Chương 3: Mô hình TCP/IP và mạng Internet(Mạng máy tính - Computer Network Phần 1)

Mô hình TCP/IP

Giới thiệu TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

TCP/IP là bộ giao thức chuẩn giúp các hệ thống (platforms) khác nhau có thể truyền thông được với nhau,là giao thức chuẩn của truyền thông Internet

1. Mô hình kiến trúc của TCP/IP

- TCP/IP là chuẩn Internet

- Được phát triển bới US DoD (United States Department of Defense).

- Làm việc độc lập với phần cứng mạng

- Mô hình TCP/IP có 4 lớp : Application,Transport,Internet,Network Interface

- Tương quan mô hình OSI có 7 tầng thì mô hình TCP/IP chỉ có 4 tầng.

2. Bộ giao thức của TCP/IP

Bộ giao thức của TCP/IP gồm 4 tầng,mỗi tầng trong mô hình TCP/IP có một chức năng riêng biệt.

-  Application Layer(Tầng ứng dụng)

+ Hỗ trợ ứng dụng cho các giao thức tầng Host to Host(tầng vận chuyển)

+ Cung cấp giao diện người sử dụng

+ Các giao thức gồm: DNS,NFS,BOOTP,DHCP,SNMP,RMON,FTP,TFTP,RFC822/MIME,SMTP,POP/IMAP,HTTP,Gopher,Telnet,IRC.

-  Transport Layer(Host to Host – Tầng vận chuyển)

Thực hiện kết nối giữa 2 máy trên mạng theo 2 giao thức là :

+ Transmission Control Protocol (giao thức điều khiển trao đổi dữ liệu TCP)

+ User Datagram Protocol (giao thức dữ liệu người dùng UDP)

-  Internet Layer (Tầng mạng)

Có nhiệm vụ tìm đường đi cho gói tin từ điểm truyền có thể đến nhiều điểm khác nhau.

+ IP (Internet Protocol): giao thức vận chuyển

+ RIP (Route Information Protocol): tìm đường

+ ICMP : ping kiểm tra kết nối tín hiệu mạng

+ ARP (Address Resolution Protocol): phân giải địa chỉ vật lý

-  Network Interface Layer (Tầng truy nhập mạng)

+ Tầng này nắm giữ những định dạng dữ liệu và truyễn dữ liệu đến cable

+ Cung cấp các phương tiện kết nối vật lý: cable,bộ chuyển đổi(Transceiver),Card mạng(NIC)

+ Giao thức kết nối,giao thức truy nhập đường truyền(CMSA/CD,Token Ring,Token Bus,ATM,Ethernet,…).

+ Cung cấp các dịch vụ cho tầng Internet,phân dữ liệu thành các khung

 

-

►Một số giao thức chính

-  Transmission Control Protocol (giao thức điều khiển TCP)

+ Là giao thức hướng liên kết (Connection Oriented)

+ Có độ tin cậy cao,an toàn và chính xác khi truyền

-  IP (Internet Protocol) – giao thức mạng

+ Là giao thức không liên kết

+ Truyền dữ liệu với phương thức chuyển mạch gói IP datagram

+ Định địa chỉ và chọn đường

+ IP định tuyến các gói tin bằng cách sử dụng các bảng định tuyến động

-  ICMP (Internet Controll Message Protocol) – giao thức điều khiển gói tin

+ Là giao thức điều khiển ở tầng Mạng,sử dụng để trao đổi các thông tin điều khiển dòng dữ liệu như: điều khiển lưu lượng (Flow control),Thông báo lỗi,Định dạng lại các tuyến,Kiểm tra các trạm ở xa.

+ Người sử dụng có thể sử dụng ICMP thông qua các công cụ debug:  ping,traceroute

-  Address Resolution Protocol (giao thức phân giải địa chỉ ARP)

+ Mỗi nút mạng(host,router…) có một bảng ARP

+ ARP Table : ánh sạ địa chỉ IP/MAC của một số nút trong mạng

-  Giao thức phân giải địa chỉ ngược RAPP (Reverse Address Resolution Protocol)

+ Quá trình này ngược lại với quá trình ARP

+ RAPP phát hiện địa chỉ IP khi biết địa chỉ MAC

3. Địa chỉ IP(IPv4)

Các hệ thống máy tính trên mạng LAN và Internet liên lạc với nhau qua địa chỉ IP. Địa chỉ IP đang sử dụng là IP Address v.4 và v.6

3.1.Địa chỉ IP (IPv4) – RFC 791

- Là một số 32 bit,được chia thành 4 Octets,cách nhau bằng dấu “.”

- Mỗi Octets gồm 8bit(1 byte) có giá trị nằm trong khoảng từ 0 – 255

 

- Một địa chỉ IP v.4 được chia làm 2 phần : Net ID,Host ID trong đó:

+ Net ID : định danh địa chỉ mạng

+ Host ID : Định danh địa chỉ IP của một host cụ thể

Ví dụ : Địa chỉ IP 192.168.1.1/24

Net ID : 192.168.1.0

Host ID:0.0.0.1           

- Các địa chỉ IP được phân chia thành các lớp (Class bit) như sau:

►Lưu ý : Giá trị 127 là địa chỉ dành riêng cho kiểm tra mạng Loopback nên không thể xem là một đường mạng.

