bì. Hàng tu n m i nhà s nh n

144 lá th t nhà bên kia (b n tr có th ti t ki m c ti n n u chúng s


Trang 95

ng email). m i nhà có m t a tr ch u trách nhi m thu th p và phânphát th - Ann trong nhà phía tây, Bill trong nhà phía ông. M i tu n, Ann

y th t b n tr trong nhà mình và chuy n cho nhân viên b u c c - ng ith ng xuyên ghé qua nhà l y và chuy n th . Khi nh n th t nhân viên

u tá, Ann chuy n ti p th cho ng i nh n. Bill c ng s th c hi n công vi cng t nh v y.

Trong ví d trên, d ch v b u chính cung c p ng truy n logic gi ahai nhà - chuy n th t nhà này n nhà kia, ch không ph i t ng i này nng i kia. Còn Ann và Bill cung c p ng truy n logic gi a t ng ng itrong hai nhà. i v i l tr , Ann và Bill là d ch v chuy n th m c dù Annvà Bill ch là m t ph n (ph n u mút) c a c h th ng chuy n th . Qua ví dnày ta hi u c quan h gi a t ng giao v n và t ng m ng:

Máy tính (hay thi t b u cu i) = Ngôi nhà.

Ti n trình = T ng ng i trong ngôi nhà.

Thông p ng d ng = Th trong phong bì.

Giao th c t ng m ng = D ch v b u chính (g m nhân viên b u chính).

Giao th c t ng giao v n = Ann và Bill.

Trong ví d trên, Ann và Bill th c hi n công vi c phân phát th t i chínhngôi nhà c a chúng, nh ng không th c hi n nh ng vi c nh s p x p th t icác b u c c (và các tr m trung chuy n trên ng i) hay g i th t b u c cnày t i b u c c khác. T ng t , giao th c t ng giao v n ch ho t ng cácthi t b u cu i. T i thi t b u cu i, giao th c t ng giao v n chuy n d li u

ti n trình ng d ng xu ng t ng m ng và ng c l i nh ng không bi t thôngp c truy n i nh th nào trong t ng m ng. Trên hình 3.1, các router

không x lý b t k thông tin tiêu nào mà t ng giao v n chèn vào bên c nhthông p ng d ng.

Gi s Ann và Bill i v ng, Susan và Harvey làm thay. Nh ng th t ángti c hai a tr này còn quá nh , không làm vi c c c n th n nh Ann vàBill. Chúng làm m t th . T ng t nh v y, m ng máy tính có th có nhi ugiao th c giao v n, m i giao th c cung c p các d ch v v i ch t l ng khácnhau cho ch ng trình ng d ng.

ch v mà Ann và Bill cung c p ph thu c vào d ch v c a b u n.Ví d n u b u n không m b o th i gian chuy n th gi a hai nhà thì Annvà Bill c ng s không m b o c th i gian chuy n th gi a hai ng itrong hai nhà. T ng t , d ch v c a giao th c t ng giao v n cung c p s ph


Trang 96

thu c vào d ch v c a t ng m ng bên d i. N u giao th c t ng m ng khôngm b o th i gian tr hay m b o v b ng thông cho gói d li u 4-PDU

trong quá trình g i gi a các máy tính, thì giao th c t ng giao v n c ng khôngth cung c p nh ng dich v ó khi g i thông p gi a các ti n trình ng

ng.

Tuy nhiên, t ng giao v n v n có th cung c p nh ng d ch v mà t ngng không cung c p c. Nh ng dich v nh th c nghiên c u ngay

trong ch ng này, ví d giao th c t ng giao v n cung c p d ch v truy n dli u tin c y cho t ng ng d ng ngay c khi t ng m ng không áng tin c y -làm m t, g i l i hay g i trùng l p d li u. M t d ch v khác s nghiên c utrong ch ng 7 (An ninh m ng) là kh n ng mã hoá thông p c a t ng giao

n m b o thông p không b c tr m, trong khi t ng m ng khôngth c hi n c u này.

2. T ng quan v t ng giao v n trong Internet.

Trong m ng Internet hay m ng TCP/IP nói chung có hai giao th c t nggiao v n: UDP và TCP. UDP (User Datagram Protocol) cung c p d ch vtruy n không tin c y và không h ng n i và TCP (Transmission ControlProtocol) cung c p d ch v tin c y và h ng n i cho ng d ng. Ng i thi t k

ng d ng ph i l a ch n m t trong hai giao th c trên cho ng d ng c a mình.

n gi n, trong mô hình Internet ta coi 4-PDU là m t segment. Tuyy, nh ng trong các khuy n ngh RFC thì 4-PDU c coi là segment ii TCP và datagram i v i UDP. Nói chung thu t ng datagram th ng sng i cho PDU t ng m ng nh ng trong m t quy n sách nh p môn nh

th này, nói chung ít x y ra nh m l n khi s d ng thu t ng segment cho cTCP PDU và UDP PDU.

Tr c khi ti p t c, chúng ta nói qua v t ng m ng c a Internet (T ngng s c nghiên c u chi ti t trong ch ng 4). Giao th c c a t ng m ng

là IP (Internet Protocol). IP cung c p ng truy n 1ogic gi a các máy tínhvà mô hình d ch v c a nó theo ki u g ng t i a (best effort deliveryservice). Ngh a là IP c g ng g i các segment gi a các máy tính - hay thi t b

u cu i khác nhau, nh ng không m b o u này. Nói c th h n, IPkhông m b o v th t truy n, v tính toàn v n c a d li u trong segment.Chính vì th ng i ta xem IP là d ch v không tin c y. M i máy tính có m t

a ch IP xác nh. Trong ch ng này ta ch c n bi t r ng m i máy tính ph icó m t a ch IP xác nh duy nh t.


Trang 97

Nhi m v chính c a UDP và TCP là m r ng d ch v IP - truy n d li ugi a hai thi t b u cu i - thành d ch v truy n d li u gi a hai ti n trìnhch y trên thi t b u cu i. Vi c m r ng t truy n d li u gi a các máy tính(host-to-host) n truy n d li u gi a các ti n trình (process-to-process) c

i là quá trình d n kênh (multipiex) và phân kênh (demuitip/ex). V n này nghiên c u ph n sau. UDP và TCP ki m soát tính toàn v n (hay tính

úng n) c a d li u nh tr ng phát hi n l i t trong tiêu gói d li u.UDP ch cung c p d ch v phân ph i d li u gi a hai ti n trình và ki m tra

i. T ng t IP, UDP là d ch v không tin c y, không m b o d li u ctruy n i m t cách úng n gi a các ti n trình. UDP c th o lu n k trongph n 3.1.

Ngoài phân kênh, d n kênh, TCP còn cung c p m t s d ch v khác chong d ng. D ch v u tiên và quan tr ng nh t là truy n d li u tin c y

(reliable data transfer). Các c ch u khi n l u l ng, ánh s th t , sth t biên nh n, b nh th i s giúp TCP m b o d li u c truy n tti n trình g i n ti n trình nh n chính xác và úng th t . Nh v y giao th cTCP ã bi n d ch v truy n không tin c y gi a các thi t b u cu i (IP) thành

ch v truy n d li u tin c y gi a các ti n trình.

Giao th c cung c p d ch v truy n d li u tin c y và ki m soát t c ngh nt ph c t p. Các ph n t 3.4 n 3.8 trình bày nguyên t c chung c a các d ch trên và giao th c TCP. Cách ti p c n c a ch ng này là gi i thi u xen k

các nguyên lý c b n v i giao th c TCP. Ví d chúng ta nói t ng quan cáchth c cung c p d ch v truy n d li u tin c y sau ó m i nghiên c u TCP th chi n u này nh th nào. Chúng ta s b t u b ng công vi c d n kênh/phânkênh v i d li u t t ng ng d ng.

II. D CH V D N KÊNH, PHÂN KÊNH

Ph n này chúng ta s nghiên c u v công vi c d n kênh và phân kênhtrong m ng. n gi n, chung ta ch nói n các d ch v c a t ng giao v ntrong mô hình Internet. Tuy nhiên c n nh n m nh r ng - ây là d ch v c nthi t i v i t t c các mô hình k t n i m ng.

c dù d n kênh/phân kênh không ph i là m t trong nh ng d ch vquan tr ng nh t c a t ng giao v n, nh ng nó c c k c n thi t. hi u t i saonh v y, ta th y r ng IP truy n d li u gi a hai thi t b u cu i, m i thi t bcó m t a ch IP nh t nh. IP không truy n d li u gi a các ti n trình ng

ng ch y trên các máy tính. M r ng vi c g i - t máy tính n máy tính -i t ti n trình n ti n trình là công vi c d n kênh và phân kênh.


Trang 98

i máy tính nh n, t ng giao v n nh n gói d li u (hay còn g i làsegment) t t ng m ng ngay phía d i và có trách nhi m g i d li u trongsegment này t i ti n trình ng d ng thích h p trên máy tính. Gi s lúc nàoó máy tính c a b n ang t i trang Web xu ng, ch y m t phiên FTP và hai

phiên Telnet cùng m t lúc. Nh v y b n ang ch y 4 ti n trình ng d ng: 2ti n trình Telnet, 1 ti n trình FTP, và 1 ti n trình HTTP. Khi t ng giao v ntrong máy tính c a b n nh n c d li u t t ng m ng chuy n lên, nó ph i

i d li u trong ó t i 1 trong 4 ti n trình trên. Vi c ó di n ra nh th nào?

i segment c a t ng giao v n có tr ng xác nh ti n trình nh n dli u. T ng giao v n bên nh n s s d ng tr ng này xác nh rõ ti n trìnhnh n và g i d li u trong segment t i ti n trình ó. Công vi c chuy n d li utrong segment t i úng ti n trình ng d ng c g i là phân kênh. T i thi t b

i, t ng giao v n nh n d li u t nhi u ti n trình ng d ng khác nhau, t osegment ch a d li u cùng v i m t s thông tin tiêu và cu i cùng chuy nsegment xu ng t ng m ng. Quá trình trên c g i là d n kênh. Hình 3.2minh ho c hai quá trình.

Application

Transport

Network Application

Transport

Network

P2

M

P3

M

P4

M

Reveive

P1

Hn

Ht Msegment

M

Application-layerdata

Segmentheader Application

Transport

Network

Hình 3.2 D ch v d n kênh, phân kênh

hi u rõ h n v d ch v d n kênh, ta quay l i ví d tr c. M i a trc xác nh qua tên. Khi Bill nh n c th t ng i a th , c u bé s

th c hi n quá trình phân kênh b ng cách c tên trên phong bì th chuy ncho úng ng i nh n. Còn Ann th c hi n quá trình d n kênh khi thu th p th

m i ng i và chuy n cho ng i a th .

UDP và TCP th c hi n vi c d n kênh và phân kênh nh hai tr ng cbi t u segment: tr ng nh danh c ng ti n trình g i (ngu n - source portnumber) và tr ng nh danh c ng ti n trình nh n ( ích - destination port


Trang 99

number). Hai tr ng này c minh h a trên hình 3.3. Chúng xác nh m tti n trình ng d ng duy nh t ch y trên máy tính. T t nhiên UDP và TCP còncó nhi u tr ng khác mà chúng ta s nghiên c u sau.

Khái ni m s hi u c ng ã c gi i thi u qua trong ph n 2.6 - 2.7. Nólà m t con s 16 bit, nh n giá tr t 0 t i 65535. Các giá tr t 0 n 1023 làcác giá tr c bi t và c s d ng h n ch , t c là ch cho các ng d ngthông d ng nh HTTP, FTP s d ng. HTTP s d ng c ng 80, FTP s d ng

ng 21. Danh sách các c ng thông d ng có th tham kh o trong RFC 1700.Khi xây d ng m t ng d ng m i, ph i xác nh s hi u c ng cho ng d ngnày.

i ng d ng ch y trên thi t b u cu i có s hi u c ng nh t nh. B iy v n t ra là t i sao m i segment t ng giao v n u có tr ng s hi ung ngu n và ích. M t thi t b u cu i có th ch y ng th i hai ti n trình

cùng ki u, nh v y s hi u c ng ích ch a phân bi t các ti n trình. Gi Web server ch y ti n trình HTTP x lý các thông p yêu c u; khi Web

server ph c v nhi u yêu c u cùng m t lúc ( u này h t s c thông th ng)thì server s ch y nhi u ti n trình trên c ng 80. g i d li u n ti n trìnhnh n, ph i xác nh s hi u c ng c a phía g i (c ng ngu n).

source port# dest port#

Other header fields

Application data(message)

32 bits

Hình 3.3 Tr ng a ch ti n trình g i, ti n trình nh n trong gói d li u segment

ng ngu n c t o ra nh th nào? Nh n giá tr bao nhiêu? tr l icâu h i này hãy nh l i r ng ng d ng m ng s d ng ki n trúc khách hàngng i ph c v . Thông th ng máy tính nào kh i u tr c óng vai tròclient, máy tính kia óng vai trò server. Xét ví d m t ti n trình ng d ng có

hi u c ng là 23 (s hi u c ng c a ng d ng Telnet server). Hãy quan sátsegment t ng giao v n khi r i client (là máy tính ch y ch ng trình Telnetclient) chuy n t i server. S hi u c ng ngu n và ích c a segment này là baonhiêu? S hi u c ng ích chính là s hi u c ng ti n trình nh n - 23. Còn shi u c ng ngu n - phía client - là m t giá tr ch a c s d ng b i ti ntrình nào, c ph n m m giao v n ch y trên máy tính client xác nh t


Trang 100

ng. Gi s phía client ch n s hi u c ng là x thì m i segment c g i t ing d ng Telnet có c ng ngu n là x, c ng ích là 23. Khi segment t i, servern c vào s hi u c ng chuy n d li u trong segment t i úng ti n trình

ng d ng nh n. C ng ích 23 xác nh ti n trình Telnet, c ng ngu n x xácnh m t ti n trình g i c th .

Segment truy n t server t i client s ng c l i. C ng ngu n bây gi slà c ng c a ng d ng có giá tr 23, còn c ng ích s là x (là s hi u c ngngu n trong segment g i t client t i server). Khi segment t i, client c ng s

n c vào s hi u c ng ngu n và ích g i d li u trong segment t i úngti n trình ng d ng. Hình 3 .4 minh ho quá trình trên.

source port: x

dest port: 23

source port: 23

dest port: x

Server BHost A

Hình 3.4 S d ng s hi u c ng ngu n và c ng ích trong trình ng d ng khách/ch

Chuy n gì x y ra n u có hai client khác nhau cùng thi t l p phiên làmvi c t i m t server và m i client u ch n c ng ngu n là x? u này r t d

y ra v i nh ng Web server có nhi u ng i truy c p, ph i ph c v nhi u yêuu. Bên server ph i phân kênh segment nh th nào khi hai phiên làm vi c

có cùng c p s hi u c ng? Khi ó server ph i s d ng a ch IP trong gói dli u IP (datagram) ch a segment. Trên hình 3.5, máy C có hai phiên làm vi cvà máy A có m t phiên làm vi c HTTP t i cùng server B. C ba máy A, B, C

u có a ch IP phân bi t l n l t là A, B, C. Máy C s d ng hai c ngngu n (x,y) khác nhau cho hai k t n i HTTP t i B. A ch n s hi u c ngngu n c l p v i C nên nó có th gán c ng ngu n x cho k t n i HTTP c amình. Tuy nhiên máy ch B v n có th th c hi n phân kênh hai gói segementcó c p c ng gi ng nhau do a ch IP ngu n khác nhau. Tóm l i, bên nh n s

ng c ba giá tr ( a ch IP ngu n, s hi u c ng ngu n, s hi u c ng ích) xác nh ti n trình ng d ng nh n.

Sau khi xem xét t ng giao v n th c hi n vi c d n kênh và phân kênh cácti n trình ng d ng nh th nào, chúng ta s nghiên c u m t trong các giaoth c giao v n c a Internet - UDP. Trong ph n này chúng ta s th y ngoài hai


Trang 101

ch v d n kênh và phân kênh, UDP g n nh không cung c p các d ch vkhác.

source IP: A

dest IP: B

source port: x

dest port: 80 WWWServer B

WWWClient Host A

source IP: C

dest IP: B

source port: y

dest port: 80

source IP: C

dest IP: B

source port: x

dest port: 80

WWWClient Host C

Hình 3.5 Hai client cùng s hi u c ng ích truy n thông v i cùng m t server

II. UDP - GIAO TH C KHÔNG H NG N I

Trong ph n này ta s nghiên c u c ch ho t ng c a UDP. c gi c nnh l i khái quát v d ch v UDP trình bày trong ph n 2.1, và quá trình t osocket UDP trong ph n 2.7.

n s làm gì n u mu n xây d ng m t giao th c giao v n c c k ngi n - m t giao th c giao v n "r ng"? Khi ó, th c th giao v n phía g i nh nthông p t ti n trình ng d ng và chuy n xu ng t ng m ng; th c th giao

n phía nh n chuy n thông p t ng m ng a lên t i ch ng trình ngng t ng ng. T ng giao v n cung c p d ch v d n kênh/phân kênh chuy n li u n t t ng m ng t i úng ti n trình ng d ng nh n.

UDP c t trong RFC 768 là giao th c giao v n c c k n gi n. Bênnh ch c n ng d n kênh/phân kênh, UDP có thêm c ch phát hi n l i n

gi n.Có th nói n u s d ng UDP thì g n nh ng d ng làm vi c tr c ti p v ing m ng IP. UDP l y thông p t ti n trình ng d ng, chèn thêm m t s

tr ng tiêu , trong ó có hai tr ng a ch c ng ngu n và ích cho d ch vn kênh/phân kênh t o nên gói d li u segment. Gói segment sau khi t o

ra c a xu ng t ng m ng. T ng m ng t segment này trong gói d li uIP datagram và c g ng g i gói IP datagram t i máy tính nh n. N u segment

i úng n i nh n UDP s d ng s hi u c ng và a ch IP c a ti n trình nh n


Trang 102

truy n d li u trong segment t i úng ti n trình ng d ng nh n. Chú ýUDP không òi h i th c th bên g i và bên nh n ph i liên k t tr c khi trao

i d li u. Vì th UDP c xem là d ch v không h ng n i hay không liênt tr c (connectionless).

DNS là m t giao th c t ng ng d ng ch y trên n n UDP. Khi mu n t ora m t truy v n, DNS xây d ng thông p truy v n DNS, chuy n thông p

i socket (xem l i ph n 2.7). UDP b sung m t s tr ng vào u m i thôngp t o nên UDP segment r i g i segment này xu ng t ng m ng. T ngng s óng gói UDP segment này trong IP datagram và g i datagram t i

ích (name server). Sau ó, DNS bên g i i tr l i. N u không nh n ccâu tr l i ( u này có th x y ra khi các t ng d i làm m t thông p yêu

u hay thông p tr l i) thì DNS g i l i yêu c u ho c báo cho ng d ngbi t là không nh n c câu tr l i. Các c t DNS cho phép DNS ch y trên

n TCP nh ng trong th c t DNS th ng ch y trên UDP.

So v i UDP, TCP có v có nhi u u m h n: TCP cung c p d ch vtruy n d li u tin c y trong khi UDP không làm c. Tuy nhiên trên th c tnhi u ng d ng phù h p v i UDP h n.

• Không có giai n thi t l p k t n i: TCP s d ng c ch "b t tay"ba b c tr c khi b t u truy n d li u th c s . UDP không c n cch này tr c khi truy n d li u. Vì th UDP s không ph i ch u th igian tr thi t l p ng truy n. ây chính là nguyên nhân DNSch y trên UDP ch không ph i là TCP. DNS s ch y ch m n u s

ng TCP. HTTP s d ng TCP vì các i t ng Web c n c t i vchính xác - do ó yêu c u m t ng truy n tin c y. Nh ng nh ãtrình bày trong ph n 2.2, giai n thi t l p ng truy n trong TCPgây nên m t th i gian tr cho HTTP (tình tr ng "world wide wait").

• Không duy trì tr ng thái k t n i. TCP ghi nh tr ng thái k t n i trên th ng u cu i. Tr ng thái k t n i bao g m vùng m (buffer) c a

bên nh n và bên g i, các tham s ki m soát t c ngh n, s tu n t phátvà s biên nh n. Nó giúp TCP tri n khai d ch v truy n tin tin c y và

ch ki m soát t c ngh n. Trong ph n 3.5 ta s hi u ý ngh a cáctr ng thái này. UDP không ph i l u gi nh ng thông tin nh v y. Doó n u phía server s d ng UDP thì có kh n ng ph c v ng th i

nhi u client h n.

• Tiêu gói d li u nh : Tiêu c a TCP segment là 20 bytes trongkhi UDP ch có 8 bytes.


Trang 103

• Không ki m soát t c g i. TCP có c ch ki m soát t c ngh n,u ch nh t c g i khi x y ra t c ngh n. C ch u ch nh này có

th nh h ng t i nh ng ng d ng th i gian th c - là nh ng ng d ngch p nh n m t mát d li u (trong ph m vi nào ó) nh ng l i òi h iph i có m t t c truy n t i thi u. T c truy n d li u c a UDP ch

gi i h n b i t c sinh d li u c a ng d ng, kh n ng máy tínhngu n (CPU, t c ng h ), và t c truy c p m ng. Chú ý r ngbên nh n không nh t thi t ph i nh n toàn b d li u. Khi m ng b t cngh n, m t ph n d li u có th b m t do tràn vùng m router. T c

nh n có th b gi i h n do t c ngh n ngay c khi t c g i không gi i h n.

ng d ng Giao th c t ng ng d ng ng giao v n t ng ng

Th n t SMTP TCP

Truy c p t xa Telnet TCP

Web HTTP TCP

Truy n file FTP TCP

File server NFS th ng là UDP

a ph ng ti n Ph thu c hãng s n xu t th ng là UDP

n tho i qua Internet Ph thu c hãng s n xu t th ng là UDP

Qu n lý m ng SNMP th ng là UDP

nh tuy n RIP th ng là UDP

Tên mi n DNS th ng là UDP

Hình 3.6 li t kê m t s ng d ng ph bi n và giao th c giao v n c a chúng.

Email, truy c p t xa, Web và truy n file ch y trên n n TCP vì chúngn n d ch v truy n d li u tin c y. Tuy nhiên có m t s ng d ng khác

thích h p v i UDP h n TCP. Giao th c c p nh t b ng nh tuy n RIP (s h ctrong ch ng 4) s d ng UDP, b i vì vi c c p nh t c th c hi n nh k(th ng kho ng 5 phút m t l n), cho nên dù c p nh t b m t nh ng s có c pnh t m i sau m t kho ng th i gian ng n. UDP c s d ng g i d li uqu n tr m ng (SNMP; xem ch ng 8). Trong tr ng h p này UDP thích h p

n TCP vì các ti n trình qu n tr m ng th ng ho t ng khi m ng có s ckhông th truy n d li u chính xác hay c ch ki m soát t c ngh n không làmvi c. DNS s d ng UDP, do ó có th tránh c th i gian tr c a giai nthi t l p k t n i.


Trang 104

Ngày nay UDP th ng c các ng d ng a ph ng ti n nh ntho i Internet, h i th o t xa, các ng d ng th i gian th c s d ng. Nh ng

ng d ng ó c th o lu n chi ti t trong ch ng 6. Các ng d ng nh th cóth ch p nh n m t mát, l i trên m t ph n d li u, vì th truy n d li u tin c ykhông ph i là tiêu chí quan tr ng nh t ánh giá s thành công c a ng d ng.

n n a các ng d ng th i gian th c nh n tho i Internet và h i th o t xakhông thích ng c v i c ch ki m soát t c ngh n c a TCP. Do ó các

ng d ng a ph ng ti n và th i gian th c th ng l a ch n UDP t ng giaon.

Hi n nay m c dù ã tri n khai trong th c t , song vi c các ng d ng aph ng ti n s d ng UDP gây ra nhi u tranh cãi. Nh nói trên, UDP khôngki m soát c t c ngh n nên m ng r t d b t c ngh n - khi ó ch r t ítthông tin c chuy n. N u t t c m i ng i u xem phim tr c tuy n thì cácgói tin s b tràn b m các router - và khi ó thì ch ng ai xem c gì c .Thi u c ch ki m soát t c ngh n có th s là m t vân nghiêm tr ng i

i UDP. Ng i ta ã a ra nhi u c ch òi h i t t c các th c th - k cUDP - th c hi n m t c ch ki m soát l u l ng thích nghi [Mahdavi 1997.Floyd 2000] .

Tr c khi trình bày v c u trúc UDP segment, c n chú ý r ng tuy sng UDP nh ng ng d ng v n có th có m t ng truy n tin c y. u này

c th c hi n b ng cách m b o tính tin c y ngay trong b n thân ng d ng(b ng các c ch ánh s th t , truy n l i). Công vi c này s làm ng d ng

ng k nh và ph c t p. Tuy nhiên u m là ng d ng có th truy n thôngtin c y v i t c không b c ch ki m soát t c ngh n c a TCP kh ng ch .Ngày nay m t s ph n m m chuyên d ng a ph ng ti n s d ng c ch ánh

th t và truy n l i ngay trong ch ng trình ng d ng gi m b t vi ct d li u [Rhee 1998]

1. C u trúc c a UDP segment.

u trúc UDP segment, c t trong RFC 768 c minh ho trên hình3.7. D li u c a ng d ng n m trong tr ng d li u c a UDP datagram. Ví d

i v i DNS, tr ng d li u ch a thông p yêu c u hay thông p tr l i.Tiêu UDP có b n tr ng, l n m i tr ng là hai byte. Nh ã nói phântr c, s hi u c ng cho phép thi t b g i chuy n d li u t i úng ti n trìnhch y trên thi t b nh n (ch c n ng phân kênh). Tr ng Checksum c bênnh n s d ng ki m tra trong segment có l i hay không. Trên th c t , k ctiêu c a gói d li u IP c ng c tính checksum. Nguyên t c c b n c a


Trang 105

ch phát hi n và s a l i c trình bày trong ph n 5.1. Tr ng dài(Length) cho bi t dài (tính theo byte) c a toàn b gói d li u UDP segment- k c ph n tiêu .

source port# dest port#

Length

Application data(message)

32 bits

Checksum

Hình 3.7 C u trúc gói UDP datagram

2. UDP checksum.

UDP checksum c s d ng phát hi n l i. Checksum c tính nhsau: tính giá tr bù m t c a t ng các t 16 bit trong segment, giá tr nh n c

c t vào tr ng checksum trong gói d li u UDP segment. Có th tìmhi u ph ng th c tri n khai trong RFC 1071 và hi u qu trên d li u th ctrong [Stone 1998 và Stone 2000] . Gi s có ba t 16 bit sau ây:

0110011001100110

0101010101010101

0000111100001111

ng hai t u là;

0110011001100110

0101010101010101

1011101110111011

ng t th ba vào, ta có:

1011101110111011

0000111100001111

1100101011001010

Cách l y bù m t là o 0 thành 1 và 1 thành 0. Vì v y k t qu phép l ybù m t c a 1100101011001010 là 0011010100110101 và ó chính là giá tr


Trang 106

checksum . i phía nh n, t t c b n t (k c checksum) c c ng l i. N u li u không có l i thì t ng nh n c là 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. N u

có m t b t nào ó b ng 0 thì ta bi t d li u nh n c có l i.

n có th h i t i sao UDP tính checksum - trong khi m t vài giao th cng liên k t d li u (k c giao th c Ethernet thông d ng) c ng có c ch

ki m tra l i. Lý do là ch a ch c t t c các k t n i (link - ng truy n v t lýth c s ) gi a thi t b g i và thi t b nh n u có c ch ki m tra l i - có th

t trong các k t n i ó s d ng giao th c không cung c p vi c ki m tra l i.c dù UDP có th phát hi n l i nh ng nó không làm gì khi phát hi n ra l i.

Có th nó s lo i b segment b l i, có th nó s chuy n segment b l i chong d ng nh n cùng v i m t thông p c nh báo.

TCP cung c p ng truy n tin c y - do ó hi n nhiên tri n khai nó ph cp h n UDP r t nhi u. Tr c khi tìm hi u v TCP, trong ph n sau chúng ta trình bày nguyên t c chung xây d ng m t ng truy n tin c y. TCP s

áp d ng úng nh ng nguyên t c này khi tri n khai.

IV. CÁC NGUYÊN T C TRUY N D LI U TIN CÂY

Ph n này trình bày t ng quan d ch v truy n d li u tin c y. D ch v nàykhông ch n m t ng giao v n mà còn có th n m t ng liên k t d li u hay

ng ng d ng. Có th nói truy n d li u tin c y là m t trong nh ng v n quan tr ng nh t c a m ng. Trong ph n k ti p v TCP, chúng ta s nghiên

u cách th c TCP áp d ng các nguyên t c chung c trình bày ây nhth nào.

Hình 3.8 là s c u trúc c a quá trình truy n d li u tin c y. T ng d icung c p m t d ch v truy n tin c y cho các th c th t ng trên. Trên ngtruy n tin c y này, d li u không b l i (bit 0 bi n thành bit 1ho c ng c l i),không b m t và c nh n theo úng th t g i. ây chính là d ch v màTCP cung c p cho các ng d ng Internet.


Trang 107

rdt_send() deliver_data()

Sendingprocess

Receiverprocess

Data

Data

Reliable channelTr

ansp

ort

laye

rA

pplic

atio

nla

yer

Reliable datatransfer protocol(sending side)

Reliable datatransfer protocol(receiveing side)

Data

packetudt_send() packet rdt_rcv()

Unreliable channel

(a) Provided service (b) Service implementation

Hình 3.8 D ch v truy n d li u tin c y: Mô hình và Tri n khai

th c hi n công vi c này, ng i ta c n n nh ng giao th c truy n dli u tin c y. Nguyên nhân là t ng phía d i c a giao th c tin c y là không tin

y. Ví d TCP là giao th c truy n d li u tin c y n m phía trên giao th ctruy n không tin c y (IP) gi a hai thi t b u cu i trên m ng. Trong tr ng

p này, n gi n chúng ta coi t ng phía d i là m t ng truy n mi m (point-to-point) không tin c y.

Trong ph n này, chúng ta s xây d ng d n giao th c truy n d li u tiny gi a phía g i và phía nh n theo ph c t p t ng d n c a kênh truy n bên

i. Hình 3.8b minh ho u này. Th c th g i s nh n d li u t phía trênchuy n xu ng qua hàm rdt-send() ( ây rdt là vi t t t c a "reliable datatransfer" và _sent ch rõ ây là phía g i c a giao th c rdt. B c u tiên khixây d ng m t giao th c nào ó là ch n cho nó m t cái tên nh ?) Phía nh n

d ng hàm rdt_rcv() l y gói d li u t ng truy n. chuy n d li ulên t ng trên, phía nh n s d ng hàm deliver_data(). Trong ph n này, chúngta s d ng thu t ng "packet" thay th "segment" v i ý ngh a là n v d li ugiao th c - PDU. Ý t ng trình bày trong ph n này không ch áp d ng cho

ng giao v n mà còn áp d ng chung cho toàn m ng máy tính, vì th s d ngthu t ng "packet" thích h p h n.

Trong ph n này ch nghiên c u tr ng h p d li u truy n theo m tng t n i g i n n i nh n. Tr ng h p d li u truy n theo hai h ng là

t v n không khó v m t lý thuy t nh ng tri n khai c th t ng iph c t p. M c dù d li u ch c truy n theo m t h ng nh ng các bêntruy n thông trong giao th c rdt c n truy n d li u theo c hai h ng (xem


Trang 108

hình 3.8) b i vì ngoài các gói d li u th c s , chúng còn ph i trao i các gói li u ch a thông tin u khi n. C bên g i và bên nh n u s d ng hàm

udt_send() g i d li u n phía bên kia (udt là vi t t t c a unreliable datatransfer).

1. Xây d ng giao th c truy n dù li u tin c y.

Bây gi chúng ta s t ng b c nghiên c u các giao th c v i ph c t png d n cu i cùng i n giao th c truy n d li u không l i. Chúng ta s

mô t tr ng thái c a phía nh n và phía g i b ng k thu t máy h u h n tr ngthái (finite state machine - FSM)

1.1. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n tin c y hoàn toàn:giao th c rdt 1.0.

Giao th c u tiên, n gi n nh t c a ra - rdt 1.0 s d ng kênhtruy n tin c y phía d i. Giao th c rdt 1.0 c c k n gi n, FSM c a bên

i và bên nh n u ch có m t tr ng thái (xem hình 3.9). M i tên trong sch s chuy n tr ng thái c a giao th c (m c dù m i FSM trong hình 3.9 ch có

t tr ng thái, v n c n n s chuy n tr ng thái quay v chính tr ng thái). S ki n kích ho t vi c chuy n tr ng thái c t phía trên ng km ngang, ó là nhãn s ki n. Phía bên d i ng k n m ngang là nh ng

hành ng mà th c th ph i th c hi n ngay khi s ki n ó x y ra (th c hi ntr c khi th c th chuy n sang tr ng thái m i).

i rdt 1.0, vi c g i n gi n ch là nh n d li u t t ng trên thông qua ki n rdt_send(data), t o ra gói d li u (b ng hành ng make_data

(packet,data)) và g i gói d li u (packet) lên kênh truy n. Trên th c t , ski n rdt_send(data) là k t qu c a m t th t c (ví d khi ng d ng phía trên

d ng hàm rdt_send()).

phía nh n, rdt nh n gói d li u (packet) t kênh truy n b ng s ki nrdt_rcv(packet), l y d li u ra kh i gói d li u (b ng hành ng extract(packet,data)) và a d li u lên t ng trên. Trên th c t , s ki nrdt_rcv(packet) là k t qu c a m t th t c (ví d khi ng d ng phía trên s

ng hàm rdt_rcv()).

Trong giao th c n gi n này, không có s khác bi t gi a d li u (data)i gói d li u (packet). Nh v y, t t c packet u c truy n t phía g i

cho phía nh n. V i kênh truy n tin c y, phía nh n không c n thi t ph i ph ni cho phía g i vì nó ch c r ng không có chuy n gì x y ra. Chú ý r ng,


Trang 109

chúng ta ã gi thi t phía nh n có th nh n d li u v i t c phía g i g i. Vìy, phía nh n không c n yêu c u phía g i g i ch m l i.

rdt_send(data)make_pkt(packet,data)udt_send(packet)

(a) rdt1.0: Sending side

Wait forcall from

above

Wait forcall from

below

(b) rdt1.0: Receiving side

rdt_rcv(packet)extract(packet,data)deliver_data(data)

Hình 3.9 Giao th c cho kênh truy n tin c y hoàn toàn

1.2. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n có l i bit: giao th c rdt 2.0.

t d ng kênh truy n th c t h n là gói d li u trên kênh truy n có th l i. Th ng bit b l i trên ng truy n v t lý c a m ng. Tuy nhiên, chúng

ta v n gi thi t r ng t t c các gói d li u truy n i u n c ích và theoúng th t g i m c dù các bit trong gói d li u có th b l i.

Tr c khi ti p t c, hãy xem con ng i trao i v i nhau nh th nào?Gi s b n c m t bài chính t cho ai ó qua n tho i. Thông th ng ng ichép s nói OK sau khi ã nghe, hi u và ghi l i m t câu chính t . N u câunói c a b n b nhi u, ng i kia nghe không rõ thì h s yêu c u b n nh c l i.Giao th c truy n tin này s d ng ph n h i tích c c (positiveacknowledgement) ( OK ) hay ph n h i tiêu c c (negativeacknowledgement) ( Please repeat that ). Nh ng thông p u khi n nàycho phép bên nh n báo cho bên g i bi t d li u nào c nh n úng, d li unào b l i và yêu c u truy n l i d li u b l i. Trong m ng máy tính, giao th ctruy n tin c y d a trên c ch truy n l i nh v y c g i là các giao th cARQ (Automatic Repeat request).

Các giao th c ARQ c n ph i có ba kh n ng sau x lý trong tr ngp có l i bit:

• Phát hi n l i (error detection) : là c ch cho phép bên nh n pháthi n c khi nào trong gói d li u có bit b l i. Trong ph n tr c, tath y UDP s d ng tr ng Internet checksum cho m c ích này. Trongch ng V, chúng ta s xem xét chi ti t m t s k thu t phát hi n vàth m chí có th s a c l i. Còn bây gi chúng ta ch c n bi t r ngnh ng k thu t nh v y yêu c u ngoài vi c g i d li u g c, bên g icòn ph i t o ra và g i kèm m t l ng d li u d th a (nh ng ph


Trang 110

thu c vào d li u g c). Các bít d th a này c t trong tr ngchecksum c a gói d li u rdt 2.0.

• Ph n h i t phía nh n (receiver feedback): Khi phía g i và phíanh n n m trên các thi t b u cu i khác nhau - có th cách nhau hàngnghìn km, cách duy nh t phía g i bi t c k t qu g i là phíanh n g i thông tin ph n h i thông báo tình tr ng nh n cho phía g i.Báo nh n úng ( ôi khi g i là báo nh n tích c c) ACK và báo nh nsai NAK trong ví d trên chính là các thông tin ph n h i. Giao th crdt 2.0 yêu c u phía nh n g i ph n h i các thông p ACK hay NAKcho phía g i. Gói d li u ph n h i ch c n s d ng m t bit, ví d giátr 0 ng v i NAK và giá tr 1 ng v i ACK.

• Truy n l i (retransmission): gói d li u b l i s c bên g i pháti.

Hình 3.10 Giao th c cho kênh truy n có l i bit


Trang 111

Trong giao th c rdt 2.0, phía g i có hai tr ng thái. tr ng thái th nh t,phía g i i d li u t t ng trên. Trong tr ng thái th hai, phía g i i ph n

i ACK ho c NAK t phía nh n. N u nh n c ACK (rdt_rcv(rcvpkt ) &&isACK(rcvpkt) trong hình 3.10 t ng ng v i s ki n này), phía g i bi t cgói d li u chuy n n ích an toàn, vì v y nó tr v tr ng thái i d li u t

ng trên chuy n ti p. N u nh n c NAK, phía g i g i l i gói d li u r iquay l i tr ng thái i ph n h i ACK ho c NAK cho gói d li u v a g i l i.Chú ý r ng khi phía g i trong tr ng thái ch ph n h i (ACK ho c NAK), nókhông th nh n thêm d li u t t ng trên a xu ng. Nó ch ch p nh n d li ukhi nh n c ACK và chuy n tr ng thái. Phía g i không g i d li u cho nkhi nó ch c ch n r ng phía nh n ã nh n úng gói d li u ã g i. Giao th crdt 2.0 v i hành vi nh v y thu c ki u ng và ch (stop and wait).

FSM bên nh n trong giao th c rdt 2.0 ch có m t tr ng thái duy nh t. Khinh n c gói d li u (packet), phía nh n g i thông p ph n h i ACK ho cNAK, ph thu c vào gói d li u ã nh n có l i hay không. Trong hình 3.10,rdt_rcv (rcvpkt) && corrups(rcvpkt) t ng ng v i s ki n gói d li u nh n

c b l i.

Giao th c rdt 2.0 v n còn nh c m: chúng ta ch a tính n kh n ngchính gói ACK ho c NAK có l i. (Tr c khi ti p t c b n hãy th ngh cách

i ti n giao th c này). Chúng ta c n t o checksum cho chính gói ph n h i(ACK ho c NAK) bên g i (lúc này l i là bên nh n) có kh n ng phát hi n

i trong chính gói ph n h i. V n ây là khi nh n c m t gói ph n h i l i - phía g i không th xác nh nó là ACK nay NAK, do ó không xácnh c gói d li u nó g i t i ích có b l i hay không. Trong tr ng h p

này, bên g i s ph i làm gì ?

Có ba gi i pháp x lý ACK ho c NAK b l i:

• Gi i pháp th nh t, ng i c trong ví d c chính t lúc nãy s làmgì trong tr ng h p này? N u không hi u câu ph n h i "OK" hayPlease repeat that thì h có th h i What did you say? (m t d ng

thông p u khi n khác). N u nghe c, ng i bên kia s l p l icâu ph n h i. Nh ng chuy n gì x y ra n u chính câu What did yousay? có l i. Khi ó phía nh n - do không xác nh c câu có l i ólà m t ph n trong bài chính t hay là yêu c u nh c l i câu ph n h i -nên có th ph n h i l i b ng câu "What did you say?". D nhiên, câutr l i này c ng có th b l i. Rõ ràng gi i pháp này ã i vào ngõ c t.


Trang 112

• Gi i pháp th hai là thêm vào tr ng checksum m t s bit khôngnh ng cho phép phía nh n phát hi n mà còn s a c các bit l i. âyhoàn toàn có th là gi i pháp trung gian cho nh ng kênh truy n có l i- nh ng không x lý c tr ng h p toàn b gói d li u (packet) b

t.

• Gi i pháp th ba, phía g i phát l i gói d li u nêu phát hi n l i tronggói ph n h i (ACK ho c NAK). Tuy nhiên, ph ng pháp này có th

n n trùng l p d li u (duplicate packet). Phía nh n khôngbi t c ACK/NAK mà nó g i ph n h i có b l i trên ng truy nkhông. Vì th nó không xác nh c gói d li u v a nh n c làgói d li u m i hay gói c (s b trùng l p).

Gi i pháp n gi n nh t cho v n này (s c áp d ng cho nhi u giaoth c, k c TCP) là thêm m t tr ng s th t cho gói d li u (packet), phía

i ánh s cho các gói d li u và t giá tr này vào tr ng s th t(sequence number). Phía nh n ch c n ki m tra s th t xác nh gói dli u nh n c là gói m i hay gói truy n l i. V i giao th c stop and wait ngi n, ch c n m t bit s th t . Bên nh n có th xác nh bên g i g i l i gói

li u ã g i l n tr c (s th t c a gói d li u nh n c trùng v i s th v i gói d li u nh n c l n tr c) hay gói d li u m i (có s th t khác

nhau, t ng lên theo module 2). Vì chúng ta v n gi nh toàn b gói d li u(packet) không b m t trên kênh truy n, nên trong gói ph n h i (ACK/NAK)không c n ch ra s th t c a gói d li u mà chúng biên nh n. Phía g i bi t

ng gói ACK/NAK (có th b l i ho c không) là biên nh n cho gói d li un nh t nó g i.


Trang 113

Hình 3.11 FSM c a phía g i trong rdt 2.1

Hình 3.12 FSM c a phía nh n


Trang 114

Hình 3.11 và 3.12 là FSM c a bên g i và nh n trong giao th c rdt 2.1.Trong rdt 2.1, FSM c a bên g i và nh n u có s tr ng thái t ng g p ôi. ólà vì tr ng thái giao th c ph i bi u di n gói d li u c g i (b i bên g i) vàgói d li u c i (t i bên nh n) có s th t là 0 hay 1. Chú ý r ng cáchành ng trong tr ng thái gói d li u có s th t 0 c g i (phía g i) ho c

c mong i (phía nh n) ng c v i tr ng thái gói d li u có s th t 1c g i hay c i.

Giao th c rdt 2.1 s d ng c biên nh n úng (ACK) và biên nh n sai(NAK). NAK c g i khi nh n c gói d li u b l i hay không úng sth t . Chúng ta có th không c n s d ng NAK: thay vì vi c g i NAK,chúng ta g i ACK cho gói d li u cu i cùng ã c nh n úng. N u nh nhai ACK cho cùng m t gói d li u (hi n t ng trùng ACK - duplicateACK) bên g i xác nh c bên nh n không nh n úng gói d li u sau gói

li u ã biên nh n ACK hai l n. TCP s d ng s ki n 3 l n nh n cACK trùng nhau ( tripie dupiicate ACKs ) kích ho t vi c g i l i rdt 2.2là giao th c truy n d li u tin c y trên kênh truy n có b t l i không s d ngNAK.

Hình 3.13 FSM c a phía g i trong rdt 2.1


Trang 115

extract(rcvpkt, data)deliver_data(data)compute checksummake_pkt (sendpkt, ACK0, checksum)udt_send (sndpkt)

udt_send (sndpkt)

rdt_send (data) &&notcorrupt(rcvpkt) &&has_seq0(rcvpkt)

rdt_rcv (rcvpkt)&& (corrup(rcvpkt) ||has_seq0(rcvpkt))

Wait for 0from below

Wait for 1from below

extract(rcvpkt, data)deliver_data(data)compute checksummake_pkt (sendpkt, ACK, checksum)udt_send (sndpkt)

rdt_send (data) && notcorrupt(rcvpkt)&& has_seq1(rcvpkt)

udt_send (sndpkt)

rdt_rcv (rcvpkt) &&(corrup(rcvpkt) ||has_seq1(rcvpkt))

Hình 3.14 FSM c a phía nh n trong rdt 2.1

1.3. Truy n d li u tin cây trên kênh truy n mà d li u bi m t, l i: rdt 3.0.

li u trên kênh truy n không nh ng b l i mà còn có th b m t, ây làtình hu ng không ph i không ph bi n trong m ng máy tính ngày nay, k cInternet. Lúc này giao th c c n ph i gi i quy t hai v n : làm th nào phát hi n gói d li u b m t và làm gì khi m t gói d li u. S d ng c chphát hi n l i nh checksum, s th t , biên nh n ACK và truy n l i gói dli u - ã c phát tri n trong giao th c rdt 2.2 - cho phép chúng ta gi i quy t

c v n th hai. gi i quy t v n th nh t, chúng ta c n n m t cch m i.

Có nhi u gi i pháp x lý vi c m t mát d li u. ây chúng ta trình bàygi i pháp l a ch n bên g i là n i phát hi n và x lý vi c m t d li u. Gi sphía g i g i i gói d li u nh ng chính gói d li u ó ho c biên nh n ACKcho nó b m t trên ng truy n. Trong c hai tr ng h p, bên g i u khôngnh n c biên nh n cho gói d li u ã g i. Gi i pháp c a ra là sau khi

i m t kho ng th i gian nào ó mà không nh n c biên nh n ACK (có thgói d li u b m t) thì bên g i s g i l i.

Nh ng phía g i ph i i trong bao lâu ch c ch n r ng gói d li u ã m t? Ít nh t phía g i ph i i trong kho ng th i gian gói tin i n c

phía nh n, phía nh n x lý gói tin và thông tin biên nh n quay l i. Trong


Trang 116

nhi u m ng, r t khó d oán và c l c th i gian này. Lý t ng là ph i xlý vi c m t gói tin ngay khi có th , i m t kho ng th i gian dài ng ngh a

i vi c ch m tr khi x lý gói tin b m t. Trên th c t , phía g i s ch n m tkho ng th i gian i nào ó, m c dù không m b o ch c ch n là gói tin b

t. N u không nh n c ACK trong kho ng th i gian này, bên g i s g ii gói d li u Chú ý r ng, n u gói d li u n tr , phía g i s g i l i gói d

li u - ngay c khi gói d li u ó và c ACK u không b m t. u này gâyra trùng l p d li u t i phía nh n. Tuy nhiên, giao th c rdt 2.2 ã có kh

ng (nh s th t ) ng n ch n s trùng l p d li u.

i v i phía g i, truy n l i là gi i pháp "v n n ng". Phía g i không bi tc gói d li u b m t, gói biên nh n ACK b m t hay ch n gi n là chúng

tr . Trong t t c các tr ng h p, hành ng c a nó là gi ng nhau: truy ni. th c hi n c ch truy n l i theo th i gian, m t b nh th i m ng c

(countdown timer) c s d ng nh c phía g i th i gian i ã h t. Doy, phía g i ph i có kh n ng (1) kh i t o timer m i khi g i gói d li u (gói li u g i l n u hay gói d li u c truy n l i), (2) ph n ng v i ng t c a

timer ( a ra nh ng hành ng thích h p) và (3) d ng timer.

trùng l p các gói d li u do phía g i t o ra, s m t mát các gói dli u (c gói d li u l n gói biên nh n) gây khó kh n cho phía g i khi x lý cácgói biên nh n ACK. N u nh n c ACK, làm th nào phía g i bi t cACK ó là biên nh n cho gói d li u g i i g n ây nh t, hay là ACK biênnh n cho gói d li u nào ó ã g i t tr c nh ng n tr ? Gi i pháp là tathêm vào gói ACK tr ng s th t biên nh n (acknowledge number). Giá tr

a tr ng này - do phía nh n t o ra - là s th t c a chính gói d li u c nc biên nh n. B ng cách ki m tra giá tr tr ng biên nh n, phía g i có th

xác nh c s th t c a gói d li u c biên nh n. Th i gian d chchuy n theo chi u t trên xu ng. Th i m nh n gói d li u ch m h n th i

m g i gói d li u vì tính n th i gian gói d li u lan to trên ngtruy n. Trong hình 3.16b-d, ngo c vuông xác nh th i m timer c thi t

p và th i m "timeout". Vì s th t c a gói d li u thay i l n l t gi a0 và 1 nên ôi khi giao th c rdt 3.0 c g i là giao th c m t bit luân chuy n(alternate bit protocol).

Chúng ta ã m qua các thành ph n chính cho m t giao th c truy n sli u. Checksum, s th t phát, b nh th i (timer), các gói biên nh n ACKvà NAK u c c k c n thi t và óng vai trò quan tr ng trong quá trình ho t

ng c a giao th c. n bây gi chúng ta ã có m t giao th c truy n d li utin c y th c s ho t ng c.


