Bài giảng 1
tổng quan
lý thuyết mạng máy tính
Giảng viên: Cao Mạnh Hùng
Khoa Công nghệ thông tin
Nội dung bài giảng
I. Mạng máy tính
I.1. Lịch sử phát triển mạng máy tính.
I.2. Mạng máy tính là gì ?
I.3. Các thành phần cơ bản của mạng máy tính
II. Các khái niệm cơ bản
II.1. Kiến trúc mạng máy tính.
II.2. Phân loại mạng theo quy mô và khoảng cách địa lý
II.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch
II.4. Địa chỉ mạng
II.5. Hệ điều hành mạng
Nội dung bài giảng (Cont.)
III. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI
III.1. Kiến trúc phân tầng.
III.2. Mô hình OSI
IV. Tầng Vật lý (Physical Layer)
IV.1. Vai trò chức năng của tầng Vật lý.
IV.2. Các chuẩn giao diện cho tầng Vật lý
V. Tầng liên kết dữ liệu (Data link Layer)
V.1. Vai trò chức năng của tầng Liên kết dữ liệu.
V.1. Giao thức hướng ký tự.
V.2. Giao thức hướng Bit
VI. Tầng mạng (Network Layer)
VI.1. Vai trò chức năng của tầng Mạng.
VI.2. Các kỹ thuật chọn đường trong mạng máy tính
VI.3. Giao thức X25 PLP
VI.4. Khuôn dạng của gói tin X25 PLP
VI.5. Internetworking
Nội dung bài giảng (Cont.)
VII. Tầng Giao vận (Transport Layer)
VII.1. Vai trò chức năng của tầng Vật lý.
VII.2. Giao thức chuẩn cho tầng Giao vận (CCITT X.224 / ISO 8073)
VII.3. Các loại TPDU được sử dụng trong giao thức giao vận chuẩn II
VIII. Tầng Phiên (Session Layer)
VIII.1. Vai trò chức năng của tầng Phiên.
VIII.2. Các dịch vụ của tầng Phiên (ISO 8326/CCITT X215).
VIII.3. Giao thức chuẩn tầng Phiên (ISO 8327/CCITT X225)
IX. Tầng Trình diễn (Presentation Layer)
IX.1. Vai trò chức năng của tầng Trình diễn.
IX.2. Dịch vụ OSI cho tầng Trình diễn (ISO 8822/CCITT X216)
IX.3. Giao thức chuẩn tầng Trình diễn (ISO 8823/CCITT X226)
X. Tầng Trình ứng dụng (Application Layer)
X.1. Vai trò chức năng của tầng ứng dụng.
XI.2. Chuẩn hoá tầng ứng dụng.
I. m¹ng m¸y tÝnh
I.1. Lịch sử phát triển mạng máy tính
Bộ tiền xử lý
Bộ tập trung
Bộ dồn kênh
Máy trung tâm
b- Trong những năm 70, các máy tính được nối với nhau trực tiếp thành mạng, đồng thời tại thời điểm này xuất hiện kháI niệm Mạng truyền thông (communication network), trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch.
Các máy tính được kết nối thành mạng máy tính nhằm đạt tới các mục tiêu chính sau đây:
- Làm cho các tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chương trình, dữ liệu,.) trở nên khả dụng đối với bất kỳ người sử dụng nào trên mạng (không cần quan tâm đến vị trí địa lý của tài nguyên và người sử dụng).
- Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó.
c- Từ thập kỷ 80 trở đi thì việc kết nối mạng mới được thực hiện rộng rãi nhờ tỷ lệ giữa giá thành máy tính và chi phí truyền tin đã giảm đi rõ rệt. Trong gian đoạn này bắt đầu xuất hiện những thử nghiệm đầu tiên về mạng diện rộng và mạng liên quốc gia.
I.2. Mạng máy tính là gì ?
I.3. Các thành phần cơ bản của mạng máy tính
II.1. Kiến trúc mạng (Network structure )
Topo mạng
a- Topo mạng hình sao (Star)
II. c¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n
Topo mạng hình vòng (Ring)
Topo mạng hình tuyến (Bus)
Topo mạng hỗn hợp Bus-Star
Topo mạng hỗn hợp Star-Bus
Giao thức mạng
II. 2. Phân loại mạng theo qui mô và khoảng cách địa lý
Mạng chia làm 4 loại sau:
a- Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network)
Là mạng thường được lắp đặt trong các công ty, văn phòng nhỏ bán kính tối đa giữa các máy trạm khoảng dưới 1 Km với số lượng máy trạm không nhiều hơn 50 máy
b- Mạng thành phố - MAN (Metropolitan Area Network)
Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính hàng trăm Km, số lượng máy trạm có thể lên đến hàng nghìn, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông.
c- Mạng diện rộng - WAN (Wide Area Network)
Là mạng thường được lắp đặt trong phạm vi một quốc gia như Intranet phục vụ cho các công ty lớn, ngành kinh tế có bán kính hoạt động lớn, có thể liên kết nhiều mạng LAN, MAN, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông.
d- Mạng toàn cầu - GAN (Global Area Network )
Là mạng có thể trải rộng trong nhiều quốc gia, phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho những công ty siêu quốc gia hoặc nhóm các quốc gia, đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông, mang Internet là một mạng GAN
HAN = Home Area Network
GAN = Global Area Network
PAN = Personal Area Network
WLAN = Wireless LAN; WPAN = Wireless-PAN
SAN = Storage Area Network
DAN = Departmental Area Network
NAN = Neighborhood Area Network
VPN = Virtual Private Network
VAN = Value-added Network
VLAN = Virtual-LAN
SOHO = Small Office, Home Office
Hiện nay người ta cũng có cách phân loại sau (tham khảo):
II. 3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch
Mạng chia làm 3 loại sau:
a- Mạng chuyển mạch kênh
Khi có hai máy cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh cố định và được duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo đường cố định đó.
Phương pháp chuyển mạch kênh có hai nhược điểm chính:
Phải tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai thực thể;
Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không được phép sử dụng đường truyền này.
b- Mạng chuyển mạch thông báo
Thông báo(TB) là một đơn vị thông tin có chứa thông tin đích cần gửi đến. Căn cứ vào các thông tin này mỗi nút trung gian có thể chuyển TB đến nút kết tiếp để đến đích. Tuỳ theo cấu trúc mạng các TB có thể đi theo nhiều đường khác nhau để đến đích.
c- Mạng chuyển mạch gói
