Công nghệ MPLS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

998
lượt xem 450
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc tìm hiểu, nghiên cứu về công nghệ MPLS đang trở thành một vấn đề cấp thiết, đặc biệt là đối với những người làm networking. Công nghệ mạng ngày nay và trong tương lai đang hội tụ về các công nghệ ưu việt nhất ở các lớp 3,2,mộtlà IP, ATM và Optical.Trong khuôn khổ đồ án này sẽ trình bày một cách cơ bản về IP, ATM,đặc biệt là những ưu điểm của chúng đã được ứng dụng vào công nghệ MPLS và phần chính sẽ giới thiêụ về chuyển mạch nhãn đa dịch vụ MPLS, ứng dụng của......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ MPLS

Công nghệ MPLS 1
TổNG QUAN Về Đề TàI Cùng với lịch sử phát triển của con người không thể không kể đến lịch sử phát triển của mạng Internet. Khi các nghành khoa học tự nhiên cũng như x• hội phát triển với tốc độ rất cao thì yêu cầu thông tin không còn đơn thuần chỉ là "click and see"(kích và đọc), hay dạo chơi thông thường trên Web Browser nữa mà phải đáp ứng những nhu cầu cao hơn: chất lượng dịch vụ cao hơn và có tính kinh tế hơn. Khả năng triển khai các ứng dụng viễn thông và công nghệ thông tin trên môi trường IP là xu hướng tất yếu thì sự nhìn nhận để chúng ta cần phải rất rõ ràng theo một định hướng đúng đắn để có thể nhanh chóng bắt nhịp với sự phát triển của thế giới.Theo dự đoán thì đến năm 2004, hơn 95% lưu lượng truyền trên các mạng công cộng trên thế giới sẽ được tạo ra từ các ứng dụng chạy trên IP. Ngày nay với việc bùng nổ các dịch vụ giá trị gia tăng hứa hẹn một tương lai phát triển mạnh mẽ cho hệ thống mạng với các dịch vụ thời gian thực, băng thông rộng như VoIP, MPEG, Video Conferencing hay các dịch vụ liên quan đến tính kinh tế, bảo mật, chất lượng dịch vụ cao như mạng riêng ảo(VPN- Virtual Private Network). Nhìn lại hệ thống mạng Internet hoàn toàn là mạng công cộng, độ an toàn và mức đáp ứng dịch vụ chưa cao. Nhiều giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề trong mạng Internet như IntServ, DiffServ nhưng chưa giải quyết hoàn chỉnh về khả năng mở rộng, chất lượng dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối, băng thông thấp... Sự ra đời mạng backbone với Frame Relay, ATM đ• nâng cao tốc độ mạng WAN, giải quyết phần nào về băng thông, chất lượng dịch vụ. Mô hình mạng backbone phát triển lúc này là "IP over ATM ", tức là sự kết hợp giữa khả năng định tuyến linh hoạt của IP với sự đảm bảo về tốc độ và chất lượng dịch vụ của ATM. Nhưng khi một loạt các dịch vụ mới ra đời đòi hỏi sự linh hoạt, khả năng mở rộng cao, dễ dàng đem lại lợi nhuận đ• khiến cho mô hình đó không còn thoả m•n nữa. Mặc dù ATM Forum đ• phát triển mô hình đa giao thức trên nền ATM ( MPOA- MultiProtocol Over ATM ) đáp ứng đa dịch vụ nhưng về bản chất vẫn chưa giải quyết triệt để các vấn đề tồn tại với hệ thống mạng mặt khác còn mang tính độc quyền. Đa giao thức chuyển mạch nh•n- MultiProtocol Label Switching ra đời với sự lai ghép (hybrid), kết hợp tính linh hoạt của giao thức lớp 3 IP với tốc độ chuyển mạch cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS, và khả năng điều khiển lưu lượng tốt của giao thức lớp 2 điển hình là ATM. MPLS đ• giải quyết tốt các vấn đề trong backbone mạng với việc ánh xạ trên tất cả các hệ thống lớp 2 trước đó như PPP, FR, 2
ATM... mở ra thời kì mới cho sự phát triển đa dịch vụ và các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền tảng backbone đó. Do đó, việc tìm hiểu, nghiên cứu về công nghệ MPLS đang trở thành một vấn đề cấp thiết, đặc biệt là đối với những người làm networking. Công nghệ mạng ngày nay và trong tương lai đang hội tụ về các công nghệ ưu việt nhất ở các lớp 3,2,mộtlà IP, ATM và Optical.Trong khuôn khổ đồ án này sẽ trình bày một cách cơ bản về IP, ATM,đặc biệt là những ưu điểm của chúng đ• được ứng dụng vào công nghệ MPLS và phần chính sẽ giới thiêụ về chuyển mạch nh•n đa dịch vụ MPLS, ứng dụng của nó trong mạng diện rộng. Nội dung cơ bản của các chương như sau: Chương 1: Giao thức Internet. Trong phần này đề cập tới khái niệm về mô hình OSI, mặc dù được đề cập ở nhiều tài liệu và đồ án nhưng cần thiết nhắc lại do tính quan trọng và sự cần thiết đối với bất kì người thiết kế hay quản lí mạng nào. Tiếp theo sẽ trình bày sơ lược về bộ giao thức TCP/IP –một bộ giao thức lớn nhất và quan trọng nhất về mạng cũng như một số vấn đề cơ bản về IP như địa chỉ,định dạng gói Một phần quan trọng thể hiện tính linh hoạt và khả năng scalable trong IP truyền thống là chức năng định tuyến lớp 3. Trong phần đồ án này không quan tâm tới việc phân chia các phương pháp định tuyến mang tính lí thuyết ( chẳng hạn các loại mô hình tập trung, phân tán, ngẫu nhiên ...) mà sự phân chia gắn liền với mô hình thiết kế thực tế; giao thức định tuyến trong một vùng tự trị (AS - autonomous system): RIP, OSPF, IGRP, EIGRP (IGRP và EIGRP là các giao thức định tuyến của Cisco), IS-IS và giao thức định tuyến giữa các AS :BGP. So sánh ưu nhược điểm của giao thức định tuyến theo vec tơ khoảng cách ( distance vector) và trạng thái liên kết ( link-state), sự kết hợp hai kiểu giao thức này để tạo ra giao thức định tuyến kiểu "path vector"-BGP. Phần tiếp theo đề cập tới mảng quan trọng và cũng là vấn đề được quan tâm nhiều hiện nay là chất lượng dịch vụ ( QoS). Chất lượng dịch vụ kiểu "best-effort" ngày nay không đáp ứng được các dịch vụ giá trị gia tăng và các ứng dụng dịch vụ thời gian thực đang phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời của các mô hình để đảm bảo cho vấn đề QoS như: mô hình IntServ ( dựa trên RSVP), DiffServ ( cung cấp các lớp dịch vụ thông qua việc sử dụng các bits ToS trong phần tiêu đề IP v4) và MPLS ( một kỹ thuật mới với nhiều đặc tính nổi bật đảm bảo cho vấn đề QoS và giải quyết các vấn đề yêu cầu mạng đang trở nên cấp thiết). Các mô hình này đặc trưng cho sự quản lí gói dữ liệu trên từng hop ( cách đối xử QoS trên từng router 3
