TCP/IP căn bản
PHẦN 1 : BỘ GIAO THỨC TCP/IP
I Giới Thiệu:
-Để các máy máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng, chúng phải sử dụng cùng 1 ngôn ngữ hay còn gọi là 1 giao thức (Protocol). Giao thức là 1 hệ luật và chuẩn cho phép các máy tính trong mạng liên lạc với nhau.
-TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (Giao thức Điều Khiển Truyền Thông) / Internet Protocol (Giao thức Internet).
-TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta gọi đó là 1 Hệ Giao Thức hay Bộ Giao Thức (Suite Of Protocols). Bài viết chúng ta sẽ tập trung vào Bộ Giao Thức này.
II Tổng quát:
-Để cho các máy tính trao đổi dữ liệu với nhau TCP/IP sử dụng mô hình truyền thông 4 tầng hay còn gọi là Mô Hình DoD (Mô hình của Bộ Quốc Phòng Mỹ). Các tầng trong mô hình này là (Theo thứ tự từ trên xuống):
Tầng Ứng Dụng (Application Layer)
Tầng Giao Vận (Transport Layer)
Tầng Liên Mạng (Internet Layer)
Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer)
- Mỗi giao thức của Họ TCP/IP đều thuộc 1 trong các tầng này. Ta sẽ cùng tìm hiểu từng tầng .
1.Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer):
- Tầng Giao Diện Mạng có trách nhiệm đưa dữ liệu tới và nhận dữ liệu từ phương tiện truyền dẫn. Tầng này gồm các thiết bị phần cứng vật lí chẳng hạn như Card Mạng và Cáp Mạng.
- 1 Card Mạng chẳng hạn card Ethernet chứa 1 số HEX 12 kí tự (00-18-37-03-C0-F4) được gọi là Địa Chỉ MAC (Media Access Control) hay Địa Chỉ Truy Nhập Phương Tiện . MAC đóng vai trò quan trọng trong việc gán địa chỉ và truyền dữ liệu.
- 1 số giao thức tiêu biểu thuộc tầng này gồm :
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Ethernet
Token Ring
FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Frame Relay
2.Tầng Liên Mạng (Internet Layer):
- Nằm bên trên tầng giao diện mạng. Tầng này có chức năng gán địa chỉ, đóng gói và định tuyến (Route) dữ liệu. 4 giao thức quan trọng nhất trong tầng này gồm:
IP (Internet Protocol): Có chức năng gán địa chỉ cho dữ liệu trước khi truyền và định tuyến chúng tới đích.
ARP (Address Resolution Protocol): Có chức năng biên dịch địa chỉ IP của máy đích thành địa chỉ MAC.
ICMP (Internet Control Message Protocol): Có chức năng thông báo lỗi trong trường hợp truyền dữ liệu bị hỏng.
IGMP (Internet Group Management Protocol): Có chức năng điều khiển truyền đa hướng (Multicast)
3.Tầng Giao Vận (Transport Layer):
- Có trách nhiệm thiết lập phiên truyền thông giữa các máy tính và quy định cách truyền dữ liệu. 2 giao thức chính trong tầng này gồm:
UDP (User Datagram Protocol): Còn gọi là Giao Thức Gói Người Dùng. UDP cung cấp các kênh truyền thông phi kết nối nên nó không đảm bảo truyền dữ liệu 1 cách tin cậy. Các ứng dụng dùng UDP thường chỉ truyền những gói có kích thước nhỏ, độ tin cậy dữ liệu phụ thuộc vào từng ứng dụng
TCP (Transmission Control Protocol): Ngược lại với UDP, TCP cung cấp các kênh truyền thông hướng kết nối và đảm bảo truyền dữ liệu 1 cách tin cậy. TCP thường truyền các gói tin có kích thước lớn và
cầu phía nhận xác nhận về các gói tin đã nhận.
