Mô hình OSI và công nghệ chuyển mạch gói

đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



chức các chức năng thành một tập các tầng, các tầng đồng mức ở hai hệ thống phải có

cùng chức năng và sử dụng cùng một giao thức. Từ yêu cầu này, năm 1984, tổ chức

tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO1 đã xây dựng thành công Mô hình tham chiếu cho việc kết

nối các hệ thống mở2 OSI.

2.1.1. Mô hình 7 lớp OSI và chức năng các lớp



Hình : mô hình OSI.

OSI là một khung chuẩn về kiến trúc mạng và là căn cứ cho các nhà thiết kế và chế

tạo các sản phẩm về mạng. Các chức năng của các tầng gồm có:

Tầng vật lý: liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu trúc qua đờng truyền vật lý, truy nhập đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện cơ, điện,

hàm, thủ tục.

Tầng liên kết dữ liệu: cung cấp các phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết

vật lý đảm bảo tin cậy; gửi các gói dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm

soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.

Hệ thống mở A

7

6

5

4



APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT



3



network



2



data link



1



physical



Hệ thống mở B

Giao thức tầng 7



ứng dụng



Giao thức tầng 5



6



phiên



Giao thức tầng 4



5



giao vận



4



mạng



Giao thức tầng 3

Giao thức tầng 2



7



trình diễn



Giao thức tầng 6



3



liên kết dữ liệu



Giao thức tầng 1



vật lý



2

1



Đường truyền vật lý



Tầng mạng: thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với công nghệ

chuyển mạch thích hợp. Thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệu

nếu cần.

Tầng giao vận: thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu cuối(end-to-end);

thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút.

Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt/hợp dữ liệu nếu cần.

Tầng phiên: cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng:

thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng

dụng.

1

2



International Organization for Standardization

Reference Model for Open Systems Inerconnection hay OSI Reference Model



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

24



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Tầng trình diễn: chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu

của các ứng dụng qua môi trờng OSI.

Tầng ứng dụng: cung cấp các phơng tiện để ngời sử dụng có thể truy nhập đợc

vào môi trờng OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.

2.1.2. Phơng thức hoạt động của mô hình OSI

Mỗi tầng trong mô hình OSI áp dụng hai phơng thức hoạt động sau: phơng thức có

liên kết và phơng thức không liên kết. Phơng thức có liên kết có nghĩa là trớc khi thực

hiện việc truyền dữ liệu, cần thiết lập một kết nối logic giữa các thực thể đồng mức.

Phơng thức không liên kết thì không cần thiết lập kết nối logic, mỗi đơn vị dữ liệu đợc

truyền độc lập với nhau.

Với phơng thức có liên kết, quá trình truyền thông bao gồm ba giai đoạn phân biệt:

Thiết lập kết nối logic: hai thực thể trao đổi các yêu cầu nhằm thiết lập

một liên kết để truyền dữ liệu.

Truyền dữ liệu: truyền các dữ liệu trên liên kết đã thiết lập đi kèm với các

cơ chế quản lý đờng truyền nh kiểm tra lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu.

Huỷ kết nối logic: sau khi truyền dữ liệu xong, cần huỷ bỏ liên kết giải

phóng tài nguyên hệ thống.

Đối với phơng thức không liên kết thì chỉ thực hiện một giai đoạn đó là giai đoạn

truyền dữ liệu.

2.1.3. Mục đích và lợi ích của mô hình OSI

Một cách dễ dàng, ta có thể thấy rõ mục đích của mô hình OSI và những lợi ích mà

nó đem lại:

Tiêu chuẩn hoá các sản phẩm mạng, tạo ra một kiến trúc mạng thống nhất.

Làm cho việc thiết kế, chế tạo các sản phẩm mạng trở nên dễ dàng hơn, giảm

độ phức tạp do công việc đợc module hoá, và chuẩn hoá.

Giảm độ phức tạp cho việc thiết kế và cài đặt mạng.

Các hệ thống tuân thủ mô hình OSI và các chuẩn đề ra có thể kết nối đợc với

nhau.