hoặc chuyển mạch ). Nêu ra mô hình kết hợp thiết kế cả IntServ và DiffServ vào trong mạng như thế nào. Chương 2: Mạng Internet ngày nay. Chương này sẽ trình bày một cách chung nhất về các vấn đề trong mạng IP hiện đại như vấn đề về topology,về giao thức định tuyến, quản lý lưu lượng và điều khiển luồng.Những vấn đề này trong mạng IP đang phải đối mặt với không ít vấn đề bất cập như vấn đề tối ưu hoá cấu hình mạng, tăng tốc độ chuyển mạch, đơn giản hoá việc định tuyến… và đặc biệt là việc giải quyết mâu thuẫn về hiệu quả kinh tế giữa việc áp dụng công nghệ mới và sự thừa kế cơ sở hạ tầng sẵn có.Chương này cũng sẽ giới thiệu các giải pháp và xu hướng mạng trong tương lai theo nhận định của các công ty viễn thông hàng đầu trên thế giới, qua đó, đưa ra các ứng dụng thế hệ tiếp theo như vấn đề triển khai các dịch vụ băng rộng, vấn đề tích hợp Voice và Video, mạng riêng ảo- một giải pháp nâng cao tính bảo mật và tiết kiệm chi phí cho các mạng doanh nghiệp. Chương 3: Cơ bản về ATM Khi nhu cầu mạng phát triển đến nỗi mạng IP truyền thống không còn đáp ứng tốt cho các yêu cầu dịch vụ thì công nghệ ATM được áp dụng để tạo ra backbone chuyển mạch tốc độ cao, băng thông rộng, đảm bảo chế độ QoS, hỗ trợ tốt cho các dịch vụ thời gian thực và các dịch vụ đòi hỏi băng thông. Phần này chỉ giới thiệu sơ lược kiến thức cơ bản về ATM, tại sao phải phân chia tải thành các tế bào có độ dài cố định là 53 bytes. Khi lựa chọn kích thước tế bào người ta quan tâm tới hiệu suất, độ trễ nhiều hơn do ATM được thực hiện trên nền truyền dẫn chất lượng không cao vì thực ra với hệ thống truyền dẫn tốt, gói có kích thước thay đổi hiệu quả hơn gói có kích thước cố định-Xem chi tiết tính toán trong phần ATM, các mặt phẳng quản lí của ATM và nhìn từ khía cạnh ứng dụng trong mạng ISDN băng rộng như thế nào, tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ và khả năng traffic engineering ra sao. Trong chương này đặc biệt nhấn mạnh đến các kết nối ảo VCC,VPC liên quan trực tiếp đến các trường VCI,VPI trong khuôn dạng gói ATM, sẽ được thừa kế trong MPLS .Tương tự như vậy, vấn đề địa chỉ, báo hiệu và quản lý lưu lượng cũng được nghiên cứu như là nền tảng của công nghệ MPLS . Chương 4: IP over ATM và con đường dẫn đến MPLS . Trình bày giải pháp IP trên ATM kinh điển (Classical IP over ATM ) theo khuyến nghị của IETF. Kiến trúc này là một nhóm các trạm ATM được chia thành các mạng con IP logic ( LIS – Logical IP Subnet ),được 4
nối kết với nhau qua các bộ định tuyến. Mỗi LIS có một máy chủ ATMARP để phân giải địa chỉ IP và ATM. Không có một dịch vụ quảng bá ( Broadcast ) nào bên trong một LIS .Trong kiến trúc này, các node bên trong các LIS khác nhau phải liên lạc với nhau qua các bộ định tuyến ngay cả khi chúng được kết nối trực tiếp với nhau.Ngoài ra, còn trình bày giao thức NHRP ( Next Hop Resolution Protocol ) để đối phó với vấn đề phải đi qua các bộ định tuyến giữa các LIS . Mục tiêu ở đây là tìm một lối ra trong vùng ATM trong vùng gần với nơi nhận nhất và nhận được địa chỉ ATM của nó. Các máy chủ NHRP trao đổi với nhau để tìm ra lối ra gần với nơi nhận nhất. Kiến trúc LANE ( LAN Emulation ) được ATM Forum khuyến nghị và là một trong những nỗ lực đầu tiên để có thể chạy IP trên ATM .Giải pháp này nhằm tạo ra các ATM LAN trông giống như một tập các mạng LAN dùng chung môi trường logic được kết nối với nhau qua các bộ định tuyến . một mạng LAN dùng chung được giả lập bằng cách thiết lập một nhóm đa truyền thông ATM ( ATM multicast ) giữa tất cả các node thuộc cùng một mạng LAN logic. Để dữ liệu được truyền giữa các node, một máy chủ phân giải địa chỉ được sử dụng để dịch địa chỉ MAC thành địa chỉ ATM và sau đó , một kênh ảo điểm nối điểm được thiết lập giữa các node này. Các bất lợi chính của giải pháp này chính là việc sử dụng các bộ định tuyến để truyền dữ liệu bên trong cùng một mạng ATM LAN vật lý và các máy chủ chính là điểm gây sự cố. Kiến trúc MPOA ( MultiProtocol Over ATM ) là sự mở rộng của LANE. LANE dùng NHRP để phân giải địa chỉ ATM của lối ra gần với nơi nhận nhất và cung cấp kết nối lớp 3 trực tiếp thông qua một phần tử chuyển mạch ATM . MPOA hoạt động vừa ở lớp 2,vừa ở lớp 3. Nó cũng bao gồm các giao thức để tái tạo lại các máy chủ và phân bố cơ sở dữ liệu cho các lý do dung lượng và tính sẵn có. Ngoài ra, chương này còn giới thiệu sơ lược về các giải pháp IFMP và GSMP của h•ng Ipsilon. Các công nghệ này nhằm mục đích làm cho IP nhanh hơn và hỗ trợ chất lượng dịch vụ nhờ việc loại bỏ phần mềm của ATM có tính kết nối (connection-oriented ) một cách trực tiếp trên đỉnh của phần cứng ATM . Giải pháp này nhằm tận dụng tính đột biến và khả năng mở rộng phạm vi của các bộ chuyển mạch ATM . Chuyển mạch IP của Ipsilon là ứng dụng chuyển mạch IP được điều khiển bằng luồng. Các giải pháp IP trên ATM nêu trên đều có nhược điểm là khả năng mở rộng (scalability), khả năng quản lí kém, không tận dụng được sự linh hoạt của IP và đặc tính QoS của ATM. Nhu cầu xây dựng mạng IP trên ATM như thế nào để kết hợp tốt hai tính chất trên đ• dẫn đến sự ra đời của mô hình MPLS . Công nghệ này đ• cải tiến việc định tuyến về mặt 5
