[Bài 5] Tìm hiểu mô hình TCP/IP

By cuongbv.com Updated: 28 Sep, 2018

Bài đăng [Bài 5] Tìm hiểu mô hình TCP/IP xuất hiện đầu tiên trên Học mạng máy tính - Kiến thức Quản trị hệ thống.


Mô hình TCP là gì?


TCP (Transmission Control Protocol) một hệ thống giao thức – một tập hợp các giao thức hỗ trợ việc lưu truyền trên mạng. Các giao thức TCP/IP có vai trò xác định quá trình liên lạc trong mạng và quan trọng hơn cả là định nghĩa “hình dáng” của một đơn vị dữ liệu và những thông tin chứa trong nó để máy tính đích có thể dịch thông tin một cách chính xác.


Lớp vận chuyển liên quan đến các chủ đề về chất lượng dịch vụ như độ tin cậy, điều khiển luồng và kiểm soát lỗi. Một trong những giao thức của nó, giao thức điều khiển truyền (TCP), cung cấp các phương thức mềm dẻo và vượt trội để tiến hành các hoạt động truyền thông trên mạng ít lỗi, lưu thông tốt và tin cậy.


TCP là một giao thức thiên hướng kết nối (connection – oriented). Nó duy trì một đối thoại giữa nguồn và đích trong khi gói thông tin của lớp ứng dụng vào các đơn vị segment. Thiên hướng kết nối không có nghĩa là tồn tại một mạch giữa các máy tính truyền tin. Điều này có nghĩa là các segment của lớp 4 chạy xuôi ngược giữa hai host để nhận ra rằng có một kết nối logic đang tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó.


Mô hình tcp / ip


Mục đích của lớp Internet là để chia các segment của TCP thành các gói và gửi chúng từ bất kỳ mạng nào. Mỗi gói đến mạng đích theo những con đường có thể khác với các gói kia. Giao thức đặc biệt kiểm soát lớp này được gọi là giao thức IP. Sự xác định đường dẫn tốt nhất và chuyển mạch để truyền các gói đều là các hoạt động diễn ra tại lớp này.


Mỗi liên hệ mật thiết giữa IP và TCP là một điều khiển rất quan trọng. IP có thể được xem như có chức năng chỉ ra con đường cho các gói, trong khi TCP cung cấp một cơ chế vận chuyển tin cậy.


Tên của lớp truy nhập mạng là rất rộng và có gì đó rắc rối. Lớp này cũng còn được gọi là lớp host-to-network. Lớp này đề cập đến tất cả các thành phần, cả vật lý và logic, được yêu cầu để tạo ra một liên kết vật lý. Nó bao gồm các chi tiết kỹ thuật thiết lập mạng, bao gồm tất cả các chi tiết trong các lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.


Giao thức truyền tập tin (FTP)



  • HTTP

  • SMTP

  • DNS

  • TFTP


Các giao thức lớp vận chuyển phổ biến nhất bao gồm: TCP, UDP.
Giao thức chính của lớp Internet là: IP


Các giao thức TCP/IP phổ biến


Bất kể các dịch vụ ứng dụng mạng nào được cung cấp và giao thức vận chuyển nào được dùng, chỉ có một giao thức Internet đó là IP. Đây là một quyết định thiết kế có chủ ý. IP phục vụ như một giao thức đa năng cho phép bất kỳ máy tính nào ở bất cứ nơi đâu đều có thể truyền thông vào bất cứ thời điểm nào.


So sánh mô hình TCP/IP và mô hình OSI:


TCP-IP-Model


Các điểm tương đồng:



  • Cả hai đều phân lớp.

  • Cả hai đều có lớp ứng dụng, từ đó chúng có thể có các dịch vụ rất khác biệt.

  • Cả hai đều có lớp mạng và lớp vận chuyển gần giống nhau.

  • Các chuyên viên mạng đều phải hiểu biết cả hai mô hình này.

  • Cả hai đều cho các gói được chuyển mạch. Điều này có nghĩa là các gói riêng biệt có thể đi theo các đường dẫn độc lập để đến cùng một đích. Điều này là trái ngược với các mạng chuyển mạch (circuit-switched network) nơi mà tất cả các gói đều phải đi trên cùng một đường dẫn duy nhất đến đích.


Các điểm khác biệt:



  • TCP/IP kết hợp lớp trình bày và lớp phiên vào lớp ứng dụng.

  • TCP/IP kết hợp các lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý thành lớp truy nhập mạng.

