DCN - Hướng dẫn nhanh

Một hệ thống các máy tính được kết nối với nhau và các thiết bị ngoại vi được vi tính hóa như máy in được gọi là mạng máy tính. Sự kết nối này giữa các máy tính tạo điều kiện chia sẻ thông tin giữa chúng. Các máy tính có thể kết nối với nhau bằng phương tiện có dây hoặc không dây.

Phân loại mạng máy tính

Mạng máy tính được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm:

• Khoảng địa lý
• Inter-connectivity
• Administration
• Architecture

Khoảng cách địa lý

Về mặt địa lý, mạng có thể được nhìn thấy ở một trong các loại sau:

• Nó có thể được kéo dài trên bàn của bạn, giữa các thiết bị hỗ trợ Bluetooth ,. Phạm vi không quá vài mét.
• Nó có thể trải dài trên toàn bộ công trình, bao gồm các thiết bị trung gian để kết nối tất cả các tầng.
• Nó có thể được kéo dài trên toàn thành phố.
• Nó có thể được mở rộng trên nhiều thành phố hoặc tỉnh.
• Nó có thể là một mạng lưới bao phủ toàn thế giới.

Kết nối liên

Các thành phần của mạng có thể được kết nối với nhau theo một cách khác nhau. Theo tính kết nối, chúng tôi có nghĩa là về mặt logic, vật lý hoặc cả hai cách.

• Mọi thiết bị đơn lẻ có thể được kết nối với mọi thiết bị khác trên mạng, làm cho mạng lưới.
• Tất cả các thiết bị có thể được kết nối với một phương tiện duy nhất nhưng bị ngắt kết nối về mặt địa lý, cấu trúc giống như bus.
• Mỗi thiết bị chỉ được kết nối với các thiết bị ngang hàng bên trái và bên phải của nó, tạo ra cấu trúc tuyến tính.
• Tất cả các thiết bị được kết nối với nhau bằng một thiết bị duy nhất, tạo ra cấu trúc giống như ngôi sao.
• Tất cả các thiết bị được kết nối tùy ý sử dụng tất cả các cách trước đó để kết nối với nhau, dẫn đến một cấu trúc lai.

Hành chính

Theo quan điểm của quản trị viên, một mạng có thể là mạng riêng, thuộc một hệ thống tự trị duy nhất và không thể được truy cập bên ngoài miền vật lý hoặc lôgic của nó. Mạng có thể là mạng công cộng được tất cả mọi người truy cập.

Kiến trúc mạng

Mạng máy tính có thể được phân biệt thành nhiều loại khác nhau như Client-Server, peer-to-peer hoặc hybrid, tùy thuộc vào kiến ​​trúc của nó.

• Có thể có một hoặc nhiều hệ thống hoạt động như Máy chủ. Khác là Khách hàng, yêu cầu Máy chủ phục vụ các yêu cầu. Máy chủ thay mặt Khách hàng nhận và xử lý yêu cầu.
• Hai hệ thống có thể được kết nối Point-to-Point hoặc back-to-back. Cả hai đều cư trú ở cùng một cấp độ và được gọi là đồng nghiệp.
• Có thể có mạng kết hợp bao gồm kiến ​​trúc mạng của cả hai loại trên.

Ứng dụng mạng

Hệ thống máy tính và thiết bị ngoại vi được kết nối để tạo thành một mạng. Chúng mang lại nhiều lợi thế:

• Chia sẻ tài nguyên như máy in và thiết bị lưu trữ
• Trao đổi thông tin bằng e-Mails và FTP
• Chia sẻ thông tin bằng cách sử dụng Web hoặc Internet
• Tương tác với những người dùng khác bằng các trang web động
• Điện thoại IP
• Hội nghị video
• Tính toán song song
• Tin khẩn

Nói chung, các mạng được phân biệt dựa trên khoảng địa lý của chúng. Một mạng có thể nhỏ bằng khoảng cách giữa điện thoại di động của bạn và tai nghe Bluetooth của nó và lớn bằng chính mạng internet, bao phủ toàn bộ thế giới địa lý,

Mạng cá nhân

Mạng Khu vực Cá nhân (PAN) là mạng nhỏ nhất rất cá nhân đối với người dùng. Điều này có thể bao gồm thiết bị hỗ trợ Bluetooth hoặc thiết bị hỗ trợ tia hồng ngoại. PAN có phạm vi kết nối lên đến 10 mét. PAN có thể bao gồm bàn phím và chuột máy tính không dây, tai nghe hỗ trợ Bluetooth, máy in không dây và điều khiển từ xa của TV.

Ví dụ: Piconet là Mạng Khu vực Cá nhân hỗ trợ Bluetooth có thể chứa tối đa 8 thiết bị được kết nối với nhau theo kiểu chính-tớ.

Mạng lưới khu vực địa phương

Một mạng máy tính trải dài bên trong một tòa nhà và hoạt động theo một hệ thống quản trị duy nhất thường được gọi là Mạng cục bộ (LAN). Thông thường, mạng LAN bao gồm các văn phòng, trường học, cao đẳng hoặc đại học của một tổ chức. Số lượng hệ thống được kết nối trong mạng LAN có thể thay đổi từ ít nhất là hai đến nhiều nhất là 16 triệu.

Mạng LAN cung cấp một cách hữu ích để chia sẻ tài nguyên giữa những người dùng cuối. Các tài nguyên như máy in, máy chủ tệp, máy quét và internet có thể dễ dàng chia sẻ giữa các máy tính.

Mạng LAN bao gồm thiết bị định tuyến và mạng rẻ tiền. Nó có thể chứa các máy chủ cục bộ phục vụ lưu trữ tệp và các ứng dụng được chia sẻ cục bộ khác. Nó chủ yếu hoạt động trên các địa chỉ IP riêng và không liên quan đến định tuyến nặng. Mạng LAN hoạt động dưới tên miền cục bộ của riêng nó và được kiểm soát tập trung.

Mạng LAN sử dụng công nghệ Ethernet hoặc Token-ring. Ethernet là công nghệ LAN được sử dụng rộng rãi nhất và sử dụng cấu trúc liên kết hình sao, trong khi Token-ring hiếm khi được nhìn thấy.

Mạng LAN có thể có dây, không dây hoặc ở cả hai dạng cùng một lúc.

Mạng lưới khu vực đô thị

Mạng khu vực đô thị (MAN) thường mở rộng khắp thành phố, chẳng hạn như mạng truyền hình cáp. Nó có thể ở dạng Ethernet, Token-ring, ATM hoặc Giao diện dữ liệu phân tán sợi quang (FDDI).

Metro Ethernet là một dịch vụ được cung cấp bởi các ISP. Dịch vụ này cho phép người dùng mở rộng Mạng cục bộ của họ. Ví dụ, MAN có thể giúp một tổ chức kết nối tất cả các văn phòng của mình trong một thành phố.

Xương sống của MAN là sợi quang dung lượng cao và tốc độ cao. MAN hoạt động giữa Mạng cục bộ và Mạng diện rộng. MAN cung cấp đường lên cho các mạng LAN tới WAN hoặc internet.

Mạng diện rộng

Như tên cho thấy, Mạng diện rộng (WAN) bao phủ một khu vực rộng có thể trải dài khắp các tỉnh và thậm chí cả nước. Nói chung, mạng viễn thông là Mạng diện rộng. Các mạng này cung cấp kết nối tới MAN và LAN. Vì chúng được trang bị đường trục tốc độ rất cao nên mạng WAN sử dụng thiết bị mạng rất đắt tiền.

WAN có thể sử dụng các công nghệ tiên tiến như Chế độ truyền không đồng bộ (ATM), Frame Relay và Mạng quang đồng bộ (SONET). WAN có thể được quản lý bởi nhiều quản trị viên.

Kết nối Internet

Một mạng lưới các mạng được gọi là mạng internet, hay đơn giản là mạng internet. Nó là mạng lớn nhất tồn tại trên hành tinh này. Internet kết nối rộng rãi tất cả các mạng WAN và nó có thể kết nối với mạng LAN và mạng Gia đình. Internet sử dụng bộ giao thức TCP / IP và sử dụng IP làm giao thức đánh địa chỉ của nó. Ngày nay, Internet được sử dụng rộng rãi bằng IPv4. Do thiếu không gian địa chỉ, nó đang dần chuyển từ IPv4 sang IPv6.

Internet cho phép người dùng chia sẻ và truy cập lượng thông tin khổng lồ trên toàn thế giới. Nó sử dụng WWW, FTP, các dịch vụ email, phát trực tuyến âm thanh và video, v.v. Ở mức độ lớn, internet hoạt động trên mô hình Client-Server.

Internet sử dụng đường trục tốc độ rất cao của sợi quang. Để kết nối các lục địa khác nhau, các sợi được đặt dưới biển mà chúng ta gọi là cáp thông tin liên lạc dưới biển.

Internet được triển khai rộng rãi trên các dịch vụ World Wide Web bằng cách sử dụng các trang liên kết HTML và có thể truy cập được bằng phần mềm ứng dụng khách được gọi là Trình duyệt web. Khi người dùng yêu cầu một trang bằng một số trình duyệt web nằm trên một số Máy chủ Web ở bất kỳ đâu trên thế giới, Máy chủ Web sẽ trả lời bằng trang HTML thích hợp. Độ trễ liên lạc là rất thấp.

Internet đang phục vụ nhiều đề xuất và tham gia vào nhiều khía cạnh của cuộc sống. Một số trong số đó là:

• Các trang web
• E-mail
• Tin khẩn
• Blogging
• Truyền thông xã hội
• Marketing
• Networking
• Chia sẻ tài nguyên
• Truyền âm thanh và video

Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu sơ lược về các công nghệ mạng LAN khác nhau:

Ethernet

Ethernet là một công nghệ mạng LAN được triển khai rộng rãi, công nghệ này được phát minh bởi Bob Metcalfe và DR Boggs vào năm 1970. Nó được tiêu chuẩn hóa trong IEEE 802.3 vào năm 1980.

Ethernet chia sẻ phương tiện. Mạng sử dụng phương tiện chia sẻ có khả năng xảy ra xung đột dữ liệu cao. Ethernet sử dụng công nghệ Carrier Sense Multi Access / Collision Detection (CSMA / CD) để phát hiện va chạm. Khi xảy ra xung đột trong Ethernet, tất cả các máy chủ của nó sẽ khôi phục lại, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi truyền lại dữ liệu.