băng thông, nâng cao khả năng mở rộng phạm vi, hỗ trợ các chức năng định tuyến mới và đa truyền thông ( multicast ),có sự phân cấp về kiến trúc định tuyến và sự điều khiển định tuyến mềm dẻo. Chương 5: Công nghệ chuyển mạch nh•n đa giao thức MPLS . Sự hạn chế trong mạng IP, ATM, và cấu trúc mạng IP over ATM chính là lí do dẫn đến sự ra đời của MPLS dưới sự nỗ lực của một nhóm làm việc được thành lập trong IETF nhằm tiêu chuẩn hoá một giải pháp chuyển mạch và định tuyến tích hợp.Công nghệ MPLS được xem xét như là một giải pháp sẽ trợ giúp các nhà cung cấp dịch vụ Internet ( ISP- Internet Service Provider) triển khai các dịch vụ định tuyến IP theo một kiểu được điều khiển và có thể mở rộng hơn trên các giao thức lớp 2 đ• tồn tại như ATM, Frame Relay ( Chuyển tiếp khung ) hay PPP ( Point to Point Protocol ).Và dù có hay không có cơ sở hạ tầng lớp 2, việc sử dụng các nh•n để chuyển gửi các gói thông qua mạng tạo ra nhiều khả năng lý thú để hướng các luồng lưu lượng chảy qua các node và các tuyến truyền dẫn cụ thể. Có lẽ chính việc điều khiển lưu lượng chứ không phải hiệu suất hay khả năng mở rộng sẽ dành nhiêù hứa hẹn nhất choMPLS. Phần này cũng sẽ trình bày về các thao tác xử lý nh•n, giao thức phân bố nh•n LDP ( Label Distribution Protocol ), nguyên tắc hoạt động cũng như các thành phần cơ bản trong mạng MPLS - đó là thành phần chuyển gửi ( Forwarding Component ) và thành phần điều khiển ( Control Component ). Tiếp đến là phần QoS trong MPLS, sự tích hợp mạng DiffServ đ• tồn tại vào mạng MPLS với hai giải pháp: sử dụng các nh•n để phân phối cho các lớp dịch vụ tương ứng với các lớp dịch vụ đánh dấu trong trường ToS hoặc ánh xạ các lớp dịch vụ này vào trong trường EXP của nh•n MPLS ( khi đó độ mịn sẽ giảm đi do trường EXP chỉ có 3 bit m• hoá 8 khả năng trong khi 6 bit trong trường ToS m• hoá tới 26=64 khả năng lớp dịch vụ ). MPLS và DiffServ đều cùng cách để đạt được tính mở rộng mạng đó là tập hợp lưu lượng từ ngoài biên ( edge ) và xử lí trong lõi mạng ( core ) làm giảm cơ chế báo hiệu phức tạp và lưu lượng báo hiệu trong mạng. Phần tiếp theo đề cập tới kỹ thuật lưu lượng. Traffic engineering trở thành một công cụ cực kì quan trọng cho các ISP khi họ phải đối mặt với tốc độ tăng rất nhanh của lưu lượng Internet. Để có thể hiểu traffic engineering và vai trò của nó trong việc hỗ trợ cho sự phát triển tương lai của Internet, phần này đây mô tả traffic engineering truyền thống được thực hiện trong vùng core mà dựa trên cơ sở các router. Sau đó đi sâu hơn vào các kỹ thuật , lợi ích, và các hạn chế của traffic engineering khi nó thực hiện trong các mạng overlay là ATM và FR. Và sau khi đ• giới thiệu 6
các giải pháp đ• triển khai phổ biến ngaỳ nay, phần này sẽ giới thiệu kết quả mới mà đặc biệt thiết kế trên môi trường mạng quang vùng core như các giao tiếp DWDM, OC- 48 và OC-192, IP trên SONET, IP over glass, và các router vùng backbone Internet tạo nên cơ sở hạ tầng của vùng core. Phần cuối cùng mô tả các kỹ thuật điển hình MPLS và RSVP. Yêu cầu chủ yếu đối với các ISP là đảm bảo cho khách hàng sự thoải mái và duy trì sự tăng trưởng của tốc độ cao. Điều này yêu cầu một ISP cung cấp một số các mạch với các băng thông khác nhau trên một vùng địa lí. Nói cách khác, ISP phải triển khai một topo vật lí mà đạt được sự cần thiết của các khách hàng kết nối tới mạng của nó. Sau khi mạng được triển khai, ISP phải ánh xạ các luồng lưu lượng khách hàng lên topo vật lí. Trong đầu những năm 90, việc ánh xạ các luồng lên topo vật lí không tiến đến con đường có tính khoa học riêng biệt. Thay vì đó, việc ánh xạ xảy ra như một sản phẩm của cấu hình định tuyến: các luồng lưu lượng đơn giản theo tính toán đường ngắn nhất bởi IGP của ISP. Ngày nay, khi các mạng ISP lớn hơn, các mạch hỗ trợ IP tăng nhanh hơn, và các yêu cầu của các khách hàng trở nên lớn hơn, sự ánh xạ của các luồng lưu lượng trên các topo vật lí cần thiết tiến đến cách khác cơ bản để tải đưa ra có thể được hỗ trợ theo cách hiệu quả và có điều khiển. Phần này cũng so sánh hai giao thức báo hiệu đưa ra cho MPLS là RSVP mở rộng và CR-LDP. Chương 6: Tích hợp MPLS vào mạng ATM truyền thống. Đưa ra các các mô hình tích hợp MPLS và ATM: Hoạt động độc lập giữa ATM và MPLS trên cùng chuyển mạch ATM ( Kiểu "Ship in the night"), hoặc bỏ hẳn mặt phẳng điều khiển của ATM ( không sử dụng giao thức báo hiệu PNNI ) mà sử dụng hoàn toàn giao thức mới cho MPLS ( CR- LDP hoặc RSVP mở rộng- Xu hướng nghiêng về sử dụng CR- LDP hơn do cơ chế báo hiệu ít cồng kềnh và việc mở rộng của RSVP để hỗ trợ cho ER-LSP là khá phức tạp, không có tính scalable). Khi sử dụng IP+ATM thì có một số trường hợp xảy ra như vấn đề sử dụng không gian nh•n là VPI, VCI hay kết hợp VCI với VPI. Thường sử dụng không gian VCI làm nh•n tuy nhiên cần chú ý tới sự gộp VC sẽ làm tăng yêu cầu bộ đệm: ba giải pháp đưa ra giải quyết vấn đề gộp VC. (Với VC merging: vấn đề xảy ra là các tế bào của các gói khác nhau không được xen kẽ vào nhau. Đây là nguyên nhân gây ra yêu cầu bộ đệm cao và 3 phương pháp đề xuất là cơ chế điều khiển luồng, RED và tăng tốc độ liên kết đầu ra chuyển mạch với các hình so sánh thực tế). Nêu ra một số sản phẩm của Cisco hỗ trợ IP+ATM như họ BPX 8600, các bộ tập trung MGX 8802, 8808... Chương 6: Thiết kế mạng backbone với MPLS. 7