4.Tầng Ứng Dụng (Application Layer):
- Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng. Được sử dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng. 1 số giao thức thông dụng trong tầng này là:
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Giao Thức Cấu Hình Trạm Động
DNS (Domain Name System): Hệ Thống Tên Miền
SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao Thức Quản Lý Mạng Đơn Giản
FTP (File Transfer Protocol): Giao Thức Truyền Tập Tin
TFTP (Trivial File Transfer Protocol): Giao Thức Truyền Tập Tin Bình Thường
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao Thức Truyền Thư Đơn Giản
TELNET
***Bảng sau mô tả khái quát về Bộ Giao Thức TCP/IP:
PHẦN 2 : ĐỊA CHỈ IP
I Địa chỉ IP:
- Mỗi máy trên mạng TCP/IP hay còn gọi là trạm TCP/IP được nhận dạng bằng 1 địa chỉ IP logic. Mỗi trạm hay mỗi thiết bị mạng sử dụng TCP/IP để truyền thông cần có 1 địa chỉ IP duy nhất.
- Địa chỉ IP cho biết vị trí của 1 hệ thống trong 1 mạng giống như địa chỉ xác định ngôi nhà trên 1 con đường nào đó. Tương tự như 1 khu dân cư. Địa chỉ IP phải là duy nhất trên toàn cầu và phải được viết dưới 1 định dạng chuẩn.
- Mỗi địa chỉ IP được chia thành 2 phần : Phần địa chỉ mạng (Net ID) và Phần địa chỉ trạm (Host ID).
Net ID: Dùng để nhận dạng những hệ thống trong cùng 1 khu vực vật lý còn được gọi là Phân Đoạn (Segment). Mọi hệ thống trong cùng 1 Phân Đoạn phải có cùng Địa Chỉ Mạng và Phần địa chỉ này phải là duy nhất trong số các mạng hiện có.
Host ID: Dùng để nhận dạng 1 trạm làm việc, 1 máy chủ, 1 Router hoặc 1 trạm TCP/IP trong 1 phân đoạn. Phần địa chỉ trạm cũng phải là duy nhất trong 1 mạng
- Giống địa chỉ bưu điện gồm 2 phần: MÃ BƯU ĐIỆN – SỐ NHÀ,TÊN ĐƯỜNG. Địa chỉ IP cũng gồm 2 phần: NET ID – HOST ID.
Phần đầu tiên, NET ID nhận dạng mạng mà máy tính nối tới, tất cả máy tính trong cùng mạng phải có cùng NET ID giống như mọi nhà trong cùng quận phải có cùng MÃ BƯU ĐIỆN.
Phần thứ hai, HOST ID xác định máy tính, router hoặc thiết bị mạng khác trong mạng. HOST ID phải là duy nhất trong 1 mạng giống như SỐ NHÀ,TÊN ĐƯỜNG phải là duy nhất trong 1 quận. Hai máy tính có thể có cùng HOST ID nếu NET ID của chúng khác nhau, giống như hai ĐƯỜNG có thể cùng tên nếu như chúng thuộc 2 quận khác nhau.
- Sự kết hợp giữa NET ID và HOST ID phải cho phép nhận dạng duy nhất mỗi máy tính riêng biệt.
- Các địa chỉ IP có chiều dài 32bit được chia thành 4 dãy. Mỗi dãy gồm 8bit (1Byte), mỗi Byte được phân cách = 1 dấu “.”, 1 Byte là 1 giá trị nằm trong khoảng từ 0-255. Cách biểu diễn như vậy gọi là “Kí hiệu thập phân dấu chấm” (Dotted-Decimal Notation) để cho mọi người sử dụng nhớ địa chỉ 1 cách dễ dàng.
- Tuy nhiên khi xử lý thông tin máy tính lại sử dụng Hệ Nhị Phân (Binary) vì tín hiệu chúng sử dụng để truyền thông chỉ có 2 trạng thái là Bật (1) và Tắt (0)
***Bảng bên dưới đây sẽ mô tả sự kết hợp giữa Kí Hiệu Thập Phân (Decimal Notation) và Kí Hiệu Khoa Học (Scientific Notation) với mỗi Bit bên trong 1 Bộ Tám Nhị Phân (Binary Octet).