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

25



đồ án tốt nghiệp



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



2.2. Công nghệ chuyển mạch gói

Chuyển mạch gói là một công nghệ truyền thông truyền thông tin đi dới dạng nhiều

mẩu tin nhỏ gọi là gói tin1. Mỗi gói tin hay packet này có khuôn dạng đợc quy định trớc, trong đó có chứa các thông tin điều khiển, địa chỉ... để có thể chuyển gói tin đó qua

mạng chuyển mạch gói đến đích. Tuỳ theo phơng thức truyền thông là có liên kết2 hay

không liên kết3 mà các gói tin của một bản tin gửi đi có thể đi bằng nhiều con đờng

khác nhau qua mạng, hoặc theo một kết nối logic trớc khi đến đích.

1

S2



S4



3



2



1



2



4



4



S1



S6



2



A



2



4



1



message



4



3



1



B



3



3

2



S3



4



3



4



S5



2



Hình : phơng thức truyền thông có liên kết.



Kết nối

logic



S2



A



S4



S1



S6

S3



B



S5



Hình : phơng thức truyền thông không liên kết.

Ngày nay, các công nghệ chuyển mạch gói đợc biết đến nhiều nh công nghệ chuyển

mạch gói X.25 và công nghệ Frame Relay. Một trong những chuẩn thông dụng của

công nghệ chuyển mạch gói là mô hình kết nối hệ thống mở OSI.

3. TCP/IP

3.1. Một số khái niệm về TCP/IP

TCP/IP là một chuẩn giao thức mở, đợc cung cấp tự do và phát triển không phụ

thuộc vào bất cứ một hệ điều hành nào cũng nh bất cứ cấu trúc phần cứng máy tính

nào. Vì TCP/IP đợc sử dụng rộng rãi nên ta có thể chuẩn hoá đợc các phần cứng và

phần mềm khác nhau. TCP/IP có khả năng hoạt động trên mạng Ethernet, mạng Token

gói tin: packet hoặc frame

Connection - oriented

3

Connectionless

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

26



đồ án tốt nghiệp



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Ring, đờng điện thoại hoặc mạng X.25 hay hầu nh bất kỳ phơng tiện truyền dẫn vật lý

nào.

TCP/IP đánh địa chỉ theo một hệ thống duy nhất có tính chất toàn cầu, nhờ đó bất kỳ

thiết bị TCP/IP nào cũng có thể xác đinh địa chỉ của bất kỳ một thiết bị khác trên toàn

mạng, thậm chí mạng đó có thể là world-wide Internet. TCP/IP hỗ trợ cho hoạt động

mạng và định tuyến, có các giao thức mức cao đợc chuẩn hoá một cách nhất quán,

cung cấp rộng rãi các dịch vụ ngời dụng.

3.2. Cấu trúc phân lớp của TCP/IP

Từ lợi ích của mô hình phân lớp, TCP/IP đợc phân ra thành 4 lớp gồm có: lớp ứng

dụng, lớp truyền dẫn, lớp mạng và lớp truy cập mạng.

Lớp ứng dụng1: bao gồm tất cả các ứng dụng và các quá trình xử lý dùng trên

mạng.

Lớp truyền dẫn2: thực hiện việc truyền dữ liệu từ đầu cuối đến đầu cuối.

Lớp mạng3: xác định gói dữ liệu và thực hiện việc định tuyến dữ liệu.

Lớp truy cập mạng4: bao gồm các quá trình truy nhập các phơng tiện vật lý.

4



3



2



1



Application Layer

consists of applications and

processes that use the network

Transport Layer

provides end-to-end data delivery

services

Internet Layer

defines the datagram and handles

the routing of data

Network Access Layer

consists of routines for accessing

physical media



Hình : kiến trúc phân lớp của giao thức TCP/IP.

SMTP



FTP



Telnet



TFTP



SNMP



IP

MAC Driver



SMTP



Application Layer



UDP

ICMP



FTP



Transport Layer

Internet Layer



TCP



ARP



NFS



Telnet



TFTP



TCP



ARP



NFS



UDP

IP



RARP



SNMP



MAC Driver



ICMP

RARP



Network Access Layer

NIC

DATA



NIC

DATA



DATA



DATA



DATA



DATA



Hình : các giao thức ở các lớp TCP/IP cho quá trình phân phối dữ liệu trên mạng.