Nêu ra các bước trong việc thực hiện thiết kế một mạng với backbone là MPLS: Lựa chọn kiến trúc cho mạng MPLS. Lựa chọn thiết bị MPLS cho ATM. Thiết kế mạng MPLS. Kiến trúc các liên kết của một mạng MPLS. Định tuyến IP trong mạng MPLS. Kiến trúc không gian nh•n VC trong MPLS. Phát triển mạng. Ngoài ra các bước thiết kế khác yêu cầu như CoS, MPLS VPNs, kỹ thuật lưu lượng, và các dịch vụ khác của IP. Và cuối cùng là mô hình mạng tổng thể. Công nghệ MPLS là một công nghệ mới, một số khía cạnh còn chưa được định nghĩa một cách thống nhất và hoàn chỉnh .Trong đồ án này, em cố gắng đưa ra những thông tin mới nhất và đầy đủ nhất theo tài liệu của các nhà cung cấp nhưng do giới hạn về mặt thời gian và kiến thức nên phần đồ án của em mới chỉ dừng lại ở mức độ nhất định, việc trình bày không khỏi còn mắc phải những thiếu sót, rất mong sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn. Hướng phát triển là tiếp tục nghiên cứu tích hợp mạng riêng ảo VPN, xây dựng đa dịch vụ trên backbone MPLS và phát triển một dạng đa giao thức chuyển mạch nh•n khác là Multi Protocol Lamda Switching. 8
CHƯƠNG 1. TổNG QUAN Về GIAO THứC INTERNET. 1.1. Mô hình OSI . Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI (Open System Interconnection Reference Modul ) là mô hình kiến trúc mạng được phát triển bởi ISO và ITU-T. Mô hình này bao gồm 7 tầng, mỗi tầng có một chức năng mạng xác định chẳng hạn đề địa chỉ ( addressing ), điều khiển luồng, điều khiển lỗi, bọc gói ( encasulation ), và truyền băng thông một cách tin cậy. Mô hình OSI cung cấp một số chức năng: • Cung cấp một cách để hiểu các hoạt động internetwork. • Đáp ứng như một đường lối chỉ đạo hay một framework cho việc thiết kế và thực hiện các tiêu chuẩn, thiết bị, và các lược đồ internetworking. Một số thuận lợi của việc sử dụng môt mô hình phân tầng: Cho phép chia ra các khía cạnh liên quan của hoạt động mạng vào trong các yếu tố (element) ít phức tạp hơn. • Cho phép người thiết kế chuyên môn hoá và phát triển theo các chức năng theo kiểu modul. • Cung cấp khả năng định nghĩa các giao tiếp chuẩn cho tính tương thích "plug and play" và tích hợp multi-vendor. 9
Trong mô hình OSI, bốn tầng duới định nghĩa cách cho các trạm cuối thiết lập các kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu. Ba tầng trên định nghĩa các ứng dụng trong phạm vi các trong cuối sẽ giao tiếp với nhau và với các users như thế nào. Tóm tắt chức năng và các chuẩn của từng tầng như sau: 1.1.1. Tầng vật lý ( Physical Layer ) : Theo định nghĩa của ISO, tầng vật lý cung cấp các phương tiện điện, cơ, các chức năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì và giải phóng liên kết vật lý giữa các hệ thống . ở đây, thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diễn các bit ( các mức thế hiệu ) và tốc độ truyền các bit, thuộc tính cơ liên quan đến các tính chất vật lý của các giao diện với đường truyền ( kích thước, cấu hình ).Thuộc tính chức năng chỉ ra các chức năng được thực hiện bởi các phần tử của giao diện vật lý, giữa một hệ thống và đường truyền, và thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điều khiển viển việc truyền các chuỗi bít qua đường truyền vật lý. Khác với các tầng khác, tầng vật lý là tầng thấp nhất giao diện với đường truyền không có PDU ( Protocol Data Unit ), không có phần header chứa thông tin điều khiển ( PCI- Protocol Control Information ), dữ liệu được truyền đi theo dòng bit ( bit stream ). Do đó, giao thức cho tầng vật lý không xuất hiện với ý nghĩa giống như các tầng khác. Các đặc tả về các hoạt động của các loại DCE với các DTE được đưa ra bởi nhiều tổ chức chuẩn hoá như CCITT, EIA ( Electronic Industries Association ) và IEEE …Ngoài ra, ISO cũng công bố các đặc tả về các đầu nối cơ học để nối kết giữa các DCE và DTE. Các khuyến nghị loại X và loại V của CCITT là các chuẩn được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới như X.21, X.2mộtbis, X.211, X.26, V.24, V.28,V.35,V.36…, tương ứng là các chuẩn RS của EIA như RS –232 C, RS – 422 A, RS – 423 A, RS – 449… 1.1.2. Tầng liên kết dữ liệu ( Data Link Layer ): Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua lớp liên kết vật lý đảm bảo độ tin cậy thông qua các cơ chế đồng bộ, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu. Cũng giống như tầng vật lý, có rất nhiều giao thức được xây dựng cho tầng liên kết dữ liệu . Các giao thức này lại được chia thành 2 loại: “dị bộ” ( asynchronous ) và “đồng bộ” ( synchronous ), trong đó, loại đồng bộ lại chia thành 2 nhóm là “hướng ký tự” ( character- oriented ) và hướng bit ( bit-oriented ). 10
Các giao thức hướng ký tự được dùng cho các ứng dụng “điểm- điểm” ( point to point ) lẫn “điểm- đa điểm”( point to multipoint ). Giaothức loại này có thể đáp ứng cho các phương thức khai thác đường truyền khác nhau: đơn công ( simplex ), bán song công ( half- duplex ) hay song công ( full- duplex ). Đối với phương thức đơn công, giao thức hướng ký tự được dùng rộng r•i nhất là giao thức truyền tệp Kermit do trường đại học Columbia đề xuất. Kermit có nhiều phiên bản ho phép truyền tệp giữa hai PC hoặc giữa một PC và một máy chủ ( file server ) hoặc một máy trạm ( mainframe ). Đối với phương thức bán song công, giao thức hướng ký tự nổi tiếng nhất chính là BSC ( Binary Synchronous Control ) của IBM. Giao thức này đ• được ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên gọi Basic Mode. Có rất ít giao thức hướng ký tự được phát triển cho phương thức song công.Ví dụ điển hình trong số này là giao thức giữa các nút chuyển mạch trong mạng arpanet nổi tiếng của