Khác với kỹ thuật chuyển mạch TB, mỗi TB được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là gói tin có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin có chứa các thông tin điều khiển, trong đó có chứa địa chỉ của nguồn (người gửi) và đích (người nhận). Các gói tin thuộc về một TB nào đó có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều đường khác nhau.
Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại TB ban đầu của ngưoừi sử dụng, đặc biệt trong trường hợp các gói tin được truyền theo nhiều đường khác nhau. Cần phải tạo cơ chế "đánh dấu" gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng.
II. 4. Phân loại mạng theo chức năng mạng
HAN = Home Area Network
GAN = Global Area Network
PAN = Personal Area Network
WLAN = Wireless LAN; WPAN = Wireless-PAN
SAN = Storage Area Network
II.5. Địa chỉ mạng. Có 2 loại địa chỉ
a- Địa chỉ vật lý MAC (Media Access Control Address)
Mỗi máy tính tham gia mạng đều được nhận dạng bởi một chỉ số gọi là địa chỉ vật lý MAC.
Các địa chỉ MAC thường được các nhà sản suất xác định trước trên mỗi card mạng
Các địa chỉ MAC không nhằm để xác định vị trí không gian của thực thể tham gia mạng
DAN = Departmental Area Network
NAN = Neighborhood Area Network
VPN = Virtual Private Network
VAN = Value-added Network
VLAN = Virtual-LAN
SOHO = Small Office, Home Office
MAC address format
Phần này gồm 6 số hệ thập lục phân do tổ chức quốc tế IEEE phân phối cho các nhà sản xuất còn gọi là vendor.
Phần chỉ số gồm 6 số thập lục phân này do các nhà sản suất xác định duy nhất còn gọi serial number.
b- Địa chỉ IP (Internet Protocol-IPV4)
Để nhận diện các máy tính tham gia mạng người ta còn xây dựng địa chỉ logic, gọi là địa chỉ IP.
Địa chỉ IP của các mạng LAN có thể do người quản trị xác định, phải duy nhất trên mạng
Địa chỉ IP khi tham gia mạng Internet do tổ chức quốc phân pháp cũng được xác định duy nhất
Địa chỉ IP có tham gia việc định tuyến để trao đổi thông tin
IP address classes: Class A
IP address classes: Class B
IP address classes: Class C
IP address classes: Class D
II.5. Hệ điều hành mạng
Cùng với việc ghép nối các máy tính thành mạng, cần thiết phải có một hệ thống phần mềm có chức năng quản lý người dùng, dữ liệu, tính toán và xử lý thống nhất trên mạng. Các hệ thống như vậy được gọi là hệ điều hành mạng NOS (Network Operating Systems).
Các hệ điều hành mạng hiện nay được xây dựng dựa theo một trong hai cách tiếp cận sau :
Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ đã có trên cách máy tính của mạng. Lúc đó hệ điều hành mạng được gài đặt như một tập các chương trình tiện ích chạy trên các máy khác nhau của mạng. Giải pháp này dễ gài đặt và không vô hiệu hoá các phần mềm đã có.
Bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy và gài đặt một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng còn gọi là hệ điều hành phân tán (distributed operating system).Giải pháp này có độ tin cậy cao hơn, nhưng chi phí xây dựng và gài đặt sẽ cao hơn
III. kiÕn tróc ph©n tÇng vµ m« h×nh osi
(Open Systems Interconnection)
III.1. Kiến trúc phân tầng
Như trên đã trình bày hệ thống giao thức là một trong các thành phần cốt lõi để thiết kế nên mạng máy tính, do vậy cần được xây dựng theo một mô hình thống nhất. Mỗi hệ thống mạng máy tính hiện nay đều được coi như cấu trúc đa tầng giao thức. Trong đó mỗi tầng cung cấp một số dịch vụ nhất định. Mô hình đó được gọi là kiến trúc phân tầng.
Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng là: mỗi hệ thống trong mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng tầng và chức năng của mỗi tầng là như nhau). Sau khi đã xác định tầng và chức năng của mỗi tầng thì công việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa mối quan hệ giữa hai tầng liền kề và mối quan hệ giữa hai tầng đồng mức ở hai hệ thống kết nối với nhau. Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng thấp nhất liên hệ trực tiếp với đường truyền vật lý). Như vậy việc kết nối giữa hai hệ thống được thực hiện thông qua hai loại liên kết: liên kết vật lý ở tầng thấp nhất và liên kết lôgic (ảo) ở các tầng cao hơn.
Một điểm đặc biệt cần chú ý là, trong kiến trúc phân tầng tồn tại hai dạng liên kết: liên kết giữa hai tầng đồng mức - liên kết ngang và liên kế giữa hai tầng liền kề - liên kết dọc. Các liên kết hai chiều hoặc là xảy ra đồng thời hoặc độc lập nhau.
.
.
.
Việc liên kết giữa các tầng liền kề trong mô hình OSI được xây dựng theo nguyên tắc đáp ứng các dịch vụ thông qua các hàm nguyên thuỷ, có bốn kiểu hàm nguyên thuỷ:
Request (yêu cầu): là hàm mà người sử dụng dùng để gọi một chức năng.
Indication (chỉ báo): là hàm để người cung cấp dịch vụ dùng để:
- Gọi một chức năng hoặc
- Chỉ báo một chức đã được gọi ở một điểm truy cập dịch vụ (SAP Service Access Point)
Response (trả lời): là hàm mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Indication SAP đó.
Confirm (xác nhận): là hàm mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Request SAP đó.
Tầng N
Giao thứ tầng N
Giao thức tầng N+1
Request
Confirm
Reponse
Indication
Tầng N+1
Hệ thống A
Tầng N+1
Hệ thống B
Tầng N
SAP
SAP
Service provider
Service user
Qui trình thực hiện một giao tác giữa hai hệ thống A và B được thực hiện như sau:
- Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề dưới nó một hàm Request.
Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi yêu cầu sang tầng (N) của B theo giao thức tầng N đã xác định
Nhận được yêu cầu, tầng (N) của B chỉ báo lên tầng (N+1) của B hàm Indication.
- Tầng (N+1) của B trả lời bằng hàm Response gửi tầng (N) kề nó
Tầng (N) của B cấu tạo một đơn vị dữ liệu gửi trả lời sang tầng (N) của A theo giao thức tầng N đã xác định