Đầu nối Ethernet là, thẻ giao diện mạng được trang bị địa chỉ MAC 48-bit. Điều này giúp các thiết bị Ethernet khác xác định và giao tiếp với các thiết bị từ xa trong Ethernet.

Ethernet truyền thống sử dụng thông số kỹ thuật 10BASE-T. Số 10 mô tả tốc độ 10MBPS, BASE là viết tắt của băng tần cơ sở và T là viết tắt của Ethernet dày. 10BASE-T Ethernet cung cấp tốc độ truyền lên đến 10MBPS và sử dụng cáp đồng trục hoặc cáp xoắn đôi Cat-5 với đầu nối RJ-45. Ethernet tuân theo cấu trúc liên kết hình sao với độ dài phân đoạn lên đến 100 mét. Tất cả các thiết bị được kết nối với một trung tâm / công tắc theo kiểu ngôi sao.

Fast-Ethernet

Để đáp ứng nhu cầu của các công nghệ phần mềm và phần cứng mới nổi nhanh chóng, Ethernet tự mở rộng thành Fast-Ethernet. Nó có thể chạy trên UTP, Cáp quang và cả không dây. Nó có thể cung cấp tốc độ lên đến 100 MBPS. Tiêu chuẩn này được đặt tên là 100BASE-T trong IEEE 803.2 sử dụng cáp xoắn đôi Cat-5. Nó sử dụng kỹ thuật CSMA / CD để chia sẻ phương tiện có dây giữa các máy chủ Ethernet và kỹ thuật CSMA / CA (CA là viết tắt của Collision Tránh) cho mạng LAN Ethernet không dây.

Fast Ethernet trên cáp quang được định nghĩa theo tiêu chuẩn 100BASE-FX cung cấp tốc độ lên đến 100 MBPS trên cáp quang. Ethernet qua cáp quang có thể được mở rộng lên đến 100 mét ở chế độ bán song công và có thể đạt tối đa 2000 mét ở chế độ song công trên các sợi đa chế độ.

Giga-Ethernet

Sau khi được giới thiệu vào năm 1995, Fast-Ethernet chỉ có thể tận hưởng trạng thái tốc độ cao trong 3 năm cho đến khi Giga-Ethernet được giới thiệu. Giga-Ethernet cung cấp tốc độ lên đến 1000 mbits / giây. IEEE802.3ab chuẩn hóa Giga-Ethernet qua UTP bằng cách sử dụng cáp Cat-5, Cat-5e và Cat-6. IEEE802.3ah định nghĩa Giga-Ethernet qua cáp quang.

Mạng LAN ảo

Mạng LAN sử dụng Ethernet, đến lượt nó hoạt động trên phương tiện chia sẻ. Phương tiện được chia sẻ trong Ethernet tạo một miền Broadcast duy nhất và một miền Collision duy nhất. Việc giới thiệu bộ chuyển mạch sang Ethernet đã loại bỏ vấn đề miền xung đột đơn lẻ và mỗi thiết bị được kết nối với bộ chuyển mạch hoạt động trong miền xung đột riêng biệt của nó. Nhưng ngay cả các Switch cũng không thể chia mạng thành các miền Broadcast riêng biệt.

Mạng LAN ảo là một giải pháp để chia một miền Broadcast thành nhiều miền Broadcast. Máy chủ trong một VLAN không thể nói chuyện với máy chủ trong một VLAN khác. Theo mặc định, tất cả các máy chủ được đặt vào cùng một VLAN.

Trong biểu đồ này, các VLAN khác nhau được mô tả bằng các mã màu khác nhau. Các máy chủ trong một VLAN, ngay cả khi được kết nối trên cùng một Switch không thể nhìn thấy hoặc nói chuyện với các máy chủ khác trong các VLAN khác nhau. VLAN là công nghệ Lớp-2 hoạt động chặt chẽ trên Ethernet. Để định tuyến các gói giữa hai VLAN khác nhau, cần phải có thiết bị Lớp 3 như Bộ định tuyến.

Cấu trúc liên kết mạng là sự sắp xếp các hệ thống máy tính hoặc thiết bị mạng được kết nối với nhau. Các cấu trúc liên kết có thể xác định cả khía cạnh vật lý và logic của mạng. Cả cấu trúc liên kết logic và vật lý có thể giống nhau hoặc khác nhau trong cùng một mạng.

Điểm-điểm

Mạng điểm-điểm chứa chính xác hai máy chủ như máy tính, thiết bị chuyển mạch hoặc bộ định tuyến, máy chủ được kết nối ngược lại bằng một đoạn cáp. Thông thường, đầu nhận của một máy chủ được kết nối với đầu gửi của máy chủ kia và ngược lại.

Nếu các máy chủ được kết nối điểm-điểm một cách hợp lý thì có thể có nhiều thiết bị trung gian. Nhưng các máy chủ cuối cùng không biết về mạng bên dưới và xem nhau như thể chúng được kết nối trực tiếp.

Cấu trúc liên kết xe buýt

Trong trường hợp cấu trúc liên kết Bus, tất cả các thiết bị đều chia sẻ một đường truyền hoặc cáp duy nhất. Cấu trúc liên kết chung có thể gặp sự cố khi nhiều máy chủ gửi dữ liệu cùng một lúc. Do đó, cấu trúc liên kết Bus sử dụng công nghệ CSMA / CD hoặc nhận dạng một máy chủ lưu trữ là Bus Master để giải quyết vấn đề. Đây là một trong những hình thức mạng đơn giản mà sự cố của một thiết bị không ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Nhưng sự cố của đường truyền liên lạc được chia sẻ có thể làm cho tất cả các thiết bị khác ngừng hoạt động.

Cả hai đầu của kênh chia sẻ đều có đầu cuối dòng. Dữ liệu chỉ được gửi theo một hướng và ngay sau khi nó đạt đến điểm cuối cùng, trình kết thúc sẽ xóa dữ liệu khỏi dòng.

Cấu trúc liên kết hình sao

Tất cả các máy chủ trong cấu trúc liên kết hình sao được kết nối với một thiết bị trung tâm, được gọi là thiết bị trung tâm, sử dụng kết nối điểm-điểm. Có nghĩa là, tồn tại một kết nối điểm tới điểm giữa các máy chủ và trung tâm. Thiết bị trung tâm có thể là bất kỳ thiết bị nào sau đây:

• Thiết bị lớp 1 như trung tâm hoặc bộ lặp
• Thiết bị lớp 2 như công tắc hoặc cầu nối
• Thiết bị lớp 3 như bộ định tuyến hoặc cổng vào

Như trong cấu trúc liên kết Bus, trung tâm hoạt động như một điểm lỗi duy nhất. Nếu trung tâm không thành công, kết nối của tất cả các máy chủ với tất cả các máy chủ khác sẽ không thành công. Mọi giao tiếp giữa các máy chủ chỉ diễn ra thông qua trung tâm. Cấu trúc liên kết bàn thờ không tốn kém vì để kết nối thêm một máy chủ, chỉ cần một cáp và cấu hình đơn giản.

Cấu trúc liên kết vòng

Trong cấu trúc liên kết vòng, mỗi máy chủ kết nối với chính xác hai máy khác, tạo ra một cấu trúc mạng tròn. Khi một máy chủ cố gắng giao tiếp hoặc gửi tin nhắn đến máy chủ không liền kề với nó, dữ liệu sẽ truyền qua tất cả các máy chủ trung gian. Để kết nối thêm một máy chủ trong cấu trúc hiện có, người quản trị có thể chỉ cần thêm một cáp phụ.

Việc hỏng bất kỳ máy chủ nào sẽ dẫn đến hỏng toàn bộ vòng, do đó, mọi kết nối trong vòng đều là một điểm hỏng. Có những phương pháp sử dụng thêm một vòng dự phòng.

Cấu trúc liên kết lưới

Trong loại cấu trúc liên kết này, một máy chủ được kết nối với một hoặc nhiều máy chủ. Cấu trúc liên kết này có các máy chủ trong kết nối điểm-điểm với mọi máy chủ khác hoặc cũng có thể có các máy chủ chỉ kết nối điểm-điểm với một vài máy chủ.

Các máy chủ trong cấu trúc liên kết Mesh cũng hoạt động như chuyển tiếp cho các máy chủ khác không có liên kết điểm-điểm trực tiếp. Công nghệ lưới có hai loại:

• Full Mesh: Tất cả các máy chủ đều có kết nối điểm-điểm tới mọi máy chủ khác trong mạng. Vì vậy, đối với mỗi máy chủ lưu trữ mới n (n-1) / 2 kết nối là bắt buộc. Nó cung cấp cấu trúc mạng đáng tin cậy nhất trong số tất cả các cấu trúc liên kết mạng.
• Partially Mesh: Không phải tất cả các máy chủ đều có kết nối điểm-điểm với mọi máy chủ khác. Các máy chủ kết nối với nhau theo một số cách tùy ý. Cấu trúc liên kết này tồn tại nơi chúng ta cần cung cấp độ tin cậy cho một số máy chủ.

Cấu trúc liên kết cây

Còn được gọi là Cấu trúc liên kết phân cấp, đây là dạng cấu trúc liên kết mạng phổ biến nhất được sử dụng hiện nay, cấu trúc liên kết này mô phỏng như cấu trúc liên kết hình sao mở rộng và kế thừa các thuộc tính của cấu trúc liên kết bus.

Cấu trúc liên kết này chia mạng thành nhiều cấp / lớp mạng. Chủ yếu trong mạng LAN, một mạng được chia thành ba loại thiết bị mạng. Dưới cùng là lớp truy cập nơi các máy tính được gắn vào. Lớp giữa được gọi là lớp phân phối, hoạt động như trung gian giữa lớp trên và lớp dưới. Lớp cao nhất được gọi là lớp lõi, và là điểm trung tâm của mạng, tức là gốc của cây mà từ đó tất cả các nút phân nhánh.