Trang 117

Wait forcall 0 from

above

compute checksummake_pkt (sndpkt, 0, data, checksum)udt_send (sndpkt)start_timer

Wait forACK orNAK 0

rdt_send (data)

rdt_rcv (rcvpkt) &&(corrup(rcvpkt) ||isACK (rcvpkt,1))

Wait forACK orNAK 1

Wait forcall 1 from

above

rdt_rcv (rcvpkt) &&notcorrup(rcvpkt) &&isACK (rcvpkt)

compute checksummake_pkt (sndpkt, 1, data, checksum)udt_send (sndpkt)start_timer

rdt_send (data)rdt_rcv (rcvpkt) &&(corrup(rcvpkt) ||isACK (rcvpkt, 0))

rdt_rcv (rcvpkt) &&notcorrup(rcvpkt) &&

isNAK (rcvpkt, 1)

udt_send (sndpkt)start_timer

timeout

rdt_rcv (rcvpkt)

udt_send (sndpkt)start_timer

timeout

rdt_rcv (rcvpkt)

Hình 3.15 FSM c a bên g i trong rdt 3.0

2. Giao th c truy n d li u tin c y liên t c (Pipeline)

c dù ho t ng úng nh ng không ph i ai c ng v a lòng v i hi u su ta rdt 3.0, c bi t trong các m ng cao t c ngày nay. C t lõi v n hi u su ta giao th c rdt 3.0 chính là hành vi d ng và ch (stop and wait). Nguyênc c a giao th c ki u ng và Ch nh sau: sau khi phát m t gói d li u,

thi t b phát d ng phát (Stop) ch nh n thông báo tr l i c a thi t b nh n k t qu nh n s li u (wait). N u k t qu nh n t t (biên nh n ACK), bên

phát c quy n phát ti p. N u k t qu nh n sai (biên nh n NAK), bên g ii l i gói d li u.


Trang 118

Sender SenderReceiver Receiver

send pkt0

rcv ACK0send pkt1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

rcv pkt1send ACK1

pkt1

rcv ACK1send pkt0

ACK1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

(a) Operation with no loss

send pkt0

rcv ACK0send pkt1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

rcv pkt1send ACK1

pkt1

rcv ACK1send pkt0

ACK1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

timeoutsend pkt1

Pkt1 X(loss)

(b) lost packet

Sender SenderReceiver Receiver

(c) lost ACK

send pkt0

rcv ACK0send pkt1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

rcv pkt1send ACK1

rcv ACK1send pkt0

rcv pkt0send ACK0ACK0

timeoutresend pkt1

(b) Premature timeout

send pkt0

rcv ACK0send pkt1

rcv pkt0send ACK0

pkt0

ACK0

rcv pkt1send ACK1

pkt1

rcv ACK1send pkt0

ACK1Loss|X

rcv pkt1(Detect duplicate)send ACK1

pkt0

ACK0

timeoutsend pkt1 pkt1

rcv pkt0send ACK0

ACK1

rcv pkt1(Detect duplicate)send ACK1

pkt1pkt1

pkt1ACK1

ACK1

Hình 3.16 Ví d ho t ng c a giao th c rdt 3.0

c l c hi u su t c a giao th c stop ang wait, hãy xét tr ng h plý t ng v i hai thi t b u cu i, m t b bi n phía ông, m t b bi nphía tây n c M . Th i gian tr gi a hai thi t b (dù tín hi u lan truy n v i

c ánh sáng) là Pprop X p x 15 ms. Gi s r ng hai thi t b c k t n ing ng truy n t c C (1 gigabit/s ). Kích th c c a gói d li u SP là

1Kbyte/packet, th i gian c n thi t truy n toàn b gói d li u trên kênhtruy n t c 1 Gbps c tính b i công th c:

Ttrans = dsmicrosecon8sec/1

/8==

MbitpacketKbit

CSP


Trang 119

i giao th c stop and wait, n u phía g i b t u g i gói d li u t ith i m t = 0 thì t i th i m t = 8 microsecond, bit cu i cùng m i cbên g i y ra ng truy n. Ti p theo ph i m t 15 ms c gói d li u i tphía g i sang phía nh n nh v y bit cu i cùng c a gói d li u n ích t ith i m t = 15.008ms. n gi n, ta gi thi t gói ACK có cùng dài v igói d li u và phía nh n g i ngay gói ACK khi nh n c bit cu i cùng c agói d li u. Khi v y bit cu i cùng c a gói ACK c truy n t i ích t i th i

m t = 30.016 ms. Trong kho ng th i gian 30.016ms, phía g i ch ho t ng(g i ho c nh n) trong 0.016 ms. N u nh ngh a Hi u su t (utilization) c aphía g i (hay kênh truy n) là t l th i gian phía g i ho t ng (g i d li utrên kênh truy n), ch ng ta có hi u su t Usender c c th p:

Usender = 00015.0016.30008.0

=

Hình 3.17

u ó có ngh a là phía g i ch ho t ng trong kho ng 0.15 ph n nghìnth i gian. Theo cách tính khác, phía g i g i 1 Kbyte trong 30,016 milisecond

ng ng v i t c truy n là 33 Kbyte/s th p h n nhi u so v i t c cóth là 1 Gigabit/s. Ng i qu n tr m ng "b t h nh" này ph i tr m t s ti nkh ng l thuê ng truy n 1 Gigabit/s nh ng cu i cùng ch nh n c

t ng truy n có t c 33 Kbyte/s. ây là m t ví d s ng ng minh hovi c ph n m m có th gi i h n các kh n ng c a ph n c ng phía d i. Trongtr ng h p này ch ng ta ã b qua th i gian x lý c a các giao th c t ng

i c phía g i và phía nh n c ng nh th i gian x lý và th i gian tr c agói tin t i các router trung gian. N u tính c nh ng y u t này, hi u su t ho t

ng th c s s còn th p h n n a.

Gi i pháp cho v n hi u su t s là cho phép phía g i g i ng th inhi u gói d li u mà không c n ph i i ACK. Có th hình dung các gói dli u n i ti p nhau trên ng truy n t phía g i n phía nh n gi ng nh

c ch y trong m t ng ng. Vì th k thu t g i liên ti p này c g i là thu t ng ng (pipeline). K thu t này làm t ng hi u su t c a giao

th c lên nhi u l n, tuy nhiên nó òi h i nh ng yêu c u sau:


Trang 120

• Kho ng s th t ph i t ng, b i vì m i gói d li u c truy n i(không tính các gói d li u truy n l i) ph i có m t s th t duy nh t.Trên ng truy n có th có ng th i nhi u gói d li u c g ich a c biên nh n.

• Phía g i và phía nh n có th ph i có b m (buffer) cho nhi u gói dli u. Ít nh t phía g i có vùng m cho các gói d li u ã c truy n

i nh ng ch a c biên nh n. Phía nh n c ng có th c n vùng mcho c các gói d li u ã nh n úng, nh s th o lu n d i ây.

Yêu c u v kho ng s th t c n thi t c ng nh v vùng m ph thu cvào cách giao th c x lý vi c m t d li u, d li u b l i, b tr . Có hai cáchti p c n chính c trình bày ây: Quay l i N (Go-Back-N) và p l i có

a ch n (SesectiveRepeat).

3. Go-Back-N (GBN)

Trong giao th c Go-Back-N, phía g i cho phép truy n i ng th inhi u gói d li u mà không ph i i biên nh n. Tuy nhiên t ng s gói d li ukhông ph i là vô h n mà b gi i h n b i giá tr N - t ng s gói d li u t i ach a c biên nh n trong ng ng. Hình 3.18 là kho ng s th t tronggiao th c Go-Back-N. nh ngh a base là s th t c a gói d li u ã ctruy n i lâu nh t ch a c biên nh n và nextseqnum là s th t nh nh tch a c s d ng (là s th t c a gói ti p theo s g i). Có b n kho ng sth t nh sau: Kho ng [0,base-1] ng v i s th t c a các gói d li u ã

c truy n i và ã c biên nh n. Kho ng [base, nextseqnum-1] ng v icác gói d li u ã c g i i nh ng ch a c biên nh n. Kho ng[nextseqnum, base +N- 1] có th c s d ng làm s th t cho các gói s

c g i n u nh có d li u t t ng trên chuy n xu ng. Kho ng t [base+n]tr lên ch a c s d ng cho n khi các gói tin i biên nh n c biênnh n.

Trong hình 3.18, kho ng cho phép s th t c a nh ng gói d li u ãc g i nh ng ch a c biên nh n có th xem là m t a s kích th c

N n m trong ph m vi s th t . Khi giao th c v n hành, c a s này có thtr trên toàn b kho ng s th t . Vì v y, N th ng c xem là l n

a s (window size) và giao th c GBN là giao th c c a s tr t (sliding-window). T i sao ngay t u chúng ta ph i gi i h n s l ng t i a các gói

li u c g i mà ch a c n biên nh n b i giá tr N. T i sao không giá trN này là vô h n. Chúng ta s th y trong ph n 3.5, ki m soát l u l ng là m ttrong nh ng lý do b t bu c ta ph i t gi i h n phía g i.


Trang 121

Hình 3.18 Kho ng s th t c a bên g i trong giao th c Go-Back-N

Trên th c t , s th t c a gói d li u c t trong m t tr ng có dài c nh trong tiêu c a gói d li u. N u k là l n tr ng s th t(tính theo bit) c a gói d li u thì kho ng s th t s là [0,2k - 1]. Vì kho ng

th t b gi i h n, nên t t c các thao tác trên s th t s c th c hi ntheo module 2k (kho ng s th t có th xem là m t vòng tròn v i 2k giá tr ,sau giá tr 2k-1 là giá tr 0). Giao th c rdt 3.0 ch s d ng 1 bit làm s th tnên kho ng s th t 1à [0,1]. Trong ph n 3.5 chúng ta s th y tr ng s th

c a TCP là 32 bit, và TCP ánh s th t n t ng byte - ch không ph icho các gói.

Hình 3.19 FSM m r ng c a bên g i trong GBN


Trang 122

Hình 3.20 FSM m r ng c a bên nh n trong GBN

i là FSM m r ng (extended FSM) vì chúng ta thêm vào các bi n(base và nextseqnum - gi ng nh bi n trong ngôn ng l p trình), các thao tácvà hành ng có u ki n liên quan n các bi n này.

Trong giao th c GBN, phía g i ph i áp ng ba s ki n sau:

• Có d liêu t trên chuy n xu ng : khi rdt_send() c phía trên sng chuy n d li u xu ng, phía g i ph i ki m tra xem c a s ãy ch a (t c là ã có N gói d li u g i i ch a c biên nh n

không). N u c a s ch a y, phía g i t o ra và sau ó g i gói d li ung th i c p nh t các bi n. N u c a s y, phía g i không ch p

nh n d li u t t ng trên và thông báo c a s ã y. Khi ó, t ng trên ph i g i l i. Trên th c t , phía g i s a d li u vào vùng m

(nh ng ch a g i ngay) ho c có c ch ng b (s d ng semaphorehay c ) ch cho phép t ng ng d ng s d ng rdt_send() khi c a sch a y.

• Nhân c m t ACK: trong giao th c GBN, giá tr biên nh n gói tincó s th t n s mang giá tr tích lu , ngh a là toàn b gói d li u có

th t nh h n ho c b ng n u ã c phía nh n nh n úng.Chúng ta s quay l i v n này khi xem xét phía nh n trong giao th cGBN.

• t th i gian i (timeout): tên giao th c - Go-Back-N b t ngu n hành vi c a phía g i khi d li u b m t hay b tr . Gi ng nh trong

giao th c stop and wait, timer c s d ng x lý vi c m t gói dli u hay gói ph n h i. Khi h t th i gian i (timeout), phía g i s g i

i t t c các gói d li u ã c g i i tr c ó nh ng ch a cbiên nh n. Trong hình 3.19, phía g i ch s d ng duy nh t m t timer,có th xem là timer c a gói d li u ã c truy n i lâu nh t nh ngch a c biên nh n. N u ACK nào ó c nh n nh ng v n còn gói

li u g i i ch a c biên nh n thì timer s c kh i ng l i.


Trang 123

u t t c các gói d li u ã g i u c biên nh n thì có th ng ngtimer.

Các hành ng c a phía nh n trong giao th c GBN n gi n. N u nh nc úng gói d li u và gói này úng th t thì phía nh n g i ACK cho gói

nh n c và chuy n d li u trong gói d li u này bên trên. Trong t t c cáctr ng h p còn l i, phía nh n lo i b gói d li u và g i l i ACK cho gói dli u úng th t cu i cùng nó nh n c. Chú ý r ng gói d li u c chuy nlên t ng trên m t l n duy nh t nên n u gói d li u th k c nh n và chuy nlên trên thì ngh a là t t c các gói d li u có s th t nh h n k c ng ã cchuy n lên. S d ng ACK tích lu là s l a ch n tuy t v i cho giao th cGBN.

Trong giao th c GBN, bên nh n lo i b gói tin không theo th t .ng nh lãng phí khi lo i b gói tin ã nh n úng nh ng không úng th

, nh ng có vài nguyên nhân cho ho t ng trên. Bên nh n ph i chuy n dli u lên t ng trên theo úng th t . Gi s gói tin N ang c i nh nnh ng gói tin th (N+1) l i n tr c. Trong tr ng h p y, d li uchuy n lên h p l , bên nh n có th l u t m gói tin (N+1) và ch chuy n góitin này bên t ng trên sau khi ã nh n úng gói tin th N. Tuy nhiên theo quy

c truy n l i c a bên g i, n u gói tin th N b m t thì gói tin này và c gói tinN+l s c truy n l i. Nh v y, bên nh n có th lo i b gói tin N+1. u

m c a gi i pháp này là bên nh n tri n khai vùng m (buffer) n gi n b ikhông c n l u l i các gói tin không úng th t . N u bên g i ph i ghi nh các

n c a c a s (base, base+n) và v trí nextseqnum trong c a s , thì bên nh nch ph i nh s th t c a gói tin h p l ti p theo. Giá tr này c gi trongbi n expectedseqnum (s th t c mong i). T t nhiên, nh c m c avi c lo i b gói tin ã nh n úng (nh ng không theo th t ) là khi truy n l igói tin có th b m t hay l i, do ó ph i truy n i truy n l i nhi u l n.

i l n gi i h n, bên g i s ch c g i các gói tin t 0 n 3 nh ngsau ó ph i i biên nh n cho các gói tin này tr c khi ti p t c g i ti p. Khinh n c các ACK liên ti p nhau (ví d ACK0 và ACK1), c a s s tr t vphía tr c, bên g i có th truy n gói tin m i (l n l t là pkt4 và pkt5). phíabên nh n, gói tin s 2 b m t, do ó gói tin 3,4,5 g i n không theo úng th

và b lo i b .

i GBN, có m t chú ý quan tr ng là tri n khai GBN t ng t FSM mng. Hình th c tri n khai bao g m nhi u th t c khác nhau, m i th t c th c

hi n m t nhóm các hành ng nào ó áp l i các s ki n khác nhau có thy ra. V i l p trình h ng s ki n (event-based programming), các th t c s


Trang 124

c các th t c khác g i hay là k t qu c a vi c g i ng t. phía bên g i, ski n có th là: (1) th c th t ng trên truy n d li u xu ng qua th t crdt_send() (2) ng t khi th i gian i h t và (3) t ng d i chuy n d li u bênqua hàm rdt_rcv().

Chú ý r ng giao th c GBN k t h p h u h t các k thu t mà chúng ta sp khi nghiên c u n TCP trong m c 3.5: s th t , s biên nh n tích lu ,

checksum, timeout và vi c truy n l i. Trong th c t , TCP là giao th c "t a"GBN. Tuy nhiên có s khác bi t gi a GBN và TCP. Nhi u phiên b n TCP l u

i các segment không theo th t nh n úng [Stevens 1994] . Trong ph ngán nâng c p TCP, s d ng biên nh n có l a ch n [RFC 258] cho phép bênnh n có th biên nh n tu ý m t gói tin không theo th t (ch không s d nggiá tr biên nh n tích lu ). Biên nh n có l a ch n chính là l p giao th c g iliên ti p th hai mà chúng ta s nghiên c u d i ây : p l i có l a ch n(selective repeat - SR). Có th xem TCP là s k t h p c a c hai giao th cGBN và SR.

Hình 3.21 Giao th c Go-Back-N trong quá trình ho t ng


Trang 125

4. Giao th c l p l i có l a ch n (Selective Repeat)

Giao th c GBN cho phép bên g i tràn ng truy b ng các góitin nh trong hình 3.17 và o ó kh c ph c c hi u su t th p c a giao th cstop and wait. Tuy nhiên trong m t vài tình hu ng, chính hi u su t c a giaoth c GBN c ng c c th p. Ví d khi kích th c c a s và th i gian truy n m tgói tin l n, có th có nhi u gói tin trên ng truy n. M t gói tin b l i cóth khi n GBN ph i truy n l i nhi u gói tin, trong nhi u tr ng h p là không

n thi t. N u trong ví d c chính t c a chúng ta, n u m i t b l i ph ic l i kho ng 1000 t ng tr c (kích th c c a s là 1000 t ) thì t c c s r t ch m.

úng nh tên g i, giao th c l p l i có l a ch n (SR - Selective Repeat)tránh vi c truy n l i không c n thi t b ng cách bên g i ch g i l i các gói tinmà nó cho là có l i (ho c m t). truy n l i t ng gói tin khi c n thi t, bênnh n c n biên nh n cho t ng gói tin nh n úng. V n s d ng l i kích th c

a s là N gi i h n t ng s gói tin ch a c biên nh n trên ngtruy n. Tuy nhiên khác v i GBN, bên g i s nh n c biên nh n ACK cho

t s gói tin trong c a s .

Hình 3.22 Kho ng s th t c a bên g i và bên nh n


Trang 126

Bên nh n Selective Repeat s biên nh n cho b t k gói tin nh n úng,cho dù không theo úng th t . Gói tin không úng th t v n c l u gi

i cho n khi t t c các gói tin còn thi u (gói tin có s th t nh h n) cchuy n n, khi ó t t c các gói tin s c chuy n lên t ng trên theo úngth t . Hình 3.24 tóm t t các ho t ng khác nhau c a bên nh n trong SR.Hình 3.25 là m t ví d ho t ng c a SR trong tr ng h p m t gói tin. Tronghình 3.25, bên nh n s l u gi t m gói tin 3,4 và g i chúng chùng gói tin 2lên t ng trên khi gói tin hai c chuy n n.

1. D li u nh n c t phía trênKhi nh n c d li u t phía trên, bên g i SR ki m tra s th t s

i. N u s th t s g i n m trong c a s g i, d li u c óng góivà g i i, ng c l i thì d li u c l u gi trong b m ho c g i trlên t ng trên g i sau, gi ng GBN.

2. H t th i gian i - TimeoutTimer l i c s d ng phát hi n m t gói tin. Tuy nhiên, m i gói tin

i i có m t timer riêng, b i vì ch có duy nh t m t gói tin c g i l ikhi h t th i gian i. Có th s d ng ng h h th ng gi vai trò ng

cho các timer.

3. Nh n c ACKu nh n c ACK, bên g i ánh d u gói tin ã c chuy n úng.u s th t c a gói tin v a c biên nh n b ng send_base, cánha s s tr t t i gói tin có s th t nh nh t ch a c biên nh n.u c a s di chuy n và còn các gói tin ch a c truy n thì các gói

tin ó s c g i.

Hình 3.23 S ki n và ph n ng c a bên g i

1. Nh n úng gói tin v i s th t trong kho ng[rcv_base,rcv_base+N-1. Trong tr ng h p này, gói tin nh n c

m trong c a s nh n. Bên nh n g i biên nh n cho gói tin này. N ugói tin ó ch a c nh n t tr c, nó s c ghi l i trong b m.

u gói tin ó có s th t b ng v i c n d i c a c a s nh n(rcv_base trong hình 3.22) thì nó cùng các gói tin có s th t liên ti p

ã l u gi t tr c (b t u t rcv_base) c chuy n lên t ng trên.a s nh n s tr t v phía tr c m t kho ng b ng v i kho ng s

gói tin ã chuy n lên t ng trên. V i ví d trên hình 3.25 khi nh n cgói tin có s th t rcv_base 2 thì gói tin này cùng v i gói tinrcv_base+1 và gói tin rcv_base+2 c chuy n lên t ng trên.

2. Nh n c gói tin v i s th t trong [rcv_base-N,rcv_base-1].Trong tr ng h p này, g i biên nh n l i cho gói tin (m c dù ã biênnh n t tr c).


Trang 127

3. Các tr ng h p khác. qua gói tin ó i.

Hình 3.24 S ki n và ph n ng c a bên nh n

Chú ý r ng trong b c hai, bên nh n ph i biên nh n l i (ch khôngc b qua) cho gói tin n v i s th t nh h n giá tr biên c a c a s

hi n th i. u này h t s c c n thi t. Ví d v i không gian s th t c a bêni và bên nh n trong hình 3.22, n u không nh n c ACK t bên nh n xác

nh n gói tin send_base ã c nh n, bên g i s g i l i gói tin send_base,c dù rõ ràng r ng (v i chúng ta, ch không ph i bên g i) bên nh n ã nh nc gói tin ó. N u bên nh n không biên nh n gói tin này, c a s bên g i có

th s không bao gi tr t t i phía tr c. Ví d này minh ho m t c mquan tr ng c a giao th c SR (và nhi u giao th c t ng t khác). S xác nh

a bên g i và bên nh n v cái gì ã c nh n, cái gì ch a c nh n khôngph i luôn luôn gi ng nhau. V i giao th c SR, u này có ngh a là c a s bên

i và bên nh n không bao gi trùng kh p nhau.

pkt0 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt1 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt2 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt3 sent, widow full0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt0 rcvd, delivered, ACK0 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


X (loss)


ACK0 rcvd, pkt4 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ACK1 rcvd, pkt5 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt2 TIMEOUT, pkt2 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt4 rcvd, buffered, ACK4 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


ACK3 rcvd, nothing sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

pkt2 rcvd, pkt2, pkt3, pkt4, pkt5delivered, ACK2 sent0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Hình 3.25 SR trong quá trình ho t ng

Thi u s ng b gi a c a s bên g i và bên nh n có th gây h u qunghiêm tr ng khi kho ng s th t nh . Ví d u gì có th x y ra v i


Trang 128

kho ng s th t là 4, các gói tin c ánh s là 0, 1, 2 và 3 , l n c a slà 3. Gi s các gói tin t 0, 1 , 2 c truy n i và nh n chính xác t i phíabên nh n. Bên nh n g i biên nh n cho 3 gói tin này. Khi ó, c a s bên nh nti n lên các gói tin th 4,5 và 6 v i s th t t ng ng là 3, 0, 1. Bây gixem xét hai tr ng h p. Tr ng h p u tiên, hình 3.26(a), ACK c a 3 gói tin

u tiên b m t, bên g i truy n l i các gói tin ó. Khi ó bên nh n nh n cti p theo gói tin có s th t 0 - l i chính là gói tin 0 u tiên c g i ban

u.

0 1 2 3 0 1 2 pkt0

Sender window(after receipt)

Receiver window(after receipt)

ACK0 0 1 2 3 0 1 20 1 2 3 0 1 2 pkt1

0 1 2 3 0 1 2 pkt2ACK1 0 1 2 3 0 1 2

ACK2 0 1 2 3 0 1 2

TimeoutRetransmit pkt00 1 2 3 0 1 2 pkt0 Receive packet with

seq number 0

x

x

x

(a)

0 1 2 3 0 1 2 pkt0

Sender window(after receipt)

Receiver window(after receipt)

ACK0 0 1 2 3 0 1 20 1 2 3 0 1 2 pkt1

0 1 2 3 0 1 2 pkt2ACK1 0 1 2 3 0 1 2

ACK2 0 1 2 3 0 1 2

0 1 2 3 0 1 2 pkt0 Receive packet withseq number 0

(b)

0 1 2 3 0 1 2 pkt3x

Hình 3.26 Khi kho ng th t nh : Truy n l i hay gói m i

Trong tr ng h p th hai, hình 3.26(b), ACK cho ba gói tin cchuy n i thành công. Nh v y c a s bên g i s tr t v phía tr c và g i icác gói tin 4, 5, và 6 v i s th t t ng ng là 3, 0, 1. N u gói tin v i s th

3 b m t, lúc y gói tin có s th t 0 n, gói tin này ch a d li u m i


Trang 129

(không ph i gói tin 0 truy n l i). Rõ ràng có m t b c màn ch gi a bêni và bên nh n vì bên nh n không th nhìn th y hành ng t bên g i. Bên

nh n ch quan sát c gói tin nào nó nh n c hay g i i. Hai tr ng h ptrong là t ng t nhau. Không có ph ng pháp nào phân bi t c gói 0 ctruy n l i hay gói 5 c truy n l n u tiên. Rõ ràng n u kích th c c a snh h n kho ng s th t m t n v thì h th ng không còn làm vi c úng

n. Nh ng l n c a s nên là bao nhiêu? Ng i ta ch ng minh c r ng l n c a s ph i bé h n ho c b ng m t n a kho ng s th t v i giao th c

SR.

Chúng ta gi thi t môi tr ng truy n không tin c y d i d n n vi ccác gói tin có th b gi l i trên ng truy n. ây là vi c ít khi x y ra khikênh truy n gi a phía g i và phía nh n là m t môi tr ng v t lý th c s . Tuynhiên khi kênh truy n này l i là m t m ng máy tính thì vi c m t gói tin b gi

i trên kênh truy n hoàn toàn có th x y ra. H qu c a nó là xu t hi n m tgói tin v i s th t hay s biên nh n là x trong khi c c a s nh n và g i ukhông ch a x. Trong tr ng h p này, kênh truy n b coi là m t b m, cóth tu ý phát m i gói tin b t c th i m nào. Vì s th t có th c s

ng l i nên trong m t s tr ng h p s x y ra hi n t ng trùng l p gói tin.Gi i pháp trong th c t là b o m s th t không c s d ng l i cho nkhi bên g i có th t ng i ch c ch n v gói tin v i s th t x c g itr c ây không còn t n t i trong m ng. u này c th c hi n v i gi thi t

t gói tin không th n t trong m ng trong m t kho ng th i gian l nn m t kho ng th i gian c nh nào y. Th i gian ng l n nh t c a gói

tin x p x là 3 phút v i m ng TCP cao t c [RFC 1323]. [Sunshine 1978] mô ph ng th c s d ng s th t tránh vi c xu t hi n l i gói tin ã c p trên.


Trang 130

V. TCP - GIAO V N H NG N I

Sau khi ã nghiên c u nh ng nguyên lý c b n c a truy n d li u tiny, chúng ta s bàn n TCP - m t giao th c t ng giao v n c a Internet v ic tính h ng n i và tin c y.Ch ng ta s th y r ng có th cung c p d ch truy n d li u tin c y, TCP s d ng r t nhi u nguyên lý mà chúng ta ã p n ph n tr c, bao g m c ch phát hi n l i, truy n l i, biên nh n tích

lu , timer, tr ng tiêu cho s th t và s biên nh n. TCP c c ttrong các khuy n ngh RFC 793, RFC 1122, RFC 1323, RFC 2018, RFC2581.

1. K t n i TCP

Ch c n ng d n kênh, phân kênh và phát hi n l i c a TCP gi ng UDP.Tuy nhiên TCP và UDP có nhi u m khác bi t. m khác nhau c b n nh tlà UDP không h ng n i còn TCP h ng n i. UDP không h ng n i vì nó cóth g i d li u mà không c n ph i thi t l p tr c ng truy n. TCP h ng

i vì tr c khi ti n trình ng d ng có th b t u g i d li u t i m t ti ntrình khác, hai ti n trình này ph i có th t c t tay v i nhau, ngh a làchúng ph i g i m t s gói segment c bi t xác nh các tham s m b ocho quá trình truy n d li u. Trong giai n thi t l p k t n i TCP, hai bên skh i t o nhi u bi n tr ng thái TCP cho k t n i.

ch s phát tri n c a TCP/IP

u nh ng n m 1970, m ng chuy n m ch gói b t u phát tri nnh m , và m ng ARPAnet, ti n thân c a m ng Internet ch la m t

trong các ki u m ng nh v y. M i ki n trúc m ng u có giao th c riênga mình. Hai nhà nghiên c u, Vinton Clef và Robert Kahn, nh n th ym quan tr ng c a vi c k t n i các m ng l i v i nhau, ã cùng nhau

phát tri n giao th c liên m ng v i tên g i TCP/IP ( vi t t t c aTransmission Control Protocol/Internet Protocol). M c dù lúc u VintonClef, Robert Kahn xem giao th c này là m t th c th duy nh t, nh ngngay sau ó nó c tách ra làm hai thành ph n riêng bi t, ho t ng

c l p v i nhau là TCP và IP. Vinton Clef, Robert Kahn ã công b vTCP/IP vào 5/1974 trong IEEE transacsions on CommunicationsTechnology.

Giao th c TCP/IP b x ng s ng c a Internet th i nay, c phátminh tr c máy tính cá nhân PC và tr m làm vi c, tr c c s th ng tr

a Internet và các công ngh m ng c c b khác, tr c Web, tr cstream audio và h i tho i tr c tuy n. Vinton Clef, Robert Kahn ã nhìnth y s c n thi t c a giao th c m ng, m t m t h tr cho nhi u ki u


Trang 131

ch ng trình ng d ng (th m chí k c nh ng cái ch a có), m t kháccho phép các máy tính và giao th c t ng liên k t b t k có th làm vi ccung nhau.

t n TCP không ph i k t n i hai th c s gi a hai m u mút(end-to-end) gi ng nh m ch TDM hay FDM trong m ng chuy n m ch kênh.Nó c ng không ph i là m ch o b i vì tr ng thái k t n i hoàn toàn trên hth ng u cu i. Giao th c TCP ch ho t ng trên thi t b u cu i và khôngho t ng trên các thi t b trung gian (switch, bridge, router). Trong th c t ,các router trung gian ch có th th y các datagram, không nhìn th y các k t

i.

t n i TCP cung c p ng truy n d li u hai h ng (song công - fullduplex). N u có k t n i TCP gi a ti n trình A ch y trên m t máy tính và ti ntrình B ch y trên máy tính khác, khi ó d li u ng d ng có th truy n t A

i B cùng lúc v i d li u truy n t B sang A. K t n i TCP luôn luôn thu cki u m n i m, gi a m t bên g i và m t bên nh n (point to point). Ch

truy n multicasting (ti n trình g i có th g i ng th i m t thông pi nhi u ti n trình nh n) không th c hi n c trong TCP.

Bây gi ta hãy xem k t n i TCP c thi t l p nh th nào? Gi s cóti n trình ang ch y trên m t máy tính mu n kh i t o ng truy n v i ti ntrình trong m t máy tính khác. Nh l i r ng ti n trình nào kh i t o k t n i làti n trình khách (client) và ti n trình kia là ti n trình ph c v (server). utiên ti n trình ng d ng client yêu c u th c th TCP c a nó thi t l p ng

t n i t i ti n trình nào ó trên server. Trong ph n 2.6, ch ng trình javath c hi n u này b ng cách s d ng mã:

Socket clientSocket = new Socket ( hostname ,port number);

Sau ó th c th giao v n trong máy client thi t l p k t n i TCP t i th cth TCP trên máy ph c v . Chúng ta s th o lu n chi ti t th t c thi t l p

ng truy n cu i m c này. Bây gi chúng ta ch c n bi t là u tiên máykhách s g i m t gói tin TCP c bi t máy server tr l i b ng m t gói TCP

c bi t th hai và cu i cùng client tr l i l i b ng m t gói TCP c bi t thba. Hai gói TCP c bi t u tiên không t i, có ngh a là không có d li u th c

t t ng ng d ng, ch b t u t gói th ba m i mang d li u. B i vì ba gói li u c bi t này c trao i gi a hai máy tính tr c khi k t n i, th t c

thi t l p k t n i c xem là giai n t tay ba b c (three wayhandshake).


Trang 132

Khi ng truy n TCP c thi t l p, hai ti n trình ng d ng có th traoi d li u v i nhau. TCP là kênh truy n song công nên máy tính có th g i

và nh n ng th i. Xét quá trình g i d li u t ti n trình client t i ti n trìnhserver. Ti n trình client s lu ng d li u qua socket ( c a ti n trình- xem m c 2.6). Khi ã qua c a, ti n trình g i s không ki m soát c dli u mà chính th c th TCP ch y trên máy client s ki m soát. Trong hình3.27, TCP y d li u vào b m g i (send buffer), m t trong các b m

c kh i t o trong quá trình thi t l p k t n i. Sau ó TCP s l y và g i d n li u trong b m g i. Tuy nhiên, c t TCP không xác nh rõ khi nào

TCP ph i g i d li u trong b m. Th ng nó ch yêu c u TCP i khithu n ti . L ng d li u ng d ng l n nh t có th t trong m t segmentgi i h n b i MMS (maximum segement size). Giá tr MMS ph thu c vàochính ph n m m tri n khai TCP (th ng 1à h u hành) và có th c u hình

c. Các giá tr MMS ph bi n th ng là 1500 byte, 536 byte hay 512 byte. l n c a segment th ng c gi i h n tránh hi n t ng phân m nh IP,

t hi n t ng s c c p trong ch ng sau). Chú ý r ng MMS là l ng li u ng d ng l n nh t trong segment, ch không ph i là kích th c l n

nh t c a segment TCP bao g m c tiêu (header).

TCP gói m i nhóm d li u cùng v i TCP header t o nên TCPsegment. TCP segment c chuy n xu ng t ng m ng và l i c t tronggói tin c a t ng m ng (IP datagram). Gói IP datagram c g i trong m ng.

phía nh n, th c th TCP s t d li u vào b m nh n (receiver buffer)a k t n i TCP. ng d ng s c dòng d li u này t b m. M i k t n iu có m t b m g i và b m nh n. B m g i và nh n cho d li u i

theo m t h ng c minh h a trên hình 3.27

Chúng ta c n chú ý r ng b m, các bi n tr ng thái, và socket t o thànht n i TCP ch n m trên hai thi t b u cu i ch không n m trên các thi t b

trung gian (router, hub, switch ... )


Trang 133

Hình 3.27 B m c a th c th TCP

2. C u trúc TCP Segment

Sau khi ã nói qua v TCP, bây gi chúng ta s xem xét c u trúc gói dli u TCP (TCP segment). TCP segment bao g m các tr ng tiêu và tr ng

li u. Tr ng d li u ch a m t ph n d li u ng d ng. Nh ã nói trên, giátr MMS gi i h n l n tr ng d li u c a segment. Khi TCP g i m t file

n - ví d file nh trong trang web, nó ph i chia file thành các n có kíchth c MMS (ngo i tr n cu i cùng có l n bé h n ho c b ng MMS).Tuy nhiên l n d li u c a các ng d ng t ng tác th ng nh h n MMS.Ví d , v i ng d ng ng nh p t xa (Telnet), tr ng d li u trong TCPsegment th ng ch là 1 byte. l n tr ng tiêu c a TCP là 20 byte (c aUDP là 12 byte). Segment c Telnet g i có th ch có 21 byte.


Trang 134

Source port # Destination port #

Sequence number

Acknowledgement number

Headerlenght Unuserd

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

rcvr window size

ptr to urgent data

32 bits

Internet checksum

Hình 3.28 C u trúc gói d li u TCP

Hình 3.28 minh h a c u trúc c a TCP segment. T ng t UDP, tiêu TCP bao g m tr ng s hi u c ng ngu n, s hi u c ng ích th c hi n d ch

d n, phân kênh d li u cho các ng d ng bên trên và tr ng checksum.Tuy nhiên tiêu c a TCP segment còn có các tr ng sau:

• Tr ng th t (sequence number) 32 bit và tr ng biên nh n

• (acknowledge number) 32 bit c bên g i và bên nh n s d ngtrong vi c cung c p d ch v truy n d li u tin c y, s c c p k

n trong ph n d i ây.

• Tr ng l n c a s (window size) 16 bit c s d ng ki msoát l u l ng. y chính là s l ng byte d li u t i a mà bên nh ncó th ch p nh n c.

• Tr ng dài tiêu (length field) 4 bit xác nh dài c a tiêu TCP theo n v là các t 32 bit. Tiêu TCP có th có dài thay

i ph thu c tr ng option (N u tr ng option r ng, thì chi u dàia tiêu TCP là 20 byte).


Trang 135

• Tr ng option là tu ch n, có th thay i tu ý. Tr ng này c sng khi bên g i, bên nh n có th th ng l ng v giá tr MMS ho c

giá tr gia t ng c a c a s trong m ng cao t c. L a ch n nhãn th igian (timestamping) c ng c nh ngh a. Xem RFC 854 và RFC1323 bi t thêm chi ti t.

• Tr ng (flag) g m 6 bit. Bit ACK c s d ng ch ra r ng giátr t trong tr ng biên nh n là úng. Các bit RST, SYN và FIN

c s d ng trong vi c thi t l p hay óng k t n i. Khi bit PSH ct, thì ây là d u hi u yêu c u bên nh n ph i chuy n d li u lênng trên ngay l p t c. Cu i cùng, bit URG c dùng báo hi u d

li u trong segment c th c th t ng trên phía g i t o ra là kh n. V trí byte cu i cùng c a d li u kh n c p c xác nh b i con

tr d li u kh n 16 bit (ptr to urgent data). TCP ph i báo cho t ng trênbi t có d li u kh n và t con tr vào cu i d li u kh n (Trong th c

, PSH, URG và con tr d li u kh n không c s d ng)

3. S th t và s biên nh n:

Hai trong s nh ng tr ng quan tr ng nh t c a tiêu TCP segment làtr ng s th t và tr ng s biên nh n. Tr c khi nói n nh ng tr ng này

c s d ng cung c p ng truy n d li u tin c y nh th nào, chúng tan nói n nh ng tr ng này nh n giá tr gì.

TCP xem d li u là dòng các byte không có c u trúc nh ng có tr t t vàTCP s ánh s th t cho t ng byte c a dòng d li u này. M i segment c ngcó m t s th t , là s th t c a byte u tiên c a segment. Xét ví d sau:Gi s có ti n trình trên máy A mu n g i dòng d li u t i ti n trình trên máyB thông qua k t n i TCP. Th c th TCP trên máy A s ánh s th t cho

ng byte trong dòng d li u. N u dòng d li u này ch a file có l n500.000 byte và giá tr MMS ch có 1000 byte, và byte u tiên c a dòng dli u c ánh s th t 0. Xem hình 3.29, TCP s t o ra 500 segment trêndòng d li u này. Segment u tiên có s th t 0, segment th hai có s th

là 1000, segment th ba có s th t là 2000,.... M i s th t nh v yc chèn vào tr ng s th t trong tiêu c a TCP segment t ng ng.

499,9991,9991,000 .... ....10 ....

File

Data for1st segment

Data for2st segment

Hình 3.29 Chia nh file d li u vào các TCP segment


Trang 136

biên nh n ph c t p h n s th t . Vì TCP là kênh truy n song côngnên máy A có th nh n c d li u t máy B trong khi nó g i d li u t imáy B (trên cùng k t n i TCP). M i segment n t máy B có m t s th tcho dòng d li u i t B sang A. biên nh n mà máy A t trongsegment c a nó s là s th t c a byte ti p theo mà máy A ang chmáy B g i t i. có th hi u rõ h n chúng ta xét ví d sau: Gi s r ng máyA ã nh n c t t c các byte t byte s 0 n byte s 535 máy B g i n vàgi s máy A c ng g i m t segment t i máy B. Trong tr ng h p này, máy A

i byte th 536 và toàn b các byte ti p theo trong dòng d li u c a máy B.Khi ó máy A t giá tr 536 vào tr ng s biên nh n c a segment mà nó g i

i máy B.

t ví d khác, gi s r ng máy A ã nh n c m t segment t máy Bbao g m byte 0 n byte 535 và m t segment khác bao g m byte 900 nbyte 1000. Vì lý do nào ó, máy A không nh n c byte th 536 n byte899. Trong tr ng h p này, máy A s v n i byte th 536 (và các byte ti ptheo) t o l i dòng d li u c a máy B. Do ó, trong segment ti p theo bên A

i cho bên B, tr ng s biên nh n v n ch a giá tr 536. TCP biên nh n t t ccác byte cho n byte u tiên ch a nh n c (còn thi u trong dòng d li u),cho nên có th nói TCP biên nh n ki u tích lu (cummulativeacknowledgement).

Ví d cu i cùng a ra v n quan tr ng nh ng n gi n. Bên A nh nc segment th ba (byte th 900 n 1.000) tr c khi nh n c segment

th hai (byte th 536 n byte 899). Khi ó segment th ba n không theoúng th t . V n ây s là máy tính s làm gì khi nó nh n c m t

segment không úng th t trong k t n i TCP? R t thú v , các c t RFCTCP không a ra b t c m t quy t c nào gi i quy t. Chính ng i l p trìnhph n m m TCP s a ra cách gi i quy t. V c b n, có hai l a ch n: (1) Bênnh n ngay l p t c lo i b các byte không úng th t ho c (2) bên nh n gi

i các byte không úng th t và ch n khi nh n c các byte thi u, t othành dòng d li u liên t c. Rõ ràng gi i pháp sau có hi u qu h n n u ánhgiá theo hi u su t m ng, trong khi ó gi i pháp th nh t làm mã TCP ngi n h n. Trong quy n sách nh p môn này, chúng ta s coi TCP phía nh nlo i b các segment không úng th t .

Trong hình 3.29 chúng ta m c nh s th t kh i t o b t u t s 0.Trong th c t , c hai phía k t n i TCP u ch n ng u nhiên giá tr s th tkh i t o ban u. u này s gi m thi u xác su t có m t gói tin c a m t k t

i ã k t thúc gi a hai máy tính t n t i quá lâu trên m ng và b hi u nh m là


Trang 137

t segment h p l c a m t k t n i khác gi a chính hai máy tính y([sunshire 1978]).

4. Telnet : M t ví d v s th t và s biên nh n

Telnet c t trong khuy n ngh RFC 854 là giao th c ng nh p t xaph bi n t ng ng d ng. Nó ch y trên n n TCP và c thi t k làm vi cgi a m t c p máy b t k . Không gi ng các ng d ng trao i d li u c ptrong ch ng hai, Telnet là ng d ng mang tính t ng tác. Chúng ta th o lu nví d Telnet ây có th hi u rõ h n s th t và s biên nh n c a TCP.

Gi s máy A thi t l p m t phiên Telnet v i máy B. Vì máy A thi t l pphiên làm vi c, nó óng vai trò client, máy B óng vai trò server. M i ký t

c ng i dùng gõ vào (t i phía client A) s c g i t i máy B; B s g i l iA b n sao c a kí t ó. Sau ó A s hi n th ký t ó trong màn hình Telnet

a ng i s d ng. Tín hi u echo back c s d ng ch c ch n r ng kí mà ng i s d ng nhìn th y ã c nh n và x lý t i máy tính xa. Nhy m i kí t s c truy n qua m ng hai l n trong kho ng th i gian ng i

dùng gõ phím t i khi ký t c hi n th trên màn hình c a ng i s d ng.

Bây gi gi s r ng ng i s d ng gõ m t phím b t kì, ch ng h n là .Hãy ki m tra xem các TCP segment c trao i gi a client và server. Trênhình 3.30, chúng ta coi s th t b t u c a client là 42 và c a server là 79.Nh ã nói trên, s th t c a segment chính là s th t c a byte u tiêntrong tr ng d li u. Khi ó, segment u tiên c g i t phía client s có sth t là 42; segment u tiên c g i t phía server s có s th t là 79. Sbiên nh n là s th t c a byte ti p theo trong dòng d li u ang i nh n.Nh v y, ngay sau khi k t n i TCP c thi t l p - nh ng tr c d li u th c

c g i, bên client s i byte có s th t 79 và bên server s i bytecó s th t 42.

Segment u tiên c client g i t i server, ch a m t byte mã ASCIIa ký t trong tr ng d li u. Tr ng s th t c a segment u tiên

nh n giá tr 42. Vì client ch a nh n c b t k d li u nào t server, nêntr ng s biên nh n trong segment này nh n giá tr 79.

Segment th hai c server g i cho client. Có hai m chú ý v isegment này, u tiên server biên nh n cho d li u v a nh n c. V i giá tr43 trong tr ng s biên nh n, server báo cho client r ng nó nh n ng t t ccác byte có s th t không v t 42 và bây gi ang ch nh n byte th 43 .Th hai là segment này s ch a l i kí t (ph n h i l i) Lúc y tr ng dli u c a segment th hai ch a mã ASCII c a ký t . Giá tr tr ng s th


Trang 138

c a segment th hai này là 79, là s th t c a byte u tiên trong dòng dli u chuy n t server sang client. Chú ý r ng biên nh n cho d li u t client

i server c t ngay trong segment ch a d li u t server t i client. âyi là biên nh n ghép uôi (piggybacking).

Segment th ba c g i t client t i server. M c ích duy nh t c a nólà biên nh n d li u nh n c t server (chú ý segment th hai ch a d li ulà kí t t server t i client). Segment th ba có tr ng d li u r ng (biênnh n không i kèm v i d li u g i n server). Tr ng s biên nh n c asegment này nh n giá tr 80 vì client ã nh n c t t c các byte có s th tkhông v t 79 và ang i byte có s th t 80. Có l b n nghe th t khôngbình th ng khi segment này c ng có s th t khi nó ch ng ch a d li u.Nh ng tiêu TCP có tr ng s th t , nên ph i t giá tr nào ó vào trongtr ng này.

``

Host A Host B

Seq=42, ACK=79, data- C

Seq=43, ACK=80

Seq=79 ACK=43, data- C

Usertypes

Host ACKsreceipt of echoes back

Host ACKsreceipt of

echoes Time

Hình 3.30 S th t và s biên nh n trong ví d Telnet

5. Truy n d li u tin c y

ch v t ng m ng c a Intemet không tin c y: IP không m b o vi cchuy n datagram, không m b o g i datagram úng th t c ng nh không

m b o tính toàn v n d li u. V i d ch v IP, datagram có th b tràn t i bm router và o ó không bao gi n c ích, d li u có th n không

úng th t hay các bit trong datagram có th b l i. B i vì segment c a t ng


Trang 139

giao v n c t trong IP datagram truy n qua m ng nên segment c ang giao v n c ng có th ph i g p nh ng v n nêu trên.

TCP t o ra m t ng truy n d li u tin c y trên dình v không tin c ya IP. D ch v truy n d li u tin c y c a TCP m b o dòng d li u t i ti n

trình nh n không có l i, liên t c, không trùng g p d li u, ng th t . Cóngh a là dòng byte nh n c gi ng h t dòng byte g i i. M c này nghiên

u cách th c cung c p d ch v truy n d li u tin c y c a TCP. Chúng ta sth y r ng d ch v truy n d li u tin c y c a TCP s d ng r t nhi u nguyên lý

b n ã nghiên c u các m c trên.

n gi n, chúng ta coi k t n i TCP gi a hai máy A và B chuy n dli u t máy A t i máy B. T i phía g i (máy A), th c th TCP l y d li u c a

ng ng d ng, óng gói trong các segment và chuy n cho t ng m ng. Do ónh n d li u t t ng ng d ng, óng gói d li u trong các segment và g isegment i chính là s ki n quan tr ng u tiên mà th c th TCP bên g i ph i

lý. Ngay sau khi chuy n segment cho IP, TCP kh i ng timer chosegment ó. Th i gian i h t (timeout) gây ra m t ng t t i máy A. TCP ph n

ng v i s ki n timeout, ây chính là s ki n th hai mà bên g i TCP ph i xlý b ng cách truy n l i segment gây ra ng t th i gian.

ki n th ba mà bên g i TCP ph i x lý là nh n c m t segmentbiên nh n (ACK) t bên g i (chính xác h n là m t segment ch a giá trtr ng biên nh n ACK h p l ) ây, th c th TCP phía g i ph i quy t nhó là ACK l n u tiên nh n c (t c là biên nh n cho m t segment ã g i

nh ng ch a c biên nh n) hay ch là ACK trùng l p (biên nh n l i m t góitin ã t ng c biên nh n). Trong tr ng h p là ACK u tiên thì bên g i sbi t r ng t t c các byte có s th t không v t giá tr biên nh n v a nh n

c ã c nh n úng t i phía bên nh n. Khi ó, bên g i có th c p nh tbi n tr ng thái TCP ki m soát s th t c a byte cu i cùng mà nó cho r ng ã

c nh n chính xác và theo úng th t t i phía bên nh n.

TCP cung c p ng truy n tin c y b ng cách s d ng ACK vàtimer. TCP biên nh n cho d li u ã c nh n chính xác, và truy n l isegment n u cho r ng segment hay biên nh n t ng ng c a nó b m tho c có l i. Phiên b n hi n th i c a TCP c ng có c ch NAK n, y la

ch truy n l i nhanh c a TCP khi nh n c 3 ACK cho cùng m tsegment c g i. TCP s d ng s th t cho phép bên nh n xác nhsegment b m t ho c trùng l p. Cái này t ng t nh tr ng h p giaoth c truy n d li u tin c y c a chúng ta. TCP không ch c ch n csegment hay biên nh n c a nó b l i, b m t hay ch n tr , nó x lý


Trang 140

gi ng nh nhau: truy n l i.