bộ quốc phòng Mỹ. Giao thức quan trọng nhất của tầng liên kết dữ liệu là giao thức hướng bit HDLC ( High- level Data Link Control ) quy định bởi các chuẩn ISO 3309 và ISO 4335, được sử dụng cho cả trường hợp “điểm- điểm” và “điểm- đa điểm”.Nó cho phép khai thác song công trên các đường tuyền vật lý.Từ HDLC, người ta cải biên thành nhiều giao thức khác như là LAP ( Link Access Procedure ) và LAP-B ( LAP- Balanced ) tương ứng với phương thức trả lời dị bộ trong bối cảnh không cân bằng và cân bằng, LAP-D ( LAP, D Channel ) cho phép các DTE truyền thông với nhau qua kênh D của nó trong mạng ISDN, hay như các giao thức SDLC ( Synchronous Data Link Control ) của IBM và ADCCP ( Advanced Data Communication Control Procedure ) của ANSI. Ngoài ra,tầng liên kết dữ liệu còn được chia ra làm 2 lớp là MAC ( Media Access Control ) và LLC ( Logical Link Control ). Như vậy, các chức năng của lớp 2 bao gồm : tạo khung dữ liệu để truyền trên các đường vật lý, truy nập các phương tiện nhờ các địa chỉ MAC , phát hiện lỗi ( nhưng không sửa được lỗi ). Từ những sự phân tích trên, có thể nhận thấy các công nghệ ATM, FR, X.25 …là các công nghệ lớp 2 . 1.1.3. Tầng mạng ( Network Layer ): Cấu trúc của tầng mạng được nhiều chuyên gia đánh giá là phức tạp nhất trong tất cả các tầng của mô hình OSI .Tầng mạng cung cấp phương 11
tiện để truyền các đơn vị dữ liệu qua mạng hay liên mạng. Bởi vậy, nó phải đáp ứng nhiều kiểu cấu hình mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau. Các dịch vụ và giao thức cho tầng mạng phải phản ánh được tính phức tạp đó. Hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là định tuyến ( Routing ) và chuyển tiếp ( Relaying ). Mỗi node trong mạng đều phải thực hiện các chức năng này, do đó, chúng phải ở trên tầng liên kết dữ liệu để cung cấp một dịch vụ “trong suốt” đối với tầng giao vận. Kỹ thuật định tuyến là một lĩnh vực phức tạp và đa dạng sẽ được nghiên cứu kỹ hơn ở phần định tuyến của IP cũng như của MPLS . Ngoài 2 chức năng quan trọng và đặc trưng nói trên, tầng mạng còn thực hiện một số chức năng khác mà chúng ta cũng thấy có ở nhiều tầng như thiết lập, duy trì và giải phóng các liên kết logic ( cho tầng mạng ), kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, dồn/phân kênh, cắt/hợp dữ liệu … Công nghệ IP là một công nghệ tiêu biểu và ưu việt nhất của tầng mạng, cho nên, hiện tại và trong tương lai, các công nghệ ở các lớp khác đều phải tiến tới cải tiến tới để tối ưu trong sự liên tác với IP và MPLS cũng không nằm ngoài xu hướng chung đó. 1.1.4. Tầng giao vận ( Transport Layer ): Trong mô hình OSI, 4 tầng thấp quan tâm đến việc truyền dữ liệu qua các hệ thống đầu cuối ( end systems ) qua các phương tiện truyền thông còn 3 tầng cao tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sử dụng. Tầng giao vận là tầng cao nhất của 4 tầng thấp, nhiệm vụ của nó là cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể của các phương tiện truyền thông được sử dụng ở bên dưới trở nên “trong suốt” đối với các tầng cao. Nói cách khác, có thể hình dung tầng giao vận như một “bức màn” che phủ toàn bộ các hoạt động của các tầng thấp bên dưới nó. Dođó, nhiệm vụ của tầng giao vận là rất phức tạp. Nó phải được tính đến khả năng thích ứng với một phạm vi rất rộng các đặc trưng của mạng. Chẳng hạn, một mạng có thể là “connection-oriented” hay “connectionless”, có thể là đáng tin cậy ( reliable) hay không đáng tin cậy ( unreliable )…Nó phải biết được yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng, đồng thời, cũng phải biết được khả năng cung cấp dịch vụ của mạng bên dưới. Chất lượng của các loại dịch vụ mạng tuỳ thuộc vào loại mạng khả dụng cho tầng giao vận và cho người sử dụng. Các giao thức phổ biến của tầng giao vận là TCP, UDP, SPX… 12
1.1.5. Tầng phiên ( Session Layer ): Nhiệm vụ của tầng phiên là cung cấp cho người sử dụng các chức năng cần thiết để quản trị các “phiên” ứng dụng của họ, cụ thể như sau : • Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giải phóng ( một cách logic ) các phiên ( hay còn gọi là các hội thoại- dialogues ). • Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu. • áp đặt các quy tắc cho các tương tác giữa các ứng dụng của người sử dụng. • Cung cấp cơ chế nắm quyền trong quá trình trao đổi dữ liệu. Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo một trong 3 phương thức : đơn công, bán song công hay song công. Với phương thức song công, cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu đi. Một khi phương thức này đ• được thoả thuận thì không đòi hỏi phải có nhiệm vụ quản trị tương tác đặc biệt nào. Có lẽ đây làphương thức hội thoại phổ biến nhất. Trong trường hợp bán song công thì sẽ nẩy sinh vấn đề hai thực thể phải thay nhau nắm quyền sử dụng phiên để gửi dữ liệu đi. Trường hợp đơn công thì nói chung ít xẩy ra nên cácchuẩn của ISO không xét đến phương thức này. Vấn đề đồng bộ hoá trong tầng phiên được thực hiện tương tự như cơ chế “điểm kiểm tra/phục hồi” ( checkpoint/restart ) trong một hệ quản trị tệp. Dịch vụ này cho phép người sử dụng xác định các điểm đồng bộ hoá trong dòng dữ liệu vàcó thể khôi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó. Một trong những chức năng quan trọng nhất của tầng phiên là đặt tương ứng các liên kết phiên với các liên kết giao vận, có trường hợp một liên kết giao vận đảm nhiệm nhiều liênkết phiên liên tiếp hoặc một liên kết phiên sử dụng nhiều liên kết giao vận liên tiếp. Nói tóm lại, nhiệm vụ của tầng phiên là thiết lập, quản lí, và kết thúc các phiên giao tiếp giữa các thực thể tầng trình bày. Các phiên giao tiếp bao gồm các yêu cầu và đáp ứng dịch vụ mà xảy ra giữa các ứng dụng định vị trong các thiết bị mạng khác nhau. 1.1.6. Tầng trình diễn ( Presentation Layer ): Mục đích của tầng trình diễn làđảm bảo cho các hệ thống đầu cuối có thể truyền thông có kết quả ngay cả khi chúng sử dụng các cách biểu diễn dữ liệu khác nhau. Để đạt được điều đó, nó cung cấp một cách biểu 13