Tất cả các máy chủ lân cận đều có kết nối điểm-điểm giữa chúng, Tương tự như cấu trúc liên kết Bus, nếu máy chủ bị trục trặc, thì toàn bộ mạng đều gặp sự cố mặc dù đó không phải là điểm lỗi duy nhất. Mọi kết nối đều được coi là điểm lỗi, lỗi sẽ chia mạng thành phân đoạn không thể truy cập được.

Daisy Chain

Cấu trúc liên kết này kết nối tất cả các máy chủ theo kiểu tuyến tính. Tương tự như cấu trúc liên kết vòng, tất cả các máy chủ chỉ được kết nối với hai máy chủ, ngoại trừ các máy chủ cuối. Có nghĩa là, nếu các máy chủ cuối trong chuỗi daisy được kết nối thì nó đại diện cho cấu trúc liên kết Vòng.

Mỗi liên kết trong cấu trúc liên kết chuỗi đại diện cho một điểm lỗi duy nhất. Mọi lỗi liên kết sẽ chia mạng thành hai phân đoạn. Mỗi máy chủ trung gian hoạt động như một bộ chuyển tiếp cho các máy chủ trực tiếp của nó.

Cấu trúc liên kết kết hợp

Một cấu trúc mạng có thiết kế chứa nhiều hơn một cấu trúc liên kết được cho là cấu trúc liên kết lai. Cấu trúc liên kết kết hợp kế thừa giá trị và điểm yếu của tất cả các cấu trúc liên kết hợp nhất.

Hình trên đại diện cho một cấu trúc liên kết lai tùy ý. Các cấu trúc liên kết kết hợp có thể chứa các thuộc tính của cấu trúc liên kết Hình sao, Vòng, Xe buýt và Chuỗi hình cúc. Hầu hết các mạng WAN được kết nối bằng cấu trúc liên kết Vòng kép và các mạng được kết nối với chúng chủ yếu là mạng cấu trúc liên kết hình sao. Internet là ví dụ tốt nhất về cấu trúc liên kết lai lớn nhất

Kỹ thuật mạng là một công việc phức tạp, liên quan đến phần mềm, phần sụn, kỹ thuật cấp chip, phần cứng và xung điện. Để dễ dàng kỹ thuật mạng, toàn bộ khái niệm mạng được chia thành nhiều lớp. Mỗi lớp tham gia vào một số nhiệm vụ cụ thể và độc lập với tất cả các lớp khác. Nhưng nhìn chung, hầu hết tất cả các tác vụ mạng phụ thuộc vào tất cả các lớp này. Các lớp chia sẻ dữ liệu giữa chúng và chúng phụ thuộc vào nhau chỉ để nhận đầu vào và gửi đầu ra.

Nhiệm vụ theo lớp

Trong kiến ​​trúc phân lớp của Mô hình mạng, toàn bộ quá trình mạng được chia thành các nhiệm vụ nhỏ. Mỗi nhiệm vụ nhỏ sau đó được giao cho một lớp cụ thể hoạt động chuyên dụng chỉ để xử lý tác vụ. Mỗi lớp chỉ hoạt động cụ thể.

Trong hệ thống truyền thông phân lớp, một lớp của máy chủ xử lý tác vụ được thực hiện bởi hoặc sẽ được thực hiện bởi lớp ngang hàng của nó ở cùng cấp trên máy chủ từ xa. Nhiệm vụ được bắt đầu bởi lớp ở cấp thấp nhất hoặc ở cấp cao nhất. Nếu tác vụ được bắt đầu bởi lớp trên cùng, nó sẽ được chuyển cho lớp bên dưới để xử lý thêm. Lớp dưới cũng làm điều tương tự, nó xử lý tác vụ và chuyển sang lớp dưới. Nếu nhiệm vụ được bắt đầu bởi hầu hết lớp thấp hơn, thì đường dẫn ngược lại được thực hiện.

Mỗi lớp kết hợp tất cả các thủ tục, giao thức và phương thức mà nó yêu cầu để thực hiện nhiệm vụ của nó. Tất cả các lớp xác định các đối tác của chúng bằng cách đóng gói phần đầu và phần đuôi.

Mô hình OSI

Open System Interconnect là một tiêu chuẩn mở cho tất cả các hệ thống truyền thông. Mô hình OSI do Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) thiết lập. Mô hình này có bảy lớp:

• Application Layer: Lớp này có nhiệm vụ cung cấp giao diện cho người dùng ứng dụng. Lớp này bao gồm các giao thức tương tác trực tiếp với người dùng.

• Presentation Layer: Lớp này xác định cách dữ liệu ở định dạng gốc của máy chủ từ xa sẽ được hiển thị ở định dạng gốc của máy chủ.

• Session Layer: Lớp này duy trì các phiên giữa các máy chủ từ xa. Ví dụ: khi xác thực người dùng / mật khẩu được thực hiện, máy chủ từ xa sẽ duy trì phiên này trong một thời gian và không yêu cầu xác thực lại trong khoảng thời gian đó.

• Transport Layer: Lớp này chịu trách nhiệm phân phối end-to-end giữa các máy chủ.

• Network Layer: Lớp này chịu trách nhiệm gán địa chỉ và định địa chỉ duy nhất cho các host trong mạng.

• Data Link Layer: Lớp này có nhiệm vụ đọc và ghi dữ liệu từ và vào dòng. Lỗi liên kết được phát hiện ở lớp này.

• Physical Layer: Lớp này xác định phần cứng, hệ thống dây cáp, công suất đầu ra, tốc độ xung, v.v.

Mô hình Internet

Internet sử dụng bộ giao thức TCP / IP hay còn gọi là bộ Internet. Điều này định nghĩa Mô hình Internet chứa bốn kiến ​​trúc phân lớp. Mô hình OSI là mô hình truyền thông chung nhưng Mô hình Internet là những gì internet sử dụng cho tất cả các giao tiếp của nó. Internet độc lập với kiến ​​trúc mạng bên dưới của nó và Mô hình của nó cũng vậy. Mô hình này có các lớp sau:

• Application Layer: Lớp này xác định giao thức cho phép người dùng tương tác với mạng. Ví dụ: FTP, HTTP, v.v.

• Transport Layer: Lớp này xác định cách dữ liệu sẽ lưu chuyển giữa các máy chủ. Giao thức chính ở tầng này là Giao thức điều khiển truyền (TCP). Lớp này đảm bảo dữ liệu được phân phối giữa các máy chủ theo thứ tự và chịu trách nhiệm phân phối từ đầu đến cuối.

• Internet Layer: Giao thức Internet (IP) hoạt động trên lớp này. Lớp này tạo điều kiện cho việc định địa chỉ và nhận dạng máy chủ. Lớp này xác định định tuyến.

• Link Layer: Lớp này cung cấp cơ chế gửi và nhận dữ liệu thực tế. Không giống như đối tác Mô hình OSI của nó, lớp này độc lập với phần cứng và kiến ​​trúc mạng bên dưới.

Trong những ngày đầu tiên của Internet, việc sử dụng nó chỉ giới hạn trong quân đội và các trường đại học cho mục đích nghiên cứu và phát triển. Sau đó, khi tất cả các mạng hợp nhất với nhau và hình thành internet, dữ liệu được sử dụng để di chuyển qua mạng chuyển tuyến công cộng. Mọi người thông thường có thể gửi dữ liệu có thể nhạy cảm cao như thông tin đăng nhập ngân hàng, tên người dùng và mật khẩu, tài liệu cá nhân, chi tiết mua sắm trực tuyến hoặc bí mật các tài liệu.

Tất cả các mối đe dọa bảo mật đều có chủ ý, tức là chúng chỉ xảy ra nếu được kích hoạt một cách có chủ ý. Các mối đe dọa bảo mật có thể được chia thành các loại sau:

• Interruption

  Gián đoạn là một mối đe dọa bảo mật trong đó các tài nguyên sẵn có bị tấn công. Ví dụ: người dùng không thể truy cập máy chủ web của họ hoặc máy chủ web bị tấn công.

• Privacy-Breach

  Trong mối đe dọa này, quyền riêng tư của người dùng bị xâm phạm. Một người nào đó, không phải là người được ủy quyền đang truy cập hoặc chặn dữ liệu được gửi hoặc nhận bởi người dùng được xác thực ban đầu.

• Integrity

  Loại mối đe dọa này bao gồm bất kỳ thay đổi hoặc sửa đổi nào trong bối cảnh giao tiếp ban đầu. Kẻ tấn công chặn và nhận dữ liệu do người gửi gửi và kẻ tấn công sau đó sửa đổi hoặc tạo dữ liệu sai và gửi đến người nhận. Người nhận nhận được dữ liệu giả định rằng nó đang được gửi bởi Người gửi ban đầu.

• Authenticity

  Mối đe dọa này xảy ra khi một kẻ tấn công hoặc một kẻ vi phạm bảo mật, đóng giả là một người chân chính và truy cập các tài nguyên hoặc giao tiếp với những người dùng chính hãng khác.

Không có kỹ thuật nào trên thế giới hiện tại có thể cung cấp bảo mật 100%. Tuy nhiên, có thể thực hiện các bước để bảo mật dữ liệu khi dữ liệu di chuyển trong mạng hoặc internet không an toàn. Kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất là Cryptography.

Mật mã học là một kỹ thuật mã hóa dữ liệu văn bản thuần túy gây khó hiểu và khó diễn giải. Hiện nay có một số thuật toán mật mã như được mô tả bên dưới:

• Chìa khoá bí mật

• Khóa công khai

• Tóm lược thông điệp

Mã hóa khóa bí mật

Cả người gửi và người nhận đều có một khóa bí mật. Khóa bí mật này được sử dụng để mã hóa dữ liệu ở đầu người gửi. Sau khi dữ liệu được mã hóa, nó sẽ được gửi trên miền công cộng tới người nhận. Bởi vì người nhận biết và có Khóa bí mật, các gói dữ liệu được mã hóa có thể dễ dàng được giải mã.

Ví dụ về mã hóa khóa bí mật là Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu (DES). Trong mã hóa Khóa bí mật, yêu cầu phải có khóa riêng cho từng máy chủ trên mạng gây khó khăn cho việc quản lý.