Nhận được trả lời, tầng (N) của A xác nhận với tầng (N+1) của A hàm Confirm.
Một thực thể ở tầng (N) không thể truyền dữ liệu trực tiếp với một thực thể tầng (N) ở một hệ thống khác mà phải truyền xuống tầng dưới để truyền qua tầng thấp nhất (tầng Vật lý). Khi xuống đến tầng (N-1) dữ liệu được chuyển từ tầng (N) được xem như một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ SDU (Service Data Unit) của tầng (N-1). Phần thông tin điều khiển của tầng (N-1) gọi là (N-1)PCI (Protocol Control Identifier) được thêm vào đầu (N-1)SDU để tạo thành (N-1) PDU (Protocol Data Unit). Trong trường hợp (N-1) SDU quá dài thì sẽ được cắt nhỏ thành nhiều đoạn và được bổ sung phần (N-1) PCI ở đầu tạo thành nhiều (N-1) PDU. Trình tự như thế sẽ được tiếp diễn cho tới tầng Vật lý ở đó dữ liệu được truyền qua đường truyền vật lý.
Bên hệ thống nhận, trình tự sẽ diễn ra ngược lại. Qua mỗi tầng PCI tương ứng sẽ được phân tích và sau đó cắt bỏ khỏi các PDU trước khi gửi lên các tầng trên. (Cơ chế hoạt động sẽ được trình bày chi tiết ở phần sau)
III.2. Mô hình OSI
Kiến trúc phân tầng được đề cập như là một trong quan điểm chủ đạo trong việc xây dựng hệ thống giao thức. Trong thực tế việc xây dựng hệ thống giao thức cần cụ thể và chi tiết hơn.Vì lý do đó tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO (International Organization for Standardization) đã thành lập một tiểu ban xây dựng các khung tiêu chuẩn về kiến trúc mạng vào năm 1974. Kết quả là năm 1984 đã xây dựng xong Mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở ( Reference Model for Open Systems Interconnection).
Mô hình OSI được xây dựng gồm 7 tầng giao thức, hệ thống này được xây dựng theo các nguyên tắc sau:
Các tầng có tính độc lập tương đối với nhau thực hiện các chức năng riêng biệt
Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh hưởng đến các tầng khác.
Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết.
Cho phép huỷ bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết.
Bảo đảm liên kết cho nhiều hệ thống mạng khác nhau
Thích ứng với nhu cầu phát triển các công nghệ mới trong tương lai
Ht
T
Hd
Hn
Hs
Hp
Data
Đường truyền vật lý
Ph
D
N
T
S
A
P
7
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
Hệ thống mở A
Hệ thống mở B
cơ chế làm việc của mô hình osi 7 tầng
Ph
D
N
T
S
P
A
0101110010001011010110
Mô hình OSI - 7 tầng
chức năng của các tầng trong mô hình osi
01001010110
01001010110
IV. tÇng vËt lý (Physical Layer)
Như trên đã trình bày, nhiệm vụ của tầng Vật lý là thực hiện việc truyền dòng bits phi cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ ,điện, quang,...
Khác với các tầng khác, tầng Vật lý là tầng thấp nhất, giao diện với đường truyền. Các dòng dữ liệu ở tầng này không có cấu trúc, không có phần Header chứa các thông tin điều khiển. Giao thức của tầng Vật lý quy định phương thức chuyển đổi dòng dữ liệu sang các dạng tín hiệu cho phù hợp với đường truyền vật lý.
IV.1. Vai trò chức năng của tầng Vật lý
Trong mô hình trên hệ thống A và B được nối nhau một đoạn cap đồng trục và một đoạn cap quang. Modem A chuyển từ tín hiệu số sang tín hiệu tưong tự
Modem B lại chuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu số và qua Transduce E lại chuyển từ dạng xung điện sang xung ánh sáng để truyền qua cap quang. Cuối cùng, Transduce F lại chuyển xung ánh sánh sang dạng tín hiệu số ở hệ thống B.
Các thực thể tham gia mạng ở đây ngoài hai hệ thống A & B, ta thấy còn có các thiết bị biến đổi và chuyển tiếp để có thể thực hiện việc truyền tín hiệu trong các môi trường vật lý khác nhau. Do vậy giao thức tầng Vật lý tồn tại giữa các thực thể đó để qui định về phương thức (đồng bộ, phi đồng bộ) về tốc độ truyền,....Các chuẩn cho tầng Vật lý sẽ phải bao gồm không chỉ các phần tử giao thức giữa các thực thể mà còn đặc tả giao diện với đường truyền.
IV.2. Các chuẩn cho giao diện vật lý
Các thiết bị tham gia tầng Vật lý được chia làm hai loại: Thiết bị đầu cuối dữ liệu DTE ( Data Terminal Equipment ) và Thiết bị cuối kênh dữ liệu DCE ( Data Circiut Terminating Equipment ).
DTE có thể được hiểu là các máy tính tham gia mạng, các máy trạm, các thiết bị thu thập và xử lý dữ liệu của người dùng,...
DCE là các thiết bị nối DTE với các đường truyền thông mạng, DCE có thể là Modem, Transduce, Multiplexor,... hoặc một thiết bị nào đó (máy tính chẳng hạn, trong trường hợp nó đóng vai trò là một nút mạng trung gian).
Định nghĩa mạch chuẩn trong chuẩn RS232C/V24
Thiết lập tiếp đất khung cho tất cả các mạch.
Cable mạng
1- Cable xoắn đôi
2- Cable đồng trục
3- Cable quang
4- Giải tần
V. tÇng liªn kÕt d÷ liÖu (Data Link Layer)
Tầng Liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy; gửi các khối dữ liệu, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu khi cần thiết,....
Để thực hiện các chức năng trên người ta xây dựng rất nhiều giao thức cho tầng Liên kết dữ liệu, được gọi chung là DLP (Data Link Protocol). Các DLP được chia làm 2 loại dị bộ (Asynchronuos DLP) và đồng bộ (Synchronuos DLP).
V.1. Vai trò chức năng của tầng Liên kết dữ liệu
a- DLP dị bộ. Các DLP dị bộ thường sử dụng phương thức truyền dị bộ, trong đó các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng bit cần truyền đi. Phương thức này được gọi là "dị bộ" vì không cần sự đồng bộ liên tục giữa người gửi và người nhận tin. Nó cho phép một ký tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó.
b- DLP đồng bộ. Khác với DLP dị bộ các giao thức đồng bộ xây dựng việc trao đổi dữ liệu, đồng bộ ở hai mức:

- ở mức vật lý: để giữ đồng bộ giữa các đồng hồ của người gửi và người nhận, người ta ghi các tín hiệu đồng hồ kèm trong dãy dữ liệu cần trao đổi.

- ở mức liên kết dữ liệu: để phân biệt dữ liệu của người sử dụng với các "cờ" và các vùng thông tin điều khiển khác.

Các DLP hướng ký tự được xây dựng dựa trên các bộ mã ký tự chuẩn nào đó (như ASCII), còn các DLP hướng bit dựa vào cấu trúc nhị phân để xây dựng các phần tử của giao thức và khi nhận, dữ liệu sẽ tiếp nhận lần lượt từng bít một.
Các giao thức loại này xuất hiện từ những năm 60 và giờ đây vẫn còn được sử dụng. Trong số đó loại BSC (Binary Synchronous Control) được ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên gọi Basic Mode. Các ký tự dùng cho các chuẩn này được lấy theo bộ mã chuẩn EBCDIC (đối với BSC) hoặc của bộ mã chuẩn ASCII (đối với Basic Mode của ISO). Tập hợp các ký tự đặc biệt gồm có:
SOH (Start of Header): Để chỉ bắt đầu của phần header của một đơn vị thông tin chuẩn.
STX (Start of Text): Để chỉ sự kết thúc của header và bắt đầu của phần dữ liệu.
ETX (End of Text): Để chỉ sự kết thúc của phần dữ liệu.
EOT (End of Transmission): Để chỉ sự kết thúc của việc truyền của một hoặc nhiều đơn vị dữ liệu và để giải phóng liên kết.
ETB (End of Transmission Block): Để chỉ sự kết thúc của một khối dữ liệu, trong trường hợp dữ liệu được chia làm nhiều khối.
ENQ (Enquiry): Để yêu cầu phúc đáp từ một trạm xa.
V.2. Giao thức hướng ký tự
DLE (Data Link Escape): Dùng để thay đổi ý nghĩa của các ký tự điều khiển truyền tin khác.
ACK (Acknowledge): Để báo cho người gửi biết đã nhận tốt thông tin.
NAK (Negative Acknowledge): Để báo cho người gửi biết tiếp nhận thông tin không tốt.
SYN (Synchronous Idle): Ký tự đồng bộ, dùng để duy trì sự đồng bộ giữa người gửi và người nhận.
BCC (Block Check Character): Là 8 bits kiểm tra lỗi theo kiểu bits chẵn lẻ (theo chiều dọc) cho các ký tự thuộc vùng Text trường hợp Basic Mode hoặc 16 bits kiểm tra lỗi theo phương pháp CRC-16 cho vùng Text trường hợp BSC. Kích thước vùng Text trong cả 2 trường hợp đều được giới hạn để đảm bảo được việc kiểm soát lỗi khi truyền.
Một đợn vị dữ liệu (Frame) dùng trong giao thức này có khuôn dạng tổng quát như sau:
Trong trường hợp dữ liệu ( vùng Text ) quá dài có thể tách thành nhiều khối (block). Ví dụ một thông tin được tách thành 3 khối gồm Text1, Text2, Text3 sau:
Ngoài các Frame dữ liệu có chứa thông tin của tầng trên còn có các frame trao đổi các thông tin điều khiển giữa các trạm.
Đây là thủ tục mời truyền hoặc nhận tin B là địa chỉ của trạm đích
Trạm A Trạm B
enq