diễn chung để dùng cho truyền thông và cho phép chuyển đổi từ biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung đó. Có 3 dạng cú pháp thông tin được trao đổi giữa các thực thể ứng dụng, đó là: cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng nguồn, cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng đích, cú pháp được dùng giữa các thực thể tầng trình diễn. Loại cú pháp sau cùng được gọi là cú pháp truyền ( transfer syntax ). Có thể cả 3 hoặc một cặp nào đó trong các cú pơháp nói trên là giống nhau. Tầng trình diễn đảm nhiệm việc chuyển đổi biểu diễn của thông tin giữa cú pháp truyền và mỗi một cú pháp kia khi có yêu cầu, tức là mỗi thực thể tầng trình diễn phải chịu trách nhiệm chuyển đổi giữa cú pháp của người sử dụng và cú pháp truyền . Trước khi đi qua ranh giới giữa hai tầng trình diễn và phiên có một sự thay đổi quan trọng trong cách nhìn dữ liệu. Đối với tầng phiên trở xuống, tham số User Data trong các Service Primitives được đặc tả dưới dạng giá trị nhị phân ( chuỗi các bít ). Giá trị này có thể được đưa vào trực tiếp trong các SDU ( Service Data Unit ) để chuyển giữa các tầng ( trong một hệ thống ) và trong các PDU ( Protocol Data Unit ) để chuyển giữa các tầng đồng mức giữa hai hệ thống kết nối với nhau. Tuy nhiên, tầng ứng dụng (Presentation Layer) lại liên quan chặt chẽ với cách nhìn dữ liệu của người sử dụng. Nói chung, cách nhìn đó là một tập thông tin có cấu trúc nào đó, như là văn bản ( text ) trong một tài liệu, một tệp về nhân sự,một cơ sử dữ liệu tích hợp hoặc một hiển thị của thông tin ( videotext ).Người sử dụng chỉ quan tâm đến ngữ nghĩa ( semantic ) của dữ liệu. Do đó, tầng trình diễn ở giữa có nhiệm vụ phải cung cấp phương thức biểu diễn dữ liệu và chuyển đổi thành cacs giá trị nhị phân dùng cho các tầng dưới, nghĩa là tất cả những gì liên quan đến cú pháp của dữ liệu. Cách tiếp cận của ISO về việc kết hợp giữa nghĩa và cú pháp của dữ liệu là như sau: ở tầng ứng dụng, thông tin được biểu diễn dưới dạng một cú pháp trừu tượng ( abstract syntax ) liên quan đến các kiểu dữ liệu và giá trị dữ liệu. Cú pháp trừu tượng này đặc tả một cách hình thức dữ liệu, độc lập với mọi biểu diễn cụ thể và tầng trình diễn tương tác với tầng ứng dụng cũng dựa trên cú pháp trừu tượng này.Tầng trình diễn có nhiệm vụ dịch thuật giữa cú pháp trừu tượng của tầng ứng dụng và một cú pháp truyền mô tả các giá trị dữ liệu dướidạng nhị phân, thích hợp cho việc tương tác với dịch vụ phiên.Việc dịch thuật này được thực hiện nhờ các quy tắc m• hoá ( encoding rule ) chỉ rõ biểu diễn của mỗi giá trị dữ liệu thuộc một kiểu dữ liệu nào đó. Các giao thức của tầng trình diễn được nêu ra trong các chuẩn ISO 8823/8824/8825 và CCITT X.208/209/226. 14
1.1.7. Tầng ứng dụng ( Application Layer ): Tầng ứng dụng là ranh giới giữa môi trường nối kết các hệ thống mở và các tiến trình ứng dụng ( Application Process ). Các tiến trình ứng dụng dùng môi trường OSI để trao đổi dữ liệu trong quá trình thực hiện của chúng. Là tầng cao nhất trong mô hình OSI, tầng ứng dụng có một số đặc điểm khác với các tầng dưới nó. Trước hết, nó không cung cấp các dịch vụ cho một tầng trên như trong trường hợp của các tầng khác.Theo đó, ở tầng ứng dụng không có khái niệm điểm truy nhập dịch vụ tầng ứng dụng. ISO định nghĩa một tiến trình ứng dụng là “ một phần tử trong một hệ thống mở thực hiện việc xử lý thông tin cho một ứng dụng cụ thể ”. Các tiến trình ứng dụng thuộc các hệ thống mở khác nhau muốn trao đổi thông tin phải thông qua tầng ứng dụng.Tầng ứng dụng bao gồm các thực thể ứng dụng AE ( Application Entity ), các thực thể này dùng các giao thức ứng dụng và các dịch vụ trình diễn để trao đổi thông tin.Tuy nhiên, tầng ứng dụng chỉ chủ yếu giải quyết các vấn đề ngữ nghĩa chứ không giải quyết các vấn đề cú pháp như tầng trình diễn . Đ• có nhiều công trình xoay quanh việc chuẩn hoá tầng ứng dụng. Người ta chia nó thành các tầng con ( Sublayer ) và việc truyền thông phải đi qua tất cả các tầng con đó. Cụ thể, đó là các phần tử dịch vụ ứng dụng chung CASE ( Common Application Service Element ) chứa các dịch vụ truyền thông cần thiết khác nhau cho các ứng dụng phổ biến nhất. Nhưng thực tế có những ứng dụng không cần đến các chức năng của CASE. Mặt khác, các ứng dụng được chuẩn hoá đồng thời và thường các kết quả được phát triển đó là không hoàn toàn tương thích với nhau. Năm 1987, một hướng phát triển mới được đưa vào nhằm chuẩn hoá cấu trúc tầng ứng dụng, kếtquả là các chuẩn ISO 9545, và tương ứng- CCITT X.207 được ra đời. Cấu trúc chuẩn này xác định các ứng dụng có thể cùng tồn tại và sử dụng dịch vụ chung như thế nào. 1.2. Bộ giao thức TCP/IP : Bộ giao thức TCP/IP là họ giao thức quan trọng nhất trong kỹ thuật mạng máy tính, vì vậy, trước khi đi sâu vào nghiên cứu bất cứ một lĩnh vực nào của công nghệ mạng, phải có một kiến thức cơ bản về TCP/IP. Kiến trúc TCP/IP thường được coi là kiến trúc Internet bởi vì TCP/IP và Internet có mối quan hệ mật thiết với nhau, lịch sử hình thành và phát triển của TCP/IP gắn liền với sự hình thành và phát triển của Internet. 15