Mã hóa khóa công khai

Trong hệ thống mã hóa này, mọi người dùng đều có Khóa bí mật của riêng mình và nó không nằm trong miền chia sẻ. Khóa bí mật không bao giờ được tiết lộ trên phạm vi công cộng. Cùng với khóa bí mật, mỗi người dùng đều có khóa riêng nhưng công khai. Khóa công khai luôn được công khai và được Người gửi sử dụng để mã hóa dữ liệu. Khi người dùng nhận được dữ liệu được mã hóa, anh ta có thể dễ dàng giải mã nó bằng cách sử dụng Khóa bí mật của chính nó.

Ví dụ về mã hóa khóa công khai là Rivest-Shamir-Adleman (RSA).

Tóm lược thông điệp

Trong phương pháp này, dữ liệu thực tế không được gửi đi, thay vào đó một giá trị băm được tính toán và gửi đi. Người dùng cuối khác, tính toán giá trị băm của riêng mình và so sánh với giá trị vừa nhận được. Nếu cả hai giá trị băm đều khớp thì nó được chấp nhận nếu không thì sẽ bị từ chối.

Ví dụ về Thông báo thông báo là băm MD5. Nó chủ yếu được sử dụng trong xác thực trong đó mật khẩu người dùng được kiểm tra chéo với mật khẩu được lưu trên máy chủ.

Lớp vật lý trong mô hình OSI đóng vai trò tương tác với phần cứng thực tế và cơ chế báo hiệu. Lớp vật lý là lớp duy nhất của mô hình mạng OSI thực sự xử lý kết nối vật lý của hai trạm khác nhau. Lớp này xác định thiết bị phần cứng, hệ thống cáp, hệ thống dây điện, tần số, xung được sử dụng để biểu diễn tín hiệu nhị phân, v.v.

Lớp vật lý cung cấp các dịch vụ của nó cho lớp liên kết dữ liệu. Lớp liên kết dữ liệu chuyển giao các khung cho lớp vật lý. Lớp vật lý chuyển đổi chúng thành các xung điện, đại diện cho dữ liệu nhị phân. Dữ liệu nhị phân sau đó được gửi qua phương tiện có dây hoặc không dây.

Tín hiệu

Khi dữ liệu được gửi qua phương tiện vật lý, trước tiên nó cần được chuyển đổi thành tín hiệu điện từ. Dữ liệu tự nó có thể là tương tự như giọng nói của con người hoặc kỹ thuật số như tệp trên đĩa. Cả dữ liệu tương tự và kỹ thuật số đều có thể được biểu diễn dưới dạng tín hiệu kỹ thuật số hoặc tương tự.

• Digital Signals

  Tín hiệu số có bản chất là rời rạc và biểu diễn chuỗi các xung điện áp. Tín hiệu kỹ thuật số được sử dụng trong mạch của hệ thống máy tính.

• Analog Signals

  Tín hiệu tương tự có bản chất là dạng sóng liên tục và được biểu diễn bằng sóng điện từ liên tục.

Suy giảm đường truyền

Khi tín hiệu truyền qua môi trường, chúng có xu hướng xấu đi. Điều này có thể có nhiều lý do như đã đưa ra:

• Attenuation

  Để người nhận giải thích dữ liệu chính xác, tín hiệu phải đủ mạnh, khi tín hiệu đi qua môi trường, nó có xu hướng yếu hơn, vì nó bao phủ khoảng cách, nó sẽ mất cường độ.

• Dispersion

  Khi tín hiệu truyền qua các phương tiện truyền thông, nó có xu hướng lan truyền và chồng chéo lên nhau. Lượng phân tán phụ thuộc vào tần suất sử dụng.

• Delay distortion

  Tín hiệu được gửi qua phương tiện với tốc độ và tần số được xác định trước. Nếu tốc độ và tần số tín hiệu không khớp, có khả năng tín hiệu đến đích theo kiểu tùy ý. Trong phương tiện kỹ thuật số, điều này rất quan trọng là một số bit đạt sớm hơn những bit đã gửi trước đó.

• Noise

  Nhiễu hoặc dao động ngẫu nhiên trong tín hiệu tương tự hoặc kỹ thuật số được cho là nhiễu tín hiệu, có thể làm sai lệch thông tin thực tế đang được truyền tải. Tiếng ồn có thể được đặc trưng ở một trong các lớp sau:

  • Thermal Noise

    Nhiệt làm kích động các dây dẫn điện tử của môi trường có thể tạo ra tiếng ồn trong môi trường. Đến một mức nhất định, tiếng ồn nhiệt là khó tránh khỏi.

  • Intermodulation

    Khi nhiều tần số chia sẻ một phương tiện, sự giao thoa của chúng có thể gây ra tiếng ồn trong phương tiện đó. Nhiễu xuyên điều chế xảy ra nếu hai tần số khác nhau đang chia sẻ một phương tiện và một trong số chúng có cường độ quá mức hoặc bản thân thành phần không hoạt động đúng, thì tần số thu được có thể không được phân phối như mong đợi.

  • Crosstalk

    Loại nhiễu này xảy ra khi một tín hiệu ngoại lai xâm nhập vào phương tiện. Điều này là do tín hiệu trong một phương tiện ảnh hưởng đến tín hiệu của phương tiện thứ hai.

  • Impulse

    Tiếng ồn này được tạo ra do các nhiễu loạn không đều như ánh sáng, điện, đoản mạch hoặc các thành phần bị lỗi. Dữ liệu kỹ thuật số hầu hết bị ảnh hưởng bởi loại nhiễu này.

Phương tiện truyền dẫn

Phương tiện mà thông tin giữa hai hệ thống máy tính được gửi, được gọi là phương tiện truyền. Phương tiện truyền dẫn có hai dạng.

• Guided Media

  Tất cả các dây / cáp truyền thông đều là phương tiện được dẫn hướng, chẳng hạn như UTP, cáp đồng trục và cáp quang. Trong phương tiện này, người gửi và người nhận được kết nối trực tiếp và thông tin được gửi (hướng dẫn) qua nó.

• Unguided Media

  Không gian không dây hoặc không gian mở được cho là phương tiện không có hướng dẫn, vì không có kết nối giữa người gửi và người nhận. Thông tin được lan truyền trong không khí và bất kỳ ai kể cả người nhận thực sự đều có thể thu thập thông tin.

Dung lượng kênh

Tốc độ truyền thông tin được cho là dung lượng của kênh. Chúng tôi tính nó là tốc độ dữ liệu trong thế giới kỹ thuật số. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Bandwidth:  Giới hạn vật lý của phương tiện cơ bản.

• Error-rate:  Tiếp nhận thông tin không chính xác vì nhiễu.

• Encoding:  Số mức được sử dụng để báo hiệu.

Ghép kênh

Ghép kênh là một kỹ thuật trộn và gửi nhiều luồng dữ liệu qua một phương tiện duy nhất. Kỹ thuật này yêu cầu phần cứng hệ thống được gọi là bộ ghép kênh (MUX) để ghép kênh và gửi chúng trên một phương tiện, và bộ khử ghép kênh (DMUX) lấy thông tin từ phương tiện đó và phân phối đến các đích khác nhau.

Chuyển mạch

Chuyển mạch là một cơ chế mà dữ liệu / thông tin được gửi từ nguồn đến đích không được kết nối trực tiếp. Mạng có các thiết bị kết nối, nhận dữ liệu từ các nguồn được kết nối trực tiếp, lưu trữ dữ liệu, phân tích dữ liệu và sau đó chuyển tiếp đến thiết bị kết nối tiếp theo gần đích nhất.

Chuyển mạch có thể được phân loại là:

Dữ liệu hoặc thông tin có thể được lưu trữ theo hai cách, tương tự và kỹ thuật số. Để một máy tính sử dụng dữ liệu, nó phải ở dạng kỹ thuật số rời rạc, tương tự như dữ liệu, tín hiệu cũng có thể ở dạng tương tự và kỹ thuật số. Để truyền dữ liệu kỹ thuật số, trước tiên nó cần được chuyển đổi sang dạng kỹ thuật số.

Chuyển đổi kỹ thuật số sang kỹ thuật số

Phần này giải thích cách chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu kỹ thuật số. Nó có thể được thực hiện theo hai cách, mã hóa dòng và mã hóa khối. Đối với tất cả các giao tiếp, mã hóa dòng là cần thiết trong khi mã hóa khối là tùy chọn.

Mã hóa dòng

Quá trình chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu kỹ thuật số được gọi là Mã hóa dòng. Dữ liệu kỹ thuật số được tìm thấy ở định dạng nhị phân, được biểu diễn (lưu trữ) bên trong dưới dạng chuỗi số 1 và 0.

Tín hiệu kỹ thuật số được biểu thị bằng tín hiệu kín đáo, biểu thị dữ liệu kỹ thuật số. Có ba loại sơ đồ mã hóa đường truyền:

Mã hóa đơn cực

Các lược đồ mã hóa đơn cực sử dụng mức điện áp đơn để biểu diễn dữ liệu. Trong trường hợp này, để biểu diễn hệ nhị phân 1, điện áp cao được truyền và để biểu diễn 0, không có điện áp nào được truyền. Nó còn được gọi là Unipolar-Non-return-to-zero, bởi vì không có điều kiện nghỉ tức là nó đại diện cho 1 hoặc 0.

Mã hóa cực

Sơ đồ mã hóa phân cực sử dụng nhiều mức điện áp để biểu diễn các giá trị nhị phân. Mã hóa cực có sẵn trong bốn loại:

• Polar Non-Return to Zero (Polar NRZ)

  Nó sử dụng hai mức điện áp khác nhau để biểu diễn các giá trị nhị phân. Nói chung, điện áp dương đại diện cho 1 và giá trị âm đại diện cho 0. Nó cũng là NRZ vì không có điều kiện nghỉ.

  Đề án NRZ có hai biến thể: NRZ-L và NRZ-I.

  

  NRZ-L thay đổi mức điện áp khi gặp bit khác trong khi NRZ-I thay đổi điện áp khi gặp bit 1.

• Trở về số không (RZ)

  Vấn đề với NRZ là người nhận không thể kết luận khi nào một bit kết thúc và khi nào bắt đầu bit tiếp theo, trong trường hợp đồng hồ của người gửi và người nhận không được đồng bộ.

  

  RZ sử dụng ba mức điện áp, điện áp dương đại diện cho 1, điện áp âm đại diện cho 0 và điện áp 0 đại diện cho không. Tín hiệu thay đổi trong thời gian các bit không phải giữa các bit.