Application Layer

Transport Layer

3

Network Layer

4

Network Access Layer

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

27



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Cấu trúc bốn lớp của TCP/IP cho thấy quá trình điều khiển dữ liệu khi truyền qua

chồng giao thức1 từ lớp ứng dụng tới mạng vật lý bên dới. Mỗi lớp trong chồng giao

thức ghép thêm các thông tin điều khiển của mình vào dữ liệu để đảm bảo việc phân

phối dữ liệu là chính xác. Thông tin điều khiển này gọi là header vì nó đợc đặt trớc dữ

liệu đợc truyền. Mỗi lớp sẽ coi tất cả các thông tin nhận đợc từ lớp trên nh là dữ liệu và

thêm header của mình vào phía trớc của thông tin nhận đợc. Việc thêm các header ở

mỗi lớp gọi là đóng gói dữ liệu2. Khi dữ liệu nhận đợc theo hớng ngợc lại, mỗi lớp lại

bỏ các header của mình trớc khi truyền dữ liệu đó lên lớp trên.

Application Layer



Data



Transport Layer



Header

Header



Internet Layer

Network Access Layer



Header



Data



Header



Data



Header



Header



Data



Hình : quá trình đóng gói dữ liệu TCP/IP.

Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu của riêng mình. Theo quan niệm, một lớp sẽ không

cần biết về cấu trúc dữ liệu đợc sử dụng ở lớp trên hay lớp dới nó. Nhng trên thực tế,

cấu trúc dữ liệu của một lớp đợc thiết kế để phù hợp với cấu trúc đợc sử dụng ở các lớp

kế cận nó nhằm tăng hiệu quả truyền dẫn.

TCP



UDP



Application Layer



stream



message



Transport Layer



segment



packet



Internet Layer



datagram



datagram



frame



frame



Network Access Layer



Hình : cấu trúc dữ liệu ở các lớp.

3.2.1. Lớp truy cập mạng

Lớp truy cập mạng là lớp thấp nhất trong hệ thống giao thức TCP/IP. Các giao thức

trong lớp cung cấp các phơng tiện cho hệ thống để phân phối dữ liệu tới các thiết bị

khác trên mạng. Lớp có nhiệm vụ định dạng các gói tin cho phù hợp với hệ thống

1

2



Protocol Stack

Encapsulation



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

28



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



mạng để có thể truyền dữ liệu trên mạng. Lớp truy cập mạng thực hiện các chức năng

của 3 lớp dới cùng trong mô hình OSI là lớp mạng, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý.

TCP/IP có thể thích nghi với nhiều kiểu mạng vật lý khác nhau nh mạng chuyển mạch

X21, mạng chuyển mạch gói: X.25, Ethernet, frame relay...

Các chức năng của lớp truy cập mạng gồm có việc đóng gói các gói tin IP thành các

frame để truyền đi và thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP với địa chỉ vật lý mà mạng sử

dụng, nhờ đó có thể xác định đợc địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và truyền dữ liệu đi một

cách chính xác. Lớp truy cập mạng cũng có nhiệm vụ chuyển dữ liệu giữa một host với

mạng và phân phát dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng.

3.2.2. Lớp mạng

Lớp mạng có thể coi là trái tim của TCP/IP và giao thức IP 1 cũng là giao thức quan

trọng nhất. IP cung cấp dịch vụ phân phối gói cơ bản, từ đó xây dựng nên các mạng

TCP/IP. Tất cả các giao thức ở các lớp trên và lớp dới của lớp mạng sử dụng IP để phân

phối dữ liệu. Khi dữ liệu TCP/IP, cả dữ liệu gửi và dữ liệu nhận, đi qua lớp mạng sẽ đ ợc IP chuyển tới đích cuối cùng.

Nhiệm vụ của lớp mạng hay của IP gồm:

Định nghĩa gói tin, đơn vị cơ sở trong truyền dẫn trên mạng Internet.