- Số bit làm Network-id và Host-id của các lớp như sau:

Địa chỉ IP thuộc lớp D dùng làm địa chỉ Multicast nên không phân biệt NetworkID và HostID

Địa chỉ IP thuộc lớp E dùng để dành riêng cho việc nghiên cứu

3.2 SubNet Mask

- Là một dải 32 bit nhị phân đi kèm với một địa chỉ IP,được các host sử dụng để xác định địa chỉ mạng của IP này

- Xác định địa chỉ mạng ở đây là : thực hiện phép tính AND từng bit một của địa chỉ IP với subnet mask của nó,kết quả host sẽ thu được địa chỉ mạng tương ứng của địa chỉ IP.

Ví dụ: Địa chỉ IP 192.168.1.1 với subnet mask tương ứng là 255.255.255.0

-  Quy tắc gợi nhớ:

+ Tương ứng với phần mạng của địa chỉ IP,các bit của subnet mask được thiết lập giá trị 1.

+ Ứng với các bit phần host,các bit của subnet mask được thiết lập giá trị 0

3.3 Số prefix

- Subnet mask được sử dụng kèm với địa chỉ IP để một host có thể căn cứ vào đó xác định được địa chri mạng tương ứng của địa chỉ mạng này.

- Vì vậy khi khai báo một địa chỉ IP ta luôn phải khai báo kèm theo một subnet mask.

- Tuy nhiên,subnet mask được viết khá dài nên để mô tả một địa chỉ IP một cách ngắn gọn hơn,người ta dùng một đại lượng được gọi là số prefix.

- Số prefix là số bit mạng trong một địa chỉ IP,được viết ngay sau địa chỉ IP, và được ngăn cách với địa chỉ này bằng một dấu “/”.

Ví dụ: 192.168.1.1/24 ,172.16.0.0/16, 10.0.0.0/8,…

3.4 Địa chỉ Private và Public

► Địa chỉ Private :

- Chỉ được sử dụng trong mạng nội bộ LAN,không được xác định trên môi trường Internet.

- Có thể được sử dụng lặp đi lặp lại trong các mạng LAN khác nhau.

- Dải địa chỉ private được quy định trong RFC 1918

-Ý nghĩa của địa chỉ private : được sử dụng để bảo tồn địa chỉ IP public đang dần cạn kiệt

►Địa chỉ Public:

- Là địa chỉ IP sử dụng cho các gói tin đi trên môi trường Internet,được định tuyến trên môi trường Internet,không sử dụng trong mạng LAN.

- Địa chỉ public phải là duy nhất cho mỗi host tham gia vào Internet.

Kỹ thuật NAT (Network Address Translation) được sử dụng để chuyển đổi giữa IP private và IP Public.

3.5 Địa chỉ broadcast

►Gồm hai loại:

- Direct. Ví dụ : 192.168.1.255

- Local : Ví dụ : 255.255.255.255

Ví dụ : Xét máy có địa chỉ IP là 192.168.2.1

- Máy này gửi broadcast đến 255.255.255.255 ,tất cả các gói tin thuộc mạng 192.168.2.0 sẽ nhận được gói broadcast này.

- Nếu nó gửi broadcast đến địa chỉ 192.168.1.255 thì tất cả các mạng thuộc mạng 192.168.1.0 sẽ nhận được gói broadcast.Các máy thuộc mạng 192.168.2.0 sẽ không nhận được gói broadcast này.

Ghi chú:

- Địa chỉ mạng Net ID : tất cả các bít phần Host ID bằng 0.

- Địa chỉ quảng bá broadcast : tất cả các bít phần Host ID bằng 1

- Địa chỉ mạng 127.x.x.x dùng cho Local Host

Bài tập ví dụ:

 

 

 

3.6 Qui tắc đặt địa chỉ IP

- Các bit phần mạng không được phép đồng thời bằng 0

Ví dụ: địa chỉ 0.0.0.1 với phần mạng là 0.0.0 và phần host là 1 là không hợp lệ

- Nếu các bit phần host đồng thời bằng 0,ta có một địa chỉ mạng Net ID

Ví dụ : địa chỉ 192.168.1.1 là một địa chỉ có thể gán cho host nhưng địa chỉ 192.168.1.0 là một địa chỉ mạng ,không thể gán cho host được.

- Nếu các bit phần host đồng thời bằng 1,ta có một địa chỉ quảng cáo (broadcast)

Ví dụ: địa chỉ 192.168.1.255 là một địa chỉ broadcast cho mạng 192.168.1.0

---

LỜI KẾT

Do Chương 3: Mô hình TCP/IP tương đối dài cho nên mình sẽ tiếp tục ở trong một bài viết mới nhé.Bài viết này tạm kết thúc tại phần IP v4.Nếu các bạn thấy hay thì hãy like và share giúp mình nhé.

Các bạn có thể theo dõi lại các chương khác dưới đây nhé.

Chương 1: Tổng quan mạng máy tính phần 1 - Tổng quan mạng máy tính phần 2

Chương 2: Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

Chương 3: Mô hình TCP/IP và mạng Internet phần 1 - Mô hình TCP/IP và mạng Internet Phần 2

Chương 4: Phương tiện truyền dẫn và các thiết bị mạng – Mạng máy tính (Computer Network)

Chương 5: Chương 5: Mạng cục bộ LAN – Mạng máy tính(Computer Network)

Chương 6:  Mạng diện rộng WAN – Mạng máy tính(Computer Network)

Chương 7: An toàn thông tin mạng máy tính – Computer Network

Chúc các bạn thành công!