• Manchester

  Lược đồ mã hóa này là sự kết hợp của RZ và NRZ-L. Thời gian bit được chia thành hai nửa. Nó chuyển tiếp ở giữa bit và thay đổi pha khi gặp bit khác.

• Manchester khác biệt

  Lược đồ mã hóa này là sự kết hợp của RZ và NRZ-I. Nó cũng chuyển tiếp ở giữa bit nhưng chỉ thay đổi pha khi gặp 1.

Mã hóa lưỡng cực

Mã hóa lưỡng cực sử dụng ba mức điện áp, dương, âm và không. Điện áp 0 đại diện cho nhị phân 0 và bit 1 được biểu diễn bằng cách thay đổi điện áp âm và dương.

Mã hóa khối

Để đảm bảo độ chính xác của khung dữ liệu nhận được, các bit dư thừa được sử dụng. Ví dụ: trong chẵn lẻ, một bit chẵn lẻ được thêm vào để làm cho số 1 trong khung là chẵn. Bằng cách này, số lượng bit ban đầu được tăng lên. Nó được gọi là Mã hóa khối.

Mã hóa khối được biểu diễn bằng ký hiệu gạch chéo, mB / nB Nghĩa là khối m-bit được thay thế bằng khối n-bit trong đó n> m. Mã hóa khối bao gồm ba bước:

• Division,
• Substitution
• Combination.

Sau khi mã hóa khối được thực hiện, nó được mã hóa đường truyền để truyền.

Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số

Micrô tạo ra giọng nói tương tự và máy ảnh tạo ra video tương tự, được coi là dữ liệu tương tự. Để truyền dữ liệu tương tự này qua tín hiệu kỹ thuật số, chúng ta cần chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số.

Dữ liệu tương tự là một dòng dữ liệu liên tục ở dạng sóng trong khi dữ liệu số là rời rạc. Để chuyển đổi sóng tương tự thành dữ liệu số, chúng tôi sử dụng Điều chế mã xung (PCM).

PCM là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để chuyển đổi dữ liệu tương tự sang dạng số. Nó bao gồm ba bước:

• Sampling
• Quantization
• Encoding.

Lấy mẫu

Tín hiệu tương tự được lấy mẫu mỗi khoảng thời gian T. Yếu tố quan trọng nhất trong việc lấy mẫu là tốc độ lấy mẫu tín hiệu tương tự. Theo Định lý Nyquist, tốc độ lấy mẫu ít nhất phải bằng hai lần tần số cao nhất của tín hiệu.

Lượng tử hóa

Lấy mẫu tạo ra dạng tín hiệu tương tự liên tục rời rạc. Mỗi mẫu rời rạc cho thấy biên độ của tín hiệu tương tự tại trường hợp đó. Lượng tử hóa được thực hiện giữa giá trị biên độ lớn nhất và giá trị biên độ nhỏ nhất. Lượng tử hóa là sự xấp xỉ của giá trị tương tự tức thời.

Mã hóa

Trong mã hóa, mỗi giá trị gần đúng sau đó được chuyển đổi thành định dạng nhị phân.

Chế độ truyền

Chế độ truyền quyết định cách dữ liệu được truyền giữa hai máy tính. Dữ liệu nhị phân ở dạng 1s và 0s có thể được gửi theo hai chế độ khác nhau: Song song và Nối tiếp.

Truyền song song

Các bit nhị phân được tổ chức theo nhóm có độ dài cố định. Cả người gửi và người nhận đều được kết nối song song với số lượng đường dữ liệu bằng nhau. Cả hai máy tính đều phân biệt giữa dòng dữ liệu bậc cao và bậc thấp. Người gửi gửi tất cả các bit cùng một lúc trên tất cả các dòng Vì các dòng dữ liệu bằng số bit trong một nhóm hoặc khung dữ liệu nên một nhóm hoàn chỉnh gồm các bit (khung dữ liệu) được gửi trong một lần. Ưu điểm của truyền song song là tốc độ cao và nhược điểm là giá thành của dây dẫn, vì nó bằng số bit được gửi song song.

Truyền nối tiếp

Trong quá trình truyền nối tiếp, các bit được gửi lần lượt theo cách xếp hàng. Truyền nối tiếp chỉ cần một kênh liên lạc.

Truyền nối tiếp có thể là không đồng bộ hoặc đồng bộ.

Truyền nối tiếp không đồng bộ

Nó được đặt tên như vậy vì không có tầm quan trọng của thời gian. Các bit dữ liệu có mẫu cụ thể và chúng giúp người nhận nhận ra các bit dữ liệu bắt đầu và kết thúc. Ví dụ: số 0 được đặt trước trên mỗi byte dữ liệu và một hoặc nhiều số 1 được thêm vào cuối.

Hai khung dữ liệu liên tục (byte) có thể có khoảng cách giữa chúng.

Truyền nối tiếp đồng bộ

Định thời trong truyền đồng bộ có tầm quan trọng vì không có cơ chế nào được tuân theo để nhận ra các bit dữ liệu bắt đầu và kết thúc, không có mẫu hoặc phương thức tiền tố / hậu tố. Các bit dữ liệu được gửi ở chế độ liên tục mà không duy trì khoảng cách giữa các byte (8 bit). Một chuỗi bit dữ liệu có thể chứa một số byte. Do đó, thời điểm trở nên rất quan trọng.

Người nhận tùy thuộc vào việc nhận dạng và tách các bit thành từng byte. Ưu điểm của truyền đồng bộ là tốc độ cao và nó không có chi phí bổ sung bit đầu trang và chân trang như trong truyền không đồng bộ.

Để gửi dữ liệu kỹ thuật số qua phương tiện tương tự, nó cần được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự. Có thể có hai trường hợp tùy theo định dạng dữ liệu.

Bandpass:Các bộ lọc được sử dụng để lọc và chuyển các tần số quan tâm. Thông dải là dải tần số có thể vượt qua bộ lọc.

Low-pass: Thông thấp là một bộ lọc chuyển tín hiệu tần số thấp.

Khi dữ liệu kỹ thuật số được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự dải thông, nó được gọi là chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự. Khi tín hiệu tương tự thông thấp được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự thông dải, nó được gọi là chuyển đổi tương tự sang tương tự.

Chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự

Khi dữ liệu từ máy tính này được gửi đến máy tính khác thông qua một số sóng mang tương tự, đầu tiên nó được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự. Tín hiệu tương tự được sửa đổi để phản ánh dữ liệu kỹ thuật số.

Một tín hiệu tương tự được đặc trưng bởi biên độ, tần số và pha của nó. Có ba loại chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự:

• Amplitude Shift Keying

  Trong kỹ thuật chuyển đổi này, biên độ của tín hiệu sóng mang tương tự được sửa đổi để phản ánh dữ liệu nhị phân.

  

  Khi dữ liệu nhị phân đại diện cho chữ số 1, biên độ được giữ; nếu không, nó được đặt thành 0. Cả tần số và pha vẫn giống như trong tín hiệu sóng mang ban đầu.

• Frequency Shift Keying

  Trong kỹ thuật chuyển đổi này, tần số của tín hiệu sóng mang tương tự được sửa đổi để phản ánh dữ liệu nhị phân.

  

  Kỹ thuật này sử dụng hai tần số, f1 và f2. Một trong số chúng, ví dụ f1, được chọn để biểu diễn chữ số nhị phân 1 và chữ số còn lại được dùng để biểu thị chữ số nhị phân 0. Cả biên độ và pha của sóng mang đều được giữ nguyên.

• Phase Shift Keying

  Trong sơ đồ chuyển đổi này, pha của tín hiệu sóng mang ban đầu được thay đổi để phản ánh dữ liệu nhị phân.

  

  Khi gặp một ký hiệu nhị phân mới, pha của tín hiệu bị thay đổi. Biên độ và tần số của tín hiệu sóng mang ban đầu được giữ nguyên.

• Quadrature Phase Shift Keying

  QPSK thay đổi pha để phản ánh hai chữ số nhị phân cùng một lúc. Điều này được thực hiện trong hai giai đoạn khác nhau. Luồng dữ liệu nhị phân chính được chia đều thành hai luồng phụ. Dữ liệu nối tiếp được chuyển đổi song song trong cả hai luồng con và sau đó mỗi luồng được chuyển đổi thành tín hiệu số bằng kỹ thuật NRZ. Sau đó, cả hai tín hiệu kỹ thuật số được hợp nhất với nhau.

Chuyển đổi Analog sang Analog

Tín hiệu tương tự được sửa đổi để biểu diễn dữ liệu tương tự. Sự chuyển đổi này còn được gọi là Điều chế Tương tự. Điều chế tương tự được yêu cầu khi sử dụng thông dải. Chuyển đổi tương tự sang tương tự có thể được thực hiện theo ba cách:

• Amplitude Modulation

  Trong điều chế này, biên độ của tín hiệu sóng mang được sửa đổi để phản ánh dữ liệu tương tự.

  

  Điều chế biên độ được thực hiện bằng một hệ số nhân. Biên độ của tín hiệu điều chế (dữ liệu tương tự) được nhân với biên độ của tần số sóng mang, sau đó phản ánh dữ liệu tương tự.

  Tần số và pha của tín hiệu sóng mang không thay đổi.

• Frequency Modulation

  Trong kỹ thuật điều chế này, tần số của tín hiệu sóng mang được sửa đổi để phản ánh sự thay đổi mức điện áp của tín hiệu điều chế (dữ liệu tương tự).

  

  Biên độ và pha của tín hiệu sóng mang không bị thay đổi.

• Phase Modulation

  Trong kỹ thuật điều chế, pha của tín hiệu sóng mang được điều chế để phản ánh sự thay đổi điện áp (biên độ) của tín hiệu dữ liệu tương tự.

  

  Điều chế pha thực tế tương tự như Điều chế tần số, nhưng trong điều chế pha tần số của tín hiệu sóng mang không được tăng lên. Tần số của sóng mang là tín hiệu được thay đổi (dày đặc và thưa thớt) để phản ánh sự thay đổi điện áp trong biên độ của tín hiệu điều chế.

Phương tiện truyền dẫn không là gì khác ngoài phương tiện vật lý mà qua đó truyền thông diễn ra trong mạng máy tính.