TCP/IP được hình thành cùng với sự hình thành mạng ARPANET của bộ quốc phòng Mỹ- đây chính là tiền thân của mạng Internet ngày nay.TCP/IP là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông qua mạng và liên mạng. Khái niệm giao thức (Protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng truyền thông. Có thể hiểu một cách khái quát đó là tập hợp tất cả các quy tắc cần thiết (các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ....) cho phép các giao thức trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn. Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT (nay là ITU) dùng cho liên mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bảy lớp cho việc kết nối các hệ thống mở. Trên Internet họ giao thức được sử dụng là bộ giao thức TCP/IP . Hai giao thức được dùng chủ yếu ở đây là TCP ( Transmision Control Protocol ) và IP (Internet Protocol ). TCP là một giao thức kiểu có kết nối (Connection-Oriented), tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu. Còn giao thức IP là một giao thức kiểu không kết nối (Connectionless), nghĩa là không cần phải có giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể nào đó trước khi trao đổi dữ liệu . Khái niệm TCP/IP không chỉ bị giới hạn ở hai giao thức này. Thường thì TCP/IP được dùng để chỉ một nhóm các giao thức có liên quan đến TCP và IP như UDP (User Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol),TELNET (Terminal Emulation Protocol) và v.v... Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng hầu hết các mạng máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng . Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên cơ sở tầng trước đó. Số lượng các tầng cùng như tên và chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Hình vẽ dưới đây mô tả kiến trúc của mạng TCP/IP trong sự so sánh với mô hình tham chiếu OSI để thấy được sự tương ứng chức năng của từng tầng . Hình 1: Cấu trúc phân tầng của giao thức TCP/IP. Trong đó : 16
TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ tục liên lạc ở tầng giao vận của TCP/IP. TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông suốt và tính đúng đắn của dữ liệu giữa 2 đầu của kết nối, dựa trên các gói tin IP. UDP: (User Datagram Protocol) Thủ tục liên kết ở tầng giao vận của TCP/IP. Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả năng thông suốt của dữ liệu, cũng không có chế độ sửa lỗi. Bù lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn TCP. IP: (Internet Protocol) Là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nó có trách nhiệm vận chuyển các Datagrams qua mạng Internet. ICMP: (Internet Control Message Protocol) Thủ tục truyền các thông tin điều khiển trên mạng TCP/IP. Xử lý các tin báo trạng thái cho IP như lỗi và các thay đổi trong phần cứng của mạng ảnh hưởng đến sự định tuyến thông tin truyền trong mạng. RIP: (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin đây là một trong những giao thức để xác định phương pháp định tuyến tốt nhất cho truyền tin. ARP: (Address Resolution Protocol) Là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu. Chức năng của nó là tìm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đó. Muốn vậy nó thực hiện Broadcasting trên mạng, và máy trạm nào có địa chỉ IP trùng với địa chỉ IP đang được hỏi sẽ trả lời thông tin về địa chỉ vật lý của nó. DSN: (Domain name System) Xác định các địa chỉ theo số từ các tên của máy tính kết nối trên mạng. FTP: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tệp để truyền tệp từ một máy này đến một máy tính khác. Dịch vụ này là một trong những dịch vụ cơ bản của Internet. Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử dụng máy chủ từ xa với Telnet người sử dụng có thể từ một máy tính của mình ở xa máy chủ, đăng ký truy nhập vào máy chủ để xử dụng các tài nguyên của máy chủ như là mình đang ngồi tại máy chủ. SMTP: (Simple Mail Transfer Protocol) Giao thức truyền thư đơn giản: là một giao thức trực tiếp bảo đảm truyền thư điện tử giữa các máy tính trên mạng Internet. SNMP: (Simple Network Management Protocol) Giao thức quản trị mạng đơn giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và các thiết bị kết nối mạng. 1.3. Địa chỉ IP : Mục đích chính của IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. Vai trò của IP tương tự vai trò của giao thức 17
tầng mạng trong mô hình OSI. Mặc dù từ Internet xuất hiện trong IP nhưng giao thức này không nhất thiết phải sử dụng trên Internet. Tất cả các máy trạm trên Internet đều hiểu IP, nhưng IP có thể sử dụng trong các mạng mà không có sự liện hệ với Internet. IP là giao thức kiểu không kết nối (Connectionless) tức là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. Đơn vị dữ liệu dùng trong giao thức IP là IP Datagram hay gọi tắt là Datagram. Một Datagram được chia làm hai phần : Phần tiêu đề (Header) và phần chứa dữ liệu cần truyền (Data). Trong đó phần Header gồm một số trường chứa các thông tin điều khiển Datagram. 1.3.1.Cấu trúc của IP Datagram : Cấu trúc tổng quát của một IP Datagram như sau: DATAGAM HEADER DATAGRAM DATA AREA Cấu trúc chi tiết của một IP Datagram Header được mô tả như hình sau: Version IHL Type of service Total length Identification Flags Fragment offset Time to live Protocol Header checksum Source IP address Destination IP address Options Padding Datas Hình 2: Cấu trúc của Datagram Trong đó: • Trường version (4 bits) cho biết phiên bản của IP đang được sử dụng, hiện nay là IPv4. Trong tương lai thì địa chỉ IPv6 sẽ được sử dụng. • IHL (4 bits) Chỉ thị độ dài phần đầu (Internet Header Length) của Datagram tính theo đơn vị từ ( 32 bits). • Type of service (8 bits), đặc tả các tham số về dịch vụ. Khuôn dạng của nó được chỉ ra như sau. 0 một 2 3 4 5 6 7 Precedence D T R Reserved 8 Bits của trường Service được chia ra làm 5 phần cụ thể như sau : • Precedence (3 bits) chỉ thị quyền ưu tiên gửi Datagram, các mức ưu tiên từ 0 (bình thường) đến mức cao nhất là 7 (điều khiển mạng) cho phép người sử dụng chỉ ra tầm quan trọng của Datagram. • Ba bit D, T, R nói nên khiểu truyền Datagram, cụ thể như sau:  Bit D (Delay)chỉ độ trễ yêu cầu.  Bit T (Throughput) chỉ thông lượng yêu cầu.  Bit R (Reliability) chỉ độ tin cậy yêu cầu. 18