TCP c ng th c hi n vi c g i liên t c (c ch ng ng), cho phépbên g i có th g i nhi u segment mà ch a c n nh n biên nh n ngay.

ch nay cho phép nâng cao áng k hi u su t c a n truy n. Sng t i a các segment c g i ch a c n biên nh n ngay ph thu c

vào c ch ki m soát l u l ng và ki m soát t c ngh n c a TCP.

hi u v ph n ng c a bên g i khi nh n c ACK trùng l p, u tiênchúng ta ph i xét t i sao bên nh n g i ACK trùng l p. B ng 3.1 tóm t t cácchính sách chung c a th c th TCP nh n. Khi bên nh n TCP nh n segment có

th t l n h n s th t úng th t ang c mong i, nó phát hi n cón tr ng trong dòng d li u - ngh a là thi u segment. Vì TCP không s

ng biên nh n ph nh (NAK) nên bên nh n không th g i biên nh n phnh. Thay vào ó, nó biên nh n l i byte úng th t cu i cùng mà nó nh n

c (t o ra ACK trùng l p). N u bên g i TCP nh n c 3 ACK trùng l pcho cùng m t segment, nó s cho r ng segment ngay sau segment c biênnh n ba l n b m t. Trong tr ng h p này, TCP th c hi n c ch truy n l inhanh (fast retransmit) [RFC 258], g i l i segment b cho là m t tr c khitimer c a segment ó h t h n (k t thúc).

/* assume sender is not contrained by TCP flow or congestion control, that datafrom above is less than MSS in size, and that data transfer is in one direction only*/sendbase = initial_sequence numbernextseqnum = initial_sequence number

loop (forever) {switch (event)

event: data received from application abovecreate TCP segment with sequence number nextseqnumstart timer for segment nextseqnumpass segment to IPnextseqnum = nextseqnum + length(data)break; /* end of event data received from above */

event: timer timeout for segment with sequence number yretransmit segment with sequence number ycompute new timeout interval for segment ybreak: /* end of timeout event */


Trang 141

event: ACK received with ACK field value of yif (y > sendbase) { /* cumulative ACK of all data up to y */

cancel all timers for segments with sequence numbers < y sendbase = y }

else {/* a duplicate ACK for already ACKed segment */ Increment number of duplicate ACKs received for y If (number of duplicate ACKs received for y == 3) { /* TCP fast retransmit */ Resend segment with sequence number y Restart timer for segment y } } break; /* end of ACK received event */} /* end of loop forever */

Hình 3.31 Bên g i c a TCP

ki n Hành ng ti p nh n c a TCP

Segment n có s th t là s th tmong mu n. T t c d li u n s th

mong mu n ã c biên nh n.Không có kho ng tr ng trong d li unh n c

Trì hoãn ACK. i segment úng th ti p theo trong kho ng th i gian

500ms. N u segment này không xu thi n m i g i ACK

Segment n có s th t là s th tmong mu n. Segment n tr c ang

i g i biên nh n. Không có kho ngtr ng trong d li u nh n c

Ngay l p t c g i i ACK tích lu duynh t biên nh n cho c hai segmentúng th t .

Segment không úng th t n, có th t cao h n s th t mong

mu n nh n. Phát hi n có kho ngtr ng d li u.

Ngay l p t c g i i ACK trùng l p vàch ra s th t c a byte mong mu nnh n ti p theo.

Segment n l p y m t ph n ho ctoàn b tr ng trong d li u nh n c

Ngay l p t c g i i ACK biên nh ncho n d kho ng li u úng th tliên t c l n nh t nh n c


Trang 142

timeo

ut

Hình 3.32 Truy n l i vi m t ACK

Chúng ta k t thúc th o lu n ây xem xét vài tr ng h p n gi n.Gi s r ng segment này có s th t là 92 và có 8 byte d li u. Sau khi g isegment này, máy A ch m t segment ACK v i giá tr biên nh n 100 c a máyB. M c dù segment g i t máy A ã n máy B nh ng ACK g i t máy B

n máy A b m t. Trong tr ng h p này, khi h t th i gian i, máy A truy ni m t segment gi ng h t cho B. D nhiên khi nh n c segment truy n l i,

máy B s phát hi n s trùng l p nh tr ng s th t . Vì v y th c th TCPtrên máy B s lo i b segment truy n l i.

Trong tr ng h p th hai, máy A g i hai segment liên ti p. Segment utiên có s th t là 92 và 8 byte d li u, segment th hai có s th t là 100và 20 byte d li u. Gi s c hai segment này u n máy B nguyên v n vàmáy B g i biên nh n ACK riêng r cho t ng segment. ACK cho segment utiên có s biên nh n là 100 và cho segment th hai là 120. L i gi s r ng chai ACK u không n c máy A tr c khi h t th i gian i c a segment

u tiên. Khi h t th i gian i, máy A g i l i segment u tiên có s th t92. V y máy A có g i l i segment th hai không ? Theo quy t c mô t trên,máy A ch g i l i segment th hai n u h t th i gian i tr c khi ACK có sbiên nh n 120 ho c l n h n n. Vì v y, nh minh ho trên hình 3.33, n uACK th hai không m t và n tr c timeout c a segment th hai thì máy A

không ph i g i l i segment th hai.


Trang 143

Trong tr ng h p th ba và c ng là tr ng h p cu i cùng, gi s máytính A g i hai segment gi ng nh trong ví d hai. ACK c a segment u tiên

m t, nh ng tr c khi h t th i gian i c a segment u tiên, máy A nh nc ACK có s biên nh n 120 - do ó máy A hi u r ng m y B ã nh n c

t c các byte n t n byte th 119, vì v y máy A không ph i g i l i segmentnào trong hai segment.

``

Host A Host B

Seq=92, 8 bytes dataS

eq92

timeo

ut

Seq=92, 8 bytes data

ACK=120

Seq=100, 20 bytes data

ACK=100

ACK=120

Seq

100

timeo

ut

Hình 3.33 Segment không c n truy n l i vì ACK n tr c thi h t th i gian i

c dù trong ph n tr c chúng ta ã nói TCP là giao th c ki u Go-Back-N vì các giá tr biên nh n mang tính tích lu và bên nh n không biênnh n cho các segment ã nh n úng nh ng không theo s th t . TCP bên g ich c n ghi nh s th t nh nh t c a byte ã c g i nh ng ch a cbiên nh n (sendbase) và s th t cho byte ti p theo s c g i i(nextseqnum). Tuy nhiên c n l u ý r ng m c dù thành ph n truy n d li u tin

y c a TCP gi ng Go-Back-N, nh ng không ph i gi ng hoàn toàn. phânbi t m t s m khác nhau gi a TCP và Go-Back- N, chúng ta hãy xem ugì s x y ra khi bên g i g i các segment nên ti p 1, 2 ..........N, t t c segmentnày u c nh n úng th t và không có l i. Gi s ACK c a segmentn<N b m t nh ng ACK c a N- 1 segment còn l i n bên nh n tr c khi h tth i gian i c a t ng segment. Trong tr ng h p này, Go-Back-N s truy n

i không ch packet n mà còn là t t c nh ng gói tin sau n+l, n+2, .....,N. TCP truy n l i nhi u nh t là segment th n. Th m chí TCP s không truy n l i


Trang 144

segment th n n u ACK cho segment th n+1 n tr c khi h t th i gian i(timeout) c a segment th n.

timeo

ut

Hình 3.34 ACK tích l y tránh vi c truy n l i segment u tiên

n ây có m t s xu t [RFC 2018; Fall 1996 ; Mathis 1996] mng c ch biên nh n c a TCP cho gi ng ki u giao th c Selective Repeat. Ý

ng chính trong nh ng xu t này là cung c p cho bên g i nh ng thông tinng minh v segment nào ã c nh n úng và segment nào ch a nh nc.

6. Ki m soát l u l ng

Nh c l i r ng, c p thi t b u cu i m i phía c a k t n i TCP u cóm d li u (buffer). Khi k t n i TCP nh n c úng m t dòng byte liên

c ( úng th t ), nó s t dòng byte này vào b m nh n (receive buffer).Ti n trình ng d ng nh n t ng ng s c d li u t b m này, nh ngkhông nh t thi t là ph i c ngay khi d li u n. Có th ti n trình ng d ngnh n ph i th c hi n nhi u tác v khác nên ch a c c d li u trong b

m. N u ng d ng c d li u ch m thì bên g i có th làm tràn b m nh ndo d li u c g i quá nhi u và quá nhanh. Chính vì lý do này TCP cung

p d ch v ki m soát l u l ng (flow control) tránh hi n t ng bên g ilàm tràn b m bên nh n. Ki m soát l u l ng là quá trình làm t ng thích(matching) v t c : t ng thích gi a t c bên g i g i v i t c nh n c abên nh n. Nh ã l u ý ph n tr c, bên g i TCP c ng b gi i h n do t c


Trang 145

ngh n trong m ng IP, ây chính là c ch ki m soát t c ngh n (congestioncontrol) c a TCP. M c dù ki m soát l u l ng gi ng ki m soát t c ngh n(h n ch t c g i c a bên g i), tuy nhiên chúng c th c hi n v i nh ng

c ích khác nhau. Nhi u ng i coi hai thu t ng này t ng ng nhau, vìy ng i c nên xem xét k phân bi t hai tr ng h p.

Hình 3.35 Bi n receive window và b m nh n

cung c p c ch ki m soát l u l ng, TCP bên g i s d ng bi nreceive window. ây là giá tr mà bên nh n báo cho bên g i bi t l n vùng

m còn r i c a nó. Trong k t n i hai h ng, m i phía k t n i có giá trreceive window phân bi t. Giá tr receive window ng, có ngh a 1à nó sthay i trong th i gian k t n i. Chúng ta hãy nghiên c u giá tr receivewindow trong ví d truy n file. Gi s máy A g i m t file l n t i máy B qua

t n i TCP. Máy B s kh i t o b m cho k t n i này v i l nRcvBuffer. Ti n trình ng d ng trên B c d li u t b m. Chúng ta nhngh a m t s bi n sau:

LastByteread = s th t c a byte cu i cùng trong dòng d li u mà ti ntrình ng d ng trong máy B c t buffer

LastByteRcvd = s byte cu i cùng trong dòng d li u n t m ng vàc trong receive buffer c a máy B

Vì TCP không c phép tràn b m nên chúng ta ph i có :

LastByteRcvd LastByteread < RcvBuffer

Receive window là giá tr RcvWindow, là l n vùng m r i:

RcvWindow = RcvBuffer - [LastByteRcvd LastByteread]


Trang 146

i vì l n vùng m r i thay i theo th i gian nên giá trRcvWindow ng. K t n i s d ng bi n RcvWindow cung c p d ch vki m soát l u l ng nh th nào? máy B báo cho máy A l n vùng r i mànó có trong b m là bao nhiêu b ng cách t giá tr RcvWindow hi n th ivào trong tr ng window c a t t c các segment g i t i A. Ban u máy Bthi t l p RcvWindow RcvBuffer. Rõ ràng t c u này thì máy Bph i ki m soát vài bi n k t n i.

Máy A c ng có hai bi n LastByteSent và LastByteAcked. l ch gi ahai bi n này, LastByteSent - LastByteAcked 1à s l ng d li u ch a cbiên nh n mà A g i qua k t n i. B ng cách kh ng ch s l ng d li u ch a

c biên nh n nh h n giá tr RcvWindow, A m b o không làm tràn bm t i B. Do v y trong su t th i gian k t n i, A ph i m b o:

LastByteSent - LastByteAcked <= RcvWindow

t v n k thu t nh n y sinh ây. Gi s b m máy B y, cóngh a là RcvWindow = 0. Sau khi thông báo t i máy A là RcvWindow = 0,máy B không có gì g i t i máy A. Khi ti n trình ng d ng máy B l y dli u lên làm cho b m r ng thì TCP không g i segment m i cùng v i giá trRcvWindow m i t i máy A - TCP ch g i segment t i A khi có d li u ho cACK g i. B i v y máy A s không bao gi c thông báo ã có thêmkho ng tr ng trong b m B. Máy A b khoá và không truy n thêm dli u. gi i quy t v n này, c t TCP yêu c u máy A ti p t c g isegment v i m t byte d li u khi receive window c a máy B b ng 0. Nh ngsegment này s c B biên nh n. Khi b m b t u có vùng r ng thì tronggói biên nh n s có c giá tr khác không c a RcvWindow.

Khác TCP, UDP không có c ch ki m soát l u l ng. hi u v n này, chúng ta hãy xem th c th UDP g i các segment t ti n trình trên máy A

i ti n trình trên máy B. UDP s t các segment (chính xác h n là d li utrong segment) vào trong m t hàng i có l n h u h n ng v i socket nàoó ( c a ti n trình). Ti n trình c l n l t t ng segment trong hàng i.

u t c c c a ti n trình không nhanh thì hàng i s tràn và cácsegment n sau s b m t.

7. Qu n lý k t n i TCP

Trong ph n này chúng ta xem xét m t k t n i TCP c thi t l p và k tthúc nh th nào.


Trang 147

c dù ây là v n không h p d n nh ng l i quan tr ng b i vì giain thi t l p k t n i TCP nh h ng l n n tr (ch ng h n nh khi duy t

Web). Bây gi chúng ta xem m t k t n i TCP c thi t l p nh th nào? Gi ti n trình ch y trên máy client mu n kh i t o m t k t n i t i m t ti n trình

trên server. u tiên ti n trình ng d ng trên client yêu c u th c th TCP c anó (client) thi t l p m t k t n i t i m t ti n trình trên server. Sau ó th c thTCP client kh i t o k t n i TCP t i th c th TCP trên server qua nh ng b csau:

• c 1: u tiên phía TCP client g i m t segment c bi t t i TCPserver. Segment c bi t này không ch a d li u c a t ng ng d ngnh ng c SYN (m t bit thu c tr ng c (flag)) trong ph n tiêu

c t giá tr 1 . Vì th ôi khi segment c bi t này c g i làSYN segment. Ngoài ra TCP client ch n s th t ban u (client_isn)và t giá tr này vào tr ng s th t c a SYN segment. Segment này

c t trong l p datagram g i t i server.

• c 2: Khi IP datagram ch a TCP segment n server (n u nc) thì server l y SYN segment ra kh i datagram, phân ph i b

m và các bi n TCP ph c v k t n i ng th i g i i m t segmentc bi t thông báo ch p nh n k t n i t client. Segment này c ng

không ch a d li u c a t ng ng d ng. Tuy nhiên nó ch a ba thôngtin quan tr ng trong ph n tiêu . Th nh t bit SYN s c thi t l pgiá tr 1. Th hai, tr ng biên nh n trong tiêu nh n giá tr client_isn+ 1. Cu i cùng, server ch n s th t b t u c a mình (server_isn) và

t giá tr này vào tr ng s th t trong tiêu c a segment. V isegment ch p nh n k t n i, server ng ý ã nh n c t client góiSYN yêu c u thi t l p k t n i v i s th t b t u t client_isn. Ch pnh n thi t l p k t n i này. S th t c a server b t u t server isn".

ôi khi ây c g i là SYNACK segment.

• c 3: Khi nh n c segment ch p nh n k t n i, client c ng kh io b m và các bi n ph c v k t n i. Client g i segment th ba

biên nh n segment ch p nh n k t n i c a server (b ng cách t giá trserver_isn+1 vào tr ng s biên nh n trong tiêu c a TCP segment).Bit SYN c t giá tr 0 vì k t n i ã c thi t l p.


Trang 148

``

Client host Server host

Connection request (SYN=1 seq=client_isn)

Connection granted (SYN=1 seq=server_isn,

TimeTime

ACK (SYN=0, seq=client_isn+1,ack=server_isn+1)

ask=client_isn+1)

Hình 3.36 Giai n b t tay ba b c trong thi t l p ng truy n c a TCP

Sau khi ã th c hi n 3 b c này thì client và server có th trao isegment ch a d li u. Bit SYN trong các segment này c t giá tr 0. Nh

y, thi t l p c k t n i hai máy ph i trao i 3 segment. Vì th th t ct n i c xem là quá trình b t tay ba b c (three tay handshacke).

timed

wai

t

Hình 3.37 K t thúc k t n i TCP


Trang 149

Bây gi chúng ta xét n vi c óng k t n i TCP. C hai ti n trình thamgia k t n i TCP u có th k t thúc k t n i. Khi k t n i k t thúc thì các tàinguyên (b m và các bi n TCP) trong máy c gi i phóng. Ví d clientquy t nh óng k t n i. Ti n trình ng d ng client s a ra l nh óng. Khió TCP client g i m t segment TCP c bi t n ti n trình server. ây là FIN

segment vì c FIN trong segment này c t giá tr 1. Khi server nh n csegment FIN, nó s g i l i cho client m t segment ACK biên nh n segmentFIN c a client. K ti p server g i l i m t segment k t thúc FIN (có bit FIN

c t giá tr 1). Cu i cùng client g i segment ACK biên nh n segmentFIN t server. T i th i m này thì t t c tài nguyên c a hai máy u cgi i phóng.

Trong su t th i gian k t n i TCP, giao th c TCP ch y trên m i máychuy n qua các tr ng thái TCP (TCP state). Hình 3.39 minh ho quá trìnhthay i tr ng thái TCP x y ra bên phía client. TCP client b t u tr ng tháióng (CLOSED). ng d ng bên phía client kh i t o m t k t n i TCP. u

này òi h i TCP client g i SYN segment t i TCP server. Sau khi g i SYNsegment, TCP client chuy n sang tr ng thái SYN_SENT. Trong tr ng tháiSYN_SENT, TCP client i SYNACK segment (biên nh n cho SYN segment

a nó). Khi nh n c segment này, TCP client chuy n sang tr ng tháiESTABLISHED. tr ng thái ESTABLISHED, TCP client có th g i vành n nh ng TCP segment ch a d li u (là d li u th c s do ng d ng t o ra)

Wait 30 second

CLOSED

SYN_SENT

ESTABLISHED

FIN_WAIT_1

FIN_WAIT_2

TIME_WAIT

Client applicationInitiates a TCP connection

Send SYN

Receive SYN & ACK,send ACK

Send FIN

Receive FIN,send ACK

Receive ACK,send nothing


Trang 150

Hình 3.38 Dòng tr ng thái c a TCP

Gi s ng d ng client quy t nh óng k t n i (server t ng t ). Khi óTCP client g i FIN segment và chuy n sang tr ng thái FIN-WAIT_1. Trongtr ng thái này, TCP client i segment biên nh n t phía server. Sau khi nh n

c segment này, TCP client chuy n sang tr ng thái FIN_WAIT_2. Trongtr ng thái FIN_WAIT_2, TCP client i FIN segment t serv r. Sau khi nh nsegment này, TCP client g i segment ACK biên nh n t i server và chuy nsang tr ng thái TIME_WAIT. Trong tr ng thái TIME_WAIT, TCP client cóth g i l i biên nh n ACK trong tr ng h p ACK tr c b m t. Th i gian i

tr ng thái TIME_WAIT ph thu c vào ph n m m tri n khai TCP, nh ngth ng nh n các giá tr 30 giây, m t phút, hai phút. Sau khi h t th i gian i,

t n i chính th c c óng và t t c tài nguyên phía client (bao g m c shi u c ng) c gi i phóng.

Trong hai s bi n i tr ng thái v a nghiên c u, chúng ta ã tìm hi u c ch thi t l p và gi i phóng ng truy n c a TCP nh th nào. có

th hi u sâu v chi ti t có th tìm c trong [Stevens 1994]

Hình 3.39


Trang 151

VI. KI M SOÁT T C NGH N C A TCP

Trong các ph n tr c, chúng ta ã nghiên c u cách th c cung c p d ch truy n tin tin c y gi a hai ti n trình ch y trên nh ng thi t b u cu i khác

nhau c a TCP. M t d ch v c c k quan tr ng khác c a TCP là c ch ki msoát t c ngh n. C ch này c a TCP ch d a vào các thi t b u cu i chkhông d a vào c ch ki m soát t c ngh n c a t ng m ng vì t ng IP khôngcung c p cho TCP các thông tin minh b ch khi có t c ngh n. Tr c khi i sâuvào chi ti t, chúng ta hãy xem xét chung v c ch ki m soát t c ngh n c aTCP và m c tiêu ki m soát t c ngh n c a TCP khi nhi u k t n i TCP cùngchia s m t ng truy n b t c ngh n.

t n i TCP ki m soát t c truy n c a nó b ng cách gi i h n s l ngcác segment ã g i nh ng ch a c biên nh n. nh ngh a w 1à s l ngcho phép các segment ch a c n c biên nh n, th ng coi nh kích th c

a s c a TCP (TCP window). Lý t ng 1à k t n i TCP cho phép truy ni t c t i a có th (càng nhi u segment ch a c biên nh n) ch ng nào

mà ch a x y ra hi n t ng m t segment do b t c ngh n. Nói chung k t n iTCP b t u v i giá tr w t ng i nh và sau ó th m dò kênh truy n còn

i không b ng cách t ng d n giá tr w. K t n i TCP ti p t c c t ng w chon khi x y ra m t d li u (s ki n h t th i gian i-timeout hay nh n c

các biên nh n trùng l p). Khi ó TCP s gi m w t i m t giá tr an toàn vàsau ó l i b t u th m dò kênh truy n r i b ng cách t ng d n giá tr w.

3.6.1 T ng quan v ki m soát t c ngh n c a TCP

Trong m c 3.5 chúng ta ã th y m i k t n i c a TCP có b m g i, bm nh n và m t vài bi n (LastByteRead, RcvWin...). C ch ki m soát t c

ngh n c a TCP b sung thêm hai bi n n a: congestion window (c a s t cngh n) và threshold (ng ng). C a s t c ngh n, ký hi u là CongWin bi uth s l ng d li u t i a mà ng i g i có th g i qua k t n i. Nh v y kh i

ng d li u c g i không c v t quá CongWin và RcvWin, t c là:

LastByteSend LastByteAcked <= min {CongWin,RcvWin}

Ng ng ký hi u là threshold s nh h ng t i quá trình t ng c aCongWin nh th o lu n.

Chúng ta hãy xem giá tr CongWin t ng trong su t k t n i TCP nh thnào. t p trung vào c ch ki m soát t c ngh n (khác v i ki m soát l u

ng), chúng ta gi thi t r ng b m nh n l n có th b qua các h nch c a c a s nh n. Trong tr ng h p này s l ng d li u g i ch a c n


Trang 152

c biên nh n ch b gi i h n b i CongWin. Chúng ta c ng gi thi t r ngphía g i c n g i nhi u d li u.

Khi k t n i TCP ã c thi t l p gi a hai h th ng u cu i, ti n trìnhng d ng g i chuy n d li u t i b m g i c a TCP. TCP chia d li u thành

các kh i v i kích th c MMS, t các kh i d li u trong TCP segment, vàchuy n segment t i t ng m ng g i i. C a s t c ngh n c a TCP u ti t

l ng segment c g i. Ban u, CongWin nh n giá tr 1 MMS, TCP g isegment u tiên và c biên nh n. N u segment này c biên nh n tr ckhi timeout, phía g i t ng CongWin lên MMS và g i i hai segment. N unh ng segment này c biên nh n trong th i gian i c a chúng, CongWin

i c t ng thêm 1 MMS cho m i segment c biên nh n. Khi óCongWin m i là 4 MMS và phía g i g i i b n segment. Th t c này cth c hi n liên t c cho t i khi (1) CongWin v t ng ng (threshold) hay (2)không nh n c biên nh n trong th i gian ch biên nh n.

Trong giai n này, c a s t c ngh n (CongWin) t ng theo hàm s m .Ban u nó nh n giá tr 1 MSS, sau ó t ng lên 2 MMS, 4 MMS, 8 MMS . . .. ây là giai n kh i u ch m (slow start) vì giá tr c a s kh i u v igiá tr nh (1 MMS). Tuy v y giá tr c a s t ng khá nhanh.

Giai n slow-start k t thúc khi CongWin v t ng ng. Khi ó giá trCongWin s t ng tuy n tính ch không còn t ng theo hàm s m . T c là n uCongWin = w, sau khi nh n c biên nh n cho w segment, giá tr CongWin

t ng lên 1, CongWin = w+1. ây là giai n tránh t c ngh n (congestionavoidance).

Giai n tránh t c ngh n ti p t c khi v n nh n c biên nh n trongth i gian i. Tuy nhiên giá tri c a s c ng nh t c g i d li u không th

ng mãi. n lúc nào ó s x y ra s c m t gói d li u router. u nàyn n s ki n timeout phía g i. Lúc này giá tr ng ng (threshold) nh n

giá tr b ng m t n a CongWin, CongWin c t b ng 1 MMS. Bên g i sti p t c t ng nhanh giá tr CongWin theo hàm s m cho n khi nó v tng ng.

Tóm l i :

Khi c a s t c ngh n ch a v t ng ng, c a s s t ng theo hàm m .

Khi c a s t c ngh n v t ng i, c a s s t ng tuyên tính

Khi h t th i gian i, giá tr ng ng b ng m t n a giá tr c a s t cngh n hi n th i và c a s t c ngh n nh n giá tr 1 .


Trang 153

u b qua giai n slow-start, ch ng ta s th y TCP t ng l n c a theo c p s c ng khi m ng ch a b t c ngh n và gi m l n c a s theop s nhân (chia 2) ngay khi m ng b t c ngh n. Vì v y, TCP c coi là

thu t toán AIMD (additive-increase, multiplicative-decrease)

Giá tr l n c a s t c ngh n c a TCP c minh ho trong hình 3.49.Trong hình này, ng ng ban u b ng 8 MSS. C a s t c ngh n t ng nhanhtheo lu th a 2 trong giai n slow start và t ng ng t i t=3. Giá tr c a s

c ngh n t ng tuy n tính n khi xu t hi n m t mát d li u. Gi s khi dli u b m t, c a s t c ngh n có giá tr 12 MMS. Ng ng m i c t b ng0.5 CongWin 6 MSS và c a s t c ngh n b ng 1 MMS. Quá trình l i cti p t c. Thu t toán ki m soát t c ngh n này do V.Jacobson xu t [Jacobson1988]. Hi n nay có nhi u bi n th c a thu t toán Jacobson (xemStenven(1994) và RFC 2581).

21 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1514

1

2

3

4

5

6

7

9

10

11

12

13

8

14

15

0

Threshold

Threshold

Hình 3.40 C a s ki m soát t c ngh n


Trang 154

Tahoe, Reno và Vegas

Thu t toán ki m soát t c ngh n c a TCP ây c g i là Tahoe. M tn v i thu t toán Tahoe là khi m t segment b m t, ng i g i có th ph ii trong m t kho ng th i gian dài g i l i. Vì v y m t bi n th c a Tahoei là Reno ã c tri n khai trong ph n l n các h u hành. Gi ng Tahoe,

Reno t l n c a s t c ngh n b ng 1 khi timeout (h t th i gian c a bnh th i). Tuy nhiên Reno có c ch truy n l i nhanh mà chúng ta ã kh o

sát trong m c 3.5. Phía g i s g i l i gói tin ã nh n c biên nh n ba l nngay c khi ch a h t th i gian i c a gói tin này. Reno c ng s d ng c chkhôi ph c nhanh (fast recovery). Hi n nay ph n l n th c th TCP s d ngthu t toán Reno.Tuy nhiên có nhi u thu t toán c i ti n hi u su t c a Reno -nh Vegas.


Trang 155

Ch ng 4:NG M NG

I. CÁC MÔ HÌNH D CH V C A T NG M NG

Nh ã th y trong ch ng tr c, t ng giao v n cung c p d ch v truy nthông gi a hai ti n trình ang ch y trên hai máy tính khác nhau. có thcung c p c d ch v này, t ng giao v n ph i s d ng d ch v cung c p

ng truy n gi a hai máy tính c a t ng m ng. Nói c th h n, t ng m ngchuy n gói tin (segment) c a t ng giao v n t máy tính này n máy tínhkhác. T i máy tính g i, t t c các segment c a t ng giao v n c chuy nxu ng t ng m ng. Nhi m v c a t ng m ng là chuy n nh ng segment này nmáy tính ích và g i t i th c th nào ó t ng giao v n bên trên. Công vi cchuy n segment t t ng giao v n máy tính ngu n n t ng giao v n máy tính

ích c a t ng m ng chính là n i dung c a ch ng này. Chúng ta s th y r ngkhông gi ng t ng giao v n, t ng m ng g m nhi u máy tính và các routertrung gian. Vì th , giao th c t ng m ng là m t trong nh ng giao th c ph c t pnh t.

Hình 4.1 minh h a m t m ng n gi n v i hai máy tính H1 và H2 vàt s router trên ng truy n gi a H1 và H2. T ng m ng máy tính g i

th c hi n b c g i u tiên trên toàn b hành trình c a gói tin. Ví d n u H1i gói tin n H2 thì t ng m ng trên H1 s truy n gói tin này n router g n

nh t: R2. T i máy tính nh n (ch ng h n H2), t ng m ng s nh n gói tin trouter g n nó nh t (trong tr ng h p này là R2) và chuy n lên cho t ng giao

n t i H2. Vai trò chính c a router là chuy n gói tin t m t u vào nào ó(input) t i m t u ra nào ó (output). Chú ý r ng các t ng trên c a t ng m ng(giao v n, ng d ng) không ho t ng t i các router trong hình 4.1 b i vìrouter không c n thi t ph i ch y các giao th c t ng giao v n hay t ng ng

ng (ngo i tr các m c ích ki m soát).

Vai trò c a t ng m ng n gi n chi là chuy n gói tin t máy tính g i nmáy tính nh n. Vì th t ng m ng có ba ch c n ng quan tr ng sau ây:

• Xác nh ng i (Path determination) : T ng m ng ph i xác nhcác router trung gian hay tuy n ng (path) mà gói tin c truy n

n i g i n n i nh n. Thu t toán xác nh tuy n ng nh v y g i


Trang 156

là thu t toán nh tuy n" (routing algorithm). Thu t toán nh tuy n squy t nh ng i cua các g i tin t máy tính nh n n máy tính g i(trong ví d là máy tính H1 và máy tính H2). Tr ng tâm c a ch ngnày là các thu t toán nh tuy n. Trong ph n 4.2, chúng ta s nghiên

u lý thuy t c a thu t toán nh tuy n, t p trung vào nhóm: Linkstate và Distance vector. Chúng ta s th y ph c t p c a thu t toán

nh tuy n t ng t l v i s l ng router trên ng truy n. u nàyn n nh tuy n phân c p.

`

`

`

`

Company network

`

AppliactionTransportNetwork

LinkPhysical Network

Data LinkPhysical

NetworkData LinkPhysical





LinkPhysical

End system H1

End system H2

Router R1

Router R2

Router


`

Hinh 4.1 M t s router trên ng truy n gi a H1 và H2

• Chuy n m ch (Switching): Khi gói tin n u vào c a m t router,router ph i quy t nh g i gói tin n u ra thích h p nào. Ví d , góitin t máy H1 n router R1 s ph i c chuy n n router k ti ptrên ng t i H2. Trong ph n 4.6 chúng ta s nghiên c u ho t ng


Trang 157

bên trong c a router và quá trình chuy n m t gói tin t u vào nu ra trong m t router di n ra nh thê nào.

• Thi t l p ng truy n (Call setup): Trong ph n tr c trình bày vTCP, chúng ta th y r ng hai th c th truy n thông ph i có m t giai

n t tay tr c khi trao i d li u th c s . u này cho phépbên g i và bên nh n thi t l p các thông tin tr ng thái c n thi t (ví d ,

th t kh i u l n c a s ). V i m t s ki n trúc m ng khác (ví ATM) òi h i các router trên tuy n ng t ngu n n ích ph it tay nhau tr c khi b t u truy n d li u th c s . Trong t ngng, quá trình này c g i là thi t l p ng truy n (call setup).

Chúng ta s th y t ng m ng trong ki n trúc Internet không òi h icông vi c này.

Tuy nhiên, tr c khi i sâu vào chi ti t các khái ni m và tri n khai c ang m ng, chúng ta s xem xét t ng quát nh ng ki u d ch v khác nhau c ang m ng.

1. Mô hình d ch v m ng:

Khi t ng giao v n thi t b g i chuy n các gói tin xu ng t ng m ng, li ung giao v n có th tin c y t ng m ng chuy n gói tin này n n ích

không? Li u khi g i nhi u gói tin chúng có c chuy n n t ng giao v na thi t b nh n theo úng th t không? V n t c g i các gói tin có c xácnh tr c không? T ng m ng có ph n h i l i các thông tin nên quan n t c

ngh n không? Mô hình d ch v m ng s tr l i nh ng câu h i này và nhi un khác.

1.1. Chuy n mach gói (datagram) và chuy n mach o (virtual circuit)

Có l m tr u t ng quan tr ng nh t mà t ng m ng che d u các t ngtrên là vi c có s d ng m ch o (Virtual Circuit - VC) hay không. V khía

nh nào ó m ch o t ng t m ng n tho i. truy n th ng (m c dù m ngn tho i s d ng m ch th c). Có ba giai n trong chuy n m ch o:

• Thi t L p VC: trong c giai n thi t l p, n i g i thông báo a chnh n v i t ng m ng, yêu c u t ng m ng thi t l p VC. T ng m ng xác

nh tuy n ng gi a bên g i và bên nh n, t c là chu i các cungng (hay ng k t n i - link) và các thi t b chuy n m ch (switch -

nút trung gian) mà t t c các gói d li u s i qua. u này yêu c uvi c c p nh t b ng nh tuy n và d tr tài nguyên trong m i thi t bchuy n m ch.


Trang 158

• Truy n d li u: Sau khi thi t l p c VC, d li u có th cchuy n trong VC.

• óng m ch o: Giai n này b t u khi phía g i (ho c phía nh n)báo cho t ng m ng yêu c u óng VC. T ng m ng s thông báo chothi t b u cu i bên kia c ng nh các thi t b chuy n m ch trên VC

c p nh t l i các b ng nh tuy n, gi i phóng tài nguyên.

Có s khác bi t tuy nh - nh ng quan tr ng gi a thi t l p VC t ngng và thi t l p k t n i t ng giao v n (giai n b t tay 3 b c c a TCP).

Thi t l p k t n i t ng giao v n ch nên quan n các thi t b u cu i trênhai u mút. Hai thi t b ng ý thi t l p k t n i và tho thu n các thông s

a k t n i (ví d s th t kh i t o, l n c a s ki m soát l u l ng). Haithi t b u cu i này s nh n bi t c v s k t n i t ng giao v n, nh ngcác thi t b chuy n m ch gi a thì không. Trái l i trong t ng m ng c a m ngchuy n m ch o, t t c các thi t b chuy n m ch gi a hai thi t b u cu i utham gia vào quá trình thi t l p m ch o, và do ó u nh n bi t c t t ccác VC i qua.

Thông p trao i gi a các thi t b u cu i yêu c u kh i t o hay k tthúc m ch o, thông p trao i gi a các thi t b chuy n m ch yêu c u thi t

p VC (c p nh t b ng chuy n m ch) c g i là thông p báo hi u(signaling message). Giao th c c s d ng trao i nh ng thông pnày và giao th c báo hi u (signaling protocol). Quá trình thi t l p VC cminh ho trong hình 4.2. ATM, Frame Relay và X.25 (s c gi i thi utrong ch ng 5) là ba ki n trúc m ng s d ng chuy n m ch o.

Trong m ng chuy n m ch gói, khi thi t b u cu i mu n g i gói tin, nót vào gói tin a ch thi t b nh n và sau ó chuy n gói tin vào m ng. Nh

minh ho trong hình 4.3, không có giai n thi t l p VC nào. Nh ng thi t btrung chuy n trong m ng chuy n m ch gói ( c g i là b nh tuy n - routertrên Internet) không duy trì b t k tr ng thái nào v VC b i vì không có VC.Thi t b trung chuy n s nh tuy n gói tin n ích b ng cách xác nh ach ích, tìm ki m trên b ng nh tuy n và chuy n ti p gói tin theo h ng n

ích (gi ng vi c chuy n th bình th ng trong h th ng b u n). Vì b ngnh tuy n có th c c p nh t liên t c, nên các gói tin c g i t thi t bu cu i này n thi t b u cu i khác có th i theo nhi u tuy n ng khác

nhau và n ích không theo th t . M ng Internet công c ng ngày nay sng d ch v chuy n m ch gói.


Trang 159

` `AppliactionTransportNetwork

LinkPhysical


LinkPhysical

1. Initiate call 2. Incoming call

3. Accept call6. Receive data

4. Call connected5. Data flow begins

Hình 4.1 Mô hình d ch v chuy n m ch o

` `


LinkPhysical


LinkPhysical

2. Receive data1. Send data

Hình 4.2 Mô hình chuy n m ch gói

chuy n gói tin c a t ng giao v n, t ng m ng th ng a ra d ch vchuy n m ch o ho c d ch v chuy n m ch gói nh ng không bao gi cung

p c hai d ch v này. Ví d , d ch v c a m ng ATM 1à VC trong khi m ngInternet cung c p d ch v chuy n m ch gói.

t thu t ng t ng ng c a m ch o (VC) và m ch gói (Datagram)ng ng là d ch v h ng n i (connection-oriented) và d ch v khôngng n i (connectionless). D ch v chuy n m ch o c x p vào l p d ch

h ng n i vì ph i thi t l p và k t thúc k t n i c ng nh vi c duy trì thôngtin tr ng thái c a k t n i t i t t c thi t b chuy n m ch. D ch v chuy n m chgói c x p vào l p d ch v không h ng n i. C hai nhóm thu t ng u có

u m c ng nh nh c m và u c s d ng ph bi n trong các tàili u v m ng. Trong quy n sách này, chúng ta s d ng thu t ng ch v


Trang 160

chuy n m ch và ch v chuy n m ch gói cho t ng m ng và s d ngthu t ng ch v h ng n và ch v không h ng n cho t ng giao

n. m khác bi t này s giúp ng i c hi u c nh ng d ch v khácnhau c a 2 t ng này.

ng 4.1 ng k t nh ng nét chính c a mô hình d ch v Internet và ki ntrúc m ng ATM. Chúng ta không i sâu vào nh ng khía c nh chi ti t c a môhình d ch v ây. Ki n trúc hi n nay c a Internet ch cung c p duy nh t d ch

chuy n m ch gói, m t d ch v theo ki u c g ng t i a (best-effort). Nhminh ho trong b ng 4.1, d ch v này c ng gi ng v i vi c không cung c p b t

d ch v nào c .

Ki n trúcng

Mô hìnhch v

m b o b ngthông

m b okhông m t Th t tr Ki m soát

c ngh n

Internet g ngi a

Không Không Không Không Không

ATM CBR Có Có Có Có Không cóc ngh n

ATM VBR Có Có Có Có Không cóc ngh n

ATM ABR o m t c nh nh t

Không Có Có Không cóc ngh n

ATM UBR Không Không Có Có Không

ng 4.1Nh ng nét chính c a mô hình d ch v Internet và m ng ATM

ng không m b o th i gian g i các gói tin gi ng nhau các gói tinkhông c m b o n ích theo úng th t , và th m chí không m b ogói tin n c ích. V i nh ngh a này, m t m ng không chuyên b t kgói tin nào n ích c ng c phân lo i theo ki u c g ng t i a. (ví d

ng Internet công c ng hay b t c ngh n).

Chúng ta hãy chuy n sang mô hình d ch v ATM. ây, chúng ta s t ptrung vào mô hình d ch v ã c Di n àn ATM [ATM Forum 1997] chu nhoá. Ki n trúc ATM cung c p nhi u ki u d ch v khác nhau (t c là chu nATM có nhi u mô hình d ch v ). Trong ph m vi cùng m t m ng nh ng k t

i khác nhau có th c cung c p nh ng l p d ch v khác nhau.

ch v truy n v i t c c nh - Constant bit rate (CBR): là môhình d ch v ATM u tiên c chu n hoá có th th y c vai trò các côngty n tho i ng sau ATM. D ch v m ng CBR là s l a ch n lý t ng chovi c truy n d li u a ph ng ti n (ví d n tho i s ) theo th i gian th c


Trang 161

i t c truy n c nh. M c tiêu c a d ch v CBR là làm cho k t n i m ngtrông gi ng nh m t ng k t n i th c s (b ng dây ng hay cáp quang)gi a bên g i và bên nh n. Trong d ch v CBR các gói tin ATM (trong thu tng ATM là các t bào ATM - ATM cell) c truy n qua m ng v i m t tr nào ó ( c g i là cell transfer delay, CTD). Bi n thiên c a tr

jitter hay cell - delay variation, CDV) t l các cell b m t hay n tr (cell- lost rate, CLR) c m b o không v t quá m t giá tr ng ng. T c truy n t i a c a m i k t n i c xác nh tr c (pick cell rate, PCR) và bên

i có th g i d li u v i t c này. Các giá tr PCR, CTD, CDV và CLR ãc máy tính g i và m ng ATM tho thu n tr c trong giai n thi t t p

t n i CBR.

p d ch v ATM th hai là ch v truy n v i t c không xác nh(Unspecified bit rate - UBR). Không gi ng d ch v CBR ( m b o t c ,

tr m t mát d li u), UBR không m b o nh ng u này ngo i tr vi ci các cell theo úng th t . Nh v y d ch v UBR gi ng mô hình d ch v g ng t i a c a Internet. D ch v UBR không cung c p thông tin ph n h i

cho bên g i v vi c các cell có n c ích hay không. V i m ng UBR,tính tin c y c a truy n d li u c tri n khai trong các giao th c t ng cao

n. D ch v UBR phù h p v i nh ng ng d ng truy n d li u không c n t c truy n c nh nh mail, newsgroup.

u UBR c xem nh m t d ch v theo ki u c g ng t i a thì ch truy n v i t c có s n (available rate bit - ABR) có th phân lo i vào

nhóm d ch v theo ki u c g ng t i a nh ng u vi t h n. Hai tính n ng bsung quan tr ng nh t c a d ch v AER là:

• c truy n cell nh nh t (MRC) c m b o cho k t n i ABR.Tuy nhiên khi tài nguyên c a m ng r i, bên g i có th g i v i t c cao h n MCR.

• Có ph n h i v t c ngh n t t ng m ng. M ng ATM có th cung c pthông tin ph n h i cho bên g i (là bit thông báo t c ngh n hay t c

i th p) bên g i u ch nh t c g i

ABR không m b o m t b ng thông t i thi u, nh ng c g ng truy n dli u nhanh nh t có th . Nh v y, ABR phù h p v i các ng d ng truy n dli u yêu c u tr nh (ví d duy t Web).

Mô hình ATM cu i cùng là ch v truy n v i t c bi n i(variable bit rate - VBR). Trong d ch v VBR th i gian th c, t l m t gói

li u, tr có th ch p nh n c th a thu n tr c gi ng d ch v CBR.


Trang 162

Tuy nhiên, t c g i th c s c phép thay i theo các tham s do ng idùng a vào. u này cho phép s d ng tài nguyên có hi u qu h n, nh ngxét theo các tiêu chí v m t mát d li u, tr thì VBR t ng t CBR.

Có th tìm hi u k h n v ATM trong ATM Forum's TrafficManagement Specification 4.0 [ATM Forum 1996] và [Ganent 1996].

2. Ngu n g c c a d ch v chuy n m ch gói và chuy n m ch o.

ch s phát tri n c a mô hình d ch v m ng Internet và ATM ph n ánhngu n g c c a chúng. V i khái ni m tr ng tâm là m ch o và d ch v CBR là

ch v u tiên, ATM rõ ràng xu t phát t m ng n tho i truy n th ng (sng ch th ). Các nh ngh a sau này v l p d ch v UBR và ABR ã

ghi nh n t m quan tr ng c a vi c phát tri n các ng d ng truy n d li u. V iki n trúc VC và tr ng tâm h tr truy n d li u theo th i gian th c cùng v i

b o m v hi u n ng h th ng (th m chí k c v i d ch v ABR), t ngng ph c t p h n r t nhi u so v i mô hình Internet theo ki u c g ng t i a.ng n tho i t tính ph c t p vào trong m ng vì m ng n i các thi t b

u cu i câm (dump device), ví d các máy n tho i quay s .

Ng c l i m ng toàn c u Internet n y sinh do nhu c u k t n i các máytính ( c xem là thi t b u cu i thông minh) v i nhau. V i thi t b ucu i ph c t p, ki n trúc Internet l a ch n mô hình d ch v m ng n gi nnh t có th và t các ch c n ng ph tr (ví d nh truy n d li u tin c y),

ng nh các ng d ng m ng t ng cao h n trên các thi t b u cu i. unày ng c v i mô hình m ng n tho i, và k t qu là:

• Mô hình d ch v m ng c a Internet không m b o b t k m t d ch vnào do v y có th d dàng k t n i các m ng s d ng nh ng công ngh

t n i r t khác nhau (ví d v tinh, Ethernet, cáp quang, sóng vôtuy n). Các công ngh này có t c và t l m t mát d li u khácnhau.

• Nh chúng ta ã th y trong ch ng 2, nh ng ng d ng nh th n, Web, và th m chí c d ch v c a t ng m ng nh DNS c tri n

khai trên các máy tính (và thi t b u cu i). Các d ch v m i có thnhanh chóng c s d ng r ng rãi thông qua các giao th c t ng ng

ng.

Tuy nhiên có s tranh cãi l n trong c ng ng Internet v vi c c i ti nki n trúc c a t ng m ng h tr các ng d ng a ph ng ti n th i gianth c.


Trang 163

II. CÁC NGUYÊN LÝ NH TUY N

truy n gói d li u t máy tính g i n máy tính nh n, t ng m ng ph iquy t nh ng i ho c các router mà gói d li u ph i i qua. Dù m ngchuy n m ch gói (các gói tin khác nhau có th i theo các tuy n ng khácnhau) hay m ng m ch o (t t c các gói tin c truy n trên cùng m t tuy n

ng nh tr c) thì t ng m ng u ph i xác nh ng i cho gói tin. âylà công vi c c a các giao th c nh tuy n t ng m ng.

Trái tim c a giao th c nh tuy n là thu t toán xác nh ng i cho góitin - thu t toán nh tuy n. M c tiêu c a thu t toán nh tuy n h t s c ngi n: v i m t t p h p router cùng v i liên k t gi a các router, thu t toán nhtuy n ph i xác nh ng i t t nh t t thi t b ngu n n thi t b ích.

ng i t t n gi n có th là ng i có giá nh nh t. Tuy nhiên trongth c t chúng ta s th y các v n liên quan n chính sách (policy) - ví drouter X thu c t ch c Y không c chuy n ti p các gói tin c t o ra t

ng c a t ch c Z - có th làm ph c t p các thu t toán c a router lên nhi u.

Ng i ta th ng s d ng th xây d ng các thu t toán nh tuy nnh minh ho trên hình 4.3[Dodge 1999] trình bày các k thu t bi u di n s

m ng d i d ng th , [Zegura 1997] th o lu n cách th c mô hình hoáng Internet b ng th . ây nút (node) c a th bi u di n router - m

quy t nh vi c nh tuy n gói tin - và nh ng n th ng ( cung trong lýthuy t th ) n i các nút bi u di n ng truy n v t lý th c s gi a cácrouter. Cung c c tr ng b i i l ng giá (cost) là chi phí c a vi c g igói tin qua nó. Giá có th ph n ánh m c t c ngh n trên ng truy n (th igian tr trung bình) ho c kho ng cách v t lý th c s gi a hai router (ví du,

ng truy n xuyên i d ng s có giá cao h n ng truy n gi a các khuc trên t li n). n gi n chúng ta coi m i cung trên th có m t giá

và không quan tâm n vi c xác nh giá ó b ng cách nào.

B C

D E

A F2 1

3

1

3

5

1 2

2

5

Hình 4.3 Mô hình m ng


Trang 164

i mô hình th , v n tìm ki m tuy n ng t ngu n n ích cóchi phí th p nh t yêu c u xác nh chu i các cung sao cho:

• Cung u tiên trong tuy n ng xu t phát t ngu n.

• ích c a cung cu i cùng trong tuy n ng là ích.

• i m i i, cung th i và i-1 cùng k t n i vào m t nút.

i ng i có giá nh nh t, t ng chi phí c a t t c các cung trên trêntuy n ng là nh nh t. Chú ý n u t t c các cung có giá nh nhau thì ng

i có giá nh nh t c ng là ng i ng n nh t gi a ngu n và ích.

Ví d nh trong hình 4.3, ng i có giá nh nh t gi a nút A (ngu n)và nút C ( ích) là ng ADEC.

t bài t p n gi n: hãy trình bày cách tìm ng i có giá th p nh t tA n F. Ph n l n m i ng i s tìm b ng cách ki m tra trong hình 4.3, l ntheo các router t A n F qua nhi u con ng và t thuy t ph c r ng ng

i mà mình ch n có giá nh nh t so v i t t c các ng khác. (Có t t c 12tuy n ng khác nhau n i A và F). Quá trình xác nh nh th là ví d c athu t toán nh tuy n t p trung - ch y trong b não c a b n v i y thôngtin v m ng. Nói chung, chúng ta có th phân lo i thu t toán nh tuy n vàohai ki u : toàn c c hay phân tán.