Phương tiện từ tính

Một trong những cách thuận tiện nhất để truyền dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác, ngay cả trước khi mạng ra đời, là lưu nó trên một số phương tiện lưu trữ và chuyển dữ liệu vật lý từ trạm này sang trạm khác. Mặc dù nó có vẻ lỗi thời trong thế giới internet tốc độ cao ngày nay, nhưng khi dung lượng dữ liệu lớn, các phương tiện từ tính sẽ phát huy tác dụng.

Ví dụ, một ngân hàng phải xử lý và chuyển dữ liệu khổng lồ của khách hàng, ngân hàng này lưu trữ một bản sao lưu của nó ở một nơi xa về mặt địa lý nào đó vì lý do an ninh và để tránh những tai họa bất trắc. Nếu ngân hàng cần lưu trữ lượng dữ liệu dự phòng khổng lồ thì việc chuyển khoản qua internet là không khả thi. Các liên kết WAN có thể không hỗ trợ tốc độ cao như vậy. chi phí quá cao để có thể chi trả.

Trong những trường hợp này, sao lưu dữ liệu được lưu trữ trên băng từ hoặc đĩa từ, và sau đó được dịch chuyển vật lý ở những nơi xa.

Cáp xoắn đôi

Cáp xoắn đôi được làm bằng hai dây đồng cách điện bằng nhựa xoắn lại với nhau để tạo thành một phương tiện duy nhất. Trong số hai dây này, chỉ có một dây mang tín hiệu thực và một dây khác được sử dụng để tham chiếu mặt đất. Các vòng xoắn giữa các dây rất hữu ích trong việc giảm nhiễu (nhiễu điện từ) và nhiễu xuyên âm.

Có hai loại cáp xoắn đôi:

• Cáp xoắn đôi được bảo vệ (STP)

• Cáp xoắn đôi (UTP) không được che chắn

Cáp STP đi kèm với cặp dây xoắn được bọc trong lá kim loại. Điều này làm cho nó không quan tâm hơn đến tiếng ồn và xuyên âm.

UTP có bảy loại, mỗi loại phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể. Trong mạng máy tính, cáp Cat-5, Cat-5e và Cat-6 chủ yếu được sử dụng. Cáp UTP được kết nối bằng đầu nối RJ45.

Cáp đồng trục

Cáp đồng trục có hai dây bằng đồng. Dây lõi nằm ở trung tâm và nó được làm bằng dây dẫn rắn, lõi được bao bọc trong một vỏ bọc cách điện. Dây thứ hai được quấn xung quanh vỏ bọc và lần lượt được bọc bởi vỏ bọc cách điện.Tất cả được bao phủ bởi vỏ nhựa .

Do cấu trúc của nó, cáp đồng trục có khả năng mang tín hiệu tần số cao hơn so với cáp xoắn đôi. Cấu trúc bọc cung cấp cho nó một lá chắn tốt chống lại tiếng ồn và đàm thoại chéo. Cáp đồng trục cung cấp tốc độ băng thông cao lên đến 450 mbps.

Có ba loại cáp đồng trục cụ thể là RG-59 (Truyền hình cáp), RG-58 (Ethernet mỏng) và RG-11 (Ethernet dày). RG là viết tắt của Radio Government.

Cáp được kết nối bằng đầu nối BNC và BNC-T. Đầu cuối BNC được sử dụng để kết thúc dây ở các đầu xa.

Đường dây điện

Giao tiếp đường dây điện (PLC) là công nghệ Lớp 1 (Lớp vật lý) sử dụng cáp nguồn để truyền tín hiệu dữ liệu. Trong PLC, dữ liệu được điều chế được gửi qua cáp. Người nhận ở đầu kia khử điều chế và giải thích dữ liệu.

Vì đường dây điện được triển khai rộng rãi, PLC có thể làm cho tất cả các thiết bị được cấp nguồn được điều khiển và giám sát. PLC hoạt động ở chế độ bán song công.

Có hai loại PLC:

• PLC băng tần hẹp

• PLC băng rộng

PLC băng tần hẹp cung cấp tốc độ dữ liệu thấp hơn lên đến 100 giây kb / giây, vì chúng hoạt động ở tần số thấp hơn (3-5000 kHz). Chúng có thể trải rộng trên vài km.

PLC băng thông rộng cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn lên đến 100 Mbps và hoạt động ở tần số cao hơn (1,8 - 250 MHz). Chúng không thể mở rộng nhiều như PLC băng thông hẹp.

Sợi quang

Sợi quang hoạt động dựa trên các đặc tính của ánh sáng. Khi tia sáng chạm vào ở góc tới hạn, nó có xu hướng khúc xạ 90 độ. Tính chất này đã được sử dụng trong cáp quang. Lõi của cáp quang được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa cao cấp. Từ một đầu của nó, ánh sáng được phát ra, nó truyền qua nó và ở đầu kia máy dò ánh sáng phát hiện luồng ánh sáng và chuyển nó thành dữ liệu điện.

Fiber Optic cung cấp chế độ tốc độ cao nhất. Nó có hai chế độ, một là sợi đơn mode và thứ hai là sợi đa mode. Sợi quang đơn mode có thể mang một tia sáng duy nhất trong khi đa mode có khả năng mang nhiều chùm ánh sáng.

Fiber Optic cũng có các khả năng một chiều và hai chiều. Để kết nối và truy cập cáp quang, loại đầu nối đặc biệt được sử dụng. Đây có thể là Kênh thuê bao (SC), Đầu thẳng (ST) hoặc MT-RJ.

Truyền dẫn không dây là một dạng của phương tiện không có hướng dẫn. Giao tiếp không dây liên quan đến không có liên kết vật lý nào được thiết lập giữa hai hoặc nhiều thiết bị, giao tiếp không dây. Tín hiệu không dây được lan truyền trong không khí và được nhận và giải thích bởi các ăng-ten thích hợp.

Khi một ăng-ten được gắn vào mạch điện của máy tính hoặc thiết bị không dây, nó sẽ chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu không dây và lan truyền khắp nơi trong phạm vi tần số của nó. Bộ phận tiếp nhận ở đầu bên kia nhận các tín hiệu này và chuyển đổi chúng trở lại dữ liệu kỹ thuật số.

Một phần nhỏ của phổ điện từ có thể được sử dụng để truyền dẫn không dây.

Truyền dẫn vô tuyến

Tần số vô tuyến dễ tạo ra hơn và do có bước sóng lớn nên nó có thể xuyên qua các bức tường và cấu trúc như nhau. Tần số). Các tần số vô tuyến được chia thành sáu dải.

Sóng vô tuyến ở tần số thấp hơn có thể đi xuyên qua các bức tường trong khi RF cao hơn có thể truyền theo đường thẳng và dội ngược trở lại. Công suất của sóng tần số thấp giảm mạnh khi chúng bao phủ khoảng cách xa. Sóng vô tuyến tần số cao có nhiều năng lượng hơn.

Các tần số thấp hơn như dải tần VLF, LF, MF có thể di chuyển trên mặt đất tới 1000 km, trên bề mặt trái đất.

Sóng vô tuyến tần số cao dễ bị mưa và các chướng ngại vật khác hấp thụ. Họ sử dụng tầng điện ly của bầu khí quyển trái đất. Các sóng vô tuyến tần số cao như dải tần HF và VHF được lan truyền lên trên. Khi đến tầng điện ly, chúng bị khúc xạ trở lại trái đất.

Truyền vi sóng

Các sóng điện từ trên 100 MHz có xu hướng truyền theo đường thẳng và tín hiệu qua chúng có thể được gửi bằng cách chiếu những sóng đó tới một trạm cụ thể. Vì Vi sóng truyền theo đường thẳng, nên cả người gửi và người nhận phải được căn chỉnh để hoàn toàn trong tầm nhìn.

Vi ba có thể có bước sóng từ 1 mm - 1 mét và tần số từ 300 MHz đến 300 GHz.

Ăng-ten vi sóng tập trung sóng tạo thành chùm tia của nó. Như trong hình trên, nhiều ăng-ten có thể được căn chỉnh để đạt được xa hơn. Vi ba có tần số cao hơn và không xuyên qua tường như chướng ngại vật.

Việc truyền vi sóng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết và tần suất mà nó đang sử dụng.

Truyền hồng ngoại

Sóng hồng ngoại nằm giữa quang phổ ánh sáng nhìn thấy và vi sóng. Nó có bước sóng từ 700 nm đến 1 mm và dải tần từ 300 GHz đến 430-THz.

Sóng hồng ngoại được sử dụng cho các mục đích liên lạc tầm ngắn như truyền hình và điều khiển từ xa. Tia hồng ngoại truyền theo đường thẳng do đó bản chất là có hướng. Do dải tần số cao, Hồng ngoại không thể vượt qua các chướng ngại vật như bức tường.

Truyền ánh sáng

Phổ điện từ cao nhất có thể được sử dụng để truyền dữ liệu là tín hiệu ánh sáng hoặc quang học. Điều này đạt được nhờ LASER.

Do sử dụng ánh sáng tần số, nó có xu hướng truyền theo đường thẳng, do đó người gửi và người nhận phải ở trong tầm ngắm. Bởi vì quá trình truyền laser là một chiều, ở cả hai đầu của giao tiếp, laser và máy dò ảnh cần được lắp đặt. Chùm tia laze thường rộng 1mm, do đó việc căn chỉnh hai thụ thể xa nhau chỉ vào nguồn tia laze là một công việc chính xác.

Laser hoạt động như Tx (máy phát) và máy dò ảnh hoạt động như Rx (máy thu).

Tia laser không thể xuyên qua các chướng ngại vật như tường, mưa và sương mù dày đặc. Ngoài ra, chùm tia laze bị biến dạng bởi gió, nhiệt độ khí quyển hoặc sự thay đổi nhiệt độ trong đường truyền.

Laser an toàn cho việc truyền dữ liệu vì rất khó để chạm tia laser rộng 1mm mà không làm gián đoạn kênh liên lạc.

Ghép kênh là một kỹ thuật mà theo đó các luồng truyền dẫn tương tự và kỹ thuật số khác nhau có thể được xử lý đồng thời trên một liên kết được chia sẻ. Ghép kênh phân chia môi trường dung lượng cao thành phương tiện logic dung lượng thấp, sau đó được chia sẻ bởi các luồng khác nhau.