• Reserved (2 bits) chưa sử dụng. • Total Length (16 bits) : Chỉ độ dài toàn bộ Datagram kể cả phần Header. Đơn vị tính là Byte. • Identification (16 bits) Trường này được sử dụng để giúp các Host đích lắp lại một gói đ• bị phân mảnh, nó cùng các trường khác như Source Address, Destination Address để định danh duy nhất một Datagram khi nó còn ở trên liên mạng. • Flags( 3 bits) liên quan đến sự phân đoạn các Datagrams cụ thể như sau: 0 1 2 0 DF MF Trong đó các thành phần: Bit 0 Chưa sử dụng lấy giá trị 0. Bit một(DF) DF=0: Thực hiện phân đoạn. DF=1: Không thực hiện phân đoạn. Bit 2 (MF) MF=0: Phân đoạn lần cuối. MF=1: Phân đoạn thêm. • Fragment offset (13 bits): Chỉ vị trí của đoạn (Fragment) ở trong Datagram. Đơn vị tính là 64 bits (8 Bytes). • Time to live (8 bits): Cho biết thời gian tồn tại của Datagram trên liên mạng. Để tránh tình trạng một Datagram bị quẩn trên liên mạng. Nếu sau một khoảng thời gian bằng thời gian sống mà Datagram vẫn chưa đến đích thì nó bị huỷ. • Protocol (8 bits) Cho biết giao thức tầng trên kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm đích. Giao thức tầng trên của IP thường là TCP hoặc UDP. • Header Checksum (16 bits): Đây là m• kiểm soát lỗi 16 bits theo phương pháp CRC cho vùng Header nhằm phát hiện các lỗi của Datagram. • Source Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm nguồn. • Destination Address (32 bits) Cho biết địa chỉ IP của trạm đích. Trong một liên mạng địa chỉ IP của trạm nguồn và địa chỉ IP của trạm đích là duy nhất. • Options (độ dài thay đổi) Dùng để khai báo Options do người sử dụng yêu cầu. • Padding (độ dài thay đổi) Là một vùng đệm được dùng để đảm bảo cho phần Header luôn kết thúc ở mức 32 bits. Giá trị của Padding gồm toàn bit 0. • Data (Độ dài thay đổi) Vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bits. Kích thước tối đa của trường Data là 65535 Bytes. 1.3.2. Quá trình phân mảnh các gói dữ liệu: 19
Trong quá trình truyền dữ liệu, một gói dữ liệu (Datagram) có thể được truyền đi qua nhiều mạng khác nhau. Một gói dữ liệu nhận được từ một mạng nào đó có thể quá lớn để truyền đi trong một gói đơn của mạng khác, bởi vậy mỗi loại cấu trúc mạng cho phép một đơn vị truyền cực đại MTU (Maximum Transmission Unit) khác nhau. Đây chính là kích thước lớn nhất của một gói mà chúng có thể truyền được. Nếu như một gói dữ liệu nhận được từ một mạng nào đó mà kích thước của nó lớn hơn MTU của mạng khác thì nó cần được phân mảnh ra thành gói nhỏ hơn gọi là Fragment để truyền đi, quá trình này gọi là quá trình phân mảnh. Dạng của một Fragment cũng giống như dạng của một gói dữ liệu thông thường. Từ thứ hai trong phần Header chứa các thông tin để xác định mỗi Fragment và cung cấp các thông tin để hợp nhất các Fragments này lại thành các gói như ban đầu. Trường định danh (Indentification) dùng để xác định Fragment này thuộc vào gói dữ liệu nào. Trường định danh có một giá trị duy nhất cho mỗi gói dữ liệu được vận chuyển. Mỗi thành phần của gói dữ liệu bị phân mảnh sẽ có cùng giá trị trường định danh. Điều đó cho phép IP lắp ráp lại các gói dữ liệu bị phân mảnh một cách phù hợp. Hậu quả của việc phân mảnh dữ liệu là các gói bị phân mảnh sẽ đến đích chậm hơn so với một gói không bị phân mảnh. Vì vậy phần lớn các ứng dụng đều tránh không sử dụng kỹ thuật này nếu có thể. Vì sự phân mảnh tạo ra các gói dữ liệu phụ nên cần quá trình sử lý phụ làm giảm tính năng của mạng. Hơn nữa vì IP là một giao thức không tin cậy nên khi bất kỳ một gói dữ liệu bị phân mảnh nào bị mất thì tất cả các mảnh sẽ phải truyền lại. Chính vì lý do này nên phải gửi các gói dữ liệu lớn nhất mà không bị phân mảnh, giá trị này là Path MTU. 1.3.3. Phương pháp đánh địa chỉ trong TCP/IP : Để có thể thực hiện truyền tin giữa các máy trên mạng, mỗi máy tính trên mạng TCP/IP cần phải có một địa chỉ xác định gọi là địa chỉ IP. Hiện nay mỗi địa chỉ IP được tạo bởi một số 32 bits (IPv4)và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng có một Byte có thể biểu thị dưới dạng thập phân, nhị phân, thập lục phân hoặc bát phân. Cách viết phổ biến nhất hay dùng là cách viết dùng ký tự thập phân. Một địa chỉ IP khi đó sẽ được biểu diễn bởi 4 số thập phân có giá trị từ 0 đến 255 và được phân cách nhau bởi dấu chấm (.). Mỗi giá trị thập phân biểu diễn 8 bits trong địa chỉ IP. Mục đích của địa chỉ IP là để định danh duy nhất cho một host ở trên mạng . IPv4 sử dụng 3 loại địa chỉ trong trường nguồn và đích đó là: 1. Unicast: Để thể hiện một địa chỉ đơn hướng. Địa chỉ đơn hướng là địa chỉ dùng để nhận dạng từng nút một (điểm nút là tập các thiết bị chuyển mạch nằm ở trung tâm như Router chẳng hạn ) cụ thể là một gói 20