  • TCP/IP đơn giản hơn vì có ít lớp hơn.

  • Các giao thức TCP/IP là các tiêu chuẩn mà Internet dùng để phát triển, như vậy mô hình TCP/IP có được sự tín nhiệm chỉ bởi các giao thức của nó. Ngược lại, các mạng không được xây dựng trên giao thức OSI, mô hình OSI chỉ được dùng như là một hướng dẫn.

  • Sự khác biệt quan quan trọng giữa một mô hình và một giao thức thực sự được dùng trong thiết kế mạng. Mô hình OSI sẽ được dùng để mô tả các giao thức TCP/IP.


Lớp ứng dụng (Application Layer)


Application Layer


Lớp ứng dụng của mô hình TCP/IP kiểm soát các giao thức lớp cao, các chủ đề về trình bày, biểu diễn thông tin, mã hóa và điều khiển hội thoại. Bộ giao thức TCP/IP tổ hợp tất cả các ứng dụng liên quan đến các chủ đề vào trong một lớp và đảm bảo số liệu này được đóng gói thích hợp trước khi chuyển nó đến lớp kế tiếp. TCP/IP không chỉ chứa các đặc tả về lớp Internet và lớp vận chuyển, như IP và TCP, mà còn đặc tả cho các ứng dụng phổ biến. TCP/IP có các giao thức để hỗ trợ truyền file, e-mail và remote login, thêm vào các ứng dụng sau đây:


File Transfer Protocol (FTP): FTP là một dịch vụ có tạo cầu nối (connection-oriented) tin cậy, nó sử dụng TCP để truyền các tập tin giữa các hệ thống có hỗ trợ FTP. Nó hỗ trợ truyền file nhị phân hai chiều và tải các file ASCII.


Trivial File Transfer Protocol (TFTP): TFTP là một dịch vụ không tạo cầu nối (connectionless) dùng UDP (User Datagram Protocol). TFTP được dùng trên router để truyền các file cấu hình và các Cisco IOS image và để truyền các file giữa các hệ thống hỗ trợ TFTP. Nó hữu dụng trong một vài LAN bởi nó hoạt động nhanh hơn FTP trong một môi trường ổn định.


Network File System (NFS): NFS là một bộ giao thức hệ thống file phân tán được phát triển bởi Sun Microsystems cho phép truy xuất file đến các thiết bị lưu trữ ở xa như một đĩa cứng qua mạng.


Simple Mail Transfer Protocol (SMTP): SMTP quản lý hoạt động truyền e-mail qua mạng máy tính. Nó không hỗ trợ truyền dạng số liệu nào khác hơn là plaintext.


Terminal emulation (Telnet): Telnet cung cấp khả năng truy nhập từ xa vào máy tính khác. Nó cho phép một user đăng nhập vào một Internet host và thực thi các lệnh. Một Telnet client được xem như một host cục bộ. Một Telnet server được xem như một host ở xa.


Simple Network Management Protocol (SNMP): SNMP là một giao thức cung cấp một phương pháp để giám sát và điều khiển các thiết bị mạng và để quản lý các cấu hình, thu thập thống kê, hiệu suất và bảo mật.
Domain Name System (DNS): DNS là một hệ thống được dùng trên Internet để thông dịch tên của các miền (domain) và các node mạng được quảng cáo công khai sang các địa chỉ IP.


Lớp vận chuyển (Transport Layer)


Lớp vận chuyển cung ứng dịch vụ vận chuyển từ host nguồn đến host đích. Lớp vận chuyển thiết lập một cầu nối logic giữa các đầu cuối của mạng, giữa host truyền và host nhận. Giao thức vận chuyển phân chia và tái thiết lập dữ liệu của các ứng dụng lớp trên thành luồng dữ liệu giống nhau giữa các đầu cuối. Luồng dữ liệu của lớp vận chuyển cung cấp các dịch vụ truyền tải từ đầu cuối này đến đầu cuối kia của mạng.


Internet thường được biểu diễn bằng một đám mây (cloud). Lớp này vận chuyển gửi các gói từ nguồn đến đích xuyên qua mây mạng này. Điều khiển end-to-end, được cung cấp bởi cửa sổ trượt (sliding windows) và tính tin cậy trong các số tuần tự và sự báo nhận, là nhiệm vụ then chốt của lớp vận chuyển khi dùng TCP. Lớp vận chuyển cũng định nghĩa kết nối end-to-end giữa các ứng dụng của host. Các dịch vụ vận chuyển bao gồm tất cả các dịch vụ sau đây:


TCP và UDP


Phân đoạn dữ liệu ứng dụng lớp trên.
Truyền các segment từ một thiết bị đầu cuối này đến thiết bị đầu cuối khác.