Trong 1 Byte , mỗi bit được gán một giá trị. Nếu Bit được đặt là 0 thì nó được gán giá trị 0, nếu Bit được đặt là 1 thì có thể chuyển đổi thành 1 giá trị thập phân. Bit thấp nhất trong Byte tương ứng với 1, Bit cao nhất tương ứng với 128. Vậy giá trị lớn nhất của 1 Byte là 255 tương ứng với trường hợp cả 8 Bit đều được đặt là 1.
Ví dụ: Ta sẽ đổi địa chỉ sau: 10101100 00010000 00000101 01111101 sang dạng Kí Hiệu Thập Phân Dấu Chấm.
II Địa chỉ IP Public và Địa chỉ IP Private:
1.IP Public:
- Mỗi 1 địa chỉ IP ngoài Internet là duy nhất. Để các Network có những địa chỉ duy nhất ngoài Internet, thì Internet Assigned Numbers Authority (IANA) sẽ chia những khoảng địa chỉ không dự trữ thành những phần nhỏ và ủy thác trách nhiệm phân phối địa chỉ cho các tổ chức Đăng Kí Miền khắp thế giới. Những tổ chức đó là Asia-Pacific Network Information Center (APNIC), American Registry for Internet Numbers (ARIN), and Réseaux IP Européens (RIPE NCC). Những tổ chức này sẽ phân phối những khối địa chỉ đến 1 số nhà các Internet Service Provider (ISP) lớn và các ISP lớn này sau đó sẽ gán những khối nhỏ hơn cho các đại lý và các ISP nhỏ hơn.
- ISP sẽ cấp 1 IP Public cho mỗi máy tính của bạn để các máy tính này có thể kết nối trực tiếp đến ISP. Các địa chỉ này được cấp 1 cách tự động dến mỗi máy tính khi máy tính kết nối và có thể là địa chỉ tĩnh nếu đường line của bạn thuê riêng hay các tài khoàn Dial-up
2.IP Private:
- IANA đã dự trữ một ít địa chỉ IP mà các địa chỉ này không bao giờ được sử dụng trên Internet. Những địa chỉ IP Private này được sử dụng cho những Host
cầu có IP để kết nối nhưng không cần được thấy trên các mạng Public. Ví dụ, 1 user kết nối những máy tính trong mạng TCP/IP ở nhà thì ko cần cấp 1 địa chỉ IP Public cho mỗi Host. User có thể lấy những khoảng IP ở bảng dưới đây để cung cấp địa chỉ cho các Host trong mạng.
- Những host có địa chỉ IP Private có thể kết nối đến Internet bằng cách sử dụng 1 Proxy Server hay 1 máy tính chạy Windows Server 2003 đã cấu hình như là 1 Network Address Translation (NAT) Server. Windows Server 2003 cũng tích hợp chức năng Internet Connection Sharing (ICS) để cung cấp dịch vụ NAT đơn giản cho các Client trong mạng Private.
III Lớp địa chỉ:
- Có 5 lớp địa chỉ IP để tạo các mạng có kích thước khác nhau gồm: Lớp A, Lớp B, Lớp C, Lớp D, Lớp E.
- TCP/IP hỗ trợ gán địa chỉ lớp A, lớp B, lớp C cho các trạm.
- Các lớp này có chiều dài phần NET ID và HOST ID khác nhau nên số lượng Mạng và số lượng Trạm trên mỗi mạng cũng khác nhau:
Lớp A: Được gán cho các Mạng có kích thước cực lớn. Trong lớp địa chỉ này Byte đầu tiên xác định NET ID, Bit cao nhất của Byte này luôn được đặt là 0. 3 Byte còn lại xác định Host ID. Do đó lớp A có thể cấp cho 126 Mạng với 16.777.214 Trạm trên mỗi Mạng.
Lớp B: Được gán cho các Mạng có kích thước vừa và lớn. Trong lớp địa chỉ này 2 Byte đầu tiên xác định NET ID, 2 Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 0. 2 Byte còn lại xác định Host ID. Do đó lớp B có thể cấp cho 16.384 Mạng với 65.534 Trạm trên mỗi Mạng.