Ack

text1

Ack

text2

Ack

eot

enq

ACk

Text b

ACk

eot

Dạng thông thường
Trạm A Trạm B
enq
Ack
text1
Ack
text2
Ack
eot
enq
ACk
Text b
ACk
eot
Dạng thông thường
Trạm A Trạm B
enq

Ack

text1



Dạng hội thoại
Text b

text2

ACK

eOT

Trạm A Trạm B
enq
Ack
text1
Dạng hội thoại
Text b
text2
ACK
eOT
Trường hợp xảy ra lỗi
HDLC Là giao thức chuẩn cho tầng liên kết dữ liệu có vị trí quan trọng nhất được phát triển bởi ISO (ISO 3309, ISO 4335) để sử dụng trong cả hai trường hợp: điểm-điểm và nhiều điểm. Nó cho phép khai thác hai chiều đồng thời (full -duplex). HDLC là giao thức hướng bit , các phần tử của nó được xây dựng theo cấu trúc nhị phân và khi nhận dữ liệu sẽ được tiếp nhận từng bit một, ở đây các đơn vị dữ liệu được gọi là Frame - khung truyền.

Một Frame của HDLC có khuôn dạng tổng quát như sau:
V.3. Giao thức hướng bit ( HDLC - High - Level Data Link Control)
Flag Là vùng mã đóng khung cho Frame, đánh dấu sự bắt đầu và kết thúc của Frame. Để tránh sự xuất hiện của Flag trong nội dung của frame người gài cơ chế (cứng) có chức năng như sau:
Khi truyền đi, cứ phát hiện một đoạn có 5 bit 1 đi liền nhau thì tự động chèn thêm một bit 0.
Khi nhận,nếu phát hiện có bit 0 sau 5 bit 1 liên tiếp thì tự động loại bỏ bit 0 đó.
Address Là vùng ghi địa chỉ trạm đích của Frame
Control Là vùng để định danh các loại Frame khác nhau.
Information Là vùng để ghi thông cần truyền đi.
FCS (Frame Check Sequence) Là vùng ghi mã kiểm soát lỗi cho nội dung nằm giữa hai Flag.

Lưu ý: HDLC có dạng, một dạng chuẩn và dạng mở rộng, kích thước lớn hơn.
HDLC có 3 loại Fremes chính:
Loại U (Unnumbered frame) dùng để thiết lập liên kết theo các phương thức hoạt động khác nhau và để giải phóng liên kết khi cần thiết. Đây là loại Frame điều khiển.
Loại I (Information frame) dùng để chứa thông tin cần truyền đi của người sử dụng và được đánh số thứ tự để kiểm soát.
Loại S (Supervisory) đây cũng là frame điều khiển được sử dụng để kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu trong quá trình truyền tin.
Các frames thuộc loại khác nhau được định danh trong vùng "Control" chiếm 8/16 bits. Sau đây ta sẽ chỉ ra một số loại frames chính, phân tích cấu trúc và chức năng chính của chúng:
Loại U: Có 5 bits định danh nên có 32 loại khác nhau
Loại I : Chỉ có một kiểu Frame
Loại S: Có 2 bit định danh nên có 4 loại khác nhau
Phân loại frames HDLC với 8 bít control
Phân loại frames HDLC với 16 bít control
Trong đó:
N(S) là số thứ tự của Frame Information được gửi đi.
N(R) là số thứ tự của Frame Information mà trạm gửi đang chờ để nhận, đồng thời ám chỉ rằng đã nhận tốt tất cả Frames Information cho tới số thứ tự
N(R)-1.
Bit P/F (Poll/Final) có nghĩa P nếu đó là frame yêu cầu và F nếu đó là Frame trả lời được dùng để trả quyền truyền tin (P=1) cho trạm đích. Riêng đối với phương thức trả lời chuẩn (SNRM) thì F=1 còn để chỉ đây Frame cuối cùng trong dãy Frame của trạm "tớ". Sau đó trạm "tớ " sẽ ngừng việc truyền tin cho đến khi được sự cho phép của trạm "chủ".