• Thu t toán nh tuy n toàn c c (global) xác nh ng i v i giá th pnh t gi a ngu n và ích b ng cách s d ng t t c thông tin v t ng th

ng. u vào c a thu t toán là t t c các nút, cung và giá c a cáccung. Rõ ràng router ph i b ng m t cách nào ó thu c các thôngtin này tr c khi b c vào giai n tính toán th c s . Thu t toán cóth c ch y t i m t n i (thu t toán nh tuy n t p trung) ho c ch y

i nhi u n i. Tuy nhiên m phân bi t chính y u là thu t toán nhtuy n toàn c c ph i có tr c y thông tin v th m ng. Trongth c t , thu t toán nh v y c g i là thu t toán link state vì thu ttoán ph i bi t c giá c a m i liên k t trên m ng.

• Trong thu t toán phân tán, xác nh ng i có giá th p nh t cth c hi n d n d n theo cách th c phân tán. Không nút nào có y thông tin v giá c a t t c các liên k t trên m ng. Ban u m i nút chbi t v giá c a các cung có n i tr c ti p v i nó. Sau ó, thông qua các

c tính toán và trao i thông tin v i các nút hàng xóm (hai nútc g i là hàng xóm n u gi a chúng có m t ng k t n i v t lý tr c

ti p, trong thu t ng th g i là hai nh k nhau), nút d n d n xác


Trang 165

nh c ng i có giá nh nh t n m t t p h p ích nào ó.Chúng ta s nghiên c u thu t toán nh tuy n phân tán - thu t toándistance vector trong m c 4.2.2; c g i là thu t toán distancevector b i vì nút không bi t c ng i c th n ích mà ch bi t

n nút hàng xóm trên ng n ích và t ng giá c a ng i ních.

t ki u phân lo i thu t toán th hai là t nh hay ng. Trong thu t toánnh tuy n t nh, tuy n ng thay i r t ít theo th i gian, th ng là k t qu

do con ng i tác ng (ví d t l i c u hình cho b ng nh tuy n trongrouter). Thu t toán nh tuy n ng cho phép thay i các tuy n ng khi

u l ng m ng hay ki n trúc liên k t m ng b thay i. Thu t toán ng cóth c ch y nh k ho c g i thông p tr c ti p khi c u trúc m ng hay giácác cung b thay i. Thu t toán ng có th x lý c khi m ng thay inh ng l i n y sinh các v n m i nh nh tuy n l p.

Thu t toán nh tuy n th ng c s d ng trong Internet g m hai ki uchính: thu t toán global link state ng và thu t toán distance vector ng.

1. Thu t toán nh tuyên link state.

Trong thu t toán link state, c u trúc m ng và giá c a t t c các liên k tu ph i c xác nh tr c. ây là u vào c a thu t toán link state. Trong

th c t , u này c th c hi n b ng cách m i nút s g i thông báo qu ng bánh danh c a mình và giá các cung liên k t tr c ti p n nó t i t t c các

router khác trên m ng. Vi c qu ng bá r ng rãi tr ng thái liên k t [Perlman1999] có th c th c hi n ngay khi nút không bi t v y các nút kháctrên m ng. Ban u nút ch bi t c thông tin v các hàng xóm c a mình

ng nh giá các cung n các hàng xóm. Nh ng sau ó nó s xác nh ctopo c a ph n còn l i c a m ng khi nh n nh ng thông báo qu ng bá t cácnút khác. (Trong ch ng 5, chúng ta th y các router hàng xóm trao i thôngtin v i nhau nh th nào). K t qu c a vi c qu ng bá tr ng thái liên k t là t t

các nút có th y thông tin v t ng th m ng. Sau ó m i nút u cóth ch y thu t toán Link state và xác nh ng i có giá th p nh t t i m inút.

Thu t toán Link state c trình bày ây là thu t toán Dijkstra ( ttheo tên c a ng i phát minh ra). Thu t toán Dijkstra xác nh ng i cógiá th p nh t t m t nút ngu n (không m t t ng quát, gi s là A) n t t ccác nút khác trên m ng. Thu t toán Dijkstra có nhi u b c và sau k c s


Trang 166

xác nh c ng i có giá th p nh p t i ít nút ích. Chúng ta nh ngh at s ký hi u sau:

• c(i, j) : giá liên k t t nút i n nút j. u nút i và nút j không cóng k t n i tr c ti p thì c(i, j)= ? . n gi n, chúng ta coi c(i, j)

= c(j, i).

• D(v): giá hi n t i th p nh t c a tuy n ng i t nút ngu n n nút v.

• P(v) : nút phía tr c nút v (hàng xóm c a v) trên tuy n ng hi n cógiá th p nh t t ngu n t i nút v.

• N: p h p c a các nút ã xác nh c ng i ng n nh t t i.

Thu t toán Link state g m có b c kh i t o cho vòng l p. S các b cng t ng s nút trên m ng. Khi k t thúc, thu t toán s xác nh c ng

i ng n nh t t nút ngu n n t t c các nút khác trên m ng.

Thu t toán Link state(LS)

Kh i t o:

N={A}

For (t t c các nút v)

if v k A

thì D(V)=c(A,v)

else D(v)= ?

Repeat

Tìm w không trong N có D(w) nh nh t

B sung w vào N

C p nh t D(v) cho t t c v k v i w và không n m trong N:

D(v)=min (D(v), D(w)+c(w,v))

/* giá m i n v khác c giá c n v ho c bi t c giá ng i ng n nh tn w c ng v i giá t w n v */

Until t t c các nút n m trong N

c N D(b), p(B) D(c),p(C)

D(D),p(D)

D(E),p(E)

D(F),p(F)

0 A 2, A 5, A 1, A ? ?

1 AD 2, A 4, D 2,D ?

2 ADE 2, A 3, E 4, E

3 ADEB 3, E 4, E


Trang 167

c N D(b), p(B) D(c),p(C)

D(D),p(D)

D(E),p(E)

D(F),p(F)

4 ADEBC 4, E

5 ADEBCF

ng 4. 2 B ng tr ng thái các b c cho m ng minh ho trên hình 4.3

Xét th m ng trong hình 4.3 và tính ng i có giá th p nh t t An t t c các nút khác B ng 4.2 cho th y các k t qu tính c a thu t toán, m i

dòng trong b ng ng v i tr ng thái c a thu t toán sau khi k t thúc m t b c.Sau ây chúng ta s phân tích m t s b c u tiên:

• Trong b c kh i t o, giá hi n t i th p nh t c a ng i t A ncác nút hàng xóm B, C và D t ng ng là 2, 5, và 1. Chúng ta có m tchú ý nh ây, giá n C c t là 5 (ngay sau ây chúng ta sth y ây không ph i là ng i t t nh t) vì ây là giá c a ng nóitr c ti p t A n C. Giá n E và F c t là vô cùng vì gi a A vàE, F không có ng k t n i tr c ti p.

• Trong b c u tiên chúng ta tìm ki m trên nh ng nút ch a ca vào t p N và xác nh nút có giá n th p nh t. ó là nút D v i

giá là 1 và do ó D c b sung vào N. Dòng 12 c a thu t toán LSc th c hi n c p nh t D(v) cho t t c các nút v, k t qu nh nc c trình bày trong dòng th 2 (b c 1) trong b ng 4.2. Giá

a ng i n B không i. Giá ng i n C (nh n giá tr 5trong b c kh i t o tr c) qua D có giá tr nh h n là 4. ây là ng

t h n c ch n và nút phía tr c c a C trên ng i ng n nh t tA s là D. T ng t v y, giá ng i n E (qua D) c tính là 2 và

ng c c p nh t t ng ng.

• Trong b c th hai, ng i n nút B và E u có giá th p nh t vàchúng ta b sung E vào t p N (Bây gi N ch a A, D và E). Giá ncác nút ch a n m trong N (g m B, C và F) c c p nh t trong dòng12 c a thu t toán LS, k t qu là dòng 3 c a b ng 4.2.

• ....

Khi thu t toán LS k t thúc, v i m i nút chúng ta xác nh c nút ngaytr c nó trên tuy n ng có giá th p nh t xu t phát t ngu n. V i m i nútphía tr c chúng ta l i có nút phía tr c n a... Cu i cùng chúng ta xác nh

c toàn b ng i t ngu n n t t c các nút ích.


Trang 168

ph c t p tính toán c a thu t toán này b ng bao nhiêu? V i n nút(không k nút ngu n), tìm ng i có giá th p nh t t ngu n n t t ccác ích, kh i l ng tính toán là bao nhiêu trong tr ng h p x u nh t? Trongvòng l p u tiên chúng ta c n ki m tra qua t t c n nút xác nh nút w cógiá nh nh t không n m trong N; trong vòng l p th hai, chúng ta c n ki mtra n - 1 nút xác nh giá th p nh t trong vòng l p th ba là n - 2 nút ...

ng s các nút mà chúng ta c n ph i ki m tra qua t t c các b c là n(n+l)/2và theo ó chúng ta có th nói r ng thu t toán Link state có ph c t p làO(n2). (Thu t toán này có th c c i ti n b ng cách s d ng c u trúc dli u HEAP, ph c t p ch còn theo hàm logarit c a n).

Tr c khi k t thúc v thu t toán LS, chúng ta hãy xét ví d minh h at c u hình m ng gi ng nh trên hình 4.4. Giá c a m i liên k t (cung) b ng

i hi n t i trên nó (nh th giá s là tr mà gói tin ph i ch u). Trongtr ng h p này giá không có tính ch t i x ng, ngh a là c(A, B) ch b ngc(B, A) n u t i trên c hai h ng AB là nh nhau. Gi s hai nút B và D g i

t n v d li u, nút C g i kh i l ng d li u là e t i A. nh tuy n banu c minh ho trên hình 4.4(a), giá c a m i cung ng v i t i trên cung

ó.

Trong b c ti p theo c a thu t toán LS, nút C (v i giá liên k t c b n ãc xác nh trong hình 4.4a) nh n th y ng i n A theo chi u kim

ng h có giá là 1, trong khi theo chi u ng c l i có giá là 1+e. Do ó,ng i n A có giá th p nh t c a C bây gi là theo chi u kim ng h .ng t , B nh n th y ng i n A có giá th p nh t m i c ng theo chi u

kim ng h , k t qu c trình bày trong hình 4.4b. Trong b c ti p theo,nút B, C và D nh n th y ng i n A ng c chi u kim ng h có giá là 0và t t c các nút nh l i tuy n ng theo ng c chi u kim ng h . Trong

c ti p theo B, C và D l i thay i vi c nh tuy n theo chi u kim ng h .

A

D B

C

1 1+e

00 0 e1

e

1

(a) Initiate routing

A

D B

C

2+e 0

1+e0 10

(b) B, C detectbetter path to A,

clockwise

A

D B

C

0 2+e

01 0

(c) B, C D detectbetter path to A,counterclockwise

1+e

A

D B

C

2+e 0

1+e0 1 0

(d) B, C D detectbetter path to A,

clockwise

Hình 4.4 Xung t nh tuy n


Trang 169

u gì có th ng n ng a s dao ng nh trên ( u này luôn xu t hi ni nh ng thu t toán ch n t c ngh n ho c th i gian tr làm giá cho ng

truy n). M t gi i pháp c a ra là nh giá cho ng truy n không phthu c vào t i trên ng i - m t gi i pháp khó có kh n ng ch p nh n vì m ctiêu c a nh tuy n là tránh nh ng ng truy n hay t c ngh n (có trcao). M t gi i pháp khác là làm th nào t t c các router không ch y thu ttoán LS t i cùng m t th i m. Gi i pháp này d ng nh h p lý h n vìchúng ta hy v ng r ng th m chí n u các router có ch y thu t toán LS v i cùngchu k , thì thu t toán s a ra nh ng k t qu khác nhau t i m i nút.

2. Thu t toán Distance vector.

u thu t toán LS s d ng thông tin v toàn b tr ng thái m ng, thu ttoán Distance vector (DV) là thu t toán l p, không ng b và phân tán.Thu t toán c xem là phân toán vì m i nút nh n thông tin t nh ng núthàng xóm có ng k t n i tr c ti p n nó, th c hi n các b c tính toán vàphân tán k t qu tính toán t i t t c các nút hàng xóm. Tính l p c th hi n

ch quá trình này c th c hi n liên t c cho n khi không còn thông tinc trao i gi a các c p hàng xóm. (chúng ta s th y ây là thu t toán t

t thúc - nó t d ng ch không c n m t tín hi u k t thúc). Thu t toán khôngòi h i các nút không c ho t ng trong khi trao i v i nh ng nút khác -ây chính là c m không ng b . Chúng ta s th y thu t toán v i các c

m d b , l p, t k t thúc, và phân tán thú v và áng quan tâm h n so v ithu t toán t p trung.

u trúc d li u chính trong thu t toán DV là ng kho ng cách(Distance table) c t m i nút. Trong b ng kho ng cách, m i hàng ng

i m t nút ích trên m ng và m i c t ng v i m t nút hàng xóm có ngt n i tr c ti p n. Gi s nút X mu n nh tuy n n ích Y qua nút hàng

xóm Z. Trong b ng kho ng cách c a nút X, DX(Y, Z) là t ng c a giá ngliên k t tr c ti p gi a X và Z- c(x, Z) v i giá ng i bé nh t t Z n Y. ólà:

Dx(Y, Z) - c(X, Z) + minw{Dz(Y,w)}

Bi u th c minw trong ng th c trên c l y trên t t c các hàng xóma Z (k c X, nh chúng ta s th y d i ây).

ng th c giúp chúng ta hình dung ý t ng c a thu t toán DV - m i nútph i bi t c giá nh nh t c a ng i t t t c các hàng xóm c a nó n

t k ích nào. Và khi giá nh nh t n ích nào ó thay i, nút ph i báocho t t c các hàng xóm bi t.


Trang 170

Tr c khi trình bày thu t toán DV, xét ki n trúc m ng và b ng kho ngcách c a nút E trên hình 4.5. ây 1à b ng kho ng cách c a nút E sau khithu t toán DV h i t . Hãy nhìn vào dòng u tiên v i ích n là A.

• Rõ ràng giá ng k t n i tr c ti p n A t E ph i là 1, do ó DE(A,A) = 1.

• Bây gi hãy chú ý n giá tr c a DE(A, D) - giá ng i t E n Aqua D. Tr ng này trong b ng kho ng cách là giá c a ng i t E

n D (2) c ng v i giá ng i nh nh t t D n E. Chú ý r ng giáth p nh t c a ng i t D n A là 3 - ng i qua E! Do v y giáth p nh t t E n A qua D là 5. Chúng ta không quan tâm - m c dùcó th b n kho n ây - là ng i t E n A qua D l i quay l i E.

• ng t tr ng trong b ng kho ng cách v i ng i qua B: DE(A,B) = 14. Hãy chú ý r ng t i sao ây không ph i là 15?

Các vòng tròn trong b ng kho ng cách là giá nh nh t c a ng i ncác ích ( ng v i các hàng). C t ng v i vòng tròn xác nh nút ti p theo trên

ng i n ích có giá th p nh t. T ó có th d dàng xây d ng b ng nhtuy n cho m i nút (v i gói tin g i n m t ích nào ó, c n g i nó ra theo

ng ra nào).

Trong khi trình bày b ng vector cho nút E trên, chúng ta v n có ct cái nhìn toàn c c bi t c giá c a t t c các liên k t trên m ng. Thu t

toán DV phân tán c trình bày ây không s d ng n nh ng thông tinng th nh v y.

dest

inat

ion

B C

E D

A 8 2

1

21

7

Hình 4.5

Thu t toán distance vector(DV)

i m i nút X:

1:Kh i t o:

2: for (t t c các nút k v i v)

3: Dx(*, v) = ?/* d u là ch cho t t c các hàng*/


Trang 171

4: Dx(v, v) = c(x, v)

5 : for (t t c các ích Y)

6: g i minWD(Y, w) n m i hàng xóm

7: /* w ch y trong t p các hàng xóm c a X*/

8:L p

9: i cho n khi (th y giá liên k t n hàng xóm V thay i ho cnh n c s c p nh t c a hàng xóm V)

if (c(x, V) thay i m t l ng d)

/* thay i giá c a t t c các ng i n ích qua v b ng d*/

/* chú ý: d có th d ng ho c âm*/

for (t t c các ích y: DX(y, V) = DX(y, V) + d

else if (nh n c c p nh t t V n Y)

/* ng i ng n nh t t V n nút nào ó Y thay i*/

/* V ã g i giá tr m i c a minWDW(Y, w)*/

/* g i giá tr m i nh n c là newval */

for ( ích y): DX(y, V) = c(x, V) + newval

if (chúng ta có minWDX(y, w) m i cho ích Y nào ó)

i giá tr minWDX(y, w) m i n t t c các hàng xóm.

Mãi mãi

Th t v y, m i nút s ch bi t thông tin v giá ng liên k t t i nút hàngxóm c ng nh thông tin nó nh n c t nh ng hàng xóm này. Thu t toánDistance vector chúng t s nghiên c u còn c g i là thu t toán Bellman -Ford. Nó c áp d ng trong nhi u giao th c nh tuy n trong th c t , bao

m: Internet BGP, ISO IDRP, Novell IPX và m ng ARPANET.

c m u ch t n m t dòng 15 n 21, ó nút c p nh t b ng kho ngcách khi nh n c s thay i v giá c a liên k t n hàng xóm ho c nh n

c thông tin c p nh t t hàng xóm c a nó. M t b c quan tr ng khác làdòng 24, ó nút g i c p nh t n t t c các hàng xóm n u ng i có giánh nh t n ích nào ó b thay i.

Hình 4.6 minh ho ho t ng c a thu t toán DV cho m ng n gi n g mcó 3 nút. Ho t ng c a thu t toán c th c hi n m t cách ng b : t t ccác nút ng th i nh n c thông p t hàng xóm c a chúng, tính toán

ng kho ng cách m i và báo cho các hàng xóm v s thay i giá ng ing n nh t. Sau khi nghiên c u ví d này, b n có th nghe r ng thu t toán ho t


Trang 172

ng úng trong ch không ng b - vi c tính toán và c p nh t s thayi c a m i nút có th di n ra t i b t k th i m nào.

Y

X Z7

2 1

DX X Z

Y 2

Cost via

8

Z 7dest

inat

ion

8

DX X Z

Y 2

Cost via

8

Z 1dest

inat

ion

8

DX X Z

Y 7

Cost via

8

Z 1dest

inat

ion

8

DX X Z

Y 2 8

Cost via

Z 3 7dest

inat

ion

DX X Z

Y

Cost via

Zdest

inat

ion

DX X Z

Y 2 8

Cost via

Z 9 1dest

inat

ion

DX X Z

Y

Cost via

Zdest

inat

ion

DX X Z

Y 7 3

Cost via

Z 9 1dest

inat

ion

DX X Z

Y

Cost via

Zdest

inat

ion

Hình 4.6

Các ô có khoanh tròn trong hình 4.6 ng v i giá nh nh t hi n t i ních nào ó n m trong hàng t ng ng. Khoanh hai vòng tròn bi u di n giá

nh nh t m i c xác nh (trong dòng 4 ho c dòng 21 c a thu t toán DV).Khi ó các thông tin c p nh t s c g i n các nút hàng xóm (dòng 24 c athu t toán DV) - ng v i m i tên gi a các c t trong hình 4.6.

t ngoài cùng bên trái trong hình 4.6 là các b ng kho ng cách c a nútX, Y và Z sau b c kh i t o.

Bây gi hãy xem làm th nào nút X tính l i b ng kho ng cách (c tgi a c a hình 4.6) sau khi nh n c thông tin c p nh t t nút Y và Z. Khinh n c c p nh t t Y và Z, X th c hi n dòng 21 a thu t toán DV:

DX(Y,X)=c(X,Z)+minWDZ(Y,w)

=7+1


Trang 173

=8

DX(Z,Y)=c(X,Y)+minWDY(Z,w)

=2+1

=3

X bi t giá tr minwDZ(Y, w) và minWDY(Z, w) vì nút Z và Y g i nh nggiá tr này n X (và X c ng nh n c theo dòng 10 c a thu t toán DV).Vi c tính l i b ng kho ng cách c a Y và Z c t gi a trong hình 4.7 cth c hi n t ng t .

Giá tr DX(Z, Y) = 3 có ngh a là giá nh nh t t X n Z gi m t 7 xu ng3. Do ó, X g i c p nh t n Y và Z thông báo cho chúng giá th p nh t

i n Z. Chú ý X không c n c p nh t cho Y, Z v giá c a nó n Y vì giátr này không b thay i. Khi Y tính l i b ng kho ng cách không phát hi n rathay i, o ó Y không g i c p nh t n X và Z.

Quá trình nh n c p nh t t hàng xóm, tính l i b ng kho ng cách và c pnh t các thay i n hàng xóm c th c hi n cho n khi không còn thông

p nào c trao i. Trong tr ng h p này vì không có thông tin c p nh tc g i nên các nút không ph i tính l i b ng kho ng cách và thu t toán

tr ng thái không ho t ng: t t c các nút tr ng thái i trong dòng 9 c athu t toán DV. Thu t toán DV s trong tr ng thái không ho t ng cho nkhi giá c a m t nên k t nào ó thay i.

III. NH TUY N PHÂN C P

Trong các ph n tr c, chúng ta ã th y m ng là m t t p h p các routerliên k t v i nhau. T t c các router s gi ng nhau n u nh u s d ng cùng

t thu t toán nh tuy n xác nh ng i trên toàn b h th ng m ng.

Trong th c t , mô hình m ng nh v y và vi c xem các router gi ng h tnhau cùng th c hi n cùng m t thu t toán nh tuy n quá n gi n v i hai lýdo quan tr ng sau:

• Ph m vi (scale): Khi s l ng các router l n, kh i l ng thông tinph i tính toán, l u tr và trao i gi a các b ng ch a thông tin nhtuy n trên m i router (ví d các c p nh t v ng i ng n nh t) c ngtr nên c c l n. M ng Internet ngày nay bao g m hàng tri u routerliên k t v i nhau và h n 50 tri u máy tính. L u tr thông tin v t t ccác máy tính c ng nh các router òi h i m t l ng b nh kh ng l .Các thông tin trao i c p nh t gi a các router s ng toàn b b ng


Trang 174

thông c a ng truy n. Thu t toán distance vector trên hàng tri urouter ch c ch n s không bao gi h i t . Do ó n y sinh ra nhu c ulàm gi m ph c t p trong vi c xác nh ng i trên m t m ng l nnh Internet.

• Qu n tr (Administrative automomy) : M c dù các nhà thi t kth ng b qua yêu c u c a các tô ch c - ch ng h n kh n ng l a ch nthu t toán nh tuy n hay che d u c u trúc m ng bên trong c a t ch c

i bên ngoài - nh ng trên th c t ây là nh ng v n quan tr ng. Lýng mà nói, m t t ch c ph i gi kh n ng qu n tr và ki m soátng máy tính c a mình nh ng v n có kh n ng k t n i v i các m ng

bên ngoài.

Networklayer

a

C.b

b

d

A.a

aA.c

c

B.a

ac

bC

A b

B

Intra-ASrouting

algorithm

Intra-ASrouting

algorithm

RoutingTable

PHY PHY PHY

DL DL DL Link layer

Physical layer

to/from B.ato/from A.b

to/from A.d

Inter-AS, intra-AS

routing ingateway A.c

Hình 4.7

hai v n trên u có th gi i quy t b ng cách nhóm các router thànhcác vùng hay Mi n t qu n (Autonomous System - AS). Các router trongcùng AS s d ng cùng m t thu t toán nh tuy n (ví d nh thu t toán LS hayDV) và bi t y v nhau (gi ng tr ng h p ã trình bày tr c). Thu ttoán nh tuy n ch y trong m i AS c g i là intraautonomous systemrouting protocol. D nhiên c n ph i k t n i các AS v i nhau - và vì th m t

router trong AS ph i có thêm nhi m v nh tuy n gói tin ra phía ngoài ASích n m trong m t AS khác). Các router nh tuy n gói tin ra phía ngoài

nh v y c g i là gateway router. nh tuy n gói tin i gi a các AS (cóth ph i i qua nhi u AS trên toàn b tuy n ng các gateway router ph i


Trang 175

bi t cách xác nh ng i gi a các AS. Thu t toán nh tuy n c s d ngi các gateway router và interautonomous system routing protocol.

Nói tóm l i, v n ph m vi và qu n tr c gi i quy t b ng cách s pp các router vào các mi n t qu n (AS). T t c router trong cùng AS sng cùng m t thu t toán nh tuy n. Các gateway router trên m i AS sng thu t toán interautonomous system routing nh tuy n gi a các AS.n ph m vi c gi i quy t ch m i router ch c n bi t v các router

khác trong cùng AS và gateway router c a AS ó (ch không c n ph i bi t t t các router). V n qu n tr c gi i quy t vì t ch c có th l a ch n sng b t k thu t toán nh tuy n intra-AS nào - mi n là thu t toán inter-AS

mà nó s d ng có kh n ng liên k t v i các AS khác.

a

C.b

b

d

A.a

aA.c

c

B.a

ac

bC

A b

B

Inter-AS routingwithin AS A and B

Host h2

Host h1intra-AS routing

within AS Bintra-AS routing

within AS A

Hình 4.8

Trên hình 4.8 có 3 có ba mi n AS: A, B và C. Mi n A có 4 router: A.a,A.b, A.c, và A.d, s d ng cùng m t thu t toán intra-AS c a mi n A. C b nrouter này u có y các thông tin v nhau c ng nh các liên k t trongmi n A. T ng t mi n B có 3 và mi n C có 2 router. Các thu t toán intra-AStrong các mi n A, B, C không nh t thi t gi ng nhau. Các gateway router làA.a, A.c, B.a, và C.b. Ngoài các thu t toán intra-AS trao i v i các routertrong mi n, b n gateway router này ph i s d ng thu t toán inter-AS nhtuy n gi a các AS. V m t topo, chúng s d ng giao th c inter-AS, cminh h a b ng các ng k t n i m u xanh m m c cao h n. Các ng

t n i này có th là ng k t n i v t lý th c s (gi a A.c và B.a), có th làng o (ví d gi a A.c và A.a). Trên hình v chúng ta c ng th y A.c s

ng c intra-AS nh tuy n v i A.b, A.d và inter-AS nh tuy n v iB.a.


Trang 176

Gi s máy tính h1 n i v i router A.d c n g i gói tin t i máy tính h2trong AS B, nh trên hình 4.8. B ng nh tuy n t i A.d cho bi t, router A.ech u trách nhi m g i gói tin ra bên ngoài AS. u tiên gói tin t A.d t i router

u tiên A.c s d ng giao th c nh tuy n intra-AS c a A. Có m t m c c quan tr ng c n chú ý là router A.d không c n bi t gì v c u trúc n i t i

trong mi n B và C và c ng nh topo gi a ba mi n A, B và C. Router A.c nh ngói tin, xác nh ích c a gói tin ó n m ngoài mi n A (mi n B), b ng nhtuy n c a inter-AS s xác nh r ng g i t i mi n B thì ph i chuy n t i B.a.Khi gói tin t i B.a, giao th c inter-AS xác nh r ng gói tin này t i máy tínhnào ó trong mi n B và chuy n cho giao th c intra-AS c a B. Cu i cùngrouter B.a chuy n gói tin ó t i máy tính ích h2 s d ng giao th c intra-AS

a B. Trong hình 4.8: các giao th c intra-AS c a A và B là các ng kt, giao th c inter-AS gi a các mi n là ng k m.

IV. INTERNET PROTOCOL

Trong các ph n tr c, chúng ta ã th o lu n các nguyên lý chung c ang m ng mà ch a nói n b t k m t ki n trúc m ng c th nào. Chúng tang nói t i các mô hình d ch v khác nhau c a t ng m ng, các thu t toánnh tuy n xác nh ng i gi a thi t b g i và thi t b nh n, phân c p h

th ng m ng gi i quy t v n ph m vi. Trong ph n này, chúng ta s nói t ing m ng c a Internet - mà m t ph n trong ó c xem là t ng IP. Chúng ta th y IP ch là m t ph n (dù là ph n quan tr ng) trong ki n trúc t ng m nga Internet (xem hình 4.9).

Routing protocols- path selection- RIP, OSPF,BGP

IP protocol- addressing conventions- datagram format- packet handing conventions

ICMP protocol- error reporting- route "signaling"

Routingtable

Transport layer: TCP, UDP

Link layer

Physical layer

Networklayer

Hình 4.9


Trang 177

Nh ã nói trong trong ph n trên, t ng m ng c a Internet s d ng d ch chuy n m ch gói (datagram) ch không ph i d ch v chuy n m ch o

(VC). T i máy g i, khi nh n c m t segment t t ng giao v n, t ng m ngt segment trong gói d li u IP (IP datagram) v i các tr ng a ch g i, a

ch nh n... và g i datagram này t i router u tiên trên ng t i ích. unày t ng t nh m t ng i vi t m t lá th : t lá th ó vào phong bì ghi

a ch ng i nh n và th phong bì th vào h p th . C t ng m ng c aInternet và c ng nh h th ng b u n u không có b t k m t s liên htr c nào v i bên nh n tr c khi chuy n u ki (datagram hay lá th ) t iphía nh n. H n n a, t ng m ng c a Internet và b u n s u ch cung c p

t d ch v ki u g ng t i , ngh a và không có b t k m b o nào vgói tin s n ích, n trong m t kho ng th i gian xác nh tr c hay úngth t .

Trong hình 4.9, t ng m ng trong ki u m ng chuy n m ch gói gi ng nhng Internet có 3 thành ph n chính:

• Thành ph n th nh t là giao th c m ng: xác nh a ch t ng m ng; ýngh a c a các tr ng trong datagram (và gói d li u - PDU c a t ng

ng); các hành ng c a các router và thi t b u cu i khi nh nc các datagram. Giao th c m ng trong Internet g i là giao th c

Internet hay ph bi n h n v i tên g i giao th c IP. Hi n nay có haiphiên b n giao th c IP c s d ng: IPV4 ( c s d ng ch y uhi n nay) và IPV6 ( c a ra thay th IPv4)

• Thành ph n th hai c a t ng m ng là b ph n xác nh ng i: xácnh tuy n ng c a datagram trên ng i t i ích.

• Thành ph n cu i cùng c a t ng m ng là ch c n ng báo cáo l i và khng tr l i m t s yêu c u v thông tin c a t ng m ng. Giao th c báoi c a Internet - ICMP.

1. a ch IPv4

u tiên chúng ta s nói v a ch IPv4. M c dù v n a ch t ngi n gi n song m i quan h gi a a ch và giao th c t ng m ng l i quan

tr ng. Có th tìm hi u k v a ch IPv4 trong [Semeria 1996] và ch ng utiên c a [Stewart 1999].

Tr c khi th o lu n v a ch IP, chúng ta hãy xem xét các máy tính vàrouter n i vào m ng nh th nào. M t máy tính th ng có m t ng k t n iduy nh t vào h th ng m ng. Khi th c th IP trong máy máy tính mu n g i


Trang 178

t datagram, nó s g i qua k t n i này. N m gi a máy tính và ng k t n it lý là m t giao di n ghép n i (interface). Router thì ng c l i khác hoàn

toàn máy tính. Công vi c c a router và chuy n m t datagram t m t k t n i(incoming link) t i m t k t n i khác (outgoing link). Router có th có nhi u

t n i, và b ph n n m gi a router v i m t k t n i c ng c g i là giaodi n. Nh v y router có nhi u giao di n, m i giao di n ng v i m t k t n i.Vì t t c các máy tính và router u ph i có kh n ng g i và nh n IPdatagram nên m i giao di n ph i có m t a ch IP. Do ó a ch IP ng v i

t giao di n ch không ph i v i máy tính hay router.

a ch IP có dài 32 bit (4 byte) và nh v y không gian a ch có 232

a ch IP. a ch IP c vi t theo ký pháp u ch m th p phân (dotted-decimal notation). M i byte c a a ch c vi t d i d ng th p phân vàphân cách v i các byte khác b ng ký t ch m (.). Xét a ch IP 193.32.216.9.193 là s th p phân ng v i nhóm 8 bit u c a a ch , 32 là s th p phân

ng v i nhóm 8 bit th hai c a a ch ... B i v y a ch 193.32.216.9 trongký pháp nh phân s là:

110000001 00100000 11011000 00001001.

i giao di n ghép n i c a máy tính hay router trên m ng toàn c uInternet ph i có m t a ch IP xác nh duy nh t. Nh ng a ch ó không thch n m t cách tùy ý mà ph thu c vào m ng mà nó k t n i vào. Trong ng

nh này, thu t ng ng không có ý là m t c u trúc t ng th g m các máytính, router và các liên k t gi a chúng. Hi n t i thu t ng này c s d ng

i ý ngh a c th h n, có quan h ch t ch v i a ch IP. Hình 4.10 minha m t router có 3 giao di n c s d ng k t n i 7 máy tính. Quan sáta ch IP c a m i giao di n ng v i m i máy tính và router. Giao di n c a 3

máy tính ph n trên bên trái trong hình 4.15 và router n i v i chúng u cóa ch IP là 223.1.1.xxx.: ngh a là 24 bit u c a a ch IP gi ng nhau.

Chúng c ng c k t n i v i nhau b ng m t ng k t n i v t lý duy nh t(trong tr ng h p này là môi tr ng qu ng bá s d ng cáp Ethernet) màkhông c n qua b t k router trung gian nào. Các giao di n c a nh ng máytính này và giao di n phía trên bên trái c a router t o nên ng IP (IPnetwork) hay n gi n là ng. 24 bit a ch u gi ng nhau là ph n m ngtrong c u trúc a ch IP, 8 bit còn l i là ph n máy tính (host) c a a ch IP.Chính m ng này c ng có m t a ch là 22.3.1.1.0/24 trong ó kí hi u /24 là

t n m ng (network mask) i ý ngh a 24 bit u tiên c a a ch 32 bitxác nh a ch m ng. Nh ng bit này c ng c xem là ti n t m ng(network prefix). M ng 22.3.1.1.0/24 g m giao di n c a 3 máy tính


Trang 179

(223.1.1.1; 223.1.1.2; 223.1.1.3) và m t giao di n c a router (223.1.1.4). B t máy tính nào n i v i m ng 223.2.2.0/24 u ph i có a ch d i d ng

223.1.1.xxx. trên hình 4.15 còn có hai m ng khác: 223.1.2.0/24 và223.1.3.0/24 . Hình 4.11 minh ho 3 a ch m ng hi n t i trong hình 4.10.

Hình 4.10

`

223.1.1.0/24

`

`

223.1.2.0/24

`

`

``

223.1.3.0/24

Hình 4.11

nh ngh a IP v ng không ch v i phân n m ng Ethernet n inhi u máy tính v i m t router. Trên hình 4.12 ba router ôi m t n i v i nhauqua các ng liên k t m t i m (point-to-point). M i router có ba giaodi n, hai giao di n k t n i t i hai router kia và m t giao di n dành cho k t n iqu ng bá v i các máy tính. Có bao nhiêu m ng IP ây? Ba m ng223.1.1.0/24, 223.1.2.0/24 và 223.1.3.0/24 t ng t các m ng nói t i tronghình 4.11. Nh ng chú ý có thêm 3 m ng n a trong hình 4.12: m ng223.1.9.0/24 cho hai giao di n n i router R1 và R2, m ng 223.1.8.0/24 cho


Trang 180

hai giao di n n i router R2 và R3 và m ng 223.1.7.0/24 ng v i hai giao ni router R3 và R1.

i m t h th ng liên m ng (interconnected network) g m nhi u routervà máy tính, chúng ta có th s d ng m t công th c xác nh các m ngtrong h th ng. Chúng ta lo i b t t c giao di n c a các máy tính và router.Khi ó s t o ra các m ng cô l p, m i m ng cô l p ó c g i là m t m ng.Áp d ng cách th c này trong ví d trên hình 4.12, chúng ta có 6 m ng IP táchbi t. M ng toàn c u Internet g m hàng tri u h th ng m ng nh v y. Ký pháp

ng và a ch m ng có vai trò then ch t trong ki n trúc nh tuy n c aIntemet.

Sau khi ã có nh ngh a v m ng, chúng ta ti p t c th o lu n chi ti t va ch IP. Ki n trúc a ch Internet u tiên a ra 4 l p a ch minh h a

trên hình 4.13. p a ch th n m, b t u b ng 11110 c d tr cho vi c d ng sau này.V i l p a ch A, 8 bit u là a ch m ng và 24 bit cu i làa ch c a giao di n (máy tính) trong m ng ó. Do ó có 27 m ng l p A (bitu tiên trong 8 bit a ch m ng luôn nh n giá tr 0), m i m ng l p A l i có

th có 224 giao di n. L p B có 214 m ng, m i m ng l i có 216 giao di n. L pa ch C dùng 24 bit làm a ch m ng và ch có 8 bit làm a ch máy. L p D tr làm a ch multicast.

n l p a ch trình bày trên hi n t i không còn c áp d ng trongki n trúc a ch IP n a. u ki n ph n m ng c a a ch l p có dài là

t, hai ho c ba byte không h p lý khi s l ng các t ch c v i m ng c nhhay trung bình ngày càng t ng. M t m ng l p C (/24) ch có th có 28 - 2 =254 máy tính (2 trong s 28 a ch c d tr cho m t s m c ích khác) -

t s l ng quá nh v i nhi u t ch c. Tuy nhiên m t m ng lo i B (/16) cóth có t i 65.634 máy tính l i là quá l n. M t t ch c v i 2000 máy tính ph i

d ng a ch l p B (/16). V i ki u gán a ch nh v y thì không gian ach l p B s nhanh chóng b c n ki t và không gian a ch không c s

ng hi u qu . Ví d , t ch c ó s d ng a ch l p B cho 2000 máy tính vàcó kho ng 63000 a ch còn l i b lãng phí trong khi có th phân ph i cho các

ch c khác.


Trang 181

Hình 4.12

m 1993, LETF chu n hóa nh tuy n liên mi n không phân l p(Classless interdomain routing - CLDR- phát âm là cider ) [RFC1519] .

i a ch m ng không phân l p, ph n m ng c a a ch IP có th có dàitùy ý không nh t thi t ph i là 8, 16 hay 24 bit. Khuôn d ng c a m t a chkhông phân l p là a.b.c.d/x, trong ó x là s l ng bit dùng làm a ch

ng. Trong ví d tr c, t ch c c n không gian a ch cho 2000 máy tínhch c n m t không gian 2.048 a ch d i d ng a.b.c.d/21, cho phép kho ng63000 a ch còn l i c phân ph i cho các t ch c khác. Trong tr ng h pnày, 21 bit u tiên xác nh a ch m ng c a t ch c và t t c a ch l p c amáy tính trong t ch c u có a ch m ng gi ng nhau. 11 bit còn l i xác

nh c th máy tính nào trong t ch c. Trên th c t , t ch c có th ti p t cchia 11 bit ó trong th t c t o m ng con (subnetting) [RFC 950] t o ra các

ng con bên trong m ng a.b.c.d/21.

Hình 4.13


Trang 182

Gán a ch (Assigning Addresses)

Sau khi bi t c a ch IP, b n có th h i b ng cách nào máy tính nh nc a ch IP? a ch IP có hai ph n: Ph n m ng và ph n máy tính. Ph n

máy tính c a a ch có th c gán theo nhi u cách nh sau:

• u hình b ng tay. a ch IP c ng i qu n tr h th ng c u hìnhvào máy tính (th ng trong file c u hình).

• Giao th c c u hình a ch ng (Dynamic ho t configurationprotocol - DHCP) [RFC 2131]. DHCP là phiên b n m r ng c a giaoth c BOOTP [RFC 1542]. V i DHCP, khi máy DHCP ph c v(server) trong m ng (m ng c c b ch ng h n) nh n yêu c u DHCP t

t máy khách, nó s phân ph i (gán) m t a ch IP cho máy kháchyêu c u. DHCP c s d ng r ng rãi trong m ng c c b hay truy c pInternet t nhà (k t n i modem v i ISP)

có a ch m ng không n gi n. Ng i qu n tr m ng ph i liên l ci ISP c a mình. ISP ã c phân ph i m t không gian a ch t ng in và s c p m t ph n trong không gian a ch này cho t ch c thuê bao. Ví ISP c phân ph i không gian a ch 200.23.16.0/20. n l t mình ISP

chia không gian a ch này thành 8 không gian a ch nh h n b ng nhau vàgán 8 không gian này cho các t ch c thuê bao nh d i ây ( ti n theo dõi,ph n m ng trong a ch c g ch chân).

Không gian ach c a ISP:

11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20

ch c 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23

ch c 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23

ch c 7 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.30.0/23

y làm th nào ISP nh n c không gian a ch ? a ch IP c ch c ICANN (The Internet Corporation for Assigned Names ang Numbers)

[ICANN 2000] qu n lý theo các nguyên t c ch o ghi trong RFC 2050. Vaitrò c a t ch c phi l i nhu n ICANN [NTIA 1998] không ch là phân ph i ach IP mà còn qu n tr các root DNS server. Nó c ng còn có nhi m v t tênmi n c ng nh gi i quy t các tranh ch p v tên mi n. Hi n nay vi c phânph i a ch IP c c quan ng kí Internet c p vùng qu n lý. Gi a n m2000, có 3 c quan ng kí nh v y: American Registry for Internet Number(ARIN) cho châu M và m t s ph n c a châu Phi. Reseaux IP Europeans


Trang 183

(RIPE) cho châu Âu và m t s n c chung quanh và Asia Pacific Networklnformation Center (APNIC).

Các máy tính có kh n ng di ng (mobile) có th thay i m ng theocách ng (khi di chuy n) ho c t nh (theo th i gian). Khi nh tuy n, ph i xác

nh m ng tr c và sau ó m i t i máy tính trong m ng, nên a ch IP c amáy tính di ng s ph i thay i khi máy tính thay i m ng. Các k thu t

lý tr ng h p này ang d c phát tri n [RFC 2002 , RFC 2131]

Trên th c t

Ví d trình bày vi c m t ISP k t n i 8 t ch c vào m ng Internetminh ho vi c phân ph i a ch không phân l p có th áp ng kh n ng

nh tuy n phân c p nh th nào. Gi s nh trong hình 4.19, ISP Fly-by-Night-ISP qu ng bá v i th gi i bên ngoài c a nó có th g i các datagram

n m c các máy có 20 bit a ch u trùng v i 200.23.16.0/20. Th gi ibên ngoài không c n bi t trong không gian a ch 200.23.16.0/20 th c tcó 8 t ch c con, m i t ch c có h th ng m ng riêng. Kh n ng s d ng

t ti n t m ng (prefix) qu n bá cho nhi u m ng c g i là nhómng (route aggregation hay route summarization).

Nói chung liên k t ng ho t ng t t khi không gian a ch c phânph i cho ISP và sau ó phân ph i t ISP t i t ch c khách hàng. Nh ngchuy n gì x y ra n u a ch không c phân ph i theo cách th c phân

p? Ch ng h n t ch c 1 không ch p nh n d ch v v i ch t l ng th pa Fly-by-Night-ISP và quy t nh ISP m i, ví d , ISPs-R-Us? Nh minh

ho trên hình 4.14, ISPs-R-Us có không gian a ch là 199.31.0.0/16,nh ng không gian a ch IP c a t ch c 1 l i n m bên ngoài không gian

a ch này. S làm gì ây? Ch c ch n, t ch c 1 có th c u hình l i t t các router và máy tính có a ch IP trong mi n a ch c a ISPs-R-

Us. Nh ng ây là gi i pháp t n kém, và trong t ng lai r t có th t ch c1 l i l a ch n m t ISP m i. Gi i pháp ây là cho phép t ch c 1 gi l i

a ch 200.23.18.0/23. Trong tr ng h p này, nh trong hình 4.15, Fly-by-Night-ISP ti p t c qu ng cáo không gian a ch 200.23.16.0/20 vàISPs-R-Us ti p t c qu ng cáo không gian a ch 199.31.0.0/16. Tuy nhiênISPs-R-Us bây gi c ng qu ng cáo a ch c a t ch c 1: 200.23.18.0/23.Khi nh ng router khác trong Internet nh n c qu ng cáo không gian ach 200.23.16.0/20 (t Fly-by-Night-ISP) và 200.23.16.0/23 (t ISPs-R-Us)và mu n nh tuy n t i m t a ch nào ó trong 200.23.18.0/23 chúng s

d ng quy t c a ch ti n t dài nh t (longest prefix rule) nhtuy n t i ISPs-R-Us, vì ISPs-r-Us qu ng cáo a ch có ti n t dài nh t

ng v i a ch ích.


Trang 184

Organization 0200.23.16.0/

23Organization 1200.23.18.0/


23

ISP's-R-Us

"Send meanything withaddress beginning200.23.16.0/20"


23

Internet


Fly-By-Night-ISP

Hình 4.14

Internet




23

ISP's-R-Us



23

"Send me anything withaddress beginning199.31.16.0/16 or200.23.18.0/23"

Fly-By-Night-ISP

Hình 4.15


Trang 185

2. Chuy n datagram t ngu n t i ích: v n a ch và nh tuy n

Gi ây khi ã có nh ngh a v giao di n và m ng và c ng nh các hi ubi t c b n v a ch IP, chúng ta hãy th xem máy tính và các router chuy n

t gói tin IP (IP datagram) t n i g i n n i nh n nh th nào. ngi n, ta coi khuôn d ng chung c a gói tin IP gi ng nh trong hình 4.16. M iIP datagram có có tr ng a ch g i và tr ng a ch nh n. Máy tính g i s

n vào tr ng a ch g i 32 bit a ch IP c a mình và n vào tr ng ach nh n 32 bit a ch IP c a máy tính nh n (gi ng nh các tr ng FROM vàTO trên phong bì th ). Tr ng d li u c a datagram th ng là gói TCP ho cUDP segement. Khuôn d ng gói d li u IP c th o lu n chi ti t trong cácph n sau.

Miscfields

SourceIP Address

DestinationIP Address

Data

Hình 4.16 Khuôn d ng chung gói d li u t ng m ng

Hình 4.17

Sau khi máy tính g i t o ra IP datagram, t ng m ng làm th nào g idatagram t máy tính ngu n t i máy tính ích? Câu tr l i ph thu c vào vi cmáy tính ngu n và máy tính ích có n m trong cùng m t m ng hay không.

u tiên gi s máy tính A mu n g i IP datagram t i máy tính B n m trong


Trang 186

cùng m t m ng 223.1.1.0/24 v i A. u này c th c hi n nh sau: utiên th c th IP trong máy A dò trong b ng nh tuy n c c b c a nó (xemhình 4.17) và tìm th y hàng 223.1.1.0/24 trùng v i các bit u ( a ch m ng)trong a ch IP c a máy B. B ng nh tuy n ch ra r ng s l ng các thi t btrung gian n m ng 223.1.1.0 là 1, ngh a là B n m trong cùng m t m ng

i A. Do ó máy A có th g i tr c ti p n B mà không c n qua các routertrung gian. Sau ó máy A chuy n gói d li u IP cho t ng liên k t d li u chuy n gói d li u ó t i B.

Tr ng h p k ti p c xét t i là máy A mu n g i gói d li u t i m tmáy n m trong m ng khác, ch ng h n là E. Máy A dò trên b ng nh tuy n vàtìm th y 223.1.1.0/24 có a ch m ng trùng v i ph n m ng trong a ch IP

a E. Vì s l ng các thi t b trung gian là 2, nên máy A bi t máy ích n mtrên m ng khác và do ó s ph i chuy n qua các router trung gian. Ngoài ra

ng nh tuy n t i A c ng cho bi t g i t i E, u tiên máy A ph i g i gói li u t i a ch IP 223.1.1.4 - là a ch IP c a giao di n router k t n i vào

cùng m t m ng v i A. Th c th IP trong máy A chuy n gói d li u xu ngng liên k t d li u và yêu c u chuy n t i a ch IP 223.1.1.4. M t chú ý r t

quan tr ng ây là m c dù gói d li u IP c g i t i giao di n c a router(qua t ng liên k t d li u), a ch ích trong gói d li u v n là a ch íchcu i cùng ( a ch c a E) ch không ph i là a ch router trung gian.

`

223.1.1.1 223.1.1.4

`

223.1.1.2

`

223.1.1.3

223.1.2.9

`

223.1.2.1

`

223.1.2.2

`

223.1.3.2

`

223.1.3.1

223.1.3.27

Dest. Network Next router Nhops Interface223.1.1.0/24223.1.2.0/24223.1.3.0/24

223.1.1.4223.1.2.9223.1.3.27

---

111

Routing table in A

A

B

E

Hình 4.18


Trang 187

Khi gói d li u t i router thì công vi c c a router là chuy n gói d li ung t i ích cu i cùng. Nh v y gói d li u ph i c chuy n n giao

di n c a router có a ch IP là 223.1.2.9. B i vì s l ng các thi t b trunggian t i ích là 1, nên router bi t r ng ích (E) n m trên cùng m t m ng v igiao di n ng v i a ch 223.1.2.9, do ó router chuy n gói d li u t i giaodi n (c ng) này, và sau ó gói d li u c chuy n tr c ti p t i E.