Lớp C: Được gán cho các Mạng có kích thước nhỏ. Trong lớp địa chỉ này 3 Byte đầu tiên xác định NET ID, 3 Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 1 0. Byte cuối cùng xác định Host ID. Do đó lớp C có thể cấp cho 2.097.152 Mạng với 254 Trạm trên mỗi Mạng.
Lớp D: Các địa chỉ lớp này sử dụng cho Truyền Đa Hướng (Multicast). 1 nhóm Multicast có thể chứa 1 hoặc nhiều Trạm. Trong lớp này 4 Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 1 1 0, các Bit còn lại định nghĩa nhóm Multicast. Địa chỉ lớp D không được chia thành Net ID và Host ID. Các gói(Packets) Multicast được truyền tới 1 nhóm Trạm cụ thể và chỉ có các Trạm đăng kí vào nhóm này mới nhận được gói.
Lớp E: Là lớp địa chỉ thực nghiệm, nó không được thiết kế cho mục đích sử dụng chung. Lớp E được dự phòng cho các ứng dụng tương lai. Các Bit cao nhất của Byte đầu tiên luôn được đặt là 1 1 1 1.
- Tổng số IP có thể sử dụng là : 3.720.314.628
*** Bảng sau đây sẽ mô tả khái quát về các lớp địa chỉ IP:
*** Bảng mô tả sự khác nhau giữa 3 Lớp địa chỉ A, B và C:
IV Subnet Mask:
- Để biết Trạm đích thuộc Mạng cục bộ hay ở xa. Trạm nguồn cần 1 thông tin khác. Thông tin này chính là Subnet Mask
- Subnet Mask là 1 địa chỉ 32 bit được sử dụng để che 1 phần của địa chỉ IP. Bằng cách này các máy tính có thể xác định đâu là Net ID và đâu là Host ID trong 1 địa chỉ IP.
- Mỗi Trạm trong mạng TCP/IP
cầu có 1 Subnet Mask.Nó được gọi là Subnet Mask mặc định, nếu nó chưa được chia Subnet (và vì vậy nó chỉ có 1 Subnet Đơn), và được gọi là Subnet Mask tùy ý nếu nó được chia thành nhiều Subnet
Vd: 1 số 32bit tiêu biểu cho 1 Subnet Mask mặc định được dùng bởi những Trạm đã cấu hình với 1 địa chỉ lớp C (vd 192.168.20.50) là :
11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0). Khi 1 trạm có địa chỉ 192.168.20.50 gởi gói tin đến địa chỉ 192.168.50.20. Đầu tiên, Trạm sẽ thực hiện phép tính AND giữa Địa Chỉ cục bộ với Subnet Mask mặc định cục bộ. Bởi vì khi thực hiện phép tính AND 2 số, bất kì số nào AND với 0 sẽ là 0, và AND với 1 sẽ là chính nó => khi AND 192.168.20.50 với 255.255.255.0 kết quả là 192.168.20.0. Máy trạm sau đó sẽ thực hiện phép tính AND giữa Địa chỉ Đích với Subnet Mask giống trên. TCP/IP sau đó sẽ so sánh kết quả những giá trị từ 2 phép tính AND. Nếu 2 giá trị đồng nhất thì Trạm TCP/IP kết luận đích kia là trên Subnet cục bộ. Nếu 2 giá trị khác nhau thì Trạm xác định đích kia là ở xa.
- Ta cũng có 1 cách viết khác để xác định Subnet Mask là:
Địa chỉ IP / Tiền tố Mạng
Tiền tố Mạng được xác định bằng cách cộng tất cả các bit 1 trong dãy 32bit của Subnet Mask.
Vd: 192.168.5.10 có Subnet Mask mặc định là 255.255.255.0.
Đổi qua số nhị phân sẽ là 11111111 11111111 11111111 00000000.
=> Tổng cộng có 24 bit 1. Vậy ta có thể viết dưới dạng:
192.168.5.10/24
Còn Tiếp