Một số loại Frames dạng U phổ dụng nhất
Phương thức trả lời chuẩn SNRM được sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng, nghĩa là có chỉ định một trạm điều khiển chung ( gọi là "trạm chủ "), các trạm bị điều khiển còn lại gọi là trạm "Tớ ". Các trạm tớ chỉ được truyền tin khi trạm chủ cho phép.
Phương thức trả lời dị bộ SARM cũng sử dụng trong trường hợp cấu hình không cân bằng như trên, nhưng nới rộng quyền của trạm "Tớ" hơn. Các trạm tớ được phép tiến hành truyền tin mà không cần đợi sự cho phép của trạm "Chủ".
Phương thức dị bộ cân bằng SABM được sử dụng trong trường hợp điểm-điểm, hai chiều, trong các trạm đều đóng vai trò tương đương, không có "Chủ/Tớ".
Frame DISC được sử dụng để giải phóng liên kết khi cần thiết.
Frame UA được dùng để trả lời các loại Frame U khác.
Các loại Frames dạng S
Trạm A Trạm B
sabm

ua

i i i

rr


i i

rr


disc

ua

Minh hoạ hoạt động của HDLC trong chế độ trả lời cân bằng
Trạm A Trạm B
sabm
ua

i i i
rr

i i

rr

disc
ua
Minh hoạ hoạt động của HDLC trong chế độ trả lời cân bằng
Ví dụ các tình huống trao đổi thông tin
Ví dụ các tình huống trao đổi thông tin có lỗi
VI. tÇng m¹ng (Network Layer)
Hai chức năng chủ yếu của tầng Mạng là chọn đường (Routing) và chuyển tiếp (replaying).
Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở này đến một hệ thống mở khác trên mạng phảI được chọn đường qua một chuỗi các nút . Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu.
NgoàI hai chức năng quan trọng trên tầng mạng cũng thực hiện một số chức năng khác thường thấy ở các tầng khác như: thiết lập, duy trì, giảI phóng liên kết lôgic cho tầng mạng, kiểm soát lỗi. Kiểm soát luồng dữ liệu dồn kênh, phân kênh, cắt hợp dữ liệu,..
VI.1. Vai trò chức năng của tầng mạng
VI.2. Các kỹ thuật chọn đường trong mạng máy tính.
Chọn đường là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn ) từ trạm nguồn đến trạm đích của nó. Một kỹ thuật như vậy phảI thực hiện hai chức năng chính sau :
Quyết định chọn đường theo một tiêu chuẩn tối ưu nào đó.
Cập nhật thông tin chọn đường, tức là các thông tin để phục vụ cho chức năng (i)
Có nhiều kỹ thuật chọn đường khác nhau được xây dựng dựa vào các yếu tố sau :
Sự phân tán của các chức năng chọn đường tại các nút trên mạng
Sự thích nghi với trạng tháI hiện hành của mạng
Các tiêu chuẩn tối ưu để chọn đường
Dựa trên yếu tố (a) ta có kỹ thuật chọn đường tập trung hoặc phân tán. Dựa vào yếu tố (b) ta có chế độ chọn đường tĩnh hoặc thích nghi.
Các tiêu chuẩn (c) có thể là yếu tcủa tầng Mạng là chọn đường (Routing) và chuyển tiếp
Yếu tố (c) có thể lựa chọn trong các tiêu chuẩn sau :
Đo độ trễ trung bình của việc truyền gói tin
Số lượng nút trung gian mà gói tin cần chuyển qua để đến đích
Cước phí truyền tin
..v..v.. .
Kỹ thuật chọn đường tập trung và phân tán
Kỹ thuật chọn đường tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc chọn đường sau đó gửi bảng chọn đường (routing table) tới tất cả các nút dọc theo con đường đã chọn đó. Trong trường hợp này, thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ được cất giữ tại trung tâm điều khiển mạng. Các nút có thể không gửi hoặc định kỳ gửi các thông tin khi xẩy ra một sự kiện nào đó, trung tâm sẽ cập nhật lại để tính lại bảng chọn đường.
Kỹ thuật chọn đường phân tán không tồn tại các trung tâm điều khiển, quyết định chọn đường được thực hiện tại mỗi nút. Điều này đòi hỏi việc trao đổi thông tin giữa các nút, tuỳ thuộc vào mức độ thích nghi của thuật giảI được xây dựng.
Kỹ thuật chọn đường thích nghi và không thích nghi
Kỹ thuật chọn đường không thích nghi có thể tập trung hoặc phân tán nhưng nó không đáp ứng với mọi sự thay đổi trên mạng. Trong trường hợp này, việc Chọn đường được thực hiện mà không có sự trao đổi thông tin, không có sự cập nhật thông tin thường xuyên. Tiêu chuẩn tối ưu đê chọn đường và con đường được chọn một lần cho toàn cục. Kỹ thuật này chỉ thích nghi cho các mạng có tính ổn định cao.
Kỹ thuật chọn đường thích nghi mức độ thích nghi của một kỹ thuật chọn đường được đặc trưng bởi sự trao đổi thông tin chọn đường trên mạng, các thông tin về trạng tháI của mạng có thể được cung cấp từ các nút láng giềng hoặc từ tất cả các nút khác.
Năm 1984 các tổ chức CCITT và ISO phối hợp ban hành chuẩn X25PLP (X25 Packet Level Protocol) cho tầng 3 đặc tả giao diện DTE/DTE, DTE/DCE. Dưới dây chúng ta sẽ xem xét kỹ chuẩn ISO 8208.
X25 định nghĩa 2 kiểu liên kết:
- VC Virtual Circuit là liên kết ảo có tính tạm thời được thiết lập và xoá bỏ bởi các thủ tục của X25 PLP.
- PVC Parmanent Virtual Circuit là liên ảo được thiết lập vĩnh viễn trên mạng không cần các thủ tục của X25 PLP.
Các thủ tục chính của X25 PLP
- Call Setup Thiết lập liên kết - Clearing Xoá bỏ liên kết
- Data Truyền dữ liệu thường - lnterrupt Truyền dữ liệu khẩn
- Reset Khởi động lại liên kết - Restart Khởi động lại giao diện