Có thể liên lạc qua không khí (tần số vô tuyến), sử dụng phương tiện vật lý (cáp) và ánh sáng (cáp quang). Tất cả các phương tiện đều có khả năng ghép kênh.

Khi nhiều người gửi cố gắng gửi qua một phương tiện duy nhất, một thiết bị được gọi là Bộ ghép kênh sẽ chia kênh vật lý và phân bổ một kênh cho mỗi người. Ở đầu kia của giao tiếp, Bộ ghép kênh nhận dữ liệu từ một phương tiện duy nhất, xác định từng phương tiện và gửi đến các máy thu khác nhau.

Ghép kênh tần số

Khi sóng mang là tần số, FDM được sử dụng. FDM là một công nghệ tương tự. FDM phân chia phổ tần hoặc băng thông sóng mang trong các kênh logic và phân bổ một người dùng cho mỗi kênh. Mỗi người dùng có thể sử dụng tần số kênh một cách độc lập và có quyền truy cập độc quyền vào tần số đó. Tất cả các kênh được phân chia theo cách mà chúng không trùng lặp với nhau. Các kênh được ngăn cách bởi các dải bảo vệ. Băng tần bảo vệ là tần số không được sử dụng bởi một trong hai kênh.

Ghép kênh phân chia thời gian

TDM được áp dụng chủ yếu trên các tín hiệu kỹ thuật số nhưng cũng có thể được áp dụng trên các tín hiệu tương tự. Trong TDM, kênh chia sẻ được chia cho người dùng của nó theo khoảng thời gian. Mỗi người dùng chỉ có thể truyền dữ liệu trong khoảng thời gian được cung cấp. Tín hiệu kỹ thuật số được chia theo khung, tương đương với khe thời gian tức là khung có kích thước tối ưu có thể được truyền trong khe thời gian nhất định.

TDM hoạt động ở chế độ đồng bộ. Cả hai đầu, tức là Bộ ghép kênh và Bộ tách kênh được đồng bộ kịp thời và cả hai chuyển sang kênh tiếp theo đồng thời.

Khi kênh A truyền khung của nó ở một đầu, Bộ tách ghép sẽ cung cấp phương tiện cho kênh A ở đầu kia. Ngay khi khe thời gian của kênh A hết hạn, bên này sẽ chuyển sang kênh B. Ở đầu kia, Bộ ghép kênh hoạt động theo cách đồng bộ và cung cấp phương tiện cho kênh B. Tín hiệu từ các kênh khác nhau truyền đi theo cách xen kẽ.

Ghép kênh phân chia theo bước sóng

Ánh sáng có bước sóng (màu sắc) khác nhau. Trong chế độ cáp quang, nhiều tín hiệu sóng mang quang được ghép thành một sợi quang bằng cách sử dụng các bước sóng khác nhau. Đây là một kỹ thuật ghép kênh tương tự và được thực hiện về mặt khái niệm theo cách tương tự như FDM nhưng sử dụng ánh sáng làm tín hiệu.

Hơn nữa, trên mỗi bước sóng phân chia thời gian có thể được kết hợp để chứa nhiều tín hiệu dữ liệu hơn.

Ghép kênh phân chia mã

Nhiều tín hiệu dữ liệu có thể được truyền qua một tần số duy nhất bằng cách sử dụng Ghép kênh phân chia theo mã. FDM chia tần số thành các kênh nhỏ hơn nhưng CDM cho phép người dùng sử dụng toàn bộ băng thông và truyền tín hiệu mọi lúc bằng một mã duy nhất. CDM sử dụng mã trực giao để lan truyền tín hiệu.

Mỗi trạm được gán một mã duy nhất, được gọi là chip. Tín hiệu truyền đi với các mã này một cách độc lập, bên trong toàn bộ băng thông. Người nhận biết trước tín hiệu mã chip mà nó phải nhận.

Chuyển mạch là quá trình chuyển tiếp các gói đến từ một cổng đến một cổng dẫn đến đích. Khi dữ liệu đến trên một cổng, nó được gọi là xâm nhập và khi dữ liệu rời khỏi một cổng hoặc đi ra ngoài, nó được gọi là đi ra. Một hệ thống thông tin liên lạc có thể bao gồm số lượng công tắc và nút. Ở cấp độ rộng, chuyển đổi có thể được chia thành hai loại chính:

• Connectionless: Dữ liệu được chuyển tiếp thay mặt cho các bảng chuyển tiếp. Không yêu cầu bắt tay trước và xác nhận là tùy chọn.

• Connection Oriented:  Trước khi chuyển dữ liệu được chuyển tiếp đến đích, cần phải thiết lập trước mạch dọc theo đường dẫn giữa cả hai điểm cuối. Dữ liệu sau đó được chuyển tiếp trên mạch đó. Sau khi chuyển xong, mạch có thể được giữ lại để sử dụng trong tương lai hoặc có thể tắt ngay lập tức.

Chuyển mạch

Khi hai nút giao tiếp với nhau qua một đường truyền thông tin chuyên dụng, nó được gọi là chuyển mạch kênh. mạch phải được thiết lập để việc truyền dữ liệu có thể diễn ra.

Mạch có thể tồn tại vĩnh viễn hoặc tạm thời. Các ứng dụng sử dụng chuyển mạch kênh có thể phải trải qua ba giai đoạn:

• Thiết lập một mạch

• Chuyển dữ liệu

• Ngắt kết nối mạch

Chuyển mạch kênh được thiết kế cho các ứng dụng thoại. Điện thoại là ví dụ phù hợp nhất về chuyển mạch kênh. Trước khi người dùng có thể thực hiện cuộc gọi, một đường dẫn ảo giữa người gọi và người gọi được thiết lập qua mạng.

Chuyển đổi tin nhắn

Kỹ thuật này ở đâu đó giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Trong chuyển mạch thông điệp, toàn bộ thông điệp được coi như một đơn vị dữ liệu và được chuyển / chuyển toàn bộ.

Một công tắc làm việc trên chuyển đổi thông điệp, trước tiên nhận toàn bộ thông điệp và đệm nó cho đến khi có sẵn tài nguyên để chuyển nó sang bước tiếp theo. Nếu bước tiếp theo không có đủ tài nguyên để chứa thông báo kích thước lớn, thông báo sẽ được lưu trữ và chuyển đổi chờ.

Kỹ thuật này được coi là thay thế cho chuyển mạch kênh. Như trong chuyển mạch kênh, toàn bộ đường dẫn chỉ bị chặn đối với hai thực thể. Chuyển mạch bản tin được thay thế bằng chuyển mạch gói. Chuyển đổi tin nhắn có những hạn chế sau:

• Mọi công tắc trong đường chuyển tiếp cần đủ bộ nhớ để chứa toàn bộ thư.

• Do kỹ thuật lưu trữ và chuyển tiếp và chờ đợi cho đến khi có sẵn tài nguyên, việc chuyển đổi tin nhắn rất chậm.

• Chuyển đổi tin nhắn không phải là một giải pháp cho các ứng dụng truyền trực tuyến và thời gian thực.

Chuyển đổi gói

Những thiếu sót của chuyển mạch tin nhắn đã sinh ra ý tưởng về chuyển mạch gói. Toàn bộ thông điệp được chia thành các phần nhỏ hơn gọi là gói tin. Thông tin chuyển mạch được thêm vào phần đầu của mỗi gói và được truyền độc lập.

Các thiết bị mạng trung gian dễ dàng lưu trữ các gói kích thước nhỏ hơn và chúng không tốn nhiều tài nguyên trên đường truyền sóng mang hoặc trong bộ nhớ trong của bộ chuyển mạch.

Chuyển mạch gói nâng cao hiệu quả đường truyền vì các gói từ nhiều ứng dụng có thể được ghép qua sóng mang. Internet sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói. Chuyển đổi gói cho phép người dùng phân biệt các luồng dữ liệu dựa trên mức độ ưu tiên. Các gói được lưu trữ và chuyển tiếp theo mức độ ưu tiên của chúng để cung cấp chất lượng dịch vụ.

Lớp liên kết dữ liệu là lớp thứ hai của Mô hình phân lớp OSI. Lớp này là một trong những lớp phức tạp nhất và có chức năng và trách nhiệm phức tạp. Lớp liên kết dữ liệu ẩn các chi tiết của phần cứng bên dưới và thể hiện chính nó lên lớp trên làm phương tiện giao tiếp.

Lớp liên kết dữ liệu hoạt động giữa hai máy chủ được kết nối trực tiếp theo một nghĩa nào đó. Kết nối trực tiếp này có thể là điểm tới điểm hoặc phát sóng. Các hệ thống trên mạng quảng bá được cho là trên cùng một liên kết. Công việc của lớp liên kết dữ liệu có xu hướng trở nên phức tạp hơn khi nó xử lý nhiều máy chủ trên miền xung đột đơn.

Lớp liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển đổi luồng dữ liệu thành tín hiệu từng bit và gửi dữ liệu đó qua phần cứng bên dưới. Ở đầu nhận, lớp liên kết dữ liệu lấy dữ liệu từ phần cứng ở dạng tín hiệu điện, tập hợp chúng ở định dạng khung có thể nhận biết được và chuyển giao cho lớp trên.

Lớp liên kết dữ liệu có hai lớp con:

• Logical Link Control: Nó xử lý các giao thức, kiểm soát luồng và kiểm soát lỗi

• Media Access Control: Nó đề cập đến việc kiểm soát thực tế phương tiện

Chức năng của Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu thực hiện nhiều nhiệm vụ thay cho lớp trên. Đó là:

• Framing

  Lớp liên kết dữ liệu lấy các gói từ Lớp mạng và đóng gói chúng thành các Khung, sau đó, nó gửi từng khung từng chút một trên phần cứng. Ở đầu thu, lớp liên kết dữ liệu nhận tín hiệu từ phần cứng và tập hợp chúng thành khung.

• Addressing

  Lớp liên kết dữ liệu cung cấp cơ chế định địa chỉ phần cứng lớp 2. Địa chỉ phần cứng được coi là duy nhất trên liên kết. Nó được mã hóa thành phần cứng tại thời điểm sản xuất.