Chú ý r ng trong hình 4.18 , các hàng trong c t next router là r ng vìi m ng (223.1.1.0/24, 223.1.2.0/24, và 223.1.3.0/24) c k t n i tr c ti p

i router. Trong tr ng h p này, chúng không c n ph i i qua các routertrung gian n ích. Tuy nhiên n u máy A và máy E cách nhau 2 router thìtrong trong b ng nh tuy n c a router u tiên trên tuy n ng t A t i E,dòng t ng ng v i ích E s ch ra ph i qua 2 ch ng n a m i t i c íchvà ph i ch ra a ch IP c a router th hai trên tuy n ng. Router u tiên

chuy n gói d li u t i router th hai nh vào giao th c c a t ng liên k t dli u gi a hai router. Sau ó router th hai s chuy n gói d li u t i máy íchnh giao th c t ng liên k t d li u gi a router th hai và máy ích.

nh tuy n cho gói d li u trên m ng Internet c ng t ng t nh ng ilái xe trên ng và h i ng các c nh sát giao thông t i m i bùng binh.Trên ng di chuy n t ngu n t i ích, gói d li u s i qua hàng lo t cácrouter. T i m i router, gói tin d ng l i và h i router i ng nào t i ích.Tr khi router trên cùng m ng v i máy tính ích, v c b n, b ng nh tuy ntrong router s nói v i gói d li u: Tôi không bi t chính xác i n ích cu icùng nh th nào, nh ng tôi bi t h ng t i nó là d c theo ng này . Sau ógói d li u s c g i i trên ng k t n i này n m t router khác và

i h i ng ti p.

Rõ ràng r ng b ng nh tuy n trong các router óng m t vai trò then ch ttrong vi c nh tuy n gói tin qua m ng Internet. Nh ng làm th nào c uhình và b o trì nh ng b ng nh tuy n này trong m t m ng c c l n v i nhi utuy n ng gi a ích và ngu n (nh trong m ng Internet). Rõ ràng các b ng

nh tuy n này ph i c c u hình sao cho các gói d li u c i theo nh ngng t t nh t t ngu n t i ích.

3. Khuôn d ng gói d li u IP (IP datagram format)

Hình 4.19 minh h a khuôn d ng gói d li u IP

Các tr ng khoá trong gói d li u IPv4 là nh sau:


Trang 188

• Phiên b n (version): Tr ng 4 bit này xác nh phiên b n giao th cIP c a gói d li u. Qua tr ng phiên b n, router m i xác nh c ýngh a các tr ng còn l i trong gói d li u IP. Các phiên b n IP khácnhau s d ng các khuôn d ng d li u khác nhau.

• dài tiêu (Header length): Gói d li u IPv4 có th có nhi utr ng mang tính l a ch n ( t trong tiêu gói d li u IPv4). 4 bitnày c dùng xác nh v trí b t u c a d li u th c s trong gói

li u IP. Tuy nhiên ph n l n gói d li u IP không ch a các tr nga ch n nên tiêu c a gói d li u th ng c nh là 20 byte

• Ki u d ch v (Type of service - TOS): Tr ng ki u d ch v (TOS)giúp phân bi t các ki u khác nhau c a gói d li u IP, t ó có th

lý theo nh ng cách khác nhau. Ví d khi m ng quá t i, c n phânbi t c gói d li u ch a thông tin ki m soát m ng (ICMP) v i gói

li u th c s (thông p HTML) hay gi a datagram ch a d li uth i gian th c ( ng d ng n tho i qua Internet) v i datagram khôngch a d li u th i gian th c ( ng d ng FTP). G n ây Cisco (công tychi m th ph n router l n nh t) ã s d ng 3 bit u tiên c a tr ngTOS nh ngh a các m c d ch v khác nhau mà router có th cung

p. Các m c d ch v c th c ng i qu n tr router thi t l p theonh ng tiêu chí c a t ch c.

32-bit Fragmentation Offset16-bit Identifier Flags

Datagram Length (bytes)

Header Checksum

Version HeaderLength Type of Service

Time-to-live Upper LayerProtocol

32-bit Source IP Address

32-bit Destination IP Address

Option (if any)

Data

32 bites

Hình 4.19 Khuôn d ng gói d li u IP

• dài gói d li u (datagram length): ây là t ng dài tính theobyte c a gói d li u IP (c ph n tiêu l n ph n d li u). dài


Trang 189

tr ng này là 16 bit nên v lý thuy t kích th c t i a c a gói d li uIP là 65.535 byte. Tuy nhiên, hi m khi kích th c gói d li u v t quá1500 byte và th ng gi i h n là 576 byte.

• nh danh, c và v trí phân n (Identifer, Flags, FragmentionOffset): 3 tr ng này c s d ng khi phân m nh gói IP(fragmentation), m t ch mà chúng ta s xem xét chi ti t d i ây.Chú ý phiên b n m i c a IP (IPv6) không cho phép phân m nh gói dli u t i các router.

• Th i gian t n t i (Time-To-live-TTL): Tr ng th i gian t n t i (TTL)c s d ng b o m gói d li u không c l u chuy n mãi mãi

nh tuy n l p theo các ng vòng) trong m ng. Tr ng này cgi m i m t (- 1) m i l n gói tin i qua m t router. N u tr ng TTL

ng 0 thì router s lo i b gói tin.

• Giao th c (Protocol): Tr ng này ch c s d ng khi gói d li u IPn c máy tính ích. Giá tr c a tr ng này xác nh giao th cng giao v n máy tính ích s nh n c ph n d li u trong gói d

li u IP. Ví d giá tr 6 có ý ngh a ph n d li u c n chuy n t i th c thTCP, giá tr 17 có ý ngh a ph n d li u ph i chuy n n th c thUDP. RFC 1700 li t kê các giá tr này. Chú ý r ng vai trò c a tr nggiao th c trong gói d li u IP t ng t vai trò tr ng s hi u c ngtrong segment c a t ng giao v n. Tr ng giao th c c xem là m

i gi a t ng m ng và t ng giao v n c ng nh tr ng s hi u c ng làm n i gi a t ng giao v n v i ng d ng c th . Trong ch ng 5

chúng ta c ng s th y trong frame c a t ng liên k t d li u c ng cót tr ng c bi t n i v i t ng m ng.

• Checksum c a tiêu (Header checksum): Tr ng checksum trongtiêu giúp router phát hi n l i trong tiêu gói d li u IP c g i

n. Giá tr checksum c tính b ng cách xem ph n tiêu là m tchu i các t hai byte, c ng các t này l i và sau ó l y bù m t. Nh

ã th o lu n trong ph n 3.3, s bù m t c a t ng này c g i làInternet checksum. Router tính l i Internet checksum cho m i gói dli u IP nh n c và có th phát hi n ra l i n u nh giá tr checksumtính l i khác giá tr checksum trong gói d li u. Router th ng lo i bnh ng gói d li u b l i. Chú ý r ng router ph i tính l i checksum,tr ng TTL và có th m t s tr ng khác. RFC 1071 trình bàyph ng th c tính checksum nhanh. M t v n th ng c t ra

ây là t i sao TCP/IP th c hi n ki m tra l i c t ng giao v n l n t ng


Trang 190

ng? Có nhi u nguyên nhân c a vi c này. Th nh t : Các routerkhông b t bu c ph i ki m tra l i, vì v y t ng giao v n không th d avào t ng m ng làm vi c này. Th hai: TCP/UDP và IP không nh tthi t n m trong cùng m t nhóm giao th c. TCP có th ch y trên giaoth c khác (ví d ATM) và IP có th chuy n d li u không ph i là TCPhay UDP segment.

• ia ch IP ngu n và ích: Nh ng tr ng này là 32 bit a ch IP c amáy tính g i và máy tính nh n. T m quan tr ng c a a ch ích là rõràng. Trong ph n 3.2 chúng ta th y r ng a ch IP máy g i (cùng v i

hi u c ng ngu n và ích) c máy nh n s d ng h ng d li ung d ng t i socket phù h p.

• a ch n (Option): Các tr ng này cho phép m r ng tiêu IP.Ph n l a ch n trong tiêu hi m khi c s d ng. S t n t i c aph n l a ch n trong tiêu làm ph c t p vi c x lý các gói tin vì tiêu

c a gói d li u có ph n l a ch n không có dài c nh, do ókhông xác nh c v trí b t u c a d li u th c s . Nh v y th igian x lý gói d li u IP t i m i router có th khác nhau. ây là nh c

m c a các m ng hi u su t cao. Vì th , IPv6 s lo i b các tr nga ch n.

• li u (payload): Cu i cùng là tr ng quan tr ng nh t - tr ng dli u. Thông th ng tr ng d li u c a gói IP là gói d li u c a t nggiao v n (TCP hay UDP segment) chuy n n n i nh n. Tuy nhiên,tr ng d li u có th là các ki u d li u khác, ví d thông p ICMP.

4. Phân m nh (Fragmentation) và H p nh t (Reassembly) gói tin IP

Trong ch ng 5 chúng ta s th y không ph i t t c các giao th c c ang liên k t d li u u có kh n ng truy n các gói tin (packet) có cùng n. M t vài giao th c có th g i nh ng gói tin l n trong khi m t vài giao

th c ch có th g i nh ng gói tin nh . Ví d , gói tin c a m ng Ethernet có n không quá 1500 byte, trong khi gói tin trên nh ng liên k t m ng di nng có l n không v t quá 576 byte. S l ng d li u t i a c a m t gói

tin trên m t ng truy n v t lý c nh ngh a là MTU (maximumtransfer unit). Gói d li u IP c t trong gói d li u c a t ng liên k t dli u gi a hai router k ti p nhau trên ng truy n. Do v y giá tr MTU c agiao th c c a t ng hên k t d li u gi i h n dài c a gói tin IP. Gi i h n kíchth c c a gói tin IP không ph i là v n l n. V n ây là các k t n i


Trang 191

gi a các router d c theo tuy n ng t n i g i n n i nh n có th s d ngcác giao th c liên k t d li u khác nhau v i nh ng giá tr MTU khác nhau.

hi u v n c rõ h n, hãy th hình dung b n là m t router v inhi u k t n i, m i k t n i có m t giao th c liên k t d li u khác nhau v i cácgiá tr MTU khác nhau. Gi s khi nh n c m t gói d li u n t m t liên

t nào ó, b n c n c vào a ch ích ki m tra trong b ng nh tuy n xácnh c n g i gói tin i ra theo k t n i nào. Tuy nhiên ng k t n i ra ngoài

này có giá tr MTU nh h n dài gói d li u IP. Làm th nào b n có th tgói tin IP l n trong gói tin c a t ng nên k t d li u có kích th c nh h n?Gi i pháp cho v n này là phân m nh (fragmentation) d li u trong gói dli u IP thành nhi u gói d li u IP nh h n và sau ó g i nh ng gói d li unh h n này trên ng k t n i. M i gói d li u IP nh này c coi là m t

nh (fragment).

Các m nh tách r i này c n c ráp l i tr c khi chuy n lên t ng giaon t i máy tính nh n. Rõ ràng là c TCP và UDP u mong mu n nh n ct segment y , không b phân m nh t t ng m ng. Vi c h p nh t các

gói d li u t i các router s làm giao th c ph c t p lên nhi u và làm gi mhi u su t c a router. Gi v ng nguyên t c thi t k t ng m ng n gi n nh t cóth , IPv4 quy t nh vi c h p nh t các m nh d li u c th c hi n t i cácthi t b u cu i ch không ph i là t i các router.

Khi máy tính ích nh n c m t lo t các gói d li u t cùng m tngu n, nó c n ph i xác nh li u y là nh ng gói d li u c l p hay là các

nh c a m t gói d li u l n ban u. Trong tr ng h p th hai, nó ph i ti pc xác nh li u ã nh n c y các m nh ch a và làm sao ráp cácnh này t i theo tr t t ban u t o ra gói d li u nguyên th y. Máy tính

ích s s d ng các tr ng identifcation, flag và fragmentation th c hi ncông vi c h p nh t này. Khi t o ra m t gói d li u IP, ngoài a ch g i và ach nh n, máy tính g i s t vào tr ng identifcation t s nh danh. Giátr c a s nh danh s t ng d n. Khi m t router c n chia chia nh m t gói dli u, thì t t c các gói d li u con c t o ra u có a ch ngu n, a ch

ích và giá tr tr ng nh danh gi ng h t gói d li u ban u. Khi ích nh nc m t lo t các gói d li u t cùng m t n i g i n, nó có th ki m tra giá

tr nh danh xác nh li u nh ng gói d li u ó có là các m nh c a m tgói d li u l n h n hay không. Vì d ch v IP không tin c y nên m t s m nhcó th không n c ích. máy tính nh n có th ch c ch n là ã nh n

c m nh cu i cùng c a gói d li u ban u, thì tr ng c c a m nh cu icùng ph i có giá tr 0, trong khi tr ng c c a các m nh khác có giá tr là 1.


Trang 192

ng t máy nh n xác nh c li u có m t m nh nào không (và ghép các m nh theo úng th t ), tr ng Offset c s d ng xác nh vtrí c a m nh trong gói d li u IP ban u.

Xét ví d trên hình 4.20. M t gói d li u có l n 4000 byte n routervà ph i g i qua gói d li u ban u ph i c tách ra thành ba m nh phânbi t (m i m nh tr thành m t gói d li u IP c l p). Gi s gói d li u ban

u có tr ng nh danh nh n giá tr 777. Giá tr các tr ng trong ba m nhnày c ch ra trong b ng 4.3.

`

`

`

`

Fragmenttation: In: One large datagram (4000 bytes) Out: 3 smaller datagrams

Link MUT: 1500 bytesReassembly: In: 3 smaller datagrams Out: 1 large datagram

Hình 4.20

Fragment Bytes ID Offset Flag

11480 bytetrong tr ng

li uidentification=777

offset=0 (d li ut u t byte

th 0)

flag=1 (cònnh n a)

21480 bytetrong tr ng

li uidentification=777

offset=1480 (dli u b t u tbyte th 1480)

flag=1 (cònnh n a)

3

1020 byte(=3980 - 1480 -1480) trongtr ng d li u

identification=777offset = 2960 (dli u b t u tbyte th 2960)

flag=0 ( âylà m nhcu i cùng)

ng 4.3


Trang 193

li u c a gói IP ch c chuy n n t ng giao v n t i máy tính nh nkhi t ng IP tái t o hoàn ch nh gói d li u IP ban u. N u m s m nh di u b

t không n c ích, thì toàn b gói d li u s b lo i b và không cchuy n lên t ng giao v n. Nh ng nh ã nghiên c u trong ch ng tr c, n u

d ng TCP t ng giao v n, thì th c th TCP s kh c ph c m t mát do phíai s g i l i gói d li u ban u.

Phân n và h p nh t t thêm các nhi m v cho các router (t o ra cácnh) và thi t b nh n (h p nh t các m nh). Vì th ng i ta c g ng gi m

thi u vi c phân m nh d li u. u này th ng c th c hi n b ng cách gi in l n gói d li u c a t ng giao v n (TCP hay UDP segment) b i m t giá

tr t ng i nh . Khi ó vi c phân m nh tr nên không c n thi t. Vì ph n l ncác giao th c liên k t d li u h tr IP có MTU t i thi u là 536 byte, có thlo i b hoàn toàn vi c phân m nh n u t giá tr MSS là 536 byte v i 20 bytetiêu c a gói TCP và 20 byte tiêu c a gói IP. ây chính là lý do h u h tcác gói TCP khi truy n kh i l ng l n d li u (ch ng h n FTP) có dài t512 n 536 byte (Khi duy t WEB, b n s th y th ng kho ng 500 byte dli u n cùng m t l n).

u gói TCP c b ng trong gói IP và c hai gói TCP và IP u khôngcó tr ng tùy ch n (option) thì gói d li u IP s có 40 byte tiêu , ph n còn

i là d li u ng d ng.

5. Giao th c ki m soát l i ICMP (Internet Control Message Protocol)

ICMP c các máy tính u cu i, router và các c ng (gateway) s d ng trao i các thông tin t ng m ng v i nhau. ICMP c c t trong RFC

792. ICMP c s d ng ch y u cho vi c báo l i. Ví d khi ch y m t phiênTelnet, FTP, ho c HTTP, b n có th g p m t thông p nh Destinationnetwork unreachable (Không n c m ng ích). Thông p này có doth c th ICMP router t o ra. Khi không tìm c ng d n n máy tính

ích, router s t o ra và g i thông báo ICMP ki u 3 t i máy tính c a b n v ic ích thông báo l i. Máy tính nh n c thông báo l i ICMP s tr l i mã

i cho th c th TCP ang c g ng k t n i t i máy tính ích. n l t l tmình, TCP tr l i mã l i cho ng d ng (là phiên làm vi c FTP, HTTP...).

ICMP th ng c coi là m t ph n c a IP, nh ng v m t ki n trúc l im trên IP, b i vì thông báo ICMP c t trong gói IP, gi ng nh TCP

ho c UDP segment n m trong tr ng d li u (payload) c a gói d li u IP.ng t , khi nh n c m t gói tin IP v i tr ng protocol xác nh giao


Trang 194

th c ICMP, t ng m ng c a máy tính nh n s chuy n ph n d li u (và thôngp ICMP) lên th c th ICMP, gi ng nh ã làm v i TCP hay UDP.

Thông báo ICMP có tr ng ki u (type) và tr ng mã (code), và ch a 8byte u tiên c a gói d li u IP gây ra l i (nguyên nhân t o ra thông báoICMP). Do ó phía g i có th xác nh c gói tin nào gây ra l i. M t ski u thông p ICMP tiêu bi u c minh h a trên hình 4.21. Chú ý r ngthông báo ICMP không ch c s d ng báo l i. Ch ng trình ping tthông d ng g i thông báo ICMP ki u 8, mã 0 t i máy tính nào ó, máy tínhnh n c yêu c u ICMP s g i l i m t thông báo ICMP ph n h i v i ki u 0,mã 0.

ICMP Type Code Description

0 0 echo reply (to ping)

3 0 destination network unreachable

3 1 destination host unreachable

3 2 destination protocol unreachable

3 3 destination port unreachable

3 6 destination network unknown

3 7 destination host unknown

4 0 source quench (congestin control)

8 0 echo request

9 0 route advertisement

10 0 route discovery

11 0 TTL expired

12 0 IP header bad

Hình 4.21 Các ki u thông p ICMP hay g p

Ch ng trình Traceroute cho phép b n xác nh t t c các router trênt tuy n ng gi a b t k hai thi t b u cu i nào. Ch ng trình

Traceroute c ng s d ng các thông báo c a ICMP xác nh nh tên và ach c a các router gi a ngu n và ích. Ch ng trình Traceroute trong máytính ngu n s g i i m t lo t các gói d li u IP t i máy tính ích. Gói IP utiên có tr ng TTL nh n giá tr 1, gói th hai là 2, gói th ba là 3,... Máy tínhngu n t timer cho m i gói IP g i i. Khi gói IP th n n router th n,router này th y tr ng TTL c a gói d li u nh n giá tr 0, nên theo nguyên t c

a giao th c IP, router s lo i b gói d li u và g i thông p c nh báo


Trang 195

ICMP (ki u 11 mã 0). Trong thông p c nh báo này có tên và i ch IP c arouter. Khi nh n c thông báo ICMP, máy tính ngu n xác nh c th igian kh h i n router th n (nh timer) c ng nh tên, và a ch IP c arouter ó.

V. NH TUY N TRÊN INTERNET

Sau khi ã nghiên c u v a ch Internet và giao th c IP, bây gi chúngta nói t i các giao th c nh tuy n c a Internet - là các giao th c xác nhtuy n ng i t ngu n t i ích. Chúng ta s th y r ng các giao th c nhtuy n c a Internet c tri n khai d a trên nh ng nguyên t c: link state,distance vector và mi n t tr (AS).

Chúng ta bi t r ng m ng Internet toàn c u ngày nay là s k t h p l ngo c a nhi u m ng bao g m các ISP khu v c, qu c gia và qu c t . Chúng taã bi t r ng t p h p các router cùng n m d i m t m t s qu n tr - ít nh t v

t k thu t - t o thành m t mi n (AS). M i AS l i có th bao g m nhi ung. m phân bi t quan tr ng nh t gi a các giao th c nh tuy n c a

Internet là li u chúng c s d ng nh tuy n trong m t mi n hay gi acác mi n v i nhau.

1. nh tuy n trong m t mi n (Intra-AS routing) ( nh tuy n n i mi n)

Giao th c nh tuy n Intra-AS c s d ng c u hình và duy trì b ngnh tuy n trong t t c các router trong m t mi n. Nh ng giao th c nh tuy n

ki u này c g i là giao th c nh tuy n n i mi n (interior gatewayprotocol). Trên Internet có 3 giao th c nh tuy n n i mi n c s d ng

ng rãi: RIP (Routing lnformation Protocol), OSPF (Open Shortest PathFirst) và EIGRP (Cisco's propriety Enhanced Interior Gateway RoutingProtocol).

1.1. RIP (Routing Information Protocol)

RIP là m t trong nh ng giao th c nh tuy n n i mi n u tiên. Nó ctri n khai trong m t ch ng trình c g i là routed trong ph n l n các hth ng UNIX. RIP có m t s c m sau:

• nh tuy n n i mi n: Cho phép trao i thông tin gi a các routertrong m t mi n.

• o kho ng cách b ng ch ng: Giá ng i gi a hai thi t b u cu ic xác nh b ng s l ng các router trung gian trên ng i ó.


Trang 196

dài t i a c a m t tuy n ng là 15, ngh a là ng kính t i aa m t mi n là 15 router.

• Truy n thông không tin c y: RIP s d ng UDP chuy n thôngp.

• i qu ng bá (broadcast) và multicast: RIP c s d ng ch y utrên m ng c c b (LAN) h tr công ngh truy n qu ng bá (m ngEthernet). RIP v1 s d ng cách truy n qu ng bá khi truy n gi a hairouter. RIP v2 cho phép truy n theo ch multicast.

• Thu t toán distance vector. RIP s d ng thu t toán distance vector.Các router hàng xóm trao i b ng nh tuy n cho nhau 30s m t l ntrong các thông p RIP (RIP response message, RIP advertisement),

i thông p ch a t i a 25 a ch ích t i.

• Các máy tính có th th ng nh n thông tin t các router. RIPcho phép các thi t b u cu i (ch y u là máy tính) l ng nghe và c pnh t b ng nh tuy n. u này c bi t h u d ng v i các m ng cónhi u router. Khi ó máy tính trong m ng có th d dàng xác nh

c router c n chuy n t i.

Chú ý r ng router g i m t thông p RIP li t kê các m ng mà nó có tht n i v i. Khi nh n c m t qu ng cáo nh v y, th c th RIP (ph n m m)

trên router nh n s d ng nh ng thông tin này c p nh t b ng nh tuy n c anó. M i m t tr ng trong thông p qu ng cáo là m t c p:

a ch m ng ích n, kho ng cách r)

trong ó kho ng cách r là s l ng các router trung gian t router g i thôngp t i ích có a ch m ng là n. Khi nh n c m t thông p, gi s

router nh n không có ng i t i ích c qu ng cáo trong thông p ho ccó ng i n ích nh ng giá l n h n, router s c p nh t b ng nh tuy n

s d ng tuy n ng m i c qu ng cáo ( m u tiên trên tuy n ngnày chính là router g i qu ng cáo).

u m chính c a RIP là tính n gi n. RIP không òi h i c u hìnhnhi u. Ng i qu n tr ch c n b t máy lên, cho phép router trao i thông tin

i nhau, sau m t th i gian ng n, router s t xây d ng c b ng nh tuy na mình.

ch c có th l a ch n m t router trong mi n làm router ng m nh,th ng là router n i v i ISP. Sau ó RIP s th c hi n vi c qu ng cáo chorouter ng m nh này. Sau ó các gói tin g i ra phía ngoài s c g i qua


Trang 197

router ng m nh t i ISP. Hình 4.22 minh h a khuôn d ng thông p c pnh t RIP. M i tr ng trong thông p ng v i m t a ch ích, m t n m ng

a a ch ích ( o ó có th s d ng a ch không phân l p CIDR), kho ngcách t i ích và nút k ti p trên ng t i ích.

0 8 16 24 31

Command(1-5) Version(2) Must be zero

Route tag for Net 1Family of Net 1

IP address of Net 1

Subnet mask for Net 1

Next hop for Net 1

Distance to Net 1

Family of Net 2 Route tag for Net 2

IP address of Net 2

Subnet mask for Net 2

Next hop for Net 2

Distance to Net 2

.....

Hình 4. 22 Khuôn d ng gói d li u RIP

1.2. OSPF - Open Shortest Path First

RIP có m t s nh c m c a thu t toán distance vector. dài c athông p có th l n do ph i li t kê toàn b danh sách các a ch ích vàkho ng cách t i ó. Khi nh n c thông p, router nh n ph i l y ra tìmtr ng, so sánh trong b ng nh tuy n c a nó, nh v y th i gian x lý thông

p trong m i router l n, gây ra m t tr nào ó. Do v y RIP ch phù h pi các m ng có kích c nh .

Khi m t t ch c m ng t ng i l n, ng i ta c n ph i a ra giao th cphù h p h n. IETF ã a ra OSPF v i các c m sau:

• nh tuy n n i mi n: Cho phép trao i thông tin gi a các routertrong m t mi n.

• tr phân m ng và CIDR. Bên c nh a ch IP 32 bit là m t n 32bit. Do ó OSPF h tr vi c phân m ng, t o l p m ng con.


Trang 198

• Trao i các thông tin ã c ki m ch ng. Hai router trao ithông p OSPF v i nhau có th ti n hành th t c ki m tra xác

nh mình nh n c thông p t úng phía bên kia. u này ng nng a c tin t c ti n hành các cu c t n công b ng ph ng pháp gi

o.

• d ng thu t toán Linh state.

• tr phân c p trong mi n. u m chính c a OSPF là cho phépti p t c phân m t mi n thành nhi u mi n con.

ABAB

AB

IA IA

Area 2 Area 4

Area 1

text

text

Area 3

text

text

text

text

text

text

OSPF Backbone

As External Links

As External Links

ASB

ASB

Hình 4.23 OSPF cho phép chia mi n con

2. nh tuy n gi a các mi n (INTER-AS routing) ( nh tuy n liên mi n)

Giao th c BGP (Border Gateway Protocol v4) (xem c t RFC 1771,1772, 1773) c xem là m t chu n ng m nh de facto trong nh tuy n nênmi n trên Internet ngày nay. Nhi m v c a nó là nh tuy n gi a các mi n

c qu n tr c l p v i nhau.


Trang 199

BGP (Border Gateway Protocol)

BGP là giao th c liên mi n ch y u c s d ng hi n nay. BGP cónh ng c m sau:

• nh tuy n liên mi n. BGP cho phép cung c p các thông tin nhtuy n gi a các mi n. M i tuy n ng c xem là m t chu i các ASliên ti p nhau.

• tr vi c thi t l p chính sách (policy). Ng i qu n tr có th ápng nh ng chính sách nào ó, ví d h n ch vi c qu ng cáo ra phía

ngoài.

• Truy n thông tin c y. Hai th c th BGP s d ng k t n i TCP traoi thông p.

VI. C U T O C A THI T B NH TUY N (ROUTER)

SwitchingFabric

RoutingProcessor

Input Port

Input Port

Output Port

Output Port

Hình 4.24 Ki n trúc b nh tuy n

Các ph n tr c trình b y v các mô hình d ch v c a t ng m ng, cácthu t toán nh tuy n xác nh ng i cho các gói tin trên m ng c ng nhcác giao th c g n v i các thu t toán y. Trong ph n này, chúng ta s nói n

t ch quan tr ng khác - ch c n ng chuy n m ch c a b nh tuy n -công vi c th c s chuy n m t datagram t nên k t này t i liên k t kia. Chnghiên c u các khía c nh v m t ki m soát và d ch v c a t ng m ng c nggi ng nh nghiên c u m t công ty mà ch tìm hi u c ch qu n lý c a công tyvà các quan h v i bên ngoài. hi u rõ v công ty, ng i ta ph i xem xét

n các công nhân. Trong t ng m ng, công vi c th c s c a vi c truy n góitin chính là vi c chuy n gói tin t liên k t này t i nên k t kia c a router.Trong m c này chúng ta s nghiên c u router th c hi n công vi c này nh thnào.


Trang 200

t cách t ng th , ki n trúc chung c a router c minh h a trong hình4.24. B n thành ph n chính có th c xác nh nh sau:

• ng vào (Input port). C ng vào c a router th c hi n m t s ch cng: ch c n ng c a t ng v t lý (h p ngoài cùng c ng vào và c ng

ra); ch c n ng c a t ng liên k t d li u (là các h p gi a i v i cng vào và ng ra) c n thi t làm vi c c v i t ng liên k t

li u u kia k t n i; ch c n ng tìm ki m và chuy n (h p trongcùng c a c ng vào và c ng ra). Gói tin t c ng vào s i qua k t c uchuy n t i c ng ra phù h p. Các gói tin ch a thông tin u khi n(ch a thông tin u khi n c a các giao th c RIP, OSPF, BGP) s

c chuy n t c ng vào n b x lý c a router.

• t c u chuy n (Switching fabric). K t c u chuy n n i c ng vào c arouter t i c ng ra. K t c u chuy n n m hoàn toàn trong router - là m t

ng chuy n m ch n m bên trong router m ng.

• ng ra (output port) C ng ra nh n nh ng gói d li u g i t i nó quat c u chuy n và sau ó truy n gói d li u này trên ng n i ra

ngoài. Nó c ng th c hi n ch c n ng c a t ng liên k t d li u và t ngt lý.

• x lý (Routing Processor) x lý router th c hi n các giao th cnh tuy n, (ví d các giao th c ã nói trong ph n 4.5), duy trì b ngnh tuy n, và th c hi n m t s ch c n ng qu n tr m ng.

i ây chúng ta s nghiên c u các thành ph n này m t cách k l ngn. Có th tìm hi u k ki n trúc c a router trong [Turner 1988 ; Giacopeth

1990 ; McKeown 1997a; Partridge 1998]. [Mckeown1997b] mô t t ng quanki n trúc các router hi n i, s d ng router CISCO 12000 làm ví d minh

a.

1. C ng vào (Input port)

Hình 4.35 minh h a chi ti t các ch c n ng c a c ng vào. Nh ã nói trên, ch c n ng k t thúc tín hi u trên ng truy n (link termination) và x lýliên k t d li u ng v i t ng v t lý và t ng liên k t d li u c a m t ngtruy n v t lý th c s v i router. Ch c n ng tìm ki m và chuy n ti p c a c ngvào óng vai trò trung tâm trong vi c chuy n c a b nh tuy n. Trong nhi urouter, c ng vào chính là n i xác nh c ng ra cho m t gói d li u. C ng ra

c xác nh nh các thông tin l u trong b ng nh tuy n. M c dù b ng nhtuy n c b x lý t o ra, song m i c ng vào u có m t b ng sao chép


Trang 201

ng nh tuy n và c p nh t khi c n thi t. Nh v y, quy t nh chuy n nng ra nào có th c th c hi n c c b t i c ng vào, mà không c n n x lý trung tâm. u này khi n b x lý s không tr thành m t nút c

chai c a router.

LookupForwarding

Queuing

Data LinkProcessing(Protocol,

Decapsulation)

LineTermination

SwitchFabric

Hình 4.25

i nh ng router mà kh n ng x lý c ng vào còn h n ch , c ng vào chuy n gói d li u t i b x lý. B x lý s tìm ki m trên b ng nh tuy n xác nh c ng ra thích h p. Ng i ta th ng áp d ng gi i pháp này trong

tr ng h p router là m t tr m làm vi c hay m t máy tính. Khi ó, b x lýa router là b x lý c a tr m làm vi c hay c a máy tính. C ng vào s là

card m ng (ví d card Ethernet).

i b ng nh tuy n xác nh tr c, tìm ki m trên b ng nh tuy nng i n gi n. Duy t toàn b b ng nh tuy n xác nh hàng nào có

a ch phù h p nh t v i a ch ích c a gói d li u, trong tr ng h p khôngtìm th y thì s d ng c ng m c nh. Tuy nhiên tri n khai trong th c t l ikhông n gi n nh th . u ph c t p nh t là router trên các tr c chính(backbone router) ph i ho t ng t c cao, có kh n ng th c hi n hàngtri u phép tra c u m i giây .Th c s ng i ta mong mu n t c x lý c ngvào ph i ngang v i t c ng truy n (link speed), có ngh a là t c x lýph i nh h n t c n c a các gói tin. Nh v y gói tin có th c x lýxong tr c khi gói tin k ti p n.

ho t ng t c cao không th s d ng ph ng pháp tìm ki mtuy n tính trên b ng nh tuy n. H p lý h n là l u gi giá tr c a b ng nhtuy n trong c u trúc d li u d ng cây. M i m c trong cây ng v i v trí m tbit trong a ch ích. tìm ki m m t a ch , b t u t c a cây. N ubit a ch u tiên là 0 thì a ch c n tìm n m trong cây con trái, ng c l i

m trong cây con ph i. Ti p t c duy t cây con b ng cách s d ng các bit còni. Bit k ti p b ng 0, tìm trên cây con trái, bit k ti p b ng 1 tìm trên cây con

ph i. Ng i ta s tìm ki m b ng nh tuy n trong N b c, N là s l ng bittrong a ch . Có th c thêm các tài li u [Doeringer 1996] và [Srinivasan1999] tìm hi u thêm v k thu t này c ng nh k thu t tìm ki m nh phân.


Trang 202

Th m chí v i N = 32 ( a ch IP 32 bit), t c tìm ki m b ng k thu tduy t nh phân ch a nhanh áp ng yêu c u nh tuy n trên các ngtr c chính c a Internet. Ví d t c truy c p b nh là 40ns. ã có m t s kthu t nâng cao t c này. B nh ánh a ch theo n i dung (CAM -Content Addressable Addressing) cho phép a ch IP 32 bit c bi u di ntrong CAM, và các tr ng t ng ng v i a ch ó c xác nh trongkho ng th i gian c nh. Dòng router CISCO 8500 [Cisco 8500 1999] có64K CAM cho m i c ng vào. K thu t khác làm t ng t ng t c tra c u là

u gi các a ch v a c truy c p trong b nh truy c p nhanh cache[Feldmeir 1988]. V n c n quan tâm ây là l n c a cache.

Khi xác nh c c ng ra, gói d li u s c chuy n n qua k t c uchuy n. Tuy nhiên, gói d li u t m th i có th b phong t ch a cchuy n qua k t c u (có th do các gói d li u khác ang s d ng k t c uchuy n). M t gói d li u b phong t a ph i x p hàng c ng vào và i clên l ch chuy n qua k t c u t i m t th i m nào ó.

Công ty Cisco: th ng tr th tr ng m ng

Tháng giêng n m 2000, Công ty Cisco có 23000 công nhân và tr giá360 t ôla. Cisco hi n th ng tr th tr ng router, và hi n nay ang nhanhchóng chi m l nh th tr ng n tho i qua Internet c nh tranh quy t li t cùng

i các công ty thi t b n tho i n Lucent, Alcatel, Nothern Tel com vàSiemens. Cisco c kh i u nh th này? B t u t n m 1984 trongphòng ti p khách c a m t c n h t i Silicon Valley.

Khi làm vi c i h c Stanford, Len Bosak cùng v là Sandy Lernery ra ý t ng s n xu t và bán router Internet cho các vi n nghiên c u và

tr ng i h c. Sandy Lerner a ra tên goi c a công ty Cisco (vi t t t c aSanFrancisco) và bà c ng thi t k bi u t ng cho công ty. Ban u t nghành dinh c a công ty t ngay t i phòng khách c a h . Hai v ch ng ph i

d ng th tín d ng trong công vi c kinh doanh và ph i làm thêm công vi c v n vào ban êm. Cu i n m 1986, doanh thu c a Cisco lên t i

250.000USD/tháng m t k t qu không t i v i công ty c c p v n chng th tín d ng mà không có s hùn v n nào. Cu i n m 1987 Cisco huyng c 2 tri u ô t Sequoia Capital i láy vi c ki m soát 1/3 công ty.

Vài n m ti p theo Cisco ti p t c phát tri n và giành ngày càng nhi u thph n. Cùng th i m ó, quan h v chông Bosak, Lener v i ôi ng qu nlý c a Cisco b t u tr c tr c. Cisco niêm y t trên th tr ng c phi u vào

m 1990. Cùng n m ó, Cisco sa th i Lerner và Bosak v h u.


Trang 203

2. K t c u chuy n (Switching fabric)

t c u chuy n n m trung tâm c a router. Gói d li u chuy n t c ngvào n c ng ra qua k t c u chuy n. Vi c chuy n c th c hi n b ng nhi ucách nh minh h a trên hình 4.26.

• Chuy n qua b nh : Các router u tiên n gi n nh t th ng chínhlà các máy tính truy n th ng, vi c chuy n t c ng vào t i c ng ra

c th c hi n d i s u khi n tr c ti p c a CPU. C ng vào vàng ra ch là các thi t b vào ra truy n th ng trong h u hành. Khi

nh n c m t gói d li u, c ng vào s s d ng ng t báo cho CPU.Sau ó gói d li u c sao chép vào b nh c a vi x lý.

vi x lý l y a ch ích t tiêu gói tin, tìm c ng ra trong b ngnh tuy n và sao chép gói d li u vào b m c a c ng ra.

Nhi u router hi n i c ng th c hi n vi c chuy n qua b nh . mkhác bi t chính ch vi c xác nh a ch ích và vi c l u tr(chuy n) gói d li u vào v trí phù h p trong b nh c th c hi n

i b x lý trên m ch c ng vào. Router chuy n qua b nh , theo m tcách nào ó gi ng h th ng nhi u b x lý v i b nh dùng chung, b

lý trên c ng vào s t gói d li u vào b nh c a m t c ng rathích h p. Dòng router Cisco Catalyst 8500 [Cisco 8500 1999] vàdòng Bay Network Acceiar 1200 chuy n gói d li u qua b nh dùngchung.

• Chuy n qua bus: C ng vào chuy n th ng gói tin t i c ng ra qua m tng bus dùng chung mà không c n b x 1í c a router can thi p

(chú ý là khi chuy n qua b nh , gói tin ph i qua bus h th ng nhay i kh i b nh ). M c dù b x lý c a router không liên quan nvi c chuy n trên bus, song do bus dùng chung, t i m t th i m chcho phép m t gói tin c truy n d n trên bus. M t gói tin n c ngvào và th y bus ang b chi m d ng b i m t gói tin khác s t m th i

ch n l i, a vào hàng i c ng vào. Vì t t c các gói tin u ph itruy n qua m t bus duy nh t, t c chuy n c a router b gi i h n b i

c bus.

i công ngh b ng thông c a bus v t qua 1 Gbit/s, chuy n m chqua bus hi u qu v i các router ho t ng m c t ch c (ví d

ng c c b ). Dòng Cissco 1900 [Cissco Switches 1999] chuy nch các gói qua bus 1Gbps.


Trang 204

Memory

A

B

C

X

Y

Z

A

B

C

X

Y

ZMemory Bus

A

B

C

X Y Z

Crossbar

Hình 4.26

• Chuy n m ch qua m t liên m ng: M t cách kh c ph c h n ch c abus dùng chung duy nh t là s d ng m t m ng liên k t ph c t p,gi ng các k thu t c s d ng k t n i nh ng b x lý trong hth ng a b x lý. Hình 4.26 minh h a m t m ng liên k t s d ng 2Nbus n i N c ng vào v i N c ng ra. M t gói tin n t m t c ng vào

c chuy n d c theo bus n m ngang g n v i c ng vào cho t i khip giao m v i bus n m d c g n v i c ng ra t ng ng. N u busm d c ó r i, gói tin s c chuy n trên bus d c ó t i c ng ra c nn. Trong tr ng h p ng c l i, gói tin t m th i b ch n l i và x p

hàng t i c ng vào. Dòng Cisco 12000 Family [Cissco 12000 1998] sng công ngh này.

3. C ng ra (Output port).

Quá trình x lý t i c ng ra nh minh h a trên hình 4.27 là l y gói d li uã c l u tr trong b m c a c ng ra và truy n qua ng liên k t ra.

Các ch c n ng x lý giao th c liên k t d li u và k t thúc ng truy n làch c n ng t ng liên k t d li u và t ng v t lý làm vi c v i u vào bên kia

a ng truy n v t lý. Ch c n ng qu n lý vùng m và hàng i c s


Trang 205

ng khi t c d li u mà k t c u chuy n chuy n t i nhanh h n t c g i ia c ng ra.

Hình 4.27

4. Hàng i router

u nhìn vào ch c n ng, c u hình c a c ng vào, c ng ra trong hình 4.36,rõ ràng r ng hàng i c a các gói tin có th c hình thành t i c c ng vàovà c ng ra. Chúng ta s trình bày chi ti t v hàng i vì khi hàng i l n, b

m c a router s y lên và x y ra hi n t ng m t gói tin (tràn b m).Trong các ph n th o lu n tr c, chúng ta ã nói m h r ng gói tin b m t âuó trong m ng hay i router . Chính t i các hàng i c a router, gói tin b

t. Trên th c t , v trí gói tin b m t (c ng vào hay c ng ra) ph thu c vàoi c a m ng, t c t ng i gi a k t c u chuy n và ng truy n.

Gi s t c ng truy n vào và ra b ng nhau, và có n ng vào, nng ra. N u t c chuy n c a k t c u chuy n l n h n t c ng truy n nn thì ch c ch n không có hàng i t i c ng vào. B i trong tình hu ng x u

nh t, t t c n ng vào cùng nh n c gói tin, k t c u chuy n có kh n ngtruy n n gói tin t c ng vào t i c ng ra. Nh ng u gì có th x y ra t i c ngra? Gi s t c k t c u chuy n v n nhanh h n t c ng truy n n l n.Trong tr ng h p x u nh t, t t c gói tin t n c ng vào cùng n m t c ng ra.

i l n c ng ra ch có th g i i m t gói tin duy nh t, do ó n gói tin s ph ip hàng t i c ng ra i truy n. Khi s l ng gói tin x p hàng v t qua n b m, các gói tin n sau s b m t.

Hàng i l i c ng ra c minh ho trong hình 4.28. T i th i m t, t t các c ng vào u nh n c m t gói tin và ph i chuy n t i c ng ra trên

cùng bên ph i. Gi s t c ba ng truy n là nh nhau và t c k t c uchuy n nhanh h n t c ng truy n ba c n. Sau m t n v th i gian (th igian c n thi t nh n hay g i m t gói tin ), c 3 gói tin c chuy n t i c ng

i ra và x p hàng i truy n. Trong m t n v th i gian ti p theo, m t


Trang 206

gói tin c truy n i trên ng truy n ra. Cùng lúc y, l i có thêm hai góitin khác chuy n t i c ng ra trên cùng và do ó l i ph i x p hàng.

Hình 4.28

l p l ch (scheduler) t i c ng ra ph i ch n m t gói tin trong hàng i truy n i. Có th s d ng m t c ch n gi n nh First-Come-First-

Served ( n tr c ph c v tr c- FCFS) hay c ch hàng i có tr ng s(WFQ - weighted fair queuing) ph c t p h n, cho phép chia s m t cách

ng i công b ng ng truy n ra gi a các k t n i u cu i khác nhau. Bp l ch có vai trò quy t nh trong trong vi c b o m ch t l ng d ch v

(quality-of-service) . Có th xem các chi n l c l p l ch cho c ng ra trong[CiscoQueue 1995].

Hình 4.29

u k t c u chuy n không nhanh (so v i t c c ng vào) chuy nngay l p t c t t c các gói tin qua, hàng i s xu t hi n t i c ng vào, vì khió các gói tin s ph i x p hàng i n l t chuy n qua k t c u chuy n t ing ra. minh ho xét chuy n m ch qua m t liên m ng trong hình 4.29 và

gi s (1) t c c a t t c các liên k t là b ng nhau, (2) th i gian gói tinchuy n t c ng vào t i c ng ra b ng th i gian c ng vào nh n c m t góitin và (3) các gói tin c chuy n t c ng vào t i c ng ra theo th t n(FCFS). Nhi u gói tin có th c truy n ng th i mi n là c ng ra c a chúng


Trang 207

khác nhau. Tuy nhiên n u hai gói tin x p u hàng i trên hai c ng vào khácnhau cùng h ng t i m t c ng ra thì m t gói tin s b ch n l i t i c ng vào(ph i x p hàng trong hàng i) vì t i m t th i m k t c u chuy n ch có thchuy n i m t gói tin.

Trong hình 4.29 ta th y hai hai gói tin (tô en) ng u hai hàng icùng h ng t i c ng ra phía bên ph i. Gi s k t c u chuy n chuy n gói tin thàng i phía trên bên trái truy n. Khi ó gói tin màu en hàng i phía

i bên trái ph i i. Nh ng không ch có gói tin này ph i i mà còn góitin màu tr ng x p hàng sau nó c ng ph i i - m c dù các gói tin này h ng

i c ng ra khác. ây là hi n t ng head-of-the-line (HOL) blocking [Karol1997] ã ch ng minh r ng hi n t ng HOL có th khi n hàng i t ng lên vô

n ngay c khi t c n c a các gói tin trên c ng vào b ng 58% t c t ia. [Mckeown 1997b] a ra nhi u gi i pháp ng n ch n HOL.

VII. IPV6

u nh ng n m 1990, Internet Engineering Task Force b t u n l cphát tri n giao th c m ng thay th IPv4. Nguyên nhân u tiên cho n l c nàylà không gian a ch IP 32-bit ã b t u c n ki t trong khi s l ng nh ng

ng m i và nh ng nút m ng c k t n i vào Intemet (c n c p phát m t ach IP duy nh t) t ng lên áng k . gi i quy t nhu c u có không gian a chIP l n h n, giao th c m ng IPv6 ã c phát tri n. Nh ng ng i thi t kIPv6 c ng ch n l c các tính n ng, c i ti n nhi u c m khác c a IPv4 d atrên c s nh ng kinh nghi m th c t c a IPv4.

Ng i ta ch a th ng nh t c khi nào a ch IPv4 c n ki t (khi ókhông th k t n i thêm b t k máy tính nào vào m ng). C n c trên xu h ng

p a ch IP hi n t i hai nhóm làm vi c trong IETF'S Address Life timExpectations a ra hai th i m khác nhau là 2008 và 2018 [Solenky 1996].Trong n m 1996, America Registry for Internet Number (ARIN) thông báo t t

các a ch IPv4 l p A, 62% l p B và 37% l p C ã c phân ph i [ARIN1996]. M c dù nh ng ánh giá và các con s d oán trên cho th y còn cónhi u th i gian cho t i khi không gian a ch IPv4 h t, song ã n lúc tri nkhai m t công ngh m i trên m t quy mô r ng l n, và do ó NextGeneration IP (th h IP m i) [Raden 1996:RFC 1752] ã b t u. Có ththam kh o thêm trong [Hidden 1997].


Trang 208

1. nh d ng gói tin IPV6

Khuôn d ng gói d li u IPv6 c minh h a trên hình Hình 4.30. mthay i quan tr ng nh t c a IPv6 chính là khuôn d ng gói tin.

• r ng kh n ng ánh a ch : IPv6 t ng kích th c a ch IP t32 bit lên 128 bit. Nó m b o kh n ng không b thi u a ch IP. V ikhông gian 128 bit, có th ánh a ch cho n t ng h t cát có trêntrái t. Bên c nh a ch duy nh t (unicast) và a ch a ích(multicast), IPv6 còn có m t d ng a ch m i g i là anycastaddress , cho phép m t gói tin v i a ch ích thu c ki u anycastaddress có th c chuy n t i m t nhóm các máy tính ( c mnày s c s d ng ví d khi g i thông p HTTP GET t i nhi usite ph (mirror site) ch a cùng m t tài li u nào y).

• Tiêu có dài c nh 40 byte: t s tr ng IPv4 mang tính ch ttùy ch n. T ng dài tiêu c nh cho phép x lý các gói d li uIPv6 nhanh h n.

• n nhãn lu ng (flow label) và u tiên (priority): IPv6 không cónh ngh a cho flow m t cách rõ ràng. Các khuy n ngh RFC 1752

và RFC 2460 cho phép g n nhãn cho các gói tin thu c v cùng m tflow . Các gói tin này òi h i c x lý m t cách c bi t, nh cácch v th i gian th c v i ch t l ng t t h n. Ví d , các d li u a

ph ng ti n có th xem nh m t lu ng liên t c. D li u các ng d ngtruy n th ng, nh truy n file, E-mail không c xem nh m t lu ng.Có th d li u c a nh ng ng i có u tiên cao (ví d ng i tr phícao h n) c ng có th coi nh m t lu ng. Rõ ràng ây nh ng ng ithi t k IPv6 ã d oán c nhu c u phân bi t gi a các lu ng dli u ngay c khi ch a nh ngh a chính xác c lu ng 1à gì. Tiêu IPv6 c ng có tr ng Traffic Class 8 bit. Tr ng này gi ng tr ngTOS (Tyte of Service) trong IPv4 có th c s d ng cho nh ng góitin có quy n u tiên trong m t lu ng, ho c cho nh ng ng d ng có

u tiên cao (ví d gói tin ICMP).