VI.3. Giao thức X25 PLP
VI.4. Khuôn dạng của gói tin X25 PLP
(a) Dạng chuẩn Modulo 8 (b) Dạng mở rộng
(c) Dữ liệu khẩn (d) Dạng điều khiển
Các tham số
- Logical Channel Identifier (LCI) Số hiệu của liên kết logic VC Hoặc PVC
- P(S) Số hiệu gói tin được gưỉ đi
- P(R) Số hiệu gói tin đang chờ nhận.
- Packet Type Identifier (PTI) Mã phân biệt các kiểu gói tin.
- Bit Q (Qualifier bit) Dùng để phân biệt gói tin dữ liệu hay điều khiển
- Bit D (Delivery Confirmation Bit) Chỉ thị về cơ chế báo nhận
- Bit M (More Data Bit) Nếu M=0 vẫn còn gói tin tiếp theo, M=1 là gói tin cuối cùng.
- Vùng "Additional Informationt" Thông tin bổ xung trong các gói tin điều khiển.
Năm 1984 các tổ chức CCITT và ISO phối hợp ban hành chuẩn X25PLP (X25 Packet Level Protocol) cho tầng 3 đặc tả giao diện DTE/DTE, DTE/DCE. Dưới dây chúng ta sẽ xem xét kỹ chuẩn ISO 8208.
X25 định nghĩa 2 kiểu liên kết:
- VC Virtual Circuit là liên kết ảo có tính tạm thời được thiết lập và xoá bỏ bởi các thủ tục của X25 PLP.
- PVC Parmanent Virtual Circuit là liên ảo được thiết lập vĩnh viễn trên mạng không cần các thủ tục của X25 PLP.
Các thủ tục chính của X25 PLP
- Call Setup Thiết lập liên kết - Clearing Xoá bỏ liên kết
- Data Truyền dữ liệu thường - lnterrupt Truyền dữ liệu khẩn
- Reset Khởi động lại liên kết - Restart Khởi động lại giao diện
VII. tÇng giao vËn (Transport Layer)
VII.1. Vai trò chức năng của tầng Giao vận
Năm 1984 CCITT đã công bố các khuyến nghị về dịch vụ X.214 và giao thức X.224cho tầng giao vận trong trường hợp mạng có liên kết. Sau đó ISO công bố các chuẩn tương ứng ISO 8072 và ISO 8073. Một số loại TPDU :
VII.2. Các loại TPDU (Transport Protocol Data Unit) được sử dụng trong giao thức giao vận chuẩn
Khuôn dạng của mỗi loại TPDU đều có 3 phần: Phần đầu cố định (fixed header); phần đầu thay đổi (variable header) và phần dữ liệu (data field).
Trong đó:
Li Độ dài của phần header (trừ byte đầu tiên)
Fixed part gồm một số thông số sau:
- TPDU Code (4 bits) mã loại TPDU
- CDT Credit (4 bits ) tín chỉ dùng để kiểm soát
luồng dữ liệu
- Source reference (16 bits) định danh duy nhất
của LK giao vận ở trạm nguồn.
- Destination reference (16 bits) định danh duy nhất
của LK giao vận ở trạm đích.
- Class (4 bits) Khai báo lớp giao thức mong muốn
- Option (4 bits) Khai báo các vùng kiểm soát luồng
dữ liệu chuẩn hoặc mở rộng.
- Reason (8 bits) chỉ ra nguyên nhân huỷ bỏ liên kết
. . . .
Variable part của header bao gồm các tham số được dùng chủ yếu trong các
TPDU CR và CC trong quá trình thiết lập liên kết giao vận:
- Calling TSAP ID Định danh của điểm truy cập ở trạm gọi
- Called TSAP ID Định danh của điểm truy cập ở trạm được gọi
- TPDU size Độ dài tối đa tính theo byte của TPDU có thể từ 128 đến 8192 theo luỹ thừa 2.
- Version number Chỉ rõ phiên bản của giao thức đang dùng.
- Checksum Kiểm soát lỗi
- Priority Độ ưu tiên của liên kết giao vận
. . . .
Data Chứa dữ liệu của tầng trên chuyển xuống