• Synchronization

  Khi khung dữ liệu được gửi trên liên kết, cả hai máy phải được đồng bộ hóa để quá trình truyền diễn ra.

• Error Control

  Đôi khi tín hiệu có thể gặp sự cố trong quá trình chuyển đổi và các bit bị lật. Các lỗi này được phát hiện và cố gắng khôi phục các bit dữ liệu thực tế. Nó cũng cung cấp cơ chế báo lỗi cho người gửi.

• Flow Control

  Các trạm trên cùng một liên kết có thể có tốc độ hoặc dung lượng khác nhau. Lớp liên kết dữ liệu đảm bảo kiểm soát luồng cho phép cả hai máy trao đổi dữ liệu trên cùng một tốc độ.

• Multi-Access

  Khi máy chủ lưu trữ trên liên kết được chia sẻ cố gắng truyền dữ liệu, nó có khả năng xảy ra va chạm cao. Lớp liên kết dữ liệu cung cấp cơ chế như CSMA / CD để trang bị khả năng truy cập phương tiện chia sẻ giữa nhiều Hệ thống.

Có nhiều lý do như nhiễu, nói chuyện chéo,… có thể khiến dữ liệu bị hỏng trong quá trình truyền. Các lớp trên hoạt động dựa trên một số quan điểm tổng quát về kiến ​​trúc mạng và không nhận thức được việc xử lý dữ liệu phần cứng thực tế. Do đó, các lớp trên mong đợi việc truyền không có lỗi giữa các hệ thống. Hầu hết các ứng dụng sẽ không hoạt động như mong đợi nếu chúng nhận được dữ liệu sai. Các ứng dụng như thoại và video có thể không bị ảnh hưởng và với một số lỗi, chúng vẫn có thể hoạt động tốt.

Lớp liên kết dữ liệu sử dụng một số cơ chế kiểm soát lỗi để đảm bảo rằng các khung (luồng bit dữ liệu) được truyền với mức độ chính xác nhất định. Nhưng để hiểu cách kiểm soát lỗi, điều cần thiết là phải biết loại lỗi nào có thể xảy ra.

Các loại lỗi

Có thể có ba loại lỗi:

• Single bit error

  

  Trong một khung hình, chỉ có một bit, ở bất kỳ đâu, bị hỏng.

• Multiple bits error

  

  Khung được nhận với nhiều hơn một bit ở trạng thái bị hỏng.

• Burst error

  

  Khung chứa hơn 1 bit liên tiếp bị hỏng.

Cơ chế kiểm soát lỗi có thể bao gồm hai cách khả thi:

• Phát hiện lỗi

• Sửa lỗi

Phát hiện lỗi

Lỗi trong các khung đã nhận được phát hiện bằng Kiểm tra chẵn lẻ và Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC). Trong cả hai trường hợp, một số bit phụ được gửi cùng với dữ liệu thực tế để xác nhận rằng các bit nhận được ở đầu kia giống như chúng đã được gửi. Nếu quá trình kiểm tra đối chiếu ở đầu thu không thành công, các bit được coi là bị hỏng.

Kiểm tra chẵn lẻ

Một bit bổ sung được gửi cùng với các bit gốc để tạo thành số 1s hoặc là chẵn trong trường hợp chẵn lẻ hoặc lẻ trong trường hợp chẵn lẻ.

Người gửi trong khi tạo một khung sẽ đếm số 1 trong đó. Ví dụ: nếu sử dụng chẵn lẻ và số 1 là chẵn thì một bit có giá trị 0 sẽ được thêm vào. Theo cách này, số 1 vẫn là số chẵn, nếu số 1 là lẻ, để làm cho nó chẵn một bit với giá trị 1 được thêm vào.

Người nhận chỉ cần đếm số 1 trong một khung hình. Nếu số đếm 1 là chẵn và chẵn lẻ được sử dụng, khung được coi là không bị hỏng và được chấp nhận. Nếu số đếm 1s là số lẻ và sử dụng tính chẵn lẻ thì khung hình vẫn không bị hỏng.

Nếu một bit đơn lẻ bị lật trong quá trình truyền, bộ thu có thể phát hiện ra nó bằng cách đếm số 1s. Nhưng khi có nhiều hơn một bit bị lỗi, thì người nhận sẽ rất khó phát hiện ra lỗi.

Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC)

CRC là một cách tiếp cận khác để phát hiện xem khung nhận được có chứa dữ liệu hợp lệ hay không. Kỹ thuật này liên quan đến việc phân chia nhị phân các bit dữ liệu được gửi đi. Số chia được tạo ra bằng cách sử dụng đa thức. Người gửi thực hiện phép toán phân chia trên các bit được gửi và tính phần còn lại. Trước khi gửi các bit thực, người gửi sẽ thêm phần còn lại vào cuối các bit thực. Các bit dữ liệu thực tế cộng với phần còn lại được gọi là từ mã. Người gửi truyền các bit dữ liệu dưới dạng từ mã.

Ở đầu kia, người nhận thực hiện thao tác chia trên các từ mã sử dụng cùng một ước số CRC. Nếu phần còn lại chứa tất cả các số không thì các bit dữ liệu được chấp nhận, nếu không, nó được coi là có một số lỗi dữ liệu đã xảy ra khi chuyển tiếp.

Sửa lỗi

Trong thế giới kỹ thuật số, việc sửa lỗi có thể được thực hiện theo hai cách:

• Backward Error Correction  Khi người nhận phát hiện ra lỗi trong dữ liệu nhận được, nó sẽ yêu cầu người gửi truyền lại đơn vị dữ liệu.

• Forward Error Correction  Khi bộ thu phát hiện một số lỗi trong dữ liệu nhận được, nó sẽ thực thi mã sửa lỗi, giúp nó tự động khôi phục và sửa một số loại lỗi.

Cách đầu tiên, Backward Error Correction, rất đơn giản và chỉ có thể được sử dụng hiệu quả khi việc truyền lại không tốn kém. Ví dụ, sợi quang học. Nhưng trong trường hợp truyền không dây, việc truyền lại có thể tốn quá nhiều chi phí. Trong trường hợp sau, Sửa lỗi Chuyển tiếp được sử dụng.

Để sửa lỗi trong khung dữ liệu, máy thu phải biết chính xác bit nào trong khung bị lỗi. Để xác định vị trí bit bị lỗi, các bit dư thừa được sử dụng làm bit chẵn lẻ để phát hiện lỗi. Ví dụ, chúng tôi lấy các từ ASCII (dữ liệu 7 bit), sau đó có thể có 8 loại thông tin chúng tôi cần: bảy bit đầu tiên cho chúng tôi biết bit nào là lỗi và một chút nữa để nói rằng không có lỗi.

Đối với m bit dữ liệu, r bit dư thừa được sử dụng. r bit có thể cung cấp kết hợp 2r thông tin. Trong từ mã bit m + r, có khả năng bản thân các bit r có thể bị hỏng. Vì vậy số bit r được sử dụng phải thông báo về vị trí của m + r bit cộng với thông tin không lỗi, tức là m + r + 1.

Lớp liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm thực hiện luồng điểm-điểm và cơ chế kiểm soát lỗi.

Kiểm soát lưu lượng

Khi một khung dữ liệu (dữ liệu Lớp-2) được gửi từ máy chủ này sang máy chủ khác qua một phương tiện duy nhất, người gửi và người nhận phải hoạt động ở cùng một tốc độ. Tức là, người gửi gửi ở tốc độ mà người nhận có thể xử lý và chấp nhận dữ liệu. Điều gì sẽ xảy ra nếu tốc độ (phần cứng / phần mềm) của người gửi hoặc người nhận khác nhau? Nếu người gửi gửi quá nhanh, người nhận có thể bị quá tải, (đầm lầy) và dữ liệu có thể bị mất.

Hai loại cơ chế có thể được triển khai để kiểm soát luồng:

• Stop and WaitCơ chế điều khiển luồng này buộc người gửi sau khi truyền một khung dữ liệu phải dừng lại và đợi cho đến khi nhận được thông báo của khung dữ liệu đã gửi.

  

• Sliding Window

  Trong cơ chế điều khiển luồng này, cả người gửi và người nhận đều đồng ý về số lượng khung dữ liệu mà sau đó xác nhận sẽ được gửi. Như chúng ta đã tìm hiểu, cơ chế kiểm soát luồng dừng và chờ gây lãng phí tài nguyên, giao thức này cố gắng tận dụng các tài nguyên bên dưới càng nhiều càng tốt.

Kiểm soát lỗi

Khi khung dữ liệu được truyền, có khả năng khung dữ liệu có thể bị mất trong quá trình truyền tải hoặc khung dữ liệu nhận được bị hỏng. Trong cả hai trường hợp, người nhận không nhận được khung dữ liệu chính xác và người gửi không biết gì về bất kỳ tổn thất nào. Trong trường hợp đó, cả người gửi và người nhận đều được trang bị một số giao thức giúp họ phát hiện các lỗi truyền tải chẳng hạn như mất dữ liệu- khung. Do đó, người gửi truyền lại khung dữ liệu hoặc người nhận có thể yêu cầu gửi lại khung dữ liệu trước đó.

Yêu cầu đối với cơ chế kiểm soát lỗi:

• Error detection  - Người gửi và người nhận, cả hai hoặc bất kỳ, phải chắc chắn rằng có một số lỗi trong quá trình vận chuyển.

• Positive ACK  - Khi người nhận nhận được một khung chính xác, nó sẽ xác nhận nó.

• Negative ACK  - Khi người nhận nhận được một khung bị hỏng hoặc một khung trùng lặp, nó sẽ gửi lại một NACK cho người gửi và người gửi phải truyền lại đúng khung đó.

• Retransmission:  Người gửi duy trì đồng hồ và đặt khoảng thời gian chờ. Nếu một xác nhận của một khung dữ liệu được truyền trước đó không đến trước thời gian chờ, người gửi sẽ truyền lại khung đó, nghĩ rằng khung đó hoặc thông báo của nó bị mất khi truyền.

Có ba loại kỹ thuật có sẵn mà lớp liên kết dữ liệu có thể triển khai để kiểm soát lỗi bằng Yêu cầu lặp lại tự động (ARQ):

• ARQ dừng và chờ

  

  Quá trình chuyển đổi sau có thể xảy