Định nghĩa cơ cấu đánh địa chỉ trên mạng Internet, truyền dữ liệu giữa lớp

truy cập mạng và lớp giao vận.

Định tuyến gói tin tới các host ở xa.

Thực hiện phân đoạn và ghép nối lại các gói tin.

3.2.3. Lớp giao vận

Lớp giao vận có 2 nhiệm vụ chính: một là chia nhỏ vùng đệm dữ liệu theo kích thớc

ngời dùng thành các gói tin có kích thớc phù hợp với lớp mạng. Nhiệm vụ thứ hai là

phải tuân thủ bất kỳ điều khiển truyền dẫn nào đợc yêu cầu. Hai giao thức quan trọng

trong lớp này là TCP2 và UDP3. TCP cung cấp dịch vụ phân phối dữ liệu đáng tin cậy

với việc phát hiện và sửa lỗi từ đầu cuối đến đầu cuối. UDP cung cấp dịch vụ phân phối

dữ liệu chi phí thấp, phi liên kết. Cả hai giao thức đều phân phối dữ liệu giữa lớp ứng

dụng và lớp mạng, tuy nhiên việc chọn dịch vụ nào là tuỳ thuộc vào từng ứng dụng cụ

thể.

3.2.4. Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng bao gồm tất cả các xử lý sử dụng các giao thức của lớp giao vận để

phân phối dữ liệu. Các ứng dụng trong lớp sử dụng các giao thức ở tầng dới nh TCP,

UDP để giao tiếp vơi ngời dùng.



Internet Protocol

Transmission Control Protocol

3

User Datagram Protocol

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

29



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



3.3. Ba giao thức quan trọng của TCP/IP

3.3.1. Giao thức IP

IP là nền tảng cho các giao thức quan trọng khác trong họ TCP/IP là icp và UDP. IP

là một giao thức lớp mạng, nó cung cấp các thông tin về địa chỉ trong mỗi gói tin IP để

định tuyến gói tin qua mạng. Khi một gói tin IP đến đúng mạng đích, bộ định tuyến

trong mạng đó định tuyến cho nó tới đúng mạng con và cuối cùng tới đợc host đích.

Tuy nhiên, IP không đảm bảo rằng nó chuyển gói tin qua mạng tới đợc host đích.

Việc đảm bảo chính xác của quá trình truyền là nhiệm vụ của cácgiao thức lớp cao

hơn.

3.3.2. Giao thức TCP

TCP là giao thức đợc xây dựng ở trên lớp IP. Icp là một giao thức có liên kết, giao

thức này xác định dạng của dữ liệu và các phúc đáp sử dụng trong quá trình truyền dữ

liệu. TCP cung cấp hai dịch vụ quan trọng mà IP không có, đó là đảm bảo việc phân

phối dữ liệu chính xác và sắp xếp lại dữ liệu theo đúng thứ tự gửi đi.

TCP đảm bảo chính xác cho việc phân phối dữ liệu bằng cách buộc mỗi đầu cuối

phúc đáp cho đầu cuối kia về dữ liệu mà nó nhận đợc. TCP đặt thời gian sống cho

gói tin khi gửi nó đi, nếu phía gửi không nhận đợc phúc đáp về gói tin đó trong thời

gian sống, TCP sẽ truyền lại gói tin đó.

Để đảm bảo về thứ tự của dữ liệu, TCP sử dụng số tuần tự1 để xác định thứ tự mà các

gói tin của cùng một bản tin đợc gửi đi. Các số tuần tự này đợc tăng lên 1 đơn vị mỗi

khi TCP đóng dữ liệu vào một gói IP mới. ở phía nhận, các gói IP này sẽ đợc sắp xếp

lại ở lớp TCP dựa vào số tuần tự nếu nh các gói đợc truyền đi một cách ngẫu nhiên.

Phía nhận cũng có thể phát hiện các gói bị mất dựa vào việc sắp xếp các gói theo số

tuần tự. Nếu có các gói bị mất, TCP sẽ yêu cầu truyền lại các gói bị mất đó.

Một đặc điểm quan trọng nữa của TCP là việc sử dụng số cổng2. Số cổng giống nh

một lớp địa chỉ khác đợc sử dụng để xác định các phục vụ khác nhau trong một hệ

thống mà dữ liệu cần phải đợc gửi tới để xử lý.