Khuôn dạng của TPDU CR và TPDU DT
Mục tiêu của tầng phiên là cung cấp ứng dụng cho người sử dụng đầu cuối các chức năng cần thiết để quản lý các phiên của họ, cụ thể là:
- Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giải phóng các (một cách logic ) phiên (hay còn gọi là hội thoại - dialogues)
- Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu.
- áp đặt các qui tắc cho tương tác giữa các ứng dụng của người sử dụng.
- Cung cấp cơ chế "lấy lượt" trong quá trình trao đổi dữ liệu.
Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo một trong 3 phương thức: hai chiều đồng thời, hai chiều luân phiên hoặc một chiều. Với hai chiều đồng thời cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu đi. Một khi phương thức này được thoả thuận thì không đòi hỏi phải có nhiệm vụ quản trị tương tác đặc biệt nào. Trong trường hợp hai chiều luân phiên thì nẩy sinh vấn đề: hai người sử dụng phải "lấy lượt " để truyền dữ liệu. Thực thể tầng phiên (session entity) duy trì tương tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi người sử dụng khi đến lượt họ được truyền dữ liệu.
VIII. tÇng phiªn ( Session )
VIII.1. Vai trò chức năng của tầng Phiên
Vấn đề đồng bộ hoá trong tầng phiên được thực hiện tương tự như cơ chế điểm kiểm tra/phục hồi (checkpiont/restart) trong một hệ quản trị tệp. Dịch v? này cho phép người sử dụng xác định các điểm người sử dụng xác định các điểm đồng bộ hoá trong dòng dữ liệu có thể khôi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó.
Một trong chức năng quan trọng nhất của tầng phiên là đặt các tương ứng các liên kết phiên với liên kết giao vận.
VIII.2. Các dịch vụ của tầng Phiên (ISO 8326/CCITT X215)
Major Synchronization Point - MSP
Minor Synchronization Point - MSP
Activity
Quan hệ giữa các điểm đồng hoá, các đơn vị hội thoại và Activity
VIII.3. Giao thức chuẩn tầng Phiên (ISO 8327/CCITT X225)
SI (SPDU Identifier): Định danh của loại SPDU (một trong 34 loại)
LI (Length Indicator): Chỉ độ dài của vùng tham số (Parameters)
Parameters. Mỗi tham số gồm 3 thành phần: Parameter Identifier, Length Indicator và Parameter Value
User Data: Chứa dữ liệu của người sử dụng nếu có.
Mục đích của tầng trình diễn là đảm bảo cho các hệ thông cuối có thể truyền thông có kết quả ngay cả khi chúng sử dụng các biểu diễn dữ liệu khác nhau. Để đạt được điều đó nó cung cấp một biểu diễn chung trên toàn mạng.
Tồn tại 3 dạng cú pháp (Syntax) truyền thông là: Cú pháp nguồn; Cú pháp truyền (Transfer Syntax) và Cú pháp đích. Có thể cả 3 hoặc một cặp nào đó trong các cú pháp trên là giống nhau. Tầng Trình diễn đảm nhiệm việc chuyển biểu diễn thông tin giữa cú pháp truyền và mỗi một cú pháp kia khi có yêu cầu.
IX. tÇng tr×nh diÔn ( Presentation layer)
IX.1. Vai trò chức năng của tầng Trình diễn
Dich vụ cho tầng Trình diễn có hai loại : Một loại bao gồm các dịch vụ liên quan đến biểu diễn dữ liệu của NSD đảm bảo cho hai thực thể ứng dụng có thể trao đổi dữ liệu thành công ngay cả khi chúng dùng các biểu diễn cục bộ khác nhau, loại hai gồm các dịch vụ cho phép các thực thể ứng dụng có thể sử dụng các dịch vụ tầng Phiên để quản lý hội thoại.
IX.2. Dịch vụ OSI cho tầng Trình diễn (ISO 8822/CCITT X216)
Để cung cấp loại dịch vụ thứ nhất cần thực hiện hai việc sau :
Thương lượng về cú pháp truyền : Với mỗi kiểu dữ liệu NSD cho trước một cú pháp truyền được thương lượng.
Chuyển đổi : Dữ liệu cung cấp bởi NSD được chuyển đổi thành biểu diễn theo cú pháp truyền để truyền đi; ngược lại dữ liệu nhận được để giao cho NSD sẽ được chuyển đổi từ cú pháp truyền sang biểu diễn của NSD.
Dịch vụ trình diễn có liên quan đến một hoặc nhiều bối cảnh trình diễn (Presentation context). Mỗi bối cảnh chỉ rõ cú pháp trìu tượng của dữ liệu NSD và cú pháp truyền được dùng khi truyền dữ liệu đó. Có hai loại bối cảnh được sử dụng :
Defined context set : Bao gồm các bối cảnh đã được xác định thông qua sự thoả thuận giữa hai NSD.
Default context: Là bối cảnh trình diễn mà người cung cấp dịch vụ luôn biết rõ và được sử dụng khi vắng mặt Defined context set.
VI.3. Giao thức chuẩn tầng Trình diễn (ISO 8823/CCITT X226)
Giao thức tầng Trình diễn đặc tả các nội dung chính sau :
Cấu trúc và mã hoá các đơn vị dữ liệu của giao thức trình diễn(PPDU) dùng để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển.
Các thủ tục để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển giữa các thực thể trình diễn của hai hệ thống mở.
Liên kết giữa giao thức trình diễn với dịch vụ trình diễn với dịch vụ phiên.
Cũng như các PDU ở các tầng khác các PPDU của tầng Trình diễn cũng có khuôn dạng tổng quát bao gồm phần đầu (Header) chứa các thông tin điều khiển và có thêm một phần chứa dữ liệu từ tầng trên chuyển xuống hoặc được chuyển lên tầng trên.
Một số PPDU thường dùng:
a- Thiết lập liên kết:
Connect Yêu cầu thiết lập liên kết
Connect Accept Chấp nhận yêu cầu thiết lập liên kết
IX.3. Giao thức chuẩn tầng Trình diễn (ISO 8823/CCITT X226)
Connect Reject Yêu cầu thiết lập lại liên kết đã bị huỷ bỏ trước đó.
b- Huỷ bỏ liên kết:
Abnormal Release User Huỷ bỏ liên k