Trang 209

Source Address (128 bites)

Destination Address (128 bites)

Data

Playload length Next Hdr Hop Limit

Flow LabelTraffic ClassVersion

32 bits

Hình 4.30

So sánh khuôn d ng gói d li u IPv4 (Hình 4.24) và IPv6 (Hình 4.40), tath y gói IPV6 có c u trúc n gi n h n. Sau ây là m t s tr ng trong gói

li u IPV6:

• Phiên b n (version): Tr ng 4-bit này xác nh phiên b n IP c a gói li u. Rõ ràng gói IPv6 có giá tr trong tr ng này. Chú ý không

ph i t giá tr trong tr ng này thì gói d li u là IPv4.

• Traffc class: Tr ng 8-bit này gi ng tr ng TOS trong IPv4

• Nhãn lu ng (Flow label): Tr ng 20 bit này xác nh m t lu ng ch agói d li u

• l n d li u (Payload length): l n (tính theo byte) c a ph n dli u không tính tiêu

• Next header: Tr ng này xác nh giao th c t ng phía trên s nh n li u (ví d t i TCP ho c UDP). Tr ng này gi ng tr ng Protocola IPv4.

• Hop limit: Giá tr c a tr ng này s gi m i 1 khi i qua m i router.u giá tr này b ng 0, gói d li u b lo i b .

• a ch ngu n và ích (source ang destination addresss): Khuônng 128-bit a ch IPv6 c c t trong RFC 2373.

• li u (data): Khi gói tin IPv6 t i ích, các tiêu s b lo i b vàph n d li u này s c chuy n n th c th t ng phía trên.

Có m t s tr ng trong IPv4 không xu t hi n trong IPv6 n a.


Trang 210

• Phân m nh, H p nh t gói tin: IPv6 không cho phép phân m nh vàp nh t gói tin t i các router trung gian. N u m t gói d li u IPv6

quá l n có th g i i trên m t ng liên k t ra c a router, router lo i b gói tin này và g i m t thông báo l i ICMP Packet Too

Big t i bên g i. Sau ó bên g i g i l i d li u, s d ng các gói dli u có kích th c nh h n. Vi c phân m nh và h p nh t các gói tin IPchi m nhi u th i gian x lý c a các router. Th c hi n nh ng côngvi c này t i các thi t b u cu i s làm t ng t c truy n trên m ng.

• Checksum. Do t ng giao v n (ví d , TCP và UDP) và các giao th cliên k t d li u (ví d Ethenet) ã th c hi n ki m tra l i, ch c n ngnày không c n thi t trong t ng m ng nên ã c b i. V n x lýnhanh các gói tin IP c c k quan tr ng. Giá tr tr ng TTL trong tiêu

c a IPv4 gi m i m t khi i qua m i router, nên giá tr tr ngchecksum trong tiêu IPv4 c n ph i c tính t i t i các router. Nh

y, gi ng nh phân m nh và h p nh t, vi c này khi n th i gian x lýgói IPv4 lâu h n.

ICMP cho IPV6

Giao th c ICMP c s d ng thông báo l i và cung c p m t s cácthông tin h n ch t i thi t b u cu i (ví d l nh ping). M t phiên b n m i

a ICMP c c t cho IPv6 trong khuy n ngh RFC 2463. Bên c nh cácki u và mã c , ICMPv6 c ng a thêm vào nhi u ki u và mã m i. Ví d ki umã l i Packet Too Big hay Unrecognized IPv6 option .

2. Chuy n t IPv4 sang IPv6

Chúng ta ã xem xét các chi ti t k thu t c a IPv6, bây gi chúng ta sxét t i m t v n r t th c ti n: làm th nào chuy n m ng toàn c u Internethi n t i - ang s d ng IPv4 sang s d ng IPv6? V n ch trong khi các

th ng m i IPv6 có kh n ng t ng thích ng c t c là có th g i, chuy n,nh n các gói d li u IPv4 thì các h th ng c ang c s d ng l i không cókh n ng x lý gói d li u IPv6. Ng i ta ã a ra m t s gi i pháp.

t gi i pháp là l a ch n m t th i m nào ó, t t t t c máy nângp lên IPv6. Vi c chuy n i công ngh quan tr ng g n ây nh t (t NCP

sang TCP cho giao th c giao v n tin c y) cách ây 20 n m. Ngay c th im ó [RFC 801], khi Internet còn r t nh và v n còn c qu n tr b i m t

nhóm nh các chuyên gia, ng i ta c ng không th ch n c m t th i mnh v y. Gi i pháp này ngày nay s òi h i s tham gia c a hàng tr m tri umáy tính và hàng tri u ng i qu n tr m ng - rõ ràng là không th . RFC 1933


Trang 211

a ra hai gi i pháp (có th s d ng ng th i hay dùng riêng r ) d n d ntích h p các thi t b s d ng IPv6 vào th gi i IPv4 (d nhiên m c tiêu dài h n

n là chuy n t t c các thi t b s d ng IPv4 sang IPv6).

Có th gi i pháp n gi n nh t a vào các thi t b h tr IPv6 làdual-stack. Các thi t b tri n khai c IPv4 và IPv6. Thi t b IPv61/IPv4 nh

y c c t trong RFC 1933 có kh n ng nh n và g i c hai gói d li uIPv4 và IPv6. Khi trao i v i m t nút IPv4, nút IPv6/IPv4 s d ng gói dli u IPv4 và khi trao i v i nút IPv6, s s d ng gói IPv6. Nút IPv4/IPV6

n ph i có c hai a ch IPv6 và IPv4. Chúng c n ph i có kh n ng xác nhc m t nút có kh n ng IPv6 hay ch h tr IPv4. Có th gi i quy t v n

này nh H th ng tên mi n DNS (Domain Nam Server).

A to B:IPv6

B to C:IPv4

D to E:IPv4

E to F:IPv6

A B C D E FIPv6 IPv4IPv6 IPv4 IPv6 IPv6

Flow:XSource:ADest: F

data

Source:ADest: F

data

Source:ADest: F

data

Flow:??Source:ADest: F

data

Hình 4.31


Trang 212

Ch ng 5:NG LIÊN K T D LI U

I. CÁC KHÁI NI M CHUNG, D CH V C A T NG DATALINK

ch ng tr c chúng ta ã bi t t ng m ng cung c p d ch v truy nthông gi a hai máy tính. Ví d trong hình 5.1 ng truy n thông này b t u

máy ngu n qua l n l t các router và k t thúc máy ích. thu n ti n,chúng ta coi c máy tính và router là các nút (node) vì ây nút là router haymáy tính không ph i là v n quan tr ng và kênh truy n thông k t n i gi ahai nút li n k trên toàn b ng truy n thông là ng liên k t, ngtruy n (link). gói d li u (datagram) i t máy tính ngu n t i máy tính

ích, gói d li u ph i c chuy n trên m i ng liên k t.

Hình 5.1 V trí c a t ng liên k t d li u


Trang 213

Ch ng này t p trung vào t ng liên k t d li u v i nhi m v truy n gói li u trên m t ng liên k t ( ng truy n v t lý). Chúng ta s phân lo i

và nghiên c u nh ng d ch v c a t ng liên k t d li u, các nguyên lý quantr ng c a nh ng giao th c cung c p các d ch v này (ví d nh n l i và s a l i,giao th c ã truy c p c s d ng chia s ng truy n v t lý duy nh tgi a các nút và a ch m c liên k t d li u), các ki u công ngh k t n i khácnhau c s d ng n i hai nút và nghiên c u chi ti t ki n trúc và giao th c

a các ki u k t n i.

1. Nh ng d ch v c a t ng liên k t d li u

Giao th c t ng liên k t d li u c s d ng truy n gói d li u trênt môi tr ng v t lý. Giao th c t ng liên k t d li u nh ngh a khuôn d ng

n v d li u trao i gi a các nút m i u c a ng truy n, c ng nhnh ng công vi c các nút th c hi n khi nh n và g i nh ng n v d li u này.Trong ch ng 1 chúng ta ã bi t r ng n v d li u c a t ng liên k t d li ulà frame và m i frame t ng liên k t d li u ch a m t gói d li u t ngnetwork. Chúng ta s th y r ng, nh ng công vi c c a giao th c t ng liên k t

li u khi g i và nh n frame g m: phát hi n l i truy n l i, u khi n l ung và truy c p ng u nhiên. Giao th c t ng liên k t d li u g m : Ethernet,

token ring, FDDI và PPP; ôi khi ATM và frame relay có th c ng c coilà giao th c t ng liên k t d li u. Chúng ta s nghiên c u chi ti t nh ng giaoth c này trong n a ch ng sau.

u nhi m v c a t ng m ng là chuy n gói d li u c a t ng giao v n tmáy g i t i máy nh n thì giao th c c a t ng liên k t d li u có nhi m vchuy n gói d li u t ng m ng gi a hai nút k ti p trên ng truy n. M t c

m quan tr ng c a t ng liên k t d li u là gói d li u t ng m ng có th c lý b i các giao th c liên k t d li u khác nhau trên ng truy n. Ví d ,

gói d li u này có th c chuy n b i giao th c Ethernet trên ng truy nu tiên, b i PPP ng truy n cu i cùng và frame relay trên các ng

truy n gi a. Chú ý quan tr ng và các giao th c liên k t d li u khác nhau cóth cung c p nh ng d ch v khác nhau. Giao th c t ng liên k t d li u khôngnh t thi t ph i cung c p d ch v truy n tin c y. Vì v y t ng m ng ph i tính

n kh n ng ho t ng trên nhi u ki u d ch v liên k t d li u khác nhau.

hi u rõ t ng liên k t d li u c ng nh quan h c a nó v i t ng m ngnh th nào xét ví d sau. Gi s m t i lý du d ch ph i s p x p cho kháchdu l ch i t KS Hilton, Hà N i n Ng Môn, Hu . u tiên khách du l ch s

i xe buýt n sân bay N i Bài, bay b ng máy bay c a Hàng không Vi t Nam


Trang 214

n Hu và i tacxi t sân bay Ph Bài, Hu n Ng Môn. Sau khi i lý duch ti n hành vi c t ch , thì chính công ty xe buýt ch u trách nhi m a

khách du l ch t Hilton n N i Bài, Hàng không Vi t Nam ch u trách nhi m N i Bài n sân bay Phú Bài và hãng tacxi t sân bay Hu n Ng Môn.

t m t trong ba ch ng này c xem là m t l n chuy n tr c ti p gi a cácnút" k ti p. Rõ ràng ba ch ng s c các công ty khác nhau ph trách.Trong ví d này, có th xem khách du l ch là m t datagram (gói tin c a t ng

ng), ch ng ng t ng ng v i m t k t n i v t lý, ph ng ti n i l i trênch ng ó chính là giao th c ng v i k t n i v t lý ó và i lý du l ch chính làgiao th c nh tuy n t ng m ng.

c dù d ch v c b n c a b t kì t ng liên k t d li u nào là chuy n gói li u c a t ng m ng gi a hai nút k ti p, song c th d ch v này c th c

hi n nh th nào l i ph thu c vào giao th c t ng liên k t d li u s d ng trênng truy n ó. Nói chung giao th c t ng liên k t d li u có th cung c p

nh ng d ch v sau:

• óng gói d li u (frame) và truy c p ng truy n (link access):Ph n l n các giao th c t ng liên k t d li u t gói d li u t ng m ngvào trong gói d li u t ng liên k t d li u (frame) tr c khi truy n lêntrên ng truy n. Frame g m tr ng d li u là gói d li u c a t ng

ng cùng v i m t s tr ng tiêu khác. Chú ý frame có th có ctr ng tiêu u và cu i (header và trailer). Giao th c t ng liên k t

li u xác nh khuôn d ng c a frame c ng nh giao th c truy c pkênh truy n (cách th c truy n). V i ng truy n ki u point-to-pointcó m t phía g i và m t phía nh n thì giao th c truy c p ng truy nlà n gi n (g n nh không t n t i) - bên g i có th g i frame b t clúc nào ng truy n r i. Tr ng h p ph c t p h n x y" ra khi nhi unút cùng chia s ng truy n duy nh t: ây là v n a truy c p.Chúng ta s th y các giao th c liên k t d li u khác nhau s có nh ngkhuôn d ng d li u khác nhau (chú ý gói d li u c a t ng liên k t dli u c g i là frame). Chúng ta s th y r ng tiêu frame th ngch a tr ng a ch v t lý c a nút, (khác a ch m ng c a nút).

• ch v truy n tin c y: N u cung c p d ch v truy n tin c y, giaoth c t ng liên k t d li u b o m chuy n chinh xác gói d li u t ng

ng trên m t ng truy n. Trong ch ng 3 chúng ta th y r ng giaoth c t ng giao v n (TCP) c ng cung c p d ch v truy n tin c y. T ng

nh trong t ng giao v n, truy n tin c y t ng liên k t d li u cth c hi n qua c ch báo nh n và truy n l i. D ch v truy n tin c y


Trang 215

ng liên k t d li u th ng c s d ng trên ng truy n có t 1i cao (ví d trên ng truy n không dây). M c ích là s a l i ngay

trên ng truy n b l i ch không ph i truy n l i d li u t thi t bi t i thi t b nh n b i giao th c t ng giao v n ho c t ng ng d ng.

Tuy nhiên t ng liên k t d li u không c n cung c p d ch v truy n tiny cho các ng truy n ít l i (ví d cáp quang). Vì v y ph n l n các

giao th c t ng liên k t d li u ph bi n không cung c p d ch v t tiny.

• Ki m soát l u l ng: Kh n ng l u tr t m th i (buffer) các framei các nút trên m i phía c a ng truy n không ph i là vô h n. ây là m t v n khi t c t i c a các frame nhanh h n t c mà nút

nh n có th x lý c. N u không ki m soát l u l ng, b m phíanh n có th b tràn và frame s b m t. Gi ng nh t ng giao v n, t ngliên k t d li u cung c p c ch ki m soát l u l ng ng n ch nphía g i g i quá kh n ng nh n c a phía nh n.

• Phát hi n l i: Nút nh n có th nh n c bit 0 trong khi phía g i g ibit 1 hay ng c l i. Nguyên nhân bit b l i có th do tín hi u b suyhao hay nhi u n t . Rõ ràng không c n chuy n i gói d li u có l i,nhi u giao th c t ng liên k t d li u cung c p c ch phát hi n l i.

u này c th c hi n thông qua phía g i thi t l p m t s bit pháthi n l i trong frame và phía nh n th c hi n vi c ki m tra l i. Phát hi n

i và m t d ch v r t ph bi n trong nhi u giao th c t ng liên k t dli u. Trong ch ng 3 và ch ng 4 chúng ta th y r ng t ng giao v n và

ng m ng trên Intemet c ng có kh n ng phát hi n l i. Tuy nhiênphát hi n l i trong t ng liên k t d li u th ng ph c t p h n r t nhi uvà c tri n khai b ng ph n c ng.

• a l i: S a l i c ng t ng t phát hi n l i. Tuy nhiên không ch pháthi n c l i trong frame nh n c mà phía nh n còn có kh n ngxác nh chính xác n i l i xu t hi n trong frame (và do ó có th s a

c nh ng l i này.

• Bán song công và song công (Half duplex, full duplex). Trong ch truy n song công, hai phía c a ng truy n có th ng th i

truy n d li u. Trong ch truy n bán song công, t i m t th i mthi t b không th cùng truy n và nh n.

Nh ã nói trên, có nhi u d ch v c a t ng liên k t d li u t ng ngi nhi u d ch v c a t ng giao v n, ví d c hai t ng u có d ch v truy n


Trang 216

tin c y. M c dù c ch th c hi n d ch v truy n tin c y c hai t ng là nhnhau, nh ng hai d ch v truy n tin c y này không gi ng nhau. Giao th c t nggiao v n cung c p d ch v truy n tin c y gi a hai ti n trình trên c s ucu i (end-to-end). Giao th c t ng liên k t d li u cung c p d ch v truy n tin

y gi a hai nút có m t k t n i v t lý tr c ti p. T ng t v i d ch v ki msoát l u l ng và phát hi n l i.

2. B u h p (Adapter)

Hình 5.2 T ng liên k t d li u c tri n khai t i adapter

i ph n l n ki u ng truy n, giao th c t ng liên k t d li u ctri n khai trên adapter. Adapter 1à bo m ch (ho c card PCMCIA) có RAM,chíp DSP, giao di n ghép n i (interface) v i bus máy tính và giao di n ghép

i v i ng truy n. Adapter c ng th ng c coi là card giao ti p m nghay g i t t là card m ng (NIC-M NG Interface Card). Nh ch ra trong hình5.2, t ng m ng trong nút g i (máy tính ho c router) chuy n gói d li u t ng

ng (datagram) n adapter g i sang phía bên kia c a ng truy n.

Adapter t datagram trong frame và sau ó truy n frame trên ngtruy n. Adapter phía bên kia (phía nh n) nh n c frame, l y và chuy ndatagram lên t ng m ng. N u giao th c t ng liên k t d li u cung c p d ch vphát hi n l i thì adapter g i t thêm m t s bit phát hi n l i và adapter nh nth c hi n vi c ki m tra l i. N u giao th c t ng liên k t d li u cung c p d ch

truy n tin c y thì nh ng k thu t cho d ch v truy n tin c y (ví d s th, b nh th i, s biên nh n) c tri n khai ngay trên adapter. N u giao

th c t ng liên k t d li u cung c p d ch v truy c p ng u nhiên thì giao th cnày c ng c tri n khai trên adapter.

Adapter là n v bán t tr . Ví d , adapter có th nh n frame, xác nhli u frame có b l i không và n u có thì lo i b frame mà không thông báocho thi t b k t n i. Khi nh n c frame n t môi tr ng v t lý (ch ng h ncard m ng), adapter ch thông báo cho thi t b (chính xác là CPU c a thi t b )


Trang 217

khi adapter mu n chuy n gói d li u datagram t trong frame t i t ng m nga thi t b . Vi c này s c th c hi n thông qua m t ng t ph n c ngg

(interrupt). T ng t , khi nút g i gói d li u n adapter, có th coi adapterc u quy n chuy n gói d li u sang nút k ti p. M t khác, adapter

không là n v t tr hoàn toàn. M c dù chúng ta coi adapter là "h p en"nh minh h a trên hình 5.3, adapter v n n m trong nút, dùng chung ngu n

n và các bus - do ó v n n m d i s u khi n c a nút.N

ode

I/Obu

s

Hình 5.3 Adapter

Thành ph n chính c a adapter là giao di n ghép n i bus và giao di nghép n i ng truy n. Giao di n bus ch u trách nhi m truy n thông v i nútch a adapter (chính xác h n là v i CPU). Nó truy n d li u và thông tin ukhi n gi a nút và card m ng NIC. Giao di n ng truy n (linh interface) cótrách nhi m tri n khai giao th c t ng liên k t d li u. Bên c nh ch c n ngóng gói (framing) và bóc tách (de-framing) gói d li u, nó có th cung c pch v phát hi n l i, truy c p ng u nhiên và nh ng ch c n ng t ng hên k t li u khác. Nó ch a các m ch truy n và nh n (circuitry). V i nh ng công

ngh ph bi n t ng liên k t d li u - ví d nh Ethernet, giao di n ngtruy n c tri n khai trên các chíp. Chíp c s n xu t r ng rãi và d dàngmua c trên th tr ng. Vì th , adapter Ethemet r - th ng không quá 10USD.

II. K THU T PHÁT HI N VÀ S A L I

t trong các d ch v mà t ng liên k t d li u cung c p là phát hi n(detection) và s a (correct) l i m c bit - cho phép phát hi n và trong m t str ng h p có th s a các bit b l i trong frame c a t ng liên k t d li u g igi a hai nút k ti p. Trong ch ng 3 chúng ta ã th y d ch v phát hi n và

a l i c ng c tri n khai t ng giao v n. Trong ph n này, chúng ta snghiên c u m t vài k thu t n gi n nh t trong vi c phát hi n và s a l i bit.Có nhi u tài li u tham kh o (ví d , [Schwartz 1980]) th o lu n chi ti t v ch

này, ây chúng ta ch trình bày h t s c s l c v i m c tiêu cho phép


Trang 218

c gi hình dung ra m t vài k thu t c áp d ng trong m t s giao th cng liên k t d li u thông d ng.

Hình 5.4 minh ho ý t ng c a vi c tri n khai d ch v phát hi n i. inút g i, d li u D c s d ng xác nh các bit phát hi n và s a l i EDC.

li u c n b o v không ch g m gói d li u datagram t ng m ng chuy nxu ng mà còn các tr ng khác trong tiêu frame nh tr ng a ch , tr ng

th ... D và EDC cùng c g i n nút nh n trong cùng m t frame.Bên kia s nh n c chu i bit là D và EDC . Chú ý r ng, D và EDC cóth không gi ng D và EDC vì trên kênh truy n có th có l i.

Hình 5.4 Ki m tra và phát hi n l i

Phía nh n ph i xác nh li u D có là D c phía bên kia g i hay khôngtrong tr ng h p nó nh n c c D' và EDC'. T i phía nh n, k t qu ki mtra frame có l i không r t quan tr ng (xem hình 5.4). Chú ý r ng ây chúngta xác nh có phát hi n c l i không ch không ph i là có l i hay không).Tuy nhiên không ph i k thu t phát hi n và s a l i luôn luôn cho phép phíanh n xác nh c có l i hay không: s có nh ng tr ng h p s d ng bitphát hi n l i nh ng không có kh n ng phát hi n khi xu t hi n l i, ngh a làphía nh n s không bi t r ng thông tin nh n c b l i. H u qu là phía nh ncó th chuy n gói d li u b l i lên t ng m ng, ho c không bi t r ng n i dung

a m t vài tr ng nào ó trong tiêu c a frame b l i. Vì th chúng tamong mu n l a ch n ph ng pháp có xác su t không phát hi n c l i nh .Nói chung, các k thu t phát hi n và s a l i tinh vi (xác su t không phát hi n

c l i khi có l i r t nh ) th ng òi h i nhi u th i gian tính toán (xác nh


Trang 219

EDC t D), s l ng bit d th a l n (EDC l n) và t i phía nh n vi c ki m trat nhi u th i gian.

Bây gi chúng ta s xem xét m t s k thu t phát hi n và s a l i ngi n: bit ch n l ( minh h a ý t ng c a công vi c); tính t ng (checksum) -

c s d ng t ng giao v n và bit d th a vòng - c s d ng t ng liênt d li u.

1. Ki m tra tính ch n l

0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1

d d a tab its

P arityb it

Hình 5.5 Ki m tra tính ch n l

ng n gi n nh t phát hi n l i là s d ng m t bit ch n l (paritybit). Gi s r ng thông tin D c gán trong hình 5.5 có d bit. N u s d ng bitch n l ch n, bên g i b sung m t bit và giá tr bit này c ch n sao cho

ng s s bit 1 trong d+1 bit (d bit thông tin g c D và m t bit ch n l ) làch n. V i bit ch n l l , giá tr bit ch n l c ch n sao cho t ng s s bit 1là m t s l . Hình 5.5 minh ho ví d bit ch n l ch n ch n, và bit ch n l(EDC) c t trong m t tr ng các v i tr ng d li u.

d1.1 d1.jd1.2 d2.j

di.1 di.j... ...

di+1.1 di+1.j

d1.j+1d2.j+1

di.j+1...

di+1.j+1

Columnparity

Rowparity

1 0 1 0 1 1

1 1 1 1 0 0

0 1 1 1 0 1

0 0 1 0 1 0

1 0 1 0 1 1

1 0 1 1 0 0

0 1 1 1 0 1

0 0 1 0 1 0

No errors Parityerror

Parityerror

Hình 5.6 Ki m tra tính ch n l hai chi u


Trang 220

Vi c ki m tra t i phía nh n c ng t ng i n gi n. Phía nh n ch c nm s bit 1 trong d+l bit nh n c. N u t ng s m c là m t s l

trong khi s d ng s ch n l ch n thì phía nh n bi t r ng ít nh t ã xu t hi nt bit b l i. Chính xác h n, t ng s các bit b l i là m t s l .

u gì s x y n u s bit b l i là m t s ch n? Trong tr ng h p nàyrõ ràng r ng bên nh n không phát hi n c l i. N u xác su t bit b l i th pvà gi nh các bit b l i xu t hi n c l p v i nhau thì kh n ng m t gói dli u có nhi u bit b l i s c c k th p. Trong tr ng h p này, s d ng m t bitch n l có th v a . Tuy nhiên, các th c nghi m ã ch ra r ng l i khôngxu t hi n c l p mà th ng theo t ng "c m" (burst). Khi ó xác su t l ikhông b phát hi n trong frame s d ng m t bit ch n l là 50% [Spragins 1991]. Rõ ràng r ng c n ph i có ph ng pháp khác m nh h n. Nh ng tr ckhi nghiên c u các ph ng pháp phát hi n i c s d ng trong th c t ,chúng ta hãy xem xét m t ph ng pháp khác d a trên bit ch n l có kh n ng

a c l i.

Hình 5.6 minh h a vi c c i ti n ph ng pháp bit ch n l thông qua m nghai chi u. ây d bit trong D c s p x p vào b ng i dòng và j c t. Sau óbên g i xác nh giá tr bit ch n l cho t t c các dòng và c t. (i+j+l) bit ch n

c t o ra này s là các bit phát hi n và s a l i c a frame.

Bây gi , gi s r ng trên ng truy n có m t bit duy nh t trong d bitthông tin g c b l i. V i ph ng pháp ch n l hai chi u, s xu t hi n mâuthu n trong c hàng và c t ch a bit b l i. Khi ó phía nh n không nh ng chphát hi n có l i mà còn có th xác nh c v trí bit b l i (và do ó s a

c) thông qua ch s hàng và c t c a bit ó. Hình 5.6 ch ra ví d , bit có giátr 1 i v trí ( 1 , 1 ) b l i và b chuy n thành 0 . i mà s c phía nh nphát hi n và s a l i. M c dù, ây chúng ta ch quan tâm n d bit thông tin,nh ng m t bit l i trong các bit ch n l ki m tra c ng s b phát hi n. Ph ngpháp này c ng có th phát hi n c (nh ng không s a c) khi có 2 bit b

i trong gói d li u.

Kh n ng phía nh n v a phát hi n v a s a c l i c g i là FEC(Forward Error Conection). Nh ng k thu t này th ng c s d ng phbi n trong các thi t b l u tr âm thanh nh a CD nh c. Trong môi tr ng

ng, k thu t FEC có th c s d ng m t mình, ho c cùng v i k thu tARQ ã c nghiên c u trong ch ng 3. u m c a k thu t FEC và chophép phía g i không ph i truy n l i (do phía nh n s a c các thông tin b

i). Có l quan tr ng h n là phía nh n s a c l i ngay khi nh n c. unày tránh th i gian i khi phía g i ph i truy n l i gói d li u. u m này

c áp d ng trong các ng d ng th i gian th c [Rubenstein 1998]. Các


Trang 221

nghiên c u g n ây s d ng FEC trong các giao th c ki m soát l i bao g m[Biersack 1992; Nonnenmacher 1998 ; Byers 1998 ; Shacham 1990 ].

2. Ph ng pháp tính t ng ki m tra (checksum)

Trong k thu t checksum, d bit d li u trong hình 5.4 c xem nh m tdãy liên ti p các s nguyên có dài k bit. Trong k thu t checksum ngi n, ng i ta tính t ng t t c các s nguyên k bit này và s d ng k t qu tính

c làm các bit phát hi n l i. Ph ng pháp Intemet checksum d a trênng ti p c n này - lu ng d li u c coi dãy liên ti p các s nguyên 16 bit

và Internet checksum là giá tr bù m t c a t ng các s nguyên 16 bit. Phíanh n tính l i checksum trên d li u nh n c và ki m tra xem nó có trùng

i checksum trong gói d li u nh n c hay không. RFC 1071 th o lu nchi ti t thu t toán Intemet checksum c ng nh ph ng th c tri n khai. Tronggiao th c TCP/IP, Intemet checksum c tính toán trên t t c các tr ng (k

tr ng tiêu và d li u). Trong nh ng giao th c khác, ví d nh XTP[Strayer 1992], có c checksum cho các tr ng tiêu và checksum cho toàn

gói d li u. MeAuly [MeAuly 1994] và Feldmeier [Feldmeier 1995] mô tcách tri n khai b ng ph n m m vi c tính toán checksum.

3. Ki m tra d th a vòng (CRC)

thu t phát hi n l i c s d ng r ng rãi trên m ng máy tính ngàynay d a trên mã CRC. Mã CRC c g i là mã a th c vì có th xem dãy cácbit c g i nh m t a th c v i các h s nh n các giá tr 0 và 1 và các thaotác trên dãy bit này c ng gi ng nh th c hi n các phép toán trên a th c.

D: Data bits to be sent R: CRC bits

d bits r bitsBitpattern

Mathematicalformular

Hình 5.7 Mã d th a vòng

Mã CRC ho t ng nh sau. Gi s phía g i mu n g i d bit d li u D.u tiên hai bên ph i th ng nh t tr c a th c sinh (generator) ký hi u 1à G

có (r+1) bit. Bit có tr ng s cao nh t c a G ph i nh n giá tr 1. Ý t ng chínha mã CRC c minh h a trên hình 5.7. C n c vào d li u nguyên th y D,

bên g i s xác nh d li u d th a R g m r bit.


Trang 222

Sau ó ghép R v i D thu c (d+r) bit . R c ch n sao cho a th cng v i (d+r) bit này chia h t cho G. Phép chia ây c th c hi n theo

module 2. Phía nh n th c hi n quá trình ki m tra l i CRC khá n gi n: chiad+r bit nh n c cho G. N u ph n d khác 0 thì phía nh n xác nh xu thi n l i, n u không d li u c ch p nh n là úng.

t c các tính toán trên CRC c th c hi n theo module 2 nh ngkhông nh trong phép c ng và không m n trong phép tr . u này có ngh alà phép c ng gi ng phép tr và c hai t ng ng v i vi c th c hi n phépXOR trên các toán h ng. Ví d :

1011 XOR 0101 =1110

1001 XOR 1101 =0100

ng t , chúng ta c ng có:

1011 - 0101 = 1110

1001 - 1101 = 0100

Phép nhân và phép chia c ng gi ng nh thu t toán trên c s 2 nh ngcác phép c ng và tr u không nh . Gi ng nh khi thao tác trên các s nhphân, phép nhân v i 2k là d ch sang trái k v trí. Do v y v i D và R, k t quD*2r XOR R là d+r bit minh h a trên hình 5.7. Chúng ta s s d ng các c

m i s c a m u d+r bit này trong ph n th o lu n d i ây.

n quan tr ng là làm sao bên g i xác nh c R. Chúng ta mu nxác nh R sao cho t n t i n th a mãn:

D * 2r XOR R = nG

Ngh a là, chúng ta mu n ch n R sao cho G chia cho D*2r XOR R khôngcó s d . N u chúng ta th c hi n phép XOR R (là phép c ng theo module 2không nh ) c hai v c a ph ng trình trên, chúng ta nh n c:

D * 2r = nG XOR R

ng th c này cho chúng ta bi t n u chúng ta chia D*2r cho G, giá trph n d chính là R. Nói cách khác, có th xác nh R nh sau:

R = s d D * 2r / G

Hình 5.8 minh ho k t qu tính toán cho tr ng h p D=101110, d=6 ,G= 1001 , r=3 . Chín bit c truy n trong tr ng h p này là 101110011.

Hình 5. 8 Ví d tính toán CRC


Trang 223

Các chu n qu c t nh ngh a các a th c sinh (G) 8, 12, 16, 32 bit. CRC8 bit c s d ng trong 5 byte tiêu c a t bào ATM. CRC-32 trong nhi ugiao th c IEE m c linh s d ng a th c sinh sau:

GCRC-32 = 100000100110000010001110110110111

Các chu n CRC có th phát hi n l i c m v i l n nh h n r+1 bit hay các bit b l i là m t s . n n a v i m t s gi nh nào ó, l i c m l nn r+1 bit có th c phát hi n v i xác su t 1-0.5r. Lý thuy t ng sau mã

CRC và th m chí nh ng mã có tính n ng m nh h n v t quá ph m vi c a v n này. Sách [Schwartz 1980] cung c p ch d n thú v v tài này.

III. GIAO TH C A TRUY C P VÀ M NG C C B

Trong ph n m u c a ch ng này, chúng ta ã th y r ng có hai ki ut n i m ng: ki u truy n point-to-point và ki u truy n qu ng bá (broadcast).

ng truy n point-to-point có m t phía g i và m t phía nh n duy nh t haiu c a ng truy n. Nhi u giao th c t ng liên k t d li u ã c thi t k

cho ng truy n point-to-point nh PPP (point-to-point Protocol) và HDLC.Ki u truy n th hai, ki u qu ng bá cho phép có nhi u nút g i và nút nh ncùng k t n i n m t kênh truy n dùng chung duy nh t. Thu t ng broadcast

c s d ng ây vì khi b t k m t nút nào ó truy n i m t frame, kênhtruy n s qu ng bá frame này và c các nút khác u nh n c m t b n sao

a frame. Ethemet là công ngh broadcast c tri n khai r ng rãi nh t.Trong ph n này, chúng ta s nghiên c u m t trong nh ng v n quan tr ngnh t c a t ng liên k t d li u: làm th nào ph i h p vi c truy c p vào kênhtruy n chung c a nhi u nút - v n a truy c p (multiple access problem).Kênh truy n qu ng bá th ng c s d ng trên m ng c c b - là m ng gi i

n trong m t khu v c a lý.

Chúng ta quá quen thu c v i khái ni m phát thanh truy n hình, vì ti vi ã d ng công ngh này ngay t khi xu t hi n. Nh ng ti vi truy n th ng ch là

phát qu ng bá m t chi u (ngh a là m t nút c nh truy n n nhi u nútnh n), trong khi các nút trên kênh truy n qu ng bá trong m ng máy tính cóth v a g i v a nh n. M t ví d t ng t trong xã h i loài ng i là t i m t

a ti c, m i ng i cùng nhau t h p trong m t i s nh (không khí cung c pmôi tr ng qu ng bá) nói chuy n v i nhau. Ví d th hai là m t l p h c -

i giáo viên và sinh viên cùng nhau chia s môi tr ng qu ng bá duy nh t.V n trung tâm trong c hai tr ng h p này là vi c quy t nh ai s làng i c nói (ngh a là c truy n trên kênh truy n). V i con ng i,


Trang 224

chúng ta ã có nh ng quy t c giao ti p theo phép l ch s chia s kênhtruy n chung:

"M i ng i u có c h i nói"

"Im l ng cho n khi b n c quy n nói"

"Không c quy n nói su t"

"Gi tay yêu c u n u mu n nói"

ng ng t l i ai ó ang nói "

ng ng khi ai ó ang nói"

Hình 5.9 Chia s kênh truy n dùng chung

ng t nh v y, m ng máy tính c ng có nh ng giao th c - g i là giaoth c a truy c p (multiple access protocol) - cho phép các nút u ch nh vi ctruy n thông c a chúng trên kênh truy n qu ng bá dùng chung. Nh minh h atrên hình 5.9, giao th c a truy c p r t c n thi t trong nhi u ki u môi tr ng

ng: m ng không dây, m ng có dây và c m ng v tinh. Hình 5. 10 là m t ví c a kênh truy n qu ng bá chia s kênh truy n dùng chung. M c dù m i nút


Trang 225

truy c p kênh truy n qua adapter, trong ph n này chúng ta s xem nút nhthi t b nh n và g i. Trên th c t , hàng tr m ho c th m chí hàng nghìn nút cóth tr c ti p truy n thông trên m t kênh truy n qu ng bá.

Vì t t c các nút u có kh n ng truy n frame nên có th có nhi u nútcùng truy n frame t i cùng m t th i m. Khi ó, t t c các nút cùng lúcnh n c nhi u frame, ngh a là các frame c truy n s xung t (collide)

i nhau t i t t c các nút nh n. Thông th ng khi xung t x y ra, không nútnào có th nh n chính xác b t k frame nào vì tín hi u trong các frame anxen vào nhau hoàn toàn. Vì th t t c các frame liên quan n xung t u b

t, và có th coi kênh truy n dùng chung không c s d ng trong kho ngth i gian x y ra xung t. Rõ ràng khi nhi u nút th ng) xuyên mu n truy nframe, xác su t x y ra xung t s l n và ph n l n b ng thông c a kênhtruy n b lãng phí.

Hình 5.10 M ng Ethernet qu ng bá

b o m hi u su t c a kênh truy n qu ng bá t giá tr t i a khinhi u nút mu n g i d li u, b ng cách nào ó ph i có c ch ph i h p gi anh ng nút có nhu c u truy n. C ch ph i h p này là trách nhi m c a giaoth c a truy c p. Trong ba m i n m qua, hàng nghìn bài báo và hàng tr mlu n án ti n s ã nghiên c u v giao th c a truy c p ([Rom 1990]). Nhi uki u giao th c khác nhau ã c tri n khai trên các công ngh t ng liên k t

li u. Tuy nhiên ng i ta có th phân lo i các giao th c a truy c p vào balo i: giao th c phân chia kênh truy n, giao th c truy c p ng u nhiên và giaoth c truy c p l n l t. Chúng ta s xem xét các ki u này trong ph n d i ây.Giao th c a truy c p trên kênh truy n qu ng bá v i t c R b/s lý t ng scó nh ng c m sau:

• Khi ch có m t nút có d li u g i i, nút ó g i v i thông l ng Rbps.


Trang 226

• Khi M nút có d li u g i i, m i nút g i v i thông l ng R/M bps.Yêu c u này không có ngh a r ng m i nút trong M nút luôn luôntruy n v i t c t c th i R/M mà ây ch là t c trung bình xác

nh trong m t kho ng th i gian.

• Giao th c c tri n khai phân tán, ngh a là không có m t nút óngvai trò u ph i (n u không toàn b h th ng s s p n u nút uph i b h ng).

• Giao th c ph i n gi n sao cho chi phí th c hi n không cao.

1. Giao th c phân chia kênh truy n (channel partitioning)

Phân kênh theo th i gian (TDM) và theo t n s (FDM) là hai k thu t cóth c s d ng phân chia b ng thông c a kênh truy n gi a t t c các nútdùng chung kênh truy n ó. Gi s kênh truy n h tr N nút và t c truy n

a kênh là R bps. TMD chia th i gian thành các kho ng (time frame) ( cp v i n v d li u frame t ng data-link) và sau ó l i chia m i kho ng

th i gian thành N khe th i gian (time slot). M i khe th i gian c gán chot trong s N nút. B t c nút nào có frame g i i, nó truy n các bit d li u

a nó trong khe th i gian c gán c a nó trong m i kho ng th i gian.Th ng kho ng th i gian c ch n sao cho m t frame d li u có th truy ntr n v n trong m t khe th i gian. Hình 5.11 minh ho m t ví d TDM ngi n cho 4 nút. Trong m t b a ti c cooktail u này t ng t nh quy nh

i ng i ch c nói trong kho ng th i gian quy nh tr c và sau ó chophép ng i khác nói trong kho ng th i gian t ng t . Và vì th ai c ng có c

i nói.

4 KHz

1 2 3 4 1 2 3 4 1 99 32 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Slot

TDM:

FDM:

2All slots labeled are dedicated to a specific sender-receiver pair

4 KHz

Link

Hình 5.11


Trang 227

m h p d n c a TDM là ã lo i tr c xung t và hoàn toàn côngng: m i nút có c t c truy n riêng R/N bps trong m i kho ng th i

gian. Tuy nhiên, nó có hai nh c m: m i nút b gi i h n b i t c trungbình R/N bps và ph i i n th i gian truy n c a mình ngay c khi nó là nútduy nh t có nhu c u g i. (Trong ví d v b a ti c c a chúng ta m i ng i umu n nghe m t v khách nào ó nói thì v khách ó ch c nói trongkho ng th i gian c a mình). Rõ ràng, TDM không ph i là m t giao th c atruy c p t t cho b a ti c ki u này.

u TDM dùng chung các kênh truy n qu ng bá theo th i gian thìph ng pháp FDM chia kênh truy n R bps thành các t n s khác nhau (m i

n s có b ng thông R/N ) và gán m t t n s cho m i nút. Vì th , FDM t o raN kênh truy n nh R/N bps t kênh truy n l n R bps. u m và nh c

m c a FDM gi ng c a TDM. Nó lo i b c xung t và phân chia côngng d i t n gi a N nút. Tuy nhiên, nh c m là t c g i c a nút b gi in ngay c khi ch có m t nút có nhu c u g i d li u.

Giao th c phân chia kênh truy n th ba là chia mã (CDMA - Co dedivision multiple access). N u TDM và FDM gán kho ng th i gian và t n scho các nút thì CDMA gán cho m i nút m t mã khác nhau. Sau ó nút s

ng mã duy nh t này mã hoá d li u g i i. Chúng ta s th y CDMA chophép nhi u nút g i ng th i và các nút nh n t ng ng nh n úng d li u

i cho mình (mi n là nó bi t c mã c a nút g i). CDMA ã c s d ngtr ng h th ng qu c phòng nh c tính ch ng nhi u và bây gi b t u cáp d ng ph bi n cho m c ích dân s , c bi t trong a truy c p kênh truy nkhông dây.

2. Giao th c truy c p ng u nhiên (ran dom access)

Ki u giao th c a truy c p th hai là truy c p ng u nhiên. Trong giaoth c truy c p ng u nhiên, nút truy n luôn luôn truy n d li u v i t c caonh t c a kênh truy n R bps. Khi có xung t, nút liên quan n xung ttruy n l i frame cho n khi frame n ích an toàn. Nh ng khi bi t có xung

t, nút không c n thi t truy n l i frame ngay l p t c mà i m t th i gianng u nhiên nào ó tr c khi truy n l i. M i nút liên quan n xung t ch nth i gian i ng u nhiên m t cách c l p, vì th sau m i xung t xác su thai nút cùng truy n l i cùng m t lúc (l i xây ra xung t) s gi m.

Có r t nhi u n u không mu n nói là hàng tr m giao th c truy c p ng unhiên c mô t trong [Rom 1990 ; Bertsekas 1991]. Trong ph n này chúngta s miêu t m t vài giao th c truy c p ng u nhiên c s d ng ph bi n


Trang 228

nh t - giao th c ALOHA [Abramson 1970; Abramson 1985] và giao th c atruy c p c m nh n sóng mang (CSMA) [Kleinrock 1975b]. Sau ó, chúng ta

nghiên c u chi ti t v Ethemet [Metalfe 1976], m t công ngh s d ngCSMA c tri n khai r ng rãi và ph bi n.

2.1. Slotted ALOHA

Chúng ta b t u nghiên c u v giao th c truy c p ng u nhiên v i m ttrong s nh ng giao th c n gi n nh t: giao th c slotted ALOHA. Chúng tagi nh nh sau:

• t c frame có chính xác L bit.

• Th i gian c chia thành các kho ng L/R s (là kho ng th i gian truy n m t frame).

• Nút b t u truy n frame t i u m i kho ng th i gian.

• t c các nút c ng b hoá sao cho m i nút u xác nh ckhi nào là u c a kho ng th i gian.

• u có nhi u frame xung t trong kho ng th i gian nào ó thì t t ccác nút u phát hi n s ki n xung t ngay trong kho ng th i gianó.

i p là xác su t (0<=p<=1). Ho t ng c a slotted ALOHA trong m inút nh sau:

• Khi nút có frame m i g i i, nó s i n th i m u c akho ng th i gian k ti p và g i toàn b frame trong kho ng th i gianó.

• u không x y ra xung t, nút truy n thành công frame và vì v ykhông c n thi t ph i truy n l i (nút có th chu n b frame m i truy n, n u có).

• u có xung t, nút phát hi n xung t ngay trong kho ng th i gianvà s truy n l i frame trong kho ng th i gian ti p theo v i xác su t pcho n khi frame c truy n thành công.

Truy n l i v i xác su t p gi ng nh vi c tung ng xu: bi n c m t ng ang v i vi c truy n l i x y ra v i xác su t p. Bi n c m t s p ng v i vi c

"b qua kho ng th i gian này và tung l i ng xu trong kho ng th i gian kti p" x y ra v i xác su t (1- p). M i nút ch a xung t tung ng xu m t cách

c l p .


Trang 229

Slotted ALOHA d ng nh có nhi u u m. Không gi ng phân chiakênh truy n, nó cho phép nút tích c c duy nh t (ngh a là nút có nhu c u g i

li u) liên t c g i frame t c cao nh t c a kênh truy n. Slotted ALOHAlà m t thu t toán phân tán vì m i nút khi phát hi n ra xung t s quy t nhkhi nào truy n l i m t cách c l p. (Tuy nhiên slotted ALOHA òi h i ph icó c ch ng b trên t t c các nút).

1

2

3

Node 1

Node 2

Node 3

CEC S E C E S SSlots

3 3

2 2

1 1 1

Hìh 5.12

Slotted ALOHA ho t ng t t khi ch có m t nút tr ng thái tích c c,nh ng hi u su t c a nó b ng bao nhiêu khi có nhi u nút tích c c? Có hai y u

ph i tính n ây. Th nh t nh ã ch ra trong hình 5.12 khi có nhi unút tr ng thái tích c c, m t s kho ng th i gian có xung t và do ó blãng phí. Th hai là m t s kho ng th i gian "r ng" vì trong kho ng th i giannày t t c các nút tích c c u d ng l i i (k t qu c a chính sách truy ntheo xác su t). Ch trong nh ng nh ng kho ng th i gian "không b lãng phí"

có duy nh t m t nút truy n thành công. Kho ng th i gian này g i làkho ng th i gian thành công. Hi u su t c a giao th c c nh ngh a là t lcác kho ng th i gian truy n thành công trong tr ng h p có nhi u nút tích

c, m i nút c n g i i nhi u frame. Rõ ràng r ng n u không có c ch ukhi n truy c p và nút truy n l i ngay sau m i l n xung t, hi u su t s b ng0. Slotted ALOHA có hi u su t l n h n 0 nh ng b ng bao nhiêu?

Bây gi ta s xác nh hi u su t t i a c a slotted ALOHA. n gi nchúng ta thay i giao th c m t chút và gi thi t r ng m i nút truy n frametrong m i kho ng th i gian v i xác su t p (t c là m i nút luôn có m t frame

g i i và frame này c g i i v i xác su t p cho dù ây là frame m ihay frame ph i g i l i). u tiên gi s có N nút. Xác su t thành công c a

t kho ng th i gian nào ó là xác su t ch có m t nút duy nh t truy n và N-1 nút còn l i không truy n (trong kho ng th i gian y. Xác su t m t nút nàoó truy n là p; xác su t mà các nút còn l i không truy n là (1-p)N-1. Do v y

xác su t m t nút náo ó truy n trong khi các nút khác không truy n là p(1 -


Trang 230

p)N-l . Vì có N nút, nên xác su t có kho ng th i gian thành công b ngNP(1-P)N-1.

Do ó khi có N nút tích c c, hi n su t c a slotted ALOHA là NP(1-P)N-1.t c hi u su t l n nh t, chúng ta ph i xác nh p* sao cho bi u th c

này t giá tr l n nh t. Và t c hi u su t l n nh t khi có nhi u núttích c c, chúng ta ph i tính gi i h n c a NP*(1-P*)N-1 khi N ti n t i vô cùng.Áp d ng các công c toán h c, chúng ta s xác nh c hi u su t l n nh t

a giao th c là 1/e = 0.37. Ngh a là, khi nhi u nút cùng tr ng thái tích c cthì trong u ki n t t nh t ch 37% th i gian ng truy n c s d ng cóích. Vì v y, t c truy n hi u qu c a kênh truy n không ph i là R bps màch là 0,37R bps. Phân tích t ng t ch ra r ng 37% th i gian ng truy nkhông c s d ng và 26% th i gian x y ra xung t trên ng truy n.Nh v y m t frame nào ó có th c truy n v i t c t i a R nh ng v

ng th thông l ng truy n thành công c a toàn b kênh truy n không v tqua 0.37R.

2.2. ALOHA

Giao th c slotted ALOHA òi h i t t c các nút ng b vi c truy n t iu m i kho ng th i gian. Giao th c ALOHA u tiên [Abramson 1970] th c là giao th c không chia kho ng th i gian, hoàn toàn phân tán. Trong giao

th c ALOHA nh v y khi có d li u c n g i i, ngay l p t c nút truy n toàn frame vào kênh truy n dùng chung. N u frame c truy n xung t v i

frame t các nút khác, thì ngay sau khi truy n cho xong frame này, nút sngay l p t c truy n l i frame v i xác su t p. Ng c l i nút i trong m tkho ng th i gian truy n frame. Sau quá trình ch i này nút truy n frame

i xác su t là p, ho c i (không làm gì c ) trong kho ng th i gian truy nframe v i xác su t (1-p).

xác nh c hi u su t c c i c a ALOHA xét trên m t nút duynh t. Chúng ta c ng gi nh nh trong tr ng h p slotted ALOHA th i giantruy n frame là m t n v th i gian. T i b t kì th i gian nào, xác su t núttruy n frame là p. Gi s frame này b t u truy n t i th i m to' Nh minh

a trong hình 5.13, frame này c truy n thành công thì không nút nàoc b t u truy n trong kho ng th i gian [t0 - 1, t0]. N u không tín hi u c a

nh ng frame này s xung t v i các tín hi u u tiên c a frame ang xét.Xác su t t t c các nút khác không c b t u truy n trong kho ng th igian này là (1-p)N-1. ng t không nút nào c b t u truy n trong khinút ang xét ang truy n. Xác su t c a u này c ng là (1-p)N-1. Vì v y xác


Trang 231

su t nút nào ó truy n thành công là p(1-p )2(N-1). B ng cách b y gi i h n nhtrong tr ng h p slotted ALOHA, chúng ta th y r ng hi u su t l n nh t c agiao th c ALOHA là l/2e - b ng m t n a c a slotted ALOHA. ây là cái giáph i tr cho giao th c ALOHA hoàn toàn phân tán.