3.3.3. Giao thức UDP

UDP là một giao thức phía trên lớp IP cung cấp một dịch vụ không liên kết từ đầu

cuối tới đầu cuối. Một số ứng dụng giống nh việc hỏi đáp đơn giản rất thích hợp với

các phục vụ của UDP bởi vì không mất thời gian để thiết lập và huỷ kênh ảo. UDP

cũng sử dụng số cổng nh TCP để xác định các phục vụ trong hệ thống để gửi dữ liệu

đến. UDP không đảm bảo cho việc phân phối dữ liệu một cách chính xác.



1

2



sequence number

port number



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

30



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



3.4. Địa chỉ, định tuyến và dồn kênh

Trong quá trình phân phối dữ liệu trên mạng IP, các giao thức phải đảm bảo phân

phối dữ liệu tới đúng các host, và trong một host dữ liệu phải đợc chuyển tới dúng ngời

sử dụng hoặc quá trình xử lý. Để làm đợc nh vậy, TCP/IP phải thực hiện các công việc

đánh địa chỉ1, định tuyến2 và dồn kênh3.

Đánh địa chỉ: các địa chỉ IP dùng để phân phối dữ liệu tới đúng host.

Định tuyến: là quá trình chuyển dữ liệu tới đúng mạng đích.

Dồn kênh: do chỉ có một số ít các giao thức giao vận sử dụng trong quá trình

truyền mà lại có rất nhiều các ứng dụng sử dụng các giao thức đó, chính vì

vậy cần phải ghép dữ liệu từ các ứng dụng đó thành một luồng dữ liệu đơn, từ

đó có thể truyền qua các giao thức truyền dẫn.

3.4.1. Địa chỉ IP

* Địa chỉ host IP

IP định nghĩa các host bằng một số 32bit gọi là địa chỉ IP hoặc địa chỉ host. Địa chỉ

IP thờng đợc viết dới dạng 4 số thập phân từ 0 đến 255 phân cách nhau bằng các dấu

chấm, ví dụ 192.63.25.55. Địa chỉ IP phải là đơn nhất trong tất cả các máy đợc nối vào

mạng thậm chí đó là mạng Internet.

IP truyền dữ liệu giữa các host ở dạng các gói tin. Mỗi gói tin đợc chuyển đến địa

chỉ chứa trong trờng Destination Address của phần header của gói tin. Destination

Address là một địa chỉ IP 32bit tiêu chuẩn dùng để xác định duy nhất một mạng và một

host cụ thể trên mạng đó.

Tính duy nhất của địa chỉ IP chỉ đối với các máy đợc nối mạng, khác với địa chỉ của

thiết bị MAC4 là duy nhất trên toàn thế giới cho dù máy đó có nối mạng hay không.

Địa chỉ MAC chính là địa chỉ của phần cứng, ngời ta quy định MAC là một số 48bit.

Do có sự khác nhau về cơ cấu đánh địa chỉ của mạng và lớp liên kết dữ liệu, một số hệ

thống cần phải thực hiện việc chuyển đổi giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC, ví dụ, các

dịch vụ lớp ứng dụng và lớp giao vận sử dụng địa chỉ IP để xác định các host trong khi

đó các gói lu thông trên mạng lại sử dụng địa chỉ MAC. ARP là giao thức đợc sử dụng

để chuyển địa chỉ IP của host thành địa chỉ MAC tơng ứng. Khi một host cần gửi thông

tin đén một host khác, nó thực hiện việc ánh xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC, nó sẽ

phát một yêu cầu ARP lên mạng nhằm nhận sự trả lời của host có địa chỉ IP cần xác

định. Nếu một host trên mạng nhận ra đó là địa chỉ IP của mình, nó sẽ gửi cho host hỏi

địa chỉ MAC của mình, nhờ đó host cần truyền dữ liệu có thể gửi gói tin qua mạng đến

đúng đích.