Riêng TCP


Thiết lập các hoạt động end-to-end.
Cửa sổ trượt cung cấp điều khiển luồng.
Chỉ số tuần tự và báo nhận cung cấp độ tin cậy cho hoạt động.


Lớp Internet (Network Layer)


Mục đích của lớp Internet là chọn lấy một đường dẫn tốt nhất xuyên qua mạng cho các gói di chuyển tới đích. Giao thức chính hoạt động tại lớp này là Internet Protocol (IP). Sự xác định đường dẫn tốt nhất và chuyển mạch gói diễn ra tại lớp này.


Các giao thức sau đây hoạt động tại lớp Internet của mô hình TCP/IP.


IP cung cấp connectionless, định tuyến chuyển phát gói theo best-offort. IP không quan tâm đến nội dung của các gói nhưng tìm kiếm đường đẫn cho gói tới đích.



  • ICMP (Internet Control Message Protocol) đem đến khả năng điều khiển và chuyển thông điệp.

  • ARP (Address Resolution Protocol) xác định địa chỉ lớp liên kết số liệu (MAC address) khi đã biết trước địa chỉ IP.

  • RARP (Reverse Address Resolution Protocol) xác định các địa chỉ IP khi biết trước địa chỉ MAC.


IP thực hiện các hoạt động sau:



  • Định nghĩa một gói là một lược đồ đánh địa chỉ.

  • Trung chuyển số liệu giữa lớp Internet và lớp truy nhập mạng.

  • Định tuyến chuyển các gói đến host ở xa.


Sau hết, để làm sáng tỏ thuật ngữ, IP đôi khi được đề cập đến như là một giao thức thiếu tin cậy. Điều đó không có nghĩa là IP sẽ chuyển phát số liệu qua mạng một cách không chính xác. Gọi IP là một giao thức thiếu tin cậy chỉ đơn giản là IP không thực hiện kiểm tra lỗi và sửa lỗi. chức năng này được giao phó cho các giao thức lớp trên như lớp vận chuyển và lớp ứng dụng.


Lớp truy cập mạng (Network Access Layer)


Lớp truy nhập mạng cũng còn được gọi là lớp host-to-network. Lớp này liên quan đến tất cả các chủ đề mà gói IP cần để thực sự tạo ra một liên kết vật lý đến môi trường truyền của mạng. Nó bao gồm các chi tiết của công nghệ LAN và WAN và tất cả các chi tiết được chứa trong lớp vật lý và lớp liên kết số liệu của mô hình OSI các driver cho các ứng dụng, các modem card và các thiết bị khác hoạt động tại lớp truy nhập mạng này. Lớp truy nhập mạng định ra các thủ tục để giao tiếp với phần cứng mạng và truy nhập môi trường truyền. Các tiêu chuẩn giao thức modem như SLIP (Serial Line Internet Protocol) và PPP (Point-to-Point) cung cấp truy xuất mạng thông qua một kênh kết nối dùng modem. Bởi sự ảnh hưởng qua lại khá rắc rối của phần cứng, phần mềm và đặc tả môi trường truyền, nên có nhiều giao thức hoạt động tại lớp này. Điều này có thể dẫn đến sự rối rắm cho người dùng. Hầu hết các giao thức được công nhận hoạt động tại lớp vận chuyển và lớp Internet của mô hình TCP/IP.


TCP / IP


Các chức năng của lớp truy nhập mạng bao gồm ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và gói (encapsulation) các gói IP thành các frame. Căn cứ vào dạng phần cứng và giao tiếp mạng, lớp truy nhập mạng sẽ xác lập kết nối với đường truyền vật lý của mạng.


Một ví dụ về cấu hình lớp truy nhập mạng đó là set up một hệ thống Windows dùng một NIC của nhà sản xuất thứ ba. Tùy thuộc vào phiên bản của Windows, NIC sẽ được phát hiện một cách tự động bởi hệ điều hành và sau đó các driver thích hợp sẽ được cài đặt. Nếu là phiên bản hệ điều hành cũ thì người dùng phải chỉ định driver cho card mạng. Các nhà sản xuất card mạng cung cấp kèm theo driver chứa trong đĩa CD-ROM hay đĩa mềm khi đóng gói sản phẩm bán cho khách hàng.