Node i frame

to-1 to to+1

it's frameit's frame

Will overlapwith start of

Will overlapwith end of

Hình 5.13 Các frame an xen vào nhau trong ALOHA

2.3. CSMA - a truy c p c m nh n sóng mang

Trong c hai giao th c ALOHA và slotted ALOHA, quy t nh truy na nút c a ra c l p v i các nút khác. C th h n, m t nút không ýi vi c li u có nút khác ang truy n khi nó b t u truy n hay không và nút truy n khi có nút khác b t u truy n (gây xung t). T ng t trong ví d

bu i ti c, giao th c ALOHA gi ng nh hành vi c a v khách b t l ch s cliên t c nói b t ch p vi c có ng i ang nói hay không. Xã h i loài ng i cónh ng quy t c ng x cho phép x s m t cách l ch s và làm gi m "xung

v i nh ng ng i khác trong cu c nói chuy n. c bi t, có hai quy t cquan tr ng cho m t cu c i tho i c a ng i l ch s :

• Nghe tr c khi nói: n u có ai ang nói, hãy i n khi h nói xong.Trong m ng máy tính, u này c g i là c m nh n sóng mang(carrier sense) - nút l ng nghe kênh truy n tr c khi truy n. N u cóframe ang c truy n trên kênh truy n thì nút s ch (backs off)

t kho ng th i gian ng u nhiên và l i ti p t c l ng nghe kênh truy n.Lúc này n u kênh truy n c c m nh n là r i thì nút b t u vi ctruy n frame. N u không nút l i i m t kho ng th i gian ng u nhiênkhác và l p l i quá trình này.

• u có ai ó b t u nói cùng lúc thì hãy t m ng ng (Nghe trongkhi nói): Trong m ng máy tính u này c g i là phát hi n xung


Trang 232

t (collision detection) - nút ang truy n ti p t c ng nghe kênhtruy n trong khi ang truy n. N u phát hi n có nút khác truy n xenvào, nút s d ng truy n và s d ng giao th c nào ó quy t nh khinào nó nên th truy n ti p.

Hai quy t c này là ý t ng ch o c a giao th c CSMA (Can SenseMultuple Access) và CSMA/CD (CSMA with Collision Detection)[Kleinrock 1975b; Metcalfe 1976; Lam 1980; Rom 1990] . Có nhi u bi n th

a CDMA và CDMALCD ã c a ra v i vi c th c hi n các chi n l cbackoff khác nhau. S COMA/CD c s d ng trong m ng Ethemet.

ây chúng ta xem xét m t s c tr ng c b n và quan tr ng nh t c a CSMAvà CSMA/CD.

tot1

A B C D

Space

Tim

e

Hình 5.14 Bi u th i gian c a 4 nút s d ng CSMA

u t t c các nút th c hi n c m nh n sóng mang thì t i sao xung t cókh n ng xu t hi n? Xét cho cùng, m t nút s "t ki m ch " không truy n khinó c m th y nút khác ang truy n. V n này c gi i quy t b ng u th i gian [Molle 1987]. Hình 5. 1 4 minh h a bi u th i gian c a 4 nút ( A,


Trang 233

B C, và D) n i v i bus dùng chung. Tr c hoành bi u th v trí c a nút trongkhông gian, tr c tung mô t th i gian.

i th i m t0, nút B nh n th y kênh truy n r i t c là không có nút nàoang truy n. Do ó nút B b t u truy n, và tín hi u do B truy n lan t a theo hai h ng c a môi tr ng dùng chung. Hình 5.14 ch ra r ng trong th c t

cho dù v n t c truy n x p x t c ánh sáng thì tín hi u t B lan truy n nt m nào ó c ng ph i m t m t kho ng th i gian nào ó. T i th i m t1

( t1 > t0 ) nút D có nhu c u g i d li u. M c dù t i th i m t1, nút B angtruy n song các tín hi u t B ch a lan t a t i nút D và vì v y nút D c m th ykênh truy n r i vào th i m t1. Do ó, theo úng giao th c CDMA, nút D

t u truy n d li u. Ngay sau ó, tín hi u t B xung t v i tín hi u t D.Hi n nhiên r ng tr lan t a (propagation delay) gi a hai u mút c a kênhtruy n dùng chung - th i gian tín hi u lan truy n t u này n u kiakênh truy n óng vai trò quy t nh trong hi u su t ho t ng c a nó. Th igian tr này càng l n, xác su t m t nút không phát hi n c có nút khác

ang truy n c ng càng l n. Hình 5. 14 Bi u th i gian c a 4 nút s d ngCSMA.

Hình 5.15 CSMA có phát hi n xung t


Trang 234

Trong hình 5.14 các nút không th c hi n phát hi n xung t, c nút B vàD ti p t c truy n toàn b frame ngay c khi có xung t. N u th c hi n côngvi c phát hi n xung t, nút s ng ng truy n ngay khi phát hi n xung t.Hình 5. 15 t ng t nh hình 5. 14, ch khác là c hai nút ng ng truy n ngaysau khi phát hi n có xung t. Rõ ràng a kh n ng phát hi n xung t vàogiao th c a truy c p s làm t ng hi u su t c a giao th c do các nút không c

ng ti p t c g i frame ã b l i. Giao th c Ethernet chúng ta s nghiên c utrong ph n 5.5 là giao th c CSMA có phát hi n xung t.

3. Giao th c truy c p l n l t (Taking - turns)

Hai tính ch t mà t t c các giao th c a truy c p mu n có là (1) khi chcó m t nút tích c c, nút này có th chi m toàn b ng truy n ngh a làtruy n v i b ng thông t i a R bps và (2) khi M nút tích c c, m i nút có b ngthông trung bình R/M bps.

Giao th c ALOHA và CSMA có tính ch t u tiên nh ng không có tínhch t th hai. u này ã thúc y các nhà nghiên c u xây d ng m t l p cácgiao th c khác - ki u l n l t gi ng nh ki u truy c p ng u- nhiên, có r tnhi u giao th c ki u l n l t, và m i giao th c này l i có r t nhi u bi n th .

ây, chúng ta s th o lu n hai giao th c quan tr ng nh t. u tiên là ki u h ivòng (polling). V i ki u giao th c này m t nút c ch n óng vai trò uph i. Nút u ph i l n l t h i t ng nút theo th t vòng tròn. u tiên nút

u ph i g i thông p t i nút th nh t thông báo nút th nh t có th truy nt l ng d li u nào y. Sau khi nút th nh t truy n, nút u ph i thông

báo cho phép nút th hai có th truy n m t l ng d li u nào ó . . . Nút uph i có th xác nh nút nào ó k t thúc quá trình d li u khi không có tínhi u lan truy n trên kênh truy n.

Giao th c h i vòng lo i tr s xung t hay các kho ng th i gian khôngc s d ng nh trong ki u giao th c truy c p ng u nhiên. u này khi n

hi u su t c a nó cao h n nhi u. Nh ng không ph i giao th c h i vòng khôngcó nh c m. Nh c m u tiên, giao th c có tr vòng - l ng th igian c n thi t nút u ph i báo cho nút nào ó có th truy n. Ví d n u chcó m t nút tích c c thì nút s truy n v i t c nh h n R bps, vì nút uph i ph i l n l t h i vòng t t c các nút, trong m i vòng nút tích c c ch

c phép g i m t l ng d li u h n ch . Nh c m th hai, nghiêm tr ngn nhi u, là n u nút u ph i g p s c thì toàn b h th ng c ng b s p .

Ki u giao th c th hai là giao th c th bài (token-passing). Trong giaoth c này không có nút u ph i. M t frame c bi t c g i là th bài


Trang 235

(token) c trao i gi a các nút theo m t th t nh tr c. Ví d , nút thnh t g i th bài t i nút th hai, nút th hai g i th bài t i nút th ba. . . nútth N g i th bài t i nút th nh t. Khi nút nh n c th bài, nó ch gi thbài khi có d li u c n truy n, n u không nó s ngay l p t c chuy n th bài t inút k ti p. N u nút có frame truy n, khi nh n c th bài, nó g i i

ng d li u c phép và sau ó chuy n th bài t i nút k ti p. Giao th cth bài c tri n khai phân tán và có hi u su t cao. Nh ng nó c ng có nhi u

n c n gi i quy t. Ví , m t nút g p s c có th làm toàn b h th ngp . Ho c n u m t nút tình c không chuy n ti p hay làm m t th bài thìn có c ch a th bài m i vào l u thông.

4. M ng c c b LAN (Local Area Network)

Nh ng giao th c a truy c p c s d ng trên nhi u lo i kênh truy nqu ng bá khác nhau. Chúng c s d ng cho kênh truy n v tinh hay môitr ng không dây (các nút truy n trên cùng m t d i t n s ).

Hình 5.16 Máy tính ng i dùng truy c p máy d ch v Web Internet thông qua LAN.Kênh truy n qu ng bá gi a máy tính ng i dùng và router g m m t " ng truy n"

ng c c b LAN là m ng máy tính gi i h n trong m t khu v c a lý,ví d trong m t toà nhà ho c trong khuôn viên tr ng i h c. Thông th ngkhi truy c p Intemet t tr ng i h c hay c quan, h u h t m i ng i truy

p thông qua m ng LAN. Khi ó máy tính c a ng i dùng là m t nút trongng LAN và m ng LAN cung c p kh n ng truy c p t i Intemet thông qua

router, nh minh ho trong hình 5.16. M ng LAN là kênh truy n duy nh tgi a t t c các máy tính và router; do ó nó c n t i giao th c t ng liên k t dli u và giao th c a truy c p. T c truy n R c a h u h t các m ng LAN r t


Trang 236

cao. T c m ng LAN ph bi n tr c n m 1980 là LOMBPS, ngày nay làLOOMBPS và trong t ng lai g n là 1 Gbps.

Vào nh ng n m 80 và u nh ng n m 90, có hai ki u công ngh m ngLAN ph bi n trên th tr ng. Công ngh th nh t là m ng c c b Ethernet

c bi t n là 802.3 LAN [IEEE 802.3 1998; Spurgeon 1998]) s d nggiao th c truy c p ng u nhiên. Công ngh th hai d a trên công ngh th bài

m công ngh token-ring và FDDI. Công ngh Ethemet là công ngh cho ngày nay.

Trong m ng token-ring, N nút c a m ng (máy tính ho c router) c k ti vào vòng (trong) b ng ng truy n tr c ti p. Topo m ng xác nh th t

chuy n th bài. Khi nút nh n c th bài và có nhu c u g i d li u, d li u(frame) c g i i s lan t a trên toàn b vòng. Nút g i s ch u trách nhi mlo i b frame trên vòng. FDDI c thi t k cho m ng n i b cho m t khu

c l n (vài km2). Do v y s không hi u qu n u frame ph i lan t a ng c l iphía g i sau khi ã n ích. Trong công ngh FDDI chính nút nh n ph i lo i

frame ra kh i vòng. (th c s FDDI không ph i là kênh truy n qu ng báthu n tuý vì không ph i nút nào c ng nh n c b t kì frame nào ctruy n). Có th c thêm v công ngh token-ring và FDDI trong [3com1999].

IV. A CH LAN VÀ ARP

Nh ã nói trong ph n tr c, các nút trong m ng LAN g i frame chonhau trên kênh truy n qu ng bá dùng chung. u này ngh a là khi m t núttrong m ng LAN truy n frame, m i nút khác k t n i t i m ng LAN u cókh n ng nh n c frame ó. Nh ng nói chung m i nút trong m ng LANkhông mu n g i frame t i t t c các nút khác mà ch mu n g i t i m t nút cth nào ó trong m ng LAN. th c hi n u này, các nút trong m ng LANph i có kh n ng xác nh a ch c a nhau khi g i frame, ngh a là các nút c ncó m t a ch trong m ng LAN và gói tin t ng liên k t d li u (frame) c n cótr ng ch a a ch nút ích. Khi nh n c m t frame, nút có th xác nhli u frame ó có ph i c g i cho nó không.

• u a ch ích c a frame trùng v i a ch LAN c a nút nh n, khió nút l y ra gói d li u t ng m ng t frame t ng liên k t d li u và

chuy n gói d li u này lên t ng phía trên.

• u a ch ích không trùng v i a ch nút nh n, n gi n nút s lo i frame nh n c


Trang 237

1. a ch LAN

Hình 5.17 M i adapter có m t a ch LAN duy nh t

Th c s , không ph i nút (máy tính) có a ch LAN mà chính là adapteri có a ch LAN. u này c minh ho trong hình 5. 19. a ch LAN

có nhi u tên g i khác nhau: a ch v t lý (physical address), a ch Ethernet,a ch MAC (media access control).

i h u h t các m ng LAN (k c m ng Ethernet và th bài), a chLAN có dài 6 byte (có th có 248 a ch ).6 byte a ch này c bi udi n d i d ng th p l c phân, m i byte ng v i m t c p s th p l c phân. ach m ng LAN c a adapter mang giá tr c nh, khi adapter c s n xu t rathì a ch c a nó c ghi vào ROM c a adapter.

t m thú v là hai adapter b t k có a ch LAN khác nhau. unày d ng nh khó có th th c hi n vì các adapter c s n xu t trên nhi uqu c gia khác nhau trong các công ty khác nhau. Làm th nào adapter s nxu t ài Loan có a ch khác v i a ch adapter s n xu t t i B ? u nàycó c là do IEEE qu n lý không gian a ch v t lý. Khi mu n s n xu tadapter, công ty ph i mua m t ph n không gian a ch g m 224 a ch v i

t m c phí nào ó. IEEE c p t ng kh i 224 a ch b ng cách c nh 24 bitu c a a ch v t lý và công ty có th gán 24 bit sau cho b t k s n ph m

nào c a mình m t cách tùy ý.

a ch v t lý c a adapter có c u trúc ph ng ( i l p v i c u trúc phânp) và không thay i cho dù có mang i âu. M i máy tính xách tay v it card Ethernet luôn có cùng m t a ch v t lý cho dù b t k âu. u


Trang 238

này ng c v i a ch IP có c u trúc phân c p (g m a ch m ng và a chmáy tính). a ch IP c a nút s thay i khi chuy n sang m ng khác. a ch

t lý c a Adapter gi ng nh s ch ng minh th nhân dân c a m t ng i -không phân c p và luôn luôn không thay i b t k ng i ó âu

Nh ã nói t i trong ph n u ch ng, khi adapter mu n g i frame nadapter ích nào ó trên cùng m t m ng LAN, adapter g i s chèn a chnh n vào frame. Khi nh n c frame, adapter ích lo i b các tiêu c aframe và g i d li u lên t ng phía trên. T t c b frame (không g i gói d li ulên trên). Nh v y các adapter y không c n làm gián n CPU trung tâmkhi chúng nh n c d li u dành cho nút khác. Tuy nhiên, ôi khi adapter

i mu n g i t i t t c các adapter khác trên m ng LAN. Khi ó adapter sng m t a ch c bi t: a ch qu ng bá trong frame g i i. Dành cho

LAN, s d ng a ch 6 byte (nh là LAN Ethernet và token-passing). a chqu ng bá là chu i 48 bit 1 (FF- FF-FF-FF-FF-FF trong h 16).

Nguyên lý: G i các t ng c l p v i nhau

Có m t vài lý do vì sao m i nút u có a ch v t lý bên c nh a chng m ng. u tiên, LAN c thi t k cho b t k giao th c m ng nào ch

không ch cho giao th c IP và Internet. Thay vì a ch v t lý trung tính, n uadapter c gán a ch IP thì nó không d dàng h tr các giao th c m ngkhác (ví d IXP ho c DECNET). Th hai, n u adapter s d ng a ch t ng

ng thay cho a ch v t lý thì a ch c a t ng m ng ph i c l u trtrong RAM c a adapter và ph i c u hình l i khi di chuy n (hay kh i ng)adapter. M t l a ch n khác là không s d ng a ch c a adapter và yêu c uadapter chuy n d li u có trùng v i a ch m ng c a nó. Tuy nhiên v n

y sinh v i gi i pháp này là CPU s liên t c b gián n khi b t k framenào lan truy n trên LAN. Tóm l i, các t ng là các kh i c l p v i nhau thìcác t ng có th có nh ng ph ng pháp ánh giá a ch khác nhau. n âychúng ta ã th y có t i 3 ki u ánh a ch : tên máy t ng ng d ng, a chIP t ng m ng và a ch v t lý t ng liên k t d li u.

2. Giao th c gi i mã a ch (ARP)

Do t n t i c hai ki u a ch : a ch t ng m ng (ví d a ch IP) và ach t ng liên k t d li u ( a ch v t lý) nên ch c ch n c n ph i có m tph ng th c bi n i gi a chúng.

i v i Intemet, ây 1à công vi c c a giao th c gi i mã a ch ARP[RFC 826]. T t c máy tính và router trên LAN u có module ARP.


Trang 239

hi u rõ h n v ARP, xét m ng minh h a trên hình 5. 18. Trong ví dn gi n này m i nút có a ch IP duy nh t và m i adapter c a nút có m t a

ch v t lý. a ch IP c vi t d i d ng ký pháp d u ch m th p phân và ach LAN c vi t d i d ng ký pháp th p l c phân. Bây gi , gi s r ng nútcó a ch IP 222.222.222.220 mu n g i gói d li u IP n nút có a ch IP222.222.222.222. th c hi n công vi c này, nút g i ph i chuy n choadapter c a nó không ch gói d li u IP mà c a ch v t lý c a nút nh n(222.222.222.222). Khi nh n c gói d li u IP và a ch LAN, adapter c anút g i s t o ra frame c a t ng liên k t d li u ch a a ch v t lý c a nútnh n và g i frame ó trên LAN. Nh ng làm th nào nút g i xác nh ach v t lý c a nút có a ch IP là 222.222.222.222? Nó s cung c p chomodule ARP a ch IP 222.222.222.222, sau ó module ARP tr l i a ch

t lý t ng ng v i a ch IP c h i, là 49-DB-D2-C7-56-2A

Hình 5.18 M i nút trong m ng LAN có m t a ch IP, m i adapter c a nút có m ta ch m ng LAN

Do v y chúng ta th y r ng ARP ã xác nh a ch v t lý t a ch IP.Trong khía c nh nào ó, nó t ng t DNS, DNS xác nh a ch IP qua tênmáy tính. Tuy nhiên s khác bi t r t l n gi a hai d ch v này là DNS chuy n

i tên m i máy tính trên Intemet. Ng c l i ARP ch chuy n i a ch IPcho nh ng nút trên cùng m ng LAN. N u m t nút Hà N i c g ng dùngmodule ARP xác nh a ch v t ly c a m t nút Hu thì ch c ch nmodule ARP s tr l i m t mã l i.

IP address LAN address TTL


Trang 240

222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F 13:45:00

222.222.222.223 5C-66-AB-90-75-B1 13:52:00

Hình 5.19 B ng ARP c a nút 222.222.222.220

Bây gi chúng ta xét module ARP làm vi c nh th nào. Module ARPtrong m i nút ch a m t b ng ARP trong RAM c a nó. M i hàng c a b ng là

t anh x gi a a ch IP và a ch v t lý. Hình 5.19 minh h a b ng ARPa nút 222.222.222.220. V i m i ánh x trong b ng ARP có tr ng "th i

gian s ng" (TTL) cho chính ánh x ó, xác nh th i gian t n t i c a ánh xtrong b ng. Chú ý r ng b ng này không nh t thi t ph i ch a t t c các ánh xcho m i nút trên LAN, ánh x có th d n d n c thêm vào b ng. Th i gian

ng c a m t ánh x th ng 1à 20 phút k t khi ánh x c a vào b ngARP.

Bây gi , gi s nút 222.222.222.220 mu n g i gói d li u IP n m tnút trên LAN. Nút g i c n xác nh a ch v t lý t a ch IP c a nút nh n.Công vi c này n gi n n u b ng ARP c a nút g i ch a ánh x cho nút nh n.Nh ng n u b ng ARP ó không có ánh x t ng ng cho nút nh n thì sao?Gi s nút có a ch IP 222.222.222.220 mu n g i gói d li u t i nút222.222.222.222. Khi ó nút g i ph i s d ng giao th c ARP gi i mã ach . u tiên, nút g i t o ra m t gói c bi t g i là gói ARP (ARP packet).Trong gói ARP có tr ng ch a a ch IP và a ch v t lý c a nút g i, nútnh n. C gói truy v n và tr l i ARP u có chung khuôn d ng. M c ích c agói truy v n ARP là h i t t c các nút khác trên LAN xác nh a ch v tlý ng v i a ch IP.

Tr l i ví d trên, nút 222.222.222.220 g i gói truy v n ARP n adaptervà yêu c u adapter g i t i t t c các nút trên m ng LAN, có ngh a là s d ng

a ch qu ng bá FF- FF-FF-FF-FF-FF. Adapter t gói ARP trong frame t ngliên k t d li u, v i a ch ích c a frame là a ch qu ng bá và g i framevào m ng LAN. Nó c ng gi ng nh vi c giáo viên vào l p h i to "Sinh viênnào có tên là Tr n V n X hãy báo s th sinh viên". Câu nói này lan t a kh p

p h c ( c qu ng bá), t t c các sinh viên u nghe th y nh ng ch có sinhviên Tr n V n X m i tr l i. Frame ch a truy v n ARP c t t c cácadapter trên LAN nh n (do s d ng a ch qu ng bá) và m i adapter g i góiARP trong frame tên b x lý trung tâm c a nó. Sau ó m i nút ki m tra xem

a ch IP c a mình có gi ng v i a ch IP ích trong gói ARP không. Ch cónút duy nh t phù h p m i g i gói ARP tr l i ch a ánh x c yêu c u. Sauó nút g i truy v n (222.222.222.220) có th c p nh t b ng ARP và g i i gói

li u IP.


Trang 241

Có hai m c n chú ý trong giao th c ARP. Th nh t, thông p truyn ARP c g i qu ng bá trong khi thông p tr l i ARP c g i trong

frame bình th ng. Th hai, ARP ho t ng theo ki u "c m vào là ch y"(plug ang phay) vì b ng ARP c a nút c xây d ng t ng, không c nng i qu n tr thi t l p c u hình. Và n u m t nút b ng k t n i v i LAN thìánh x t ng ng c a nó c ng b xoá kh i b ng trong m t kho ng th i giannào y.

i gói d li u n nút không n m trong LANChúng ta ã hình dung rõ ràng ho t ng c a ARP khi m t nút g i gói

li u n m t nút khác n m trên cùng m ng LAN. Bây gi hãy xét tìnhhu ng ph c t p h n khi nút mu n g i d li u t i nút n m ngoài m ng LAN.Chúng ta xét ví d minh h a trên hình 5.20 g m hai m ng LAN k t n i v inhau qua router. Có m t s m c n chú ý trong hình 5.20. u tiên nút chiara làm hai ki u: máy tính và router. M i máy tính có duy nh t m t a ch IPvà m t adapter. Nh ã nói t i trong ph n 4.4, router có m t a ch IP cho

i giao di n ghép n i c a mình. M i giao di n c a router c ng có moduleARP (trong router) và adapter. Router trong hình 5.20 có hai giao di n nên cóhai a ch IP, hai module ARP và hai adapter. D nhiên, m i adapter có m t

a ch v t lý riêng.

ng chú ý r ng t t c giao di n k t n i vào m ng LAN 1 có a chng 111.111.111.xxx và k t n i vào m ng LAN 2 có a ch IP d ng

222.222.222.xxx. Vì v y, trong ví d này, 3 byte u tiên c a a ch IP xácnh a ch m ng trong khi ó byte cu i cùng xác nh nút c th nào trongng (chính xác h n là adapter).

Hình 5.20 Hai m ng LAN k t n i v i nhau qua router


Trang 242

Bây gi , gi s r ng máy tính 111.111.111.111 mu n g i gói d li u IPn máy tính 222.222.222.222. Nh th ng l , máy tính g i s chuy n gói d

li u xu ng adapter c a nó. Nh ng máy tính g i c ng c n ph i ch cho adapterbi t a ch v t lý ích thích h p.

Adapter s ùng a ch v t lý nào ? Li u y có ph i là a ch v t lýa máy tính 222.222.222.222 - 49-BD-D2-C7-56-2A không? Hi n nhiên n u

adapter g i s d ng a ch v t lý này thì ch c ch n không m t adapter nàoa LAN 1 g i gói d li u IP lên t ng m ng c a nó, vì a ch ích c a

frame không phù h p v i a ch v t lý c a b t k adapter nào trên LAN 1 ,do ó gói d li u s m t.

u quan sát trên hình 5.20, chúng ta th y r ng g i gói d li u t nút111.111.111.111 n nút khác trên LAN 2, u tiên gói d li u ph i c g i

n giao di n router 111.111.111.110. B ng nh tuy n c a máy tính111.111.111.111 s ch ra r ng i n máy tính 222.222.222.222, thì utiên gói d li u c n c g i t i router (chính xác h n là adapter c a router)có a ch 111.111.111.110. Nh v y, a ch v t lý ích c a frame là a ch

t lý c a giao di n router có a ch 111.111.111.110 t c là E6-E-00-1 7-BB-4B . Làm th nào máy tính g i xác nh c a ch v t lý c a111.111.111.110?. T t nhiên là b ng cách s d ng ARP. Sau khi xác nh

c a ch v t lý, nút g i s t o ra frame và g i frame vào LAN 1. Adaptera router trên LAN 1 s nh n frame t ng liên k t d li u g i cho nó, và

chuy n gói IP lên t ng m ng c a router. Gói d li u IP ã c chuy n ty tính ngu n n router. Bây gi , router ph i xác nh giao di n g i d

li u i . Công vi c này c th c hi n b ng cách tra c u b ng nh tuy n c arouter. B ng nh tuy n c a router cho bi t gói d li u c n g i qua giao di n222.222.222.220. Sau ó giao di n này s g i gói d li u n adapter c a nó,adapter này t gói d li u trong m t frame m i và g n vào LAN 2. Lúc này

a ch v t lý ích trong frame g i i là a ch v t lý c a ích cu i cùng (nút222.222.222.222). Làm th nào router có c a ch v t lý ích này? T tnhiên là d a vào ARP.

ARP cho Ethemet c c t trong RFC 826 và có th tham kh o thêmtrong RFC 1180.

V. ETHERNET

Hi n nay Ethemet g n nh th ng tr th tr ng m ng c c b . M i ch unh ng n m 1980 n u nh ng n m 1990, Ethemet còn ph i i u v inhi u thách th c t nh ng công ngh LAN khác nh FDDI, token-ring, ATM.


Trang 243

t s công ngh ã thành công trong vi c chi m l nh m t th ph n nào ótrong vài n m. Nh ng t khi ra i vào gi a nh ng n m 70, Ethemet liên t cphát tri n và tr ng thành, và chi m l nh ph n l n th ph n. Ngày nay,Ethemet là công ngh v t xa các công ngh LAN khác và kh n ng này khócó th b o l n trong t ng lai g n.

Có r t nhi u lý do cho s thành công c a Ethemet. Th nh t, Ethernet làng c c b t c cao c tri n khai r ng rãi u tiên. c tri n khaing i s m nên các nhà qu n tr m ng l p t c tr nên quen thu c v i

Ethemet ( u m, các c tính ) - và ng i chuy n sang nh ng công nghLAN m i. Th hai token-ring, FDDI và ATM ph c t p và t h n Ethemet.Th ba, lý do chính áng nh t s d ng các công ngh LAN khác (FDDIhay ATM) là do công ngh m i có t c cao h n, tuy nhiên Ethernet luônluôn "ph n công" l i b ng cách liên t c nâng c p t c . Ethemet d ngchuy n m ch c phát minh vào u nh ng n m 90 v i t c r t cao. Cu icùng vì Ethernet quá ph bi n, nên ph n c ng Ethemet ( c bi t và card

ng) c ng h t s c ph bi n và giá r . Giá c th p này là do giao th c a truyp c a Ethemet - CSMALCD hoàn toàn phân tán nên có thi t k n gi n.

Ki n trúc Ethernet (hình 5.21) c Bom Metcalfvà David Boggs a ravào kho ng gi a nh ng n m 70. Website [Spurgeon 1999] cung c p nhi uthông tin v Ethernet.

Hình 5.21 Thi t k u tiên c a Ethernet

Bob Metcalfe và Ethernet

Khi còn là nghiên c u sinh tr ng i h c Harvard vào u nh ngm 1970, Bob Metcalfe làm vi c cho ARAnet t i MIT và ã th c s nng v công trình c a Abramson v giao th c truy c p ng u nhiên. Sau khi

hoàn thành lu n án ti n s và ngay tr c khi b t u công vi c m i XeroPalo Alto Research Center (Xerox PARC), Bob ã t i th m Abrasmon và các

ng nghi p t i tr ng i h c Hawai trong 3 tháng và nhìn t n m tAlohanet. T i Xero PARC, Metcalfe ã làm quen v i máy tính Alto (v khía


Trang 244

nh nó ó có th coi là ti n thân c a máy tính cá nhân PC vào u th pniên 80). Metcalfe ã nh n th c c nhu c u k t n i m ng cho các máytính này v i m t chi phí không t. Nên v i nh ng ki n th c v ARPNet,Alohanet và giao th c truy c p ng u nhiên, Metcalfe và ng nghi p DavidBogg ã phát minh ra Ethernet.

Ki n trúc Ethernet u tiên c a Metcalfe và Bogg ho t ng v i t c 2.94Mbps và có th k t n i 256 máy trong ph m vi 1 d m. Metcalfe và Boggã thành công trong vi c k t n i các máy tính Alto. Sau ó Metcalfe i u

trong vi c xây d ng liên minh gi a Xerox, Digital và Intel thi t l p chu nEthernet v i t c 10Mbps và c IEEE thông qua. N m 1979 Metcalfethành l p công ty riêng là 3Com, v i m c tiêu phát tri n th ng m i hóa cáccông ngh m ng, k c công ngh Ethernet. C th 3Com ã bán s n ph mcard m ng Ethernet cho các máy tính IBM PC ngày càng tr nên ph bi n.Metcalfe r i 3Com khi 3Com có 2000 nhân viên, tr giá 400 triêu ô la thunh p. Tháng 1 n m 2003, 3Com có v n lên t i 15 t USD và 13.000 côngnhân.

1. Nh ng khái ni m c b n v Ethernet

Ngày nay Ethemet xu t hi n d i nhi u hình th c. M ng c c b Ethernetcó th có topo d ng bus hay d ng sao. M ng c c b Ethernet có th s d ngcáp ng tr c hay cáp quang. H n n a, Ethernet có th truy n d li u v i các

c khác nhau có th là LOMBPS, LOOMBPS hay gbps. Nh ng dù làEthemet ki u nào, t t c các công ngh Ethemet u có m t s c tr ng quantr ng sau ây:

1.1. C u trúc frame Ethernet

Các công ngh Ethernet khác nhau có m t trên th tr ng hi n nay ucó chung c u trúc frame. Cho dù công ngh Ethemet s d ng cáp ng tr chay cáp quang, ch y v i t c 10 Mbps, 100 Mbps hay 1 Gbps thì c u trúcframe u nh nhau.

Frame Ethernet c minh ho trong hình 5.22. Ki n th c v khuônng frame Ethemet s giúp chúng ta hi u k v Ethemet. Chúng ta xét vi ci gói d li u IP gi a hai máy tính trên cùng m t m ng c c b Ethemet (Chú

ý r ng Ethemet c ng có th mang các gói d li u t ng m ng khác IP). Gi sA 1à adapter g i có a ch v t lý AA-AA-AA-AA- AA-AA và adapter nh nB có a ch v t lý là BB-BB-BB-BB-BB-BB.


Trang 245

Preamble Dest.Address

SourceAddress Data CRC

Type

Hình 5.22 Khuôn d ng gói tin Ethernet

Adapter g i t gói d li u (IP datagram) trong frame Ethernet và g iframe này xu ng t ng v t lý. Adapter nh n s nh n frame t t ng v t lý, l y ragói d li u IP và chuy n lên t ng m ng phía trên. ây chúng ta ch nghiên

u 6 tr ng trong frame Ethemet:

• Tr ng d li u (t 46 n 1500 byte): tr ng này ch a gói d li uIP, MTU (Maximum Transfer Unit) c a Ethemet là 1500 byte. unày có ngh a là n u gói d li u IP v t quá 1500 byte thì máy tínhph i chia nh gói d li u ra. Kích th c t i thi u c a tr ng này là 46byte. u này có ngh a là n u gói d li u nh h n 46 byte, tr ng dli u ph i c "chèn" thêm m t s d li u gi cho 46 byte. Khi bên

i chèn thêm d li u vào thì t ng m ng bên nh n c ng nh n c gói d li u IP d n d li u c chèn thêm vào, khi ó nó ph i sng tr ng dài trong gói d li u IP lo i b ph n thêm vào.

• a ch ích (6 byte): Tr ng này ch a a ch v t lý c a adapternh n, BB-BB- BB-BB-BB-BB. Khi adapter B nh n b t k frame nào,nó s ki m tra a ch ích c a frame. N u a ch ích là BB-BB-BB-BB-BB-BB ( a ch c a chính nó), ho c a ch qu ng bá LAN (FF-FF-FF-FF-FF-FF) thì adapter m i chuy n gói tin datagram trongtr ng d li u lên t ng m ng. N u không adapter s lo i b frame(trong tr ng h p này frame c g i t i m t adapter khác).

• a ch ngu n (6 byte): Tr ng này ch a a ch v t lý c a adapteri frame, trong ví d này là AA-AA-AA-AA-AA-AA.

• Tr ng ki u (2 byte): Tr ng này cho phép Ethernet h tr nhi ugiao th c t ng m ng khác nhau. C n chú ý r ng máy tính có th s

ng nhi u giao th c t ng m ng không ch là IP. Trên th c t , máytính nào ó có th h tr nhi u giao th c t ng m ng và s d ng cácgiao th c khác nhau cho nh ng ng d ng khác nhau. Vì th khi nh n

c m t frame Ethernet, adapter B c n xác nh giao th c t ng m ngnào s nh n n i dung c a tr ng d li u. Nh ng giao th c t ng m ngnh IP, Novell IPX ho c APPLETALK u có m t mã nh danh (là

t s ) ã c chu n hóa. H n n a, giao th c ARP c ng có m t


Trang 246

nh danh. L u ý r ng tr ng ki u t ng t v i tr ng protocol tronggói d li u IP hay tr ng s hi u c ng trong t ng giao v n; m c ích

a t t c các tr ng này là k t h p giao th c t ng d i v i giaoth c t ng trên nó.

• Mã ki m tra d th a vòng (Cyclic Redundancy Check -CRC) (4byte): M c ích c a tr ng CRC là cho phép adapter phát hi n li u có

i nào trong frame nó nh n hay không. Nguyên nhân l i bit là do hi nng suy hao n ng l ng n t c a tín hi u hay t a nhi t trong card

Ethernet hay cáp m ng. Vi c phát hi n l i c th c hi n nh sau.Khi t o ra frame Ethernet, máy tính A tính giá tr tr ng CRC d atrên tr ng d li u th c s Công vi c ki m tra t i B xem d li u th c

và CRC có mâu thu n không c g i là CRC check. N u vi cki m tra CRC th t b i (ngh a là n u giá tr trong CRC không phù h p

i ph n d li u) thì máy tính B xác nh trong frame có l i.

• i m u (preamble) (8 byte): Frame Ethernet b t u v i tr ngpreambie 8 byte, trong ó b y byte u tiên có giá tr là 10101010 ;byte th tám có giá tr 10101011 . y byte u tiên c a ph n m ulàm nhi m v " ánh th c" adapter nh n và ng b hoá ng h bên

i v i ng h bên nh n. T i sao các ng h l i không ng b hoá? Chú ý r ng adapter A truy n frame v i t c 10 MBPS, 100 MBPShay 1 Gbps ph thu c vào ki u Ethernet. Tuy nhiên, b i vì không cógì là tuy t i hoàn toàn nên adapter A ch a ch c ã truy n frame v i

c xác nh mà v i t c nào ó. Adapter nh n có th ch t ng c a adapter A b ng cách ch t t t c các bit trong b y byte u tiên.

Hai bit cu i cùng trong byte th 8 (hai bit 1 liên ti p nhau) báo choadapter B bi t r ng "d li u quan tr ng" chu n b n. Khi máy tính Bth y hai bit 1 liên ti p nhau, nó bi t r ng 6 byte ti p theo là a ch

ích. Adapter có th phát hi n frame ã c truy n xong khi khôngth y dòng n.

1.2. D ch v không h ng n i, không tin c y

t c công ngh Ethernet cung c p cho t ng m ng d ch v không h ngi. Ngh a là khi adapter A mu n g i gói d li u n adapter B, adapter A st gói d li u trong frame và g i ftame ó vào LAN mà không ph i b t tay"

tr c v i adapter B. D ch v không k t n i t ng 2 này t ng t v i d ch vIP t ng 3 và d ch v UDP t ng 4.


Trang 247

Công ngh Ethernet cung c p d ch v không tin c y cho t ng m ng. Cth , khi nh n c frame t adapter A, adapter B s không g i ph n h i choA. Adapter A không th xác nh li u frame nó truy n i có c nh n únghay không. N u phát hi n l i khi ki m tra CRC, adapter B s lo i b frame.Chính u này giúp Ethernet n gi n và r . Nh ng dòng d li u chuy n t i

ng m ng có th b gián n.

u có s gián n do m t s frame Ethemet b lo i b , giao th c t ngúng d ng t i máy B có phát hi n c s gián n ó không ? Nh ã th olu n trong ch ng 3 , u này ph thu c vi c ng d ng s d ng UDP hayTCP. N u ng d ng dùng UDP thì giao th c t ng ng d ng trong máy B skhông phát hi n c gián n trong d li u. M t khác, n u ng d ng dùngTCP thì th c th TCP trong máy B s không g i biên nh n cho nh ng d li u

ã b lo i b , do v y th c th TCP trong máy A ph i g i l i. Chú ý r ng khiTCP g i l i d li u, thì cu i cùng d li u c ng s i qua các adapter Ethernet.Và nh v y Ethemet truy n l i d li u. Tuy nhiên Ethemet không bi t r ng nó

ang truy n l i mà coi r ng ó là m t gói d li u m i.

1.3. Gi i t n c s và mã hoá Manchester

1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1Bit stream

Binaryencoding

Manchesterencoding

Hình 5.23 Mã hoá Manchester

Ethemet s d ng b ng t n c s (baseband) ngh a là adapter g i tín hi u tr c ti p vào kênh truy n dùng chung. Card giao di n không d ch chuy n

tín hi u sang i t n s khác nh trong ASDL và các h th ng cáp modem.Ethernet s d ng mã hoá Manchester (Hình 5.23). Trong ph ng pháp mãhoá Manchester, m i bít ng v i m t quá trình chuy n tr ng thái (transition):bit 1 chuy n t trên xu ng d i, bit 0 chuy n t d i lên trên. Lý do s d ngmã hoá Manchester là ng h c a adapter g i và nh n không ng b hoàntoàn v i nhau. Khi xu t hi n s chuy n ngay trong ph n gi a m i bit, máy


Trang 248

tính nh n có th ng b ng h c a nó v i ng h c a máy tính g i. Saukhi ng h c a adapter nh n c ng b hoá, phía nh n có th thu ctín hi u c a m i bit và xác nh nó là 0 hay 1 . Mã hoá Manchester c s

ng nhi u trong t ng v t lý ch không ph i trong t ng liên k t d li u.

2. CSMA/CD : Giao th c a truy c p c a Ethernet

Các nút trên m ng c c b Ethernet c k t n i qua m t kênh truy nqu ng bá dùng chung, vì v y khi adapter g i i m t frame, t t c các adaptertrên LAN u nh n c frame. Ethernet dùng thu t toán a truy c pCSMA/CD. Chú ý r ng CSMA/CD s d ng các c ch sau:

• Adapter có th b t u truy n t i b t kì th i m nào, ngh a là khôngchia kho ng th i gian.

• Adapter không bao gi truy n frame khi nó nh n th y adapter khácang truy n, (c m nh n sóng mang).

• Adapter ang truy n ch m d t truy n ngay khi phát hi n ra adapterkhác c ng ang truy n (phát hi n xung t).

• Tr c khi c g ng th truy n l i, adapter i m t kho ng th i gianng u nhiên t ng i nh .

Nh ng c ch này giúp hi u su t c a CSMA/CD c c i thi n áng kso v i slotted ALOHA khi v n hành trong môi tr ng LAN. Trong th c t ,

u th i gian tr tín hi u lan truy n gi a hai nút là r t nh thì hi u su t c aCSMA/CD có th t t i 100%. Nh ng chú ý r ng c ch th hai và th ba ktrên yêu c u adapter Ethernet có kh n ng (1) c m nh n c khi nào thì có

t adapter khác ang truy n và (2) phát hi n xung t trong khi truy n.Adapter Ethemet th c hi n hai nhi m v này b ng vi c o m c n áp tr cvà trong khi truy n.

Adapter dùng giao th c CSMA/CD không c n k t h p v i adapter kháctrên Ethernet.

Trên m t adapter, giao th c CSMA/CD làm vi c nh sau:

1. Adapter nh n PDU t ng m ng, t o ra frame Ethernet và t frame vàotrong b m c a adapter.

2. N u adapter c m nh n kênh truy n r i (không có n ng l ng tín hi utrên kênh truy n) thì adapter b t u truy n. N u adapter th y kênhtruy n b n, nó s i cho n khi không phát hi n c n ng l ngtín hi u và sau ó b t u truy n.


Trang 249

3. Trong khi truy n, adapter ki m tra xem có n ng l ng tín hi u n tadapter khác hay không. N u không phát hi n c n ng l ng saukhi ã truy n xong frame thì frame ó c xem 1à truy n thànhcông.

4. N u adapter phát hi n n ng l ng tín hi u t adapter khác trong khiang truy n thì l p t c nó d ng l i không truy n và g i i tín hi u báo

nhi u 48 bit (jam signal).

5. Sau khi d ng phát và g i tín hi u báo nhi u, adapter s th c hi n thu ttoán exponential backoff. Khi truy n frame nào ó, n u th y frame ó

xung t n l n liên ti p, adapter ch n m t giá tr ng u nhiên K trongkho ng (0,1,2 .2m-1) v i m = min(n,10) . Sau ó adapter s i K*512 tr c khi quay l i b c 2.

Sau ây chúng ta s gi i thích v giao th c CSMA/CD. M c ích c a tínhi u báo nhi u là b o m t t c các adapter ang truy n khác u phát hi nra xung t. Xét ví d sau: gi s adapter A b t u truy n i m t frame vàngay tr c khi tín hi u t A t i c adapter B, adapter B b t u truy n. Do

y B ch truy n c vài bit tr c khi d ng l i không truy n ti p; Vài bitnày s lan t a c n A, nh ng chúng không t o n ng l ng A có thphát hi n xung t. m b o A phát hi n c xung t, B ph i truy nthêm tín hi u báo nhi u dài kho ng 48 bit.

Ti p theo ta xét t i thu t toán exponetial backoff. C n chú ý r ng bittime - th i gian truy n i m t bít - r t nh : v i t c Ethernet LOMBPS,bit time 1à 0.1 microsecond. Xét ví d sau: gi s adapter l n u tiên truy n

i m t frame và trong khi truy n phát hi n có xung t. Sau ó adapter sch n K=0 v i xác su t 0,5 và ch n K=1 v i xác su t 0,5. N u adapter ch nK=0 thì ngay l p t c nó s nh y n b c 2 sau khi truy n i tín hi u báonhi u. N u adapter ch n K=l thì nó s i 51,2 microsecond tr c khi quay

i b c 2.

Sau xung t l n th hai, K c ch n ng u nhiên gi a các giá tr(0,1,2,3) v i xác su t b ng nhau, sau ba xung t. K s c ch n ng u nhiêngi a các giá tr (0, 1, 2, . . . ,7) v i xác su t b ng nhau, sau nhi u h n m ixung t K c ch n ng u nhiên gi a các giá tr (0, 1, 2, . . . , 1023 ) v i xácsu t b ng nhau.. Nh v y t ng s giá tr mà K có th l a ch n t ng theo luth a c s 2 v i s m là s l n xung t cho (cho n khi N=10).

Chu n Ethernet n nh gi i h n kho ng cách gi a hai nút b t k . Gi in này b o m r ng n u adapter A ch n giá tr K th p h n giá tr K c a t t


Trang 250

các adapter khác liên quan n x ng t trong pha tr c thì A có thtruy n i frame mà không b xung t n a.

i sao l i s d ng thu t toán exponetial backoff ? T i sao không ch n Ktrong kho ng {0, l,2,3,4,5,6,7} sau m i xung t. Lý do sau khi adapter g pxung t l n u tiên, nó không hình dung c có bao nhiêu adapter liênquan n xung t ó. N u ch có m t s l ng nh adapter thì ch c ch n K

c ch n trong m t t p h p h n ch . Ng c l i, n u có nhi u adapter liênquan thì K c ch n trong m t t p h p l n h n. B ng cách t ng kích c c a

p h p sau m i xung t, adapter s thích nghi c v i nhi u hoàn c nh.

Chúng ta c n chú ý thêm r ng m i l n adapter chu n b frame m i g ii, nó s d ng thu t toán CSMA/CD nói trên. C th adapter không quan tâmi b t k xung t nào tr c ó. Do v y, r t có kh n ng adapter v i frame

i có th truy n xen vào trong khi m t vài adapter khác ang trong tr ngthái exponetial backoff.

Hi u su t Ethernet

Khi ch có m t nút có frame truy n, nút ó có th truy n v i t c t i a(10 Mbps, 100Mbps ho c 1 Gbps). Tuy nhiên n u nhi u nút cùng truy n thì

c truy n thành công (effective rate) c a kênh truy n có th gi m i áng. Chúng ta nh ngh a hi u su t (efficiency) c a Ethernet là t l th i gian

không có xung t trên kênh truy n khi có nhi u nút tích c c, m i nút c ntruy n nhi u frame trong m t kho ng th i gian dài. xác nh hi u su t g núng c a Ethernet, gi s tprop là th i gian l n nh t n ng l ng tín hi u lan t a

gi a hai adapter. Gi s ttrans là th i gian truy n i m t frame Ethernet v i l n c c i (x p x 1,2 ms v i Ethernet 10 Mbps). Có th xem [Lam 1980]

và [Bertsekas 1991 ] xác nh công th c tính. ây chúng ta s d ng côngth c:

transprop/tt511Efficiency

+=

công th c này chúng ta th y n u tprop t t i 0 thì hi u su t t t i 1.u này c ng r t h p lý: n u th i gian tr là 0 thì các nút xung t s l p t c

d mà không lãng phí kênh truy n. Khi ttrans tr lên r t l n, hi u su t ti 1. u này c ng hi n nhiên vì khi frame có c kênh truy n nó s chi mng kênh truy n trong kho ng th i gian dài, nh v y kênh truy n h u nh

lúc nào c ng trong tr ng thái làm vi c.


Trang 251

3. Nh ng công ngh Ethernet

Ph n l n nh ng công ngh Ethernet ph bi n ngày nay là LOBASE2 sng cáp ng tr c g y (thin coaxial cable) có topo d ng bus, t c truy n là

10 Mbps; 10BaseT s d ng cáp ng tr c, topo hình sao, t c truy n là 10Mbps; 100BaseT s d ng dây ng xo n, topo hình sao, t c truy n là100Mbps; Gigabyte Ethemet s d ng c s i quang hay dây ng xo n, truy n

i t c 1 Gbps. Nh ng công ngh Ethernet này c chu n hoá b i IEEE802.3. Vì th LAN Ethernet th ng c g i là 802.3 LAN. Tr c khi ti p

c, chúng ta c n nói v b ti p s c (repeater) - c s d ng ph bi n trongng LAN c ng nh các ng truy n trên kho ng cách xa. Repeater là thi t

t ng v t lý x lý trên t ng bit riêng l ch không ph i trên frame v i sng là hai ho c nhi u h n. Khi tín hi u (bi u di n bit 0 ho c 1) n t m tng, repeater th ng tái t o l i tín hi u này b ng cách t ng c ng n ngng c a tín hi u và g i tín hi u ó qua t t c các c ng còn l i. Repeaterc s d ng r ng rãi trong LAN m r ng ph m vi a lý. C n chú ý r ng

trong Ethernet, repeater không có kh n ng c m nh n sóng mang hay th chi n b t k m t ch c n ng nào c a CSMA/CD, repeater ch tái t o và g i tínhi u n t m t c ng n t t c các c ng khác, k c trong tr ng h p các

ng kia c ng ang có tín hi u truy n.