* Các lớp địa chỉ IP



Addressing

Routing

3

Multiplexing

4

Media Access Control

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

31



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Một địa chỉ IP gồm có 2 phần phần mạng và phần host. Tuy nhiên các phần này

không giống nhau trong mọi địa chỉ IP vì địa chỉ IP đợc chia thành nhiều lớp địa chỉ.

A

B

C

D

E



0 NET ID

HOST ID

1 0 NET ID

HOST ID

1 1 0 NET ID

1 1 1 0 MULTICAST ID

1 1 1 1 EXPERIMENTAL ID



HOST ID



Hình : cấu trúc các lớp địa chỉ IP.

Trong địa chỉ IP, không phải mọi địa chỉ mạng và địa chỉ host đều đợc sử dụng. ở

lớp A, địa chỉ mạng 0 và 127 dự trữ cho các sử dụng đặc biệt, mạng 0 dành cho định

tuyến ngầm định1, còn mạng 127 dành cho địa chỉ đờng vòng2. Các địa chỉ mạng đặc

biệt này đợc sử dụng khi thiết lập cấu hình của một host.

Ngoài địa chỉ mạng, một số địa chỉ host đợc dự trữ cho các sử dụng đặc biệt. Trong

tất cả các lớp, địa chỉ host 0 và255 để dự trữ. Một địa chỉ IP có địa chỉ host 0 để định

danh mạng có địa chỉ netid. Địa chỉ IP mà giá trị của các bit đều bằng 1 là địa chỉ

quảng bá3, với địa chỉ quảng bá, gói tin sẽ đợc phân phối đến tất cả các host trên mạng.

Địa chỉ lớp A: lớp A có 7 bit netid và 24 bit hostid. Địa chỉ lớp A đợc dành

cho các mạng có số host rất lớn. Lớp A có thể đánh địa chỉ tới 16.777.216

host mỗi mạng. Số đầu tiên trong địa chỉ lớp A giữa 1 và 126.

Địa chỉ lớp B: lớp B có 14bit netid và 16 bit hostid. Địa chỉ lớp B dành cho các

mạng có kích thớc vừa phải. Địa chỉ lớp B có thể định danh tới 65.536 host

mỗi mạng. Số đầu tiên trong địa chỉ lớp B giữa 128 và 191.

Địa chỉ lớp C: địa chỉ lớp C có 21 bit netid và 8 bit hostid. Địa chỉ lớp C dành

cho các mạng nhỏ và chỉ định danh tới 254 host mỗi mạng. Số đầu tiên trong

địa chỉ lớp C là từ 192 tới 223.

Hai lớp địa chỉ còn lại đợc sử dụng cho các mục đích đặc biệt và thờng không

dùng để định danh các host riêng biệt.



default route: đợc dùng để làm đơn giản hoá thông tin định tuyến mà IP phải điều khiển.

Loopback address: làm đơn giản hoá các ứng dụng mạng bằng cách cho phép một host cục bộ đ ợc đánh địa chỉ

giống nh một host ở xa.

3

Broadcast Address: địa chỉ quảng bá đợc dùng để đồng thời gửi thông tin đến mọi host trên mạng.

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

32



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Hình : sự truyền thông giữa các host trong mạng cục bộ.



Không truyền

thông với nhau

được



Truyền thông

được với nhau



134.67.32.1



134.67.32.2



135.68.32.3



* Mạng con

Trong cấu trúc chuẩn của địa chỉ IP ta thấy trong mỗi mạng có rất nhiều host, nh

vậy một ngời quản trị mạng phải chịu trách nhiệm quản lý các địa chỉ host của toàn

mạng. Từ đó xuất hiện nhu cầu chia một mạng lớn thành nhiều mạng con nhằm phân

quyền quản lý việc đánh địa chỉ các host.

Việc chia nhỏ mạng còn nhằm khắc phục sự khác nhau về phần cứng và sự giới hạn

về khoảng cách. Các bộ định tuyến IP có thể nối các mạng vật lý khác nhau chỉ khi

mỗi mạng vật lý có một địa chỉ mạng duy nhất, nh vậy việc chia một mạng thành các

mạng con có thể đảm bảo đợc sự đơn nhất của địa chỉ mạng con.

Một mạng có thể chia nhỏ thành nhiều mạng logic bằng cách chia trờng hostid

thành 2 phần nhỏ gọi là subnetid và hostid. Ví dụ ta có không gian địa chỉ là

172.16.0.0 ta có thể chia lại nh sau: 16 bit netid, 4 bit subnetid và 12 bit hostid.

Hình : truyền thông giữa các host khi chia nhỏ mạng.



Không truyền

thông với nhau

được



Truyền thông

được với nhau



172.16.32.5



172.16.33.5



172.16.48.2



* Subnetmark : subnetmark đợc sử dụng cho việc định tuyến để chỉ ra phần địa chỉ

định danh mạng. Subnetmark đợc viết dới dạng các số thập phân ngăn cách bằng dấu

chấm, các số 1 chỉ ra các bit có ý nghĩa của netid.

1



Class

A

1



Subnet Mask

255.0.0.0



Number of Mask Bits

8



Mặt nạ mạng



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

33



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42

B

C



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



255.255.0.0

255.255.255.0



16

24



Hình : subnetmark.

Subnetmark cũng đợc dùng để xác định các địa chỉ mạng con subnetid. Trong ví dụ

trên, subnetmark dùng cho định tuyến tới netid là 255.255.0.0 còn subnetmark cho

định tuyến tới các mạng con là 255.255.240.0.

3.4.2. Định tuyến

Khi mạng phát triển về mặt vật lý lu thông trên mạng gia tăng, điều này làm giảm

hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống. Để làm giảm tải của hệ thống, ngời ta chia mạng

thành nhiều mạng con đợc nối với nhau qua các thiết bị đặc biệt nh router, bridge và

switch.

Việc định tuyến đòi hỏi rất nhiều các xử lý kết hợp giữa các router và các máy trạm1

có liên quan nhằm chuyển dữ liệu một cách tối u đến đích cuối cùng. Việc truyền dữ

liệu có thể diễn ra ở bất kỳ các máy trạm nào bất kể chúng có thuộc cùng một mạng

hay không.

Để thực hiện việc định tuyến một cách tin cậy, quá trình xử lý định tuyến đợc trang

bị khả năng duy trì một mô tả bản đồ tuyến của toàn mạng mà nó là một phần trong đó.

Bản đồ tuyến đó hay thờng gọi là bảng định tuyến2, bao gồm các thông tin định tuyến

mô tả về các mạng đã biết và cách thức để tới đợc mạng đó. Quá trình xử lý định tuyến

xây dựng và duy trì bảng định tuyến bằng cách dùng xử lý phát hiện tuyến hay còn gọi

là RIP3.

Các bộ định tuyến phải có khả năng chọn ra một đờng kết nối ngắn nhất giữa hai

mạng. Để làm đợc việc này, các bộ định tuyến phải tìm ra các bản đồ tuyến bằng cách

trao đổi động các thông tin định tuyến giữa chúng hoặc đợc cấu hình cố định bởi ngời

cài đặt mạng hoặc cả hai biện pháp. Tuy nhiên sự trao đổi động các thông tin định

tuyến lại đợc điều khiển bởi một quá trình khác bên cạnh quá trình định tuyến. Trong

TCP/IP, IP điều khiển quá trình định tuyến còn RIP điều khiển quá trình phát hiện đờng.

3.4.3. Dồn kênh

Dữ liệu đợc định tuyến qua mạng và đến một host cụ thể, nó cần phải đợc chuyển

đến một ngời dùng hoặc một quá trình xử lý cụ thể. Khi dữ liệu đi lên hoặc xuống qua

các lớp của TCP/IP, cần phải có một cơ cấu để có thể chuyển dữ liệu tới đúng các giao

thức ở mỗi lớp. Do chỉ có một số ít các giao thức truyền dẫn nên hệ thống cần phải có

khả năng tổ hợp các dữ liệu từ cácứng dụng khác nhau thành một luồng dữ liệu duy

nhất để có thể truyền đi qua các giao thức truyền dẫn. Việc ghép các dữ liệu này gọi là

Workstation

Routing Table

3

Routing Information Protocol: Giao thức thông tin định tuyến.

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

34