3.1. Ethernet 10BASE2

Hình 5.24 Ethernet 10Base2

10Base2 là m t công ngh Ethemet r t ph bi n. "10" trong 10base2 cóngh a là t c truy n trong công ngh này là 10 Mbps. "2" có ý ngh a kho ngcách t i a gi a hai tr m không có repeater gi a không v t quá 200m.Hình 5.24 minh h a m ng Ethernet 10BASE2 có topo d ng bus, các nút(chính xác h n là các adapter) c k t n i tr c ti p vào m t môi tr ngdùng chung - cáp ng tr c g y (là lo i cáp t ng t nh cáp truy n hìnhnh ng m ng và nh h n). Khi adapter g i i m t frame, frame s c truy n


Trang 252

qua u n i ch T (T connector). Sau ó frame s lan t a theo hai h ng c adây d n. Trên ng i, m i adapter s nh n c m t b n sao c a frame(chính xác h n là các adapter thu c các tín hi u c a frame). Khi n mcu i cùng c a dây d n, t t c các tín hi u s b terminator h p th (tri t tiêu).Chú ý r ng, do t t c adapter u có kh n ng nh n m i frame nên 10Base2 rõràng là môi tr ng qu ng bá.

u không có repeater, dài t i a c a bus là 185m. N u bus có àin h n, suy hao tín hi u s làm h th ng ho t ng không chính xác. Ngoài

ra n u không có repeater, s l ng t i a các nút là 30. Ng i ta s d ngrepeater n i các n 10base2 liên ti p nhau, m i n có th có 30 máyvà dài 185m. Ch có th s d ng t i a 4 repeater - do ó có 5 n 10Base2.

3.2. Ethernet 10BaseT và 100BaseT

Hình 5.25 Topo d ng sao 10BaseT và 100 BaseT

10BaseT và 100BaseT là hai công ngh t ng t nhau. m khác bi tquan tr ng nh t là t c truy n c a 10BaseT là 10Mbps trong khi t c truy n c a Ethernet 100BaseT là 100Mbps. 10BaseT và 100BaseT là côngngh c s d ng r t ph bi n hi n nay. Chúng có topo d ng sao, nh minh

a trên hình 5.25.

Trong topo hình sao có m t thi t b trung tâm c g i là hub ( ôi khii là b t p trung - concentrator). Adapter trên m i nút có k t n i tr c ti pn hub. K t n i này g m hai c p dây ng xo n ôi, m t truy n và m t nh n. T i m i u c a k t nôi có m t connector (b n i) RJ-45 - gi ng nh


Trang 253

connector RJ-45 c s d ng cho n tho i thông th ng. Ch "T" trong10BaseT và 100BaseT là vi t t t c a "Twisted pair".

i v i 10BaseT và 100BaseT, kho ng cách t i a gi a adapter và hublà 100M, vì v y dài l n nh t gi a hai nút là 200m. Chúng ta s th o lu ntrong ph n sau, kho ng cách này có th c t ng n u s d ng các thi t bnh hub, bridge, switch.

b n ch t, hub và repeater vì khi nh n c tín hi u t adapter) hub si tín hi u ó n t t c các adapter khác. Theo cách này, m i adapter có th

(1) c m nh n kênh truy n xác nh li u kênh truy n có r i không và (2)phát hi n xung t trong khi ang truy n d li u. Nh ng hub c dùng phbi n do có kh n ng tr giúp vi c qu n tr m ng. Ví d , n u adapter tr c tr cvà ti p t c g i frame Ethernet (g i làjabbering adapter) thì m ng 10Base2Ethernet s s p vì không adapter nào có kh n ng truy n thông n a.Nh ng u này không xây ra v i m ng 10BaseT vì hub s phát hi n v n và ng ng k t n i t i adapter ang tr c tr c. Tính n ng này có tính ch t t

ng, có ngh a là không c n s can thi p b ng tay c a ng i qu n tr m ng.n th n a, h u h t hub có th thu th p và báo cáo thông tin n máy tính có

t n i tr c ti p n hub. Máy tính ki m tra này s s d ng giao di n hohi n th các thông tin tr ng thái c a hub nh b ng thông, t l xung t, kíchth c trung bình c a frame v.v. Ng i qu n tr m ng có th s d ng thông tinnày không ch ki m tra và kh c ph c l i mà còn l p k ho ch phát tri nLAN trong t ng lai.

Nhi u adapter Ethernet ngày nay là adapter 10/100 Mbps. T c là chúngta có th s d ng c dùng c hai ki u Ethemet: 10BaseT và 100BaseT .10BaseT, c tr ng c a nó là s d ng lo i cáp xo n ki u 5 (lo i cáp ch t

ng cao v i nhi u v ). Khác 10Base2 và 10BaseT, 100BaseT không sng ph ng pháp mã hoá Manchester s d ng ph ng pháp 4B5B có hi u

su t cao h n: m i nhóm 5 chu k ng h c s d ng mã hóa 4 bit vàcung c p thông tin cho phép ng b hoá ng h .

Chú ý r ng c hai công ngh 10BaseT và 100BaseT u có th s d ngcáp quang, Cáp quang th ng c s d ng k t n i n hub. Cáp quang cógiá thành cao do giá thành connector nh ng u m c a nó và s ch ngnhi u tuy t v i. Chu n IEEE 802 cho phép LAN có th tr i r ng trên vùng alý l n n u s d ng cáp quang n i v i các nút n m trên tr c chính(backbone).


Trang 254

3.3. Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet là s m r ng c a chu n Ethernet 10BaseT và100BaseT. V i t c truy n d li u d ng thô là 1000 Mbps, Gigabit Ethernet

n duy trì kh n ng t ng thích hoàn toàn v i các thi t b Ethernet ki u c .Chu n Gigabit Ethernet (IEEE802.3x), th c hi n các công vi c sau:

• d ng khuôn d ng frame Ethernet chu n (Hình 5.24), t ng thíchi công ngh 10BaseT và 100BaseT . u này cho phép d dàng

tích h p Gigabit Ethernet vào các c s ã cài t các thi t bEthernet.

• Cho phép ng truy n point-to-point c ng nh kênh truy n qu ngbá dùng chung. ng truy n poit-to-point dùng switch trong khikênh truy n qu ng bá s d ng hub gi ng 10BaseT và 100BaseT .Trong thu t ng Gigabit Ethernet, hub c g i là buffereddistributors .

• d ng CSMA/CD cho kênh truy n qu ng bá dùng chung. tc hi u su t mong mu n, kho ng cách l n nh t gi a các nút b h n

ch ch t ch .

• Kênh truy n point-to-point có c tính song công, m i h ng truy ni t c 1 Gbps.

Gi ng 10BaseT và 100BaseT , Ethernet Gigabit có topo d ng sao v ihub ho c switch trung tâm. Gigabit Ethernet th ng c s d ng trên cácbackbone (tr c chính) k t n i nhi u m ng c c b Ethernet 10BaseT và100BaseT. Gigabit Ethemet có th s d ng lo i cáp 5UTP ho c cáp quang.

Liên minh Gigabit Ethernet là di n àn m v i m c ích y m nh h ptác phát tri n công ngh Ethernet Gigabit. Website c a h cung c p ngu nthông tin r t phong phú v Ethernet Gigabit [Alliance 1999]. Phòng thínghi m Interoperability c a tr ng i h c Neo Hamphire c ng có m t trang

p d n v Ethernet Gigabit [Interoperability 1999].

VI. HUB, BRIDGE VÀ SWITCH

quan các công ty, tr ng i h c - có c m g m nhi u b ph n,i b ph n có m ng c c b Ethernet riêng. T t nhiên, c quan mu n k t n ing c c b c a các b ph n. Trong m c này chúng ta nghiên c u m t sng ti p c n k t n i các LAN v i nhau. Chúng ta s nghiên c u bang ti p c n: s d ng hub, bridge và switch.


Trang 255

1. Hub

Cách n gi n nh t k t n i LAN là s d ng hub. Hub là m t thi t bn gi n sao chép tín hi u n t m t c ng ra t t c các c ng còn l i. B n

ch t c a hub là repeater, thao tác trên bit, vì th chúng là thi t b t ng v t lý.Khi bit i vào m t c ng, hub s truy n bit này qua t t c các c ng khác.

Hình 5.26 K t n i m ng LAN qua hub.

Hình 5.26 minh h a k t n i m ng LAN c a ba khoa trong m t tr ngi h c qua hub. M i khoa có m t m ng Ethernet 10BaseT cán b và sinh

viên c a khoa s d ng. M i máy tính c a khoa k t n i point-to-point n hub.Hub th t , c g i là backbone hub (hub tr c chính) có k t n i point-to-point n các hub c a khoa c s d ng hên k t LAN c a ba khoa. Thi t

c ch ra trong hình 5.26 là thi t k hub nhi u t ng (multi-tier hubdeslgn) vì các hub c s p x p trong h th ng phân c p. Có th t o thi t knhi u t ng - ví d , m t t ng dành cho c p Khoa, m t tâng dành cho cáctr ng trong tr ng i h c l n (ví d : Tr ng k thu t, tr ng kinh t ) và

t t ng ng v i m c cao nh t c a tr ng.

Trong thi t k nhi u t ng, chúng ta coi toàn b m ng liên k t v i nhau làng c c b LAN và coi m i phân m ng c a LAN ng v i m t khoa (ngh a

là hub c a khoa và các máy tính n i t i hub ó) là LAN segment. Chú ý r ngt c LAN segment trong hình 5.26 thu c v cùng m t vùng xung t, ngh a

là b t c lúc nào nhi u nút trên LAN truy n d li u t i cùng m t th i m thì phát sinh xung t và t t c nh ng nút liên quan b t u quá trình

exponential backoff .


Trang 256

ng c c b c p khoa liên k t t i hub tr c chính có nhi u u m. utiên và quan tr ng nh t, nó cung c p môi tr ng truy n thông gi a các khoa

i nhau. Th hai, nó m r ng kho ng cách t i a gi a b t c c p nút nàotrên LAN. Ví d , v i 10BaseT kho ng cách l n nh t gi a nút và hub là100M; vì th trong LAN segment, kho ng cách l n nh t gi a hai nút là 200m.

ng k t n i qua hub, kho ng cách t i a này có th c m r ng vìkho ng cách gi a các hub k t n i tr c ti p v i nhau có th là 100m khi s

ng cáp xo n ôi (và nhi u h n khi dùng cáp quang). u m th ba là thi t nhi u t ng gi m nguy c s p c a toàn h th ng. Gi s n u b t k huba khoa nào ó b tr c tr c, hub tr c chính có th phát hi n v n và phonga k t n i t i hub khoa ó, nh v y các khoa còn l i v n có th ti p t c ho tng và truy n thông trong khi hub b l i không ho t ng.

Tuy v y hub c ng có nh c m. u tiên và có l quan tr ng nh t làkhi s d ng hub trung tâm, mi n xung t c a m ng c c b c a t ng khoa trthành mi n xung t chung c a toàn b h th ng. Xét ví d minh h a trênhình 5.26. Tr c khi k t n i ba khoa, m ng c c b m i khoa có b ng thông

c i là 10mbps, vì v y thông l ng toàn b t i a c a 3 LAN là 30mbps.Nh ng khi m ng LAN c a ba khoa c k t n i vào hub trung tâm, t t cmáy tính c a ba khoa thu c v cùng m t mi n xung t, và thông l ng bgi m xu ng 10Mbps.

n ch th hai là n u các khoa khác nhau s d ng các công nghEthernet khác nhau thì không có kh n ng k t n i chúng vào hub trungtâm. Ví d , n u m t vài khoa s d ng 100BaseT, thì không th k t n i chúng

i nhau vì hub v b n ch t là repeater.

n ch th ba là m i công ngh Ethemet (l OBASE2, 1 OBASET, 1OOBASET, . . . ) có gi i h n v s nút, kho ng cách t i a gi a hai máy tínhtrong mi n xung t và s t ng t i a trong thi t k nhi u t ng. Nh ng h nch này h n ch t ng s máy tính có th k t n i n m ng c c b c ng nhph m vi a lý c a m ng c c b nhi u t ng.

2. Bridge

Khác v i hub (là thi t b t ng v t lý), bridge có th x lý trên frameEthemet, vì v y nó là thi t b t ng 2. Th c t , bridge chính là thi t b chuy n

ch gói th c hi n vi c chuy n và l c frame c n c trên a ch v t lý. Khiframe n t m t c ng nào ó c a bridge, bridge không g i frame n t t ccác c ng khác. Bridge s xác nh a ch ích t ng 2 ( a ch v t lý) c aframe và chuy n frame n c ng duy nh t n v ích.


Trang 257

Hình 5.27 minh h a ba khoa trong ví d tr c k t n i t i bridge. Ba ch bên c nh bridge là s th t các c ng c a bridge. Khi các khoa c k ti qua bridge nh trong hình 5.27 chúng ta v n coi m ng k t n i toàn b là

LAN và m ng c a m i khoa là LAN segment gi ng nh ph n tr c. Nh ngkhác v i thi t k hub nhi u t ng trong hình 5.26, m i LAN segment bây gi1à m t mi n xung t ã c cô l p.

Hình 5.27 K t n i m ng b ng Bridge

Bridge có th kh c ph c nhi u v n c a hub. Th nh t, bri ge chophép truy n thông gi a các khoa trong khi cô l p mi n xung t c a m ikhoa. Th hai, bridge có th k t n i các công ngh LAN khác nhau (Ethemet1 OMBPS và 1 OOMBPS ch ng h n) . Th ba, không b gi i h n v kho ngcách t i a trong m ng c c b khi s d ng bridge k t n i các LANsegment. V lý thuy t mà nói s d ng bridge có th xây d ng m t m ng LANtr i r ng trên toàn th gi i.

2.1. Bridge Fowarding và Filtering (chuy n ti p và l c)

c (Filtering) là kh n ng xác nh li u s chuy n ti p frame n c ngnào ó hay lo i b luôn frame. Chuy n ti p (Fowarding) là kh n ng xác nh

ng k ti p chuy n frame i. Bridge th c hi n hai ch c n ng này nhng bridge (brìdge table). M i hàng trong b ng ímg v i m t nút ích trênng LAN. Tuy v y b ng bridge không nh t thi t ph i ch a t t c các hàng

cho m i nút trong m ng. M i hàng trong b ng bridge g m có (l) a ch v t lýa nút, (2).c ng bridge có th d n n nút ó, (3) th i m thi t l p hàng ó


Trang 258

trong b ng. Ví d v b ng bridge cho LAN trong hình 5.27 c ch ra tronghình 5.28. M c dù quá trình chuy n frame có v t ng t quá trình chuy ngói d li u datagram trong ch ng 4, nh ng chúng ta s th y ngay chúnghoàn toàn khác nhau. ây, chú ý r ng a ch bridge s d ng là a ch v t lých không ph i là a ch c a t ng m ng (IP). Chúng ta c ng th y ngay b ngbridge c xây dimg khác v i b ng nh tuyên.

Address Interface Time

62-FE-F7-11-89-A3 1 9:32

7C-BA-B2-B4-91-10 3 9:36

. .

Hình 5.28 M t ph n b ng bridge cho LAN trong hình 5.27

hi u ch c n ng l c và chuy n ti p làm vi c nh th nào, gi s framei a ch ích DD-DD-DD-DD-DD-DD n bridge t c ng x. Bridge tìm

ki m trên b ng l c hàng ng v i a ch v t lý DD-DD-DD-DD-DD-DD tìm ra c ng y t ng ng - là c ng s d n n nút có a ch ích DD-DD-DD-

-DD-DD. Chúng ta s th y u gì s x y ra n u không có giao di n y nhth trong b ng:

• u x = y, thì frame n t segment ch a adapter DD-DD-DD-DD-DD-DD. Không c n chuy n frame n b t k c ng nào khác, bridgeth c hi n ch c n ng l c b ng cách lo i b frame.

• u x # y thì frame c n c g i n segment nào ó qua c ng y.Bridge th c hi n ch c n ng chuy n ti p b ng cách t frame vào b

m ra c a c ng y.

Nh ng quy t c n gi n này cho phép bridge cô l p các mi n xung ta các LAN segment khác nhau k t n i t i các c ng c a nó. Nh ng quy t c

này c ng cho phép hai c p thi t b trên hai segment khác nhau truy n ngth i mà không b xung t.

Xét nh ng qui t c này cho m ng minh h a trên hình 5.27 và b ng bridgea nó trên hình 5.28. Gi s frame v i a ch ích 62-EF-F7-11-89-A3 ci n bridge qua c ng 1. Bridge ki m tra b ng và th y r ng ích n m trên

LAN segment c k t n i n c ng 1 (là m ng LAN c a khoa ElectricalEngineering). u này có ngh a là frame th c s ã c qu ng bá trên LANsegment này. Do v y bridge ã l c frame (ngh a 1à, lo i b frame - vì th c smáy tính ích c ng ã nh n c frame này r i). Gi s frame v i a ch

ích nh v y n t c ng 2. Bridge l i ki m tra b ng và th y r ng ích n m


Trang 259

trên h ng ng v i c ng 1, do ó bridge chuy n frame ra c ng 1. Rõ ràngng n u b ng bridge y và chính xác, bridge cho phép truy n thông gi a

các khoa nh ng cô l p các mi n xung t.

Khi có frame g i chuy n ti p, hub (ho c repeater) g i frame lên trênng truy n mà không quan tâm xem có thi t b nào khác ang chi m d ngng truy n không. Trái l i, bridge s s d ng thu t toán CSMA/CD trong

ph n 5.3 khi c n g i i frame. T c là bridge s không truy n ngay n u nh cónút khác trên LAN segment c ng ang truy n; h n n a, bridge c ng s d ngthu t toán exponential backoff khi vi c truy n c a nó b xung t. Vì v y,

ng c a bridge ho t ng gi ng nh adapter c a nút. Nh ng v m t k thu tmà nói, bridge không ph i là adapter vì chúng không có a ch v t lý. Chú ý

ng adapter c a nút luôn luôn chèn a ch v t lý c a nó vào tr ng a chngu n trong t t c các frame nó g i i. u này c ng úng cho adapter c arouter. Ng c l i bridge không thay i a ch ngu n c a frame.

t tính n ng quan tr ng c a bridge là chúng có th c dùng n icác LAN segment s d ng nh ng công ngh Ethemet khác nhau. Ví d n utrong hình 5.27, khoa Electrical Engineering s d ng Ethernet 10BaseT, KhoaComputer Science s d ng Ethernet 100BaseT và khoa System Engineering

d ng Ethemet 10BaseT thì bridge có th k t n i c 3 segment trên. V ibridge Ethemet Gigabit có th s d ng ng truy n 1 Gbps n i t i router.Nh chúng ta ã c p ban u, hub không có tính n ng có th k t n i cáccông ngh v i t c truy n khác nhau.

Khi s d ng bridge làm thi t b k t n i, thì v lý thuy t LAN không bgi i h n b i ph m vi a lý. Trên lý thuy t chúng ta có th xây d ng m ngLAN tr i r ng toàn c u b ng k t n i các hub qua các bridge. Theo thi t knày, m i hub là m t mi n xung t và do ó LAN không b gi i h n. Tuynhiên sau ây chúng ta s th y r ng trong m ng l n ng i ta s k t n i quarouter, ch không s d ng bridge.

2.2. T h c (Self-Learning)

t c tính tuy t v i (nh t là i v i nh ng ng i qu n tr m ng) c abridge 1à kh n ng t h c. ó là b ng l c c a bridge c xây d ng t ng,

ng, t tr - không c n b t c s can thi p nào t phía ng i qu n tr . Nóicách khác, bridge có kh n ng t h c. Kh n ng này c th c hi n nh sau:

1. B ng bridge kh i u là r ng.


Trang 260

2. Khi frame n c ng nào ó và a ch ích c a frame không có trongng, thì bridge s chuy n frame n b m ra c a t t c các c ng

còn l i (t i m i c ng, frame c truy n lên LAN segment nhCSMA/CD)

3. Khi nh n c frame, bridge l u tr : (1) a ch v t lý trong tr nga ch ngu n c a frame, (2) c ng nh n c frame, (3) th i gian hi ni. Nh v y bridge ghi nh c v trí LAN segment c a nút g i. N u

nút nào ó trong LAN g i frame qua bridge thì bridge s xác nhc c ng i n nút ó.

4. Khi frame n m t trong các c ng và a ch ích c a frame có trongng, thì bridge chuy n frame n c ng thích h p.

5. Bridge s xoá a ch nào ó trong b ng n u adapter có a ch ókhông ti p t c g i frame trong kho ng th i gian nào ó. Theo cáchnày, n u PC c thay th b i PC khác (v i adapter kh c) thì a ch

t lý c a PC tr c s b bridge xoá.

Xét quá trình t h c c a bridge trong hình 5.27 và b ng bridge t ngng trong hình 5.28. Gi s r ng t i th i m 9:39 bridge nh n c m t

ftame có a ch g i là 01-12-23-45- 56 n c ng 2. Gi s , a ch này ch acó trong b ng, bridge s b sung m t hàng m i trong b ng nh ch ra trênhình 5.29.

Address Interface Time

01-12-23-34-45-65 2 9:39

62-FE-F7-11-89-A3 1 9:32

7C-BA-B2-B4-91-10 3 9:6

Hình 5.29 B ng l c c a bridge

Ti p t c v i ví d này, gi s r ng "tu i th " c a m i hàng trong b ng là60 phút và máy tính v i a ch 62-FE-F7-11-89-A3 không g i i b t kframe nào qua bridge trong kho ng th i gian t 9:32 n 10:32 thì lúc 10:32,bridge s xóa a ch này kh i b ng.

Bridge là thi t b theo ki u "c m vào là ch y" (plug ang play) b i vì nókhông c n s can thi p c a ng i qu n tr m ng. Ng i qu n tr m ng ch c n

m các connector vào các công c a bridge. Ng i qu n tr m ng không c nthi t l p c u hình cho b ng bridge trong th i gian cài t hay khi máy tínhtách kh i LAN segment. Do c tính này, bridge c xem là trong su t(transparent).


Trang 261

2.3. Spanning tree

t v n n u thi t k phân c p thu n túy cho k t n i các LANsegment là n u hu ho c bridge g n nh b h ng, thì m t ph n l n LAN skhông c k t n i. Chính vì lý do này ng i ta th ng xây d ng m ng v inhi u ng n i gi a các LAN segment. M t ví d v m ng nh th cminh ho trong hình 5.30.

Nhi u ng d th a gi a các LAN segment làm gi m kh n ng s p a toàn b h th ng. Nh ng vi c có nhi u ng d n gi a các segment c ng phát sinh ra nhi u v n - m t frames có th di chuy n vòng quanh hay

c nhân b n lên nhi u l n trong m ng c c b [Perioman 1999]. hìnhdung ra u này, gi s b ng bridge trong hình 5.30 r ng và máy tính trongkhoa Electrical Engineering g i frame n máy tính trong khoa ComputerScience. Khi frame n hub Electrical Engineering, hub s sinh ra hai b n sao

a frame và g i m i b n n hai bridge. Khi m i bridge nh n c frame, nó t o ra 2 b n sao c a frame, m t b n g i n hub c a khoa System

Engineering và b n kia n hub c a khoa Computer Science. Vì c hai bridgecùng làm nh v y, s có 4 frame gi ng h t nhau trong LAN. Frame có th

c nhân b n liên t c n u bridge không bi t nút nh n n m âu. (chú ý r nga ch v t lý c a máy tính nh n có trong b ng l c, thì tr c ó máy tính

nh n ph i g i i m t frame qua bridge ). Trong tr ng h p này, s b n saoa frame g c t ng theo hàm s m , hàm tràn ng p toàn b m ng.

Hình 5.30 M ng spanning tree


Trang 262

ng n ng a nh ng tình hu ng nêu trên, bridge s d ng giao th cspanning tree [Periman 1999]. Trong giao th c spanning tree, bridge truy nthông v i bridge khác trên LAN xác nh spanning tree, ngh a là, m t t pcon c a topo ban u không có vòng l p. Sau khi xác nh c spanningtree, bridge ch k t n i v i các c ng phù h p t o spanning tree t topo ban

u. Ví d trong hình 5.30, spanning tree c t o nên n u bridge phía trênphong t a k t n i c ng k t n i n Eletrical Engineering và bridge phía d iphong t a c ng k t n i n System Engineering. V i các c ng b phong t avà lo i b c các vòng l p, frame s không l p và nhân b n. N u khi nào ó

t liên k t trong spanning tree b m i, bridge có th k t n i l i giao di n ã phong t a, kích ho t thu t toán spanning tree l n n a và xác nh spanning

tree m i.

2.4. Phân bi t Bridge và Router

Nh ã trình bày trong ch ng 4, router là thi t b chuy n m ch gói theoki u store-and- forward và chuy n gói tin theo a ch t ng m ng. M c dù

ng 1à thi t b chuy n m ch ki u store-and-forward, nh ng m khác bi t b n gi a bridge v i router là bridge s d ng a ch v t lý. Nh v y router

là chuy n m ch gói t ng 3 trong khi bridge là chuy n m ch gói t ng 2.

Dù bridge và router khác nhau, song ng i qu n tr m ng s ph i l ach n gi a chúng khi cài t thi t b k t n i.Ví d , v i h th ng m ng tronghình 5.27, ng i qu n tr m ng có th l a ch n router thay vì l a ch n bridge.Th t v y, router c ng s cô l p ba mi n xung t trong khi v n cho phéptruy n thông gi a các khoa. Nh v y c bridge và router u có th làm thi t

k t n i. V y u và nh c m gi a chúng là gì ?

u tiên ta xét v bridge. Nh ã c p trên, bridge là thi t b ki u "c mvào là ch y" - tính n ng c t t c các nhà qu n tr m ng a thích. Bridge

ng có t c l c và chuy n gói d li u cao - nh minh h a trên hình 5 .31 ,bridge ch ph i x lý gói d li u c a t ng 2 trong khi router ph i x lý gói dli u c a t ng 3. M t khác, giao th c spanning tree h n ch topo c a toàn b

ng. u này có ngh a là t t c các frame ch c chuy n trên spanningtree, th m chí khi có nhi u ng d n tr c ti p (nh ng b phong t a) gi angu n và ích. S h n ch c a spanning tree c ng t p trung vào kh n ng t itrên ng truy n spanning tree khi nó có th ã c lan truy n n t t ccác ng truy n khác c a m ng c . H n n a bridge không a ra b t c s

o v nào ch ng l i s phát ra hàng lo t - n u máy tính b r c r i và


Trang 263

truy n i m t lu ng frame Ethernet liên t c, bridge s chuy n t t c nh ngframe này khi n toàn b m ng có th b s p .

Application

Transport

Network

Link

Physical

Application

Transport

Network

Link

Physical

Link

Physical

Network

Link

Physical

Host Bridge Router Host

Hình 5.31 X ýgói d li u trong máy tính, bridge và router

Bây gi xét n u và nh c m c a router. Nói chung a ch m ngth ng phân c p (không ph ng nh a ch v t lý), gói d li u ch c ch nkhông vòng l i qua router ngay c khi có nhi u ng i (Th c s gói d li ucó th quay vòng n u b ng nh tuy n c a router b t c u hình sai, nh ngnh chúng ta ã h c trong ch ng 4, IP s d ng tr ng TTL trong tiêu gói

li u h n ch chuy n này). Vì v y, gói d li u không b gi i h n chuy ntrong spanning tree, nó có th s d ng ng d n t t nh t gi a ngu n và ích.Các router không b gi i h n trong spanning tree nên Internet có th có topo

c k phong phú, ví d nhi u ng truy n gi a châu âu và B c M . M tc tính quan tr ng khác c a router là t o ra "firewall" (b c t ng l a) ch ngi s phát tán liên t c (qu ng bá storm) t ng 2. Có l y u m duy nh t c a

router là không có kh n ng m vào là ch - c n c u hình a ch IP chochúng và các máy tính k t n i n chúng. H n n a, th i gian x lý gói tin

a router th ng lâu h n bridge vì chúng ph i x lý các tr ng tiêu c ang 3.

i c u và nh c m nh ã th o lu n trên, v y khi nào m ng sng bridge, khi nào s d ng router? Thông th ng m t m ng nh g m vài

tr m máy tính v i vài LAN segment. Bridge áp ng cho lo i m ng nhnày mà không yêu c u b t kì c u hình a ch IP. Nh ng v i nh ng m ng l n

m hàng nghìn máy tính s c n t i nhi u router bên trong m ng (bên c nhbridge). Nh ng router này cung c p kh n ng cô l p m nh h n, ki m soátvi c g i tràn ng p.


Trang 264

2.5. K t n i LAN segment qua các tr c chính (backbone)

i xét ví d k t n i m ng Ethernet trong 3 khoa trên hình 5.29 v ibridge. M t thi t k khác c minh h a trong hình 5.32. Thi t k này s

ng hai bridge, m i bridge có hai c ng. Bridge th nh t k t n i hai khoaEiectrical Engineering và Computer Sciense.

Bridge kia k t n i khoa Computer Science v i Systems Engineering.c dù, bridge hai c ng r t ph bi n do giá r và n gi n, nh ng mô hình

thi t k trong hình 5.32 không c a chu ng. Có hai lý do, th nh t, n uhub c a Computer Science b h ng thì máy tính hai khoa ElectricalEngineering và Systems Engineering không th trao i c v i nhau. Thhai truy n thông gi a hai khoa Electrical Engineering và System Engineeringph i thông qua Computer Science, d gây xung t trong LAN segment c aComputer Science.

Hub

Bridge Bridge

` `

Electrical Engineering Computer Science System Engineering

Hub

` `

Hub

` `

Hình 5.32 K t n i không có backbone

t nguyên t c quan tr ng nh h ng d n vi c k t n i các LANsegment khác là s d ng ng tr c chính (backbone) - là m t m ng có k t

i tr c ti p n t t c các LAN segment. Khi LAN có m t tr c chính thì m ip LAN segment có th truy n thông mà không c n thông qua LAN segment

th ba. Trong thi t k hình 5.27, bridge ba c ng óng vai trò m t backbone.

3. Switch

Cho n gi a nh ng n m 90 ba lo i thi t b k t n i m ng c c b c sng ch y u là: hub (repeater), bridge, router. G n ây, m t thi t b tr nênt thông d ng là switch Ethernet. Switch Ethernet c h tr b i ngành

công nghi p s n xu t thi t b m ng. V th c ch t, switch là bridge nhi u c ngcó hi u su t cao. Gi ng bridge, switch chuy n và l c frame c n c vào a ch

t lý ích, t ng xây d ng b ng l c khi có frame i qua.


Trang 265

m khác bi t quan tr ng nh t gi a bridge và switch là bridge có ítng (t 2 n 4) trong khi switch có th có nhi u c ng h n.

Hình 5. 33 Switcb Ethernet cung c p truy c p Ethernet dành riêng n 6 máytính

Có th mua switch có các c ng v i t c khác nhau 10 Mbps, 100 Mbpsvà 1Gbps. Ví d , m t ng i có th mua switch có b n c ng 100 Mbps, hai

i c ng 10 Mbps ho c switch có b n c ng 100 Mbps và m t c ng 1 Gbps. nhiên, nhi u c ng và t c truy n c a c ng càng cao thì switch càng t.

Nhi u switch v n hành trong ch song công hoàn toàn, ngh a là chúng cóth g i và nh n frame t i cùng m t th i m trên cùng m t c ng. V i switchsong công (cùng v i b card m ng Ethernet song công trên các máy tính),máy tính A có th g i fiie n máy tính B trong khi máy tính B g i file nmáy tính A.

u m c a switch nhi u c ng và ch d dàng k t n i tr c ti p gi acác máy tính v i switch. Khi m t máy tính có ng k t n i tr c ti p songcông v i switch, nó có th truy n (và nh n) frame t c truy n t i a c aadapter, c bi t adapter máy tính luôn nh n kênh truy n r i và không bao gi

xung t. Khi máy tính có k t n i tr c ti p n switch (ch không ph i quat n i dùng chung), máy tính c xem có ng dùng riêng (dedicated

link). Trong hình 5.33 switch Ethernet cung cung c p ng dùng riêng n 6máy tính. Các ng truy c p dùng riêng này cho phép A g i file n Atrong khi B ang file n B và C ang g i n C . N u m i máy tính s d ngadapter card 10 Mbps thì toàn b b ng thông c a h th ng là 30 Mbps. N u Avà A' có adapter 100 Mbps và nh ng máy tính còn l i có adapter 10 Mbps, thì

ng thông có th lên t i 120 Mbps.


Trang 266

Hình 5.34 minh h a cách k t n i m t tr ng i h c v i nhi u khoa vàt m t s server quan tr ng qua hub, switch và router. Trên hình 5.34 m i

khoa là m t LAN segment s d ng hub 10 Mbps. Vì m i hub có k t n i nswitch nên các khoa hoàn toàn có kh n ng trao i d li u v i nhau. Servercho d ch v Web và mail u có ng dùng riêng 100 Mbps n switch.Cu i cùng router s k t n i toàn b h th ng ra Internet, và router c ng có

ng dùng riêng 100 Mbps n switch. Chú ý switch này có ít nh t 3 c ng10 Mbps và 3 c ng 100 Mbps.

Hình 5. 34 M ng s d ng ph i h p bub, switch và router

Chuy n m ch xuyên su t (Cut - Through)

Ngoài vi c có nhi u c ng, h tr nhi u môi tr ng và t c truy n khácnhau, có ch c n ng qu n tr m ng, các nhà s n xu t switch Ethernet th ngqu ng cáo s n ph m c a mình có kh n ng g i xuyên su t (cut-through) chkhông ph i ki u store-and-forward nh router và bridge. Khác bi t gi a store-and-forward và cut-through không l n. Xét m t gói d li u chuy n qua thi t

chuy n m ch (có th là router, bridge ho c switch).

Gói tin n switch t m t c ng nào ó và c n chuy n ra m t c ng nàoó. T i b m c ng ra c a gói tin có th có nhi u gói tin khác ang ch

chuy n. Khi ó store-and- forward và cut-through gi ng nhau. Hai công nghchuy n m ch này ch khác nhau khi b m c ng ra r ng. Khi g i gói tin t ithi t b chuy n ki u store-and-forward, thi t b s thu và l u tr toàn b góitin tr c khi chuy n lên ng ra. Trong tr ng h p b m c ng ra r ng,ph i thu th p toàn b gói tin r i m i c chuy n i (store ang forward), vi cnày s góp ph n làm t ng th i gian tr . Gi i h n tr này là LLR, trong ó L


Trang 267

là dài c a gói tin và R là t c truy n c a c ng n. Chú ý r ng gói tin chch u tr này n u b m c ng ra r ng tr c khi toàn b gói tin n switch.

i chuy n m ch ki u cut-through, n u buffer r ng tr c khi toàn b góitin n, switch có th b t u g i i ph n tr c trong khi ang nh n ph n sau

a gói tin. T t nhiên tr c khi truy n gói tin trên c ng ra, ph i xác nh ctr ng a ch ích. (Th i gian tr này không th tránh kh i i v i t t c cáclo i chuy n m ch vì switch ph i xác nh c ng ra thích h p). Tóm l i, trongchuy n m ch ki u cut-through, gói tin không c n c "l u tr , y tr ckhi chuy n ti p i mà gói tin s c chuy n ngay khi c ng ra r i. N u c ngra n i v i m ng a truy c p có chung môi tr ng truy n v i nh ng máy tínhkhác (ví d n i n hu ) thì switch ph i "l ng nghe" ki m tra kênh truy ncó r i không tr c khi chuy n.

VII. PPP - GIAO TH C M N I M

Ph n tr c chúng ta ã nói v kênh truy n qu ng bá. Ph n này chúng ta nghiên c u giao th c liên k t d li u cho kênh truy n m n i m

(point-to-point) - giao th c PPP. PPP là giao th c c s d ng ch y u khing i dùng truy c p Internet t nhà thông qua ng n tho i quay s , doó PPP là m t trong nh ng giao th c t ng nên k t d li u c s d ng nhi u

nh t nh t ngày nay. Giao th c quan tr ng th hai là HDLC (High LevelDATA-LINK Control [Spragins 1991]. Giao th c PPP c trình b y t ng

i n gi n v i m c ích kh o sát m t s tính n ng quan tr ng nh t c a l pgiao th c m n i m t ng liên k t d li u.

Giao th c PPP [RFC 1661 ; RFC 2153] là giao th c t ng liên k t d li utrên kênh truy n n i tr c ti p gi a hai nút - m i nút m t u c a ngtruy n. ng truy n PPP có th là ng n tho i quay s (ví d k t n imodem 56k), ng truy n SONETLSHD, k t n i X.25 ho c m ch ISDN.Nh ã nói trên, PPP ch y u c l a ch n k t n i máy tính gia ình nISP thông qua ng dây n tho i.

Tr c khi i sâu vào chi ti t c a PPP, hãy m qua m t s qui t c chínhmà IETF ã t ra cho m i thi t k c a PPP [RFC 1547] :

• óng gói gói tin (Framing): phía g i trong giao th c PPP ph i có khng l y gói tin t ng m ng, t nó trong frame t ng liên k t d li u.

Phía nh n xác nh c v trí b t u và k t thúc c a frame c ng nh trí gói tin t ng m ng trong frame.


Trang 268

• Tính trong su t: Giao th c PPP không c t ra b t k h n ch nàotrên gói d li u t ng m ng. T c là nó có kh n ng chuy n i b t kgói d li u t ng m ng nào.

• tr nhi u giao th c t ng m ng: Giao th c PPP ph i có kh n ng tr nhi u giao th c t ng m ng (ví d , IP và DECnet) trên cùng

ng truy n v t lý t i cùng m t th i m. u này c ng gi ng nhgiao th c IP có kh n ng phân kênh cho nhi u giao th c giao v n khácnhau (ví d , TCP và UDP). Nh v y PPP c ng c n có m t c chkhi nh n c m t frame, th c th PPP phía nh n xác nh c c nchuy n gói d li u cho th c th t ng m ng nào.

• tr nhi u ki u ng truy n: Ngoài kh n ng h tr nhi u giaoth c t ng cao h n, PPP ph i có kh n ng v n hành trên nhi u ki u

ng truy n khác nhau bao g m ng truy n tu n t (truy n l nt t ng bit m t) ho c song song (truy n nhi u bit cùng m t l n),

ng b (truy n tín hi u ng h cùng v i bit d li u) ho c d b ,truy n v i t c ch m ho c cao, tín hi u n t ho c quang h c.

• Phát hi n l i: PPP phía nh n có kh n ng phát hi n li u có l i bittrong frame nh n c hay không.

• Th i gian k t n i: PPP ph i có kh n ng phát hi n ng truy n bi m c link (ví d , không có kh n ng truy n d li u t phía g i

sang phía nh n) v ph i thông báo tình tr ng l i này cho t ng m ng.

• Tho thu n a ch t ng m ng: PPP ph i cung c p c ch cho phéphai th c th t ng m ng tham gia truy n thông (IP) có th h c hay t

u hình a ch t ng m ng cho nhau.

• n gi n: Ng i ta òi h i PPP áp ng nhi u yêu c u ngoài nh ngyêu c u nêu trên. M t trong nh ng yêu c u quan tr ng nh t là tính

n gi . Hi n nay h n 50 RFC nh nghiã nh ng khía c nh ngi c a giao th c này.

Tuy v y các c t trong thi t k PPP không yêu c u:

• a l i: PPP c n phát hi n c l i bit nh ng không c n ph i s a l i.

• Ki m soát l u l ng: PPP phía nh n c hy v ng có kh n ng nh nframe v i t c cao nh t c a t ng v t lý phía d i. N u t ng m ngkhông th nh n v i t c này thì vi c lo i b gói tin hay yêu c u bênkia truy n ch m l i là trách nhi m c a các t ng cao h n. Khi ó t ng


Trang 269

cao h n s yêu c u th c th t ng ng phía bên kia gi m t c t ora d li u g i cho PPP.

• ánh s th t : PPP không c yêu c u chuy n frame n phíanh n theo úng th t g i.

• ng truy n a m: PPP v n hành trên nh ng ng truy n v it phía g i và m t phía nh n duy nh t. M t s giao th c t ng hên

t d li u khác (ví d , HDLC) cho phép nhi u nút nh n trên cùngt ng truy n (gi ng Ethernet).

1. Khuôn d ng gói d li u (Frame PPP)

Hình 5.42 minh h a frame d li u PPP gi ng frame c a HDLC [RFC1662]

Frame PPP bao g m nh ng tr ng sau:

• Tr ng c : M i frame PPP b t u và k t thúc b ng m t byte c cógiá tr 01111110.

• Tr ng a ch : giá tr duy nh t c a tr ng này là 11111111

• Tr ng u khi n: giá tr duy nh t c a tr ng này là 0000001 1.i vì c hai tr ng a ch và u khi n u mang nh ng giá tr c

nh, u này gi i thích vì sao nh ng tr ng này c nh ngh a utiên. Khuy n ngh PPP [RFC 1662] nói rõ r ng nh ng giá tr này "cóth c nh ngh a sau này". B i vì nh ng tr ng này mang giá tr

nh, PPP cho phép phía g i không c n g i byte a ch và byteu khi n, do ó ti t ki m c hai byte tiêu trong frame PPP.

01111110 11111111 00000011 Protocol Info Check 01111110

Flag Address Control Flag

VariableLength1 1 1 1 or 2 1 or 2 1

Hình 5.35 Khuôn d ng frame d li u PPP

• Tr ng giao th c (protocol): Tr ng giao th c cho PPP xác nhgiao th c t ng trên s nh n d li u trong frame PPP. Khi nh n cframe PPP, bên nh n s ki m tra xem frame có l i không và sau óchuy n ph n d li u trong gói tin cho giao th c thích h p. RFC 1700

nh ngh a các mã 16 bit cho các giao th c c s d ng cùng v i


Trang 270

PPP. Giao th c IP (d li u trong frame PPP là gói d li u IPdatagram) ng v i giá tr 21h, giao th c AppleTalk là 29h, DFCnet là27h, giao th c u khi n ng truy n PPP là C021h và giao th c

u khi n IP là 8021. Giao th c IP Control c PPP s d ng khikích ho t kênh truy n l n u tiên c u hình m c IP gi a các thi t btrên hai u kênh truy n.

• Thông tin: Tr ng này ch a gói tin c giao th c t ng m ng g i itrên ng truy n PPP (là IP datagram v i giao th c IP). dài l nnh t c a tr ng thông tin này là 1500 byte, m c dù giá tr này có ththay i lúc t c u hình cho ng truy n.

• ng ki m tra (Checksum): Tr ng checksum c s d ng pháthi n các bit b l i trong frame nh n c. Nó là mã CRC 2 ho c 4byte gi ng nh trong giao th c HDLC.

Chèn byte (Byte stuffing)

Tr c khi k t thúc vi c trình b y v PPP frame, chúng ta hãy xét v n phát sinh khi trong gói d li u c a giao th c t ng m ng l i có m t byte gi ngbyte c ánh u m b t u và k t thúc c a frame. u gì x y ra n u pháthi n th y có byte c v i giá tr 01111110 gi a gói tin trong tr ng thôngtin. Bên nh n s cho r ng ây là m k t thúc c a frame PPP - m c dù trênth c t không ph i nh v y.

t cách gi i quy t v n này là c m các giao th c t ng trên g i dli u ch a byte c . Yêu c u v tính trong su t c a PPP th o lu n trên khôngcho phép th c hi n gi i pháp này. Gi i pháp thay th - c PPP c ng nhnhi u giao th c khác áp d ng là k thu t chèn byte (byte stuff).

PPP nh ngh a m t byte u khi n c bi t, 01111101 làm nhi m vánh d u. N u byte c 01111110 - xu t hi n trong frame (tr v trí m u vàt thúc c a frame), PPP t byte ánh d u tr c byte c . Nh v y nó ã

"chèn" thêm m t byte u khi n ánh d u r ng byte 01111110 không ph ilà c mà là d li u th c . Bên nh n th y 0111110 ng tr c 01111101 nênbi t c 01111101 không ph i là c mà là d li u, nên nó s t ng lo i bbyte ánh d u 01111110 c phía nh n chèn vào bên c nh dòng d li uth c. Hình 5.36 minh ho chèn byte trong PPP. T ng t nh th , n u chínhbyte ánh d u c ng xu t hi n trong dòng d li u th c s thì nó c ng c n c

ánh d u.


Trang 271

b5b401111110b2b1

PPP PPP

b5b401111110 01111101b2b1

Hình 5.36 Chèn byte

2. Giao th c u khi n ng truy n PPP (LCP) và ki m soát m ng

Trong ph n tr c, chúng ta ã th y c PPP óng khung d li u ci i trên ng truy n nh th nào. Nh ng ng truy n c kh i t o nh

th nào khi máy tính ho c router m t phía c a ng truy n b t tr c? Quátrình kh i t o, duy trì, báo l i và óng ng truy n PPP c th c hi n nhgiao th c u khi n ng truy n (LCP -Linh Con trol Protocol) và các giaoth c u khi n m ng c a PPP.

Tr c khi trao i b t kì d li u nào trên ng truy n PPP, hai phía(m i phía m t u ng truy n) ph i th c hi n nhi u công vi c quan tr ng

t c u hình cho ng truy n, u này c ng t ng t nh th c th TCPbên g i và bên nh n th c hi n b t tay ba b c t các tham s c a k t n iTCP tr c khi trao i TCP segment. Hình 5.37 minh ho bi u chuy ntr ng thái c a giao th c LCP t c u hình, duy trì và k t thúc ng truy nPPP.

ng truy n PPP b t u và k t thúc trong tr ng thái óng (dead). Khiphát sinh s ki n nh phát hi n sóng mang hay ng i qu n trì m ng tác ng

ch t ng v t lý s n sàng s d ng, PPP b c sang tr ng thái thi t l p ngtruy n (link establishment). Trong tr ng thái này, m t phía c a ng truy n

i m t s tùy ch n c u hình mà nó mong mu n thông qua vi c g i frameyêu c u c u hình LCP (là frame PPP có giá tr tr ng protocol ng v i giaoth c LCP và tr ng information ch a n i dung c u hình yêu c u). Sau óphía bên kia tr l i v i frame configure-nack (ch p nh n t t c các l a ch n),frame configure-nak (hi u nh ng không ch p nh n các l a ch n) ho c frameconfigure-reject (không th ghi nh n ho c ch p nh n các l a ch n àm


Trang 272

phán). Tu ch n c u hình LCP bao g m kích th c t i a c a frame trênng truy n, giao th c ki m ch ng c s d ng (n u c n) và m t tùy ch n

xác nh có b qua vi c s d ng tr ng a ch và tr ng u khi n trongframe PPP hay không.

Dead LinkEstablishment

Authentication

Network LayerConfigurationOpen

Terminating

Hình 5.37 S chuy n tr ng thái c a LCP

Sau khi ng truy n c thi t l p, th a thu n xong các tu ch n c ang truy n và ki m ch ng thành công, hai phía c a ng truy n PPP s

trao i các gói tin ki m soát c a t ng m ng. N u IP ch y phía trên PPP, giaoth c u khi n IP [RFC 1332] c s d ng thi t l p c u hình chomodule giao th c IP t i m i u c a ng truy n PPP.

Gói tin IPCP c t trong frame PPP. IPCP cho phép hai module IPthay i ho c t c u hình a ch IP hay th a thu n có nén gói d li u IPkhông. Nh ng giao th c ki m soát m ng t ng t c a ra cho nh nggiao th c t ng m ng khác nh DECNET [RFC 1762] và AppleTalk [RFC1378]. Sau khi c u hình xong t ng m ng, PPP có th b t u g i gói tin c a

ng m ng - ng truy n tr ng thái m và d li u b t u chuy n d c theong truy n PPP. Các frame yêu c u ph n h i và frame tr l i ph n h i LCP

có th c hai phía c a ng truy n trao i ki m tra tr ng thái ngtruy n.

ng truy n PPP c duy trì cho n khi gói tin LCP yêu c u k t thúcc g i i. N u frame LCP yêu c u k t thúc (terminate-request) t m t phía


Trang 273

a k t n i c tr l i b i frame LCP ch p nh n k t thúc (terminate-ack) tphía bên kia thì ng truy n b c vào tr ng thái óng.

Tóm l i, PPP là giao th c t ng liên k t d li u cho hai thi t b hai ua m t ng truy n ki u point-to-point, trao i các frame ch a gói d li ua t ng m ng. Nh ng ch c n ng ch y u c a PPP là:

• óng gói d li u: Ph ng th c t gói d li u trong frame PPP; xácnh v trí b t u và k t thúc c a frame; và phát hi n l i trong frame.

• Giao th c u khi n ng truy n: kh i t o, duy trì và k t thúcng truy n PPP.

• Giao th c u khi n m ng: m t nhóm giao th c, m i giao th c ngi m t giao th c m ng t ng trên, cho phép module t ng m ng tt c u hình tr c khi gói d li u t ng m ng b t u chuy n qua

ng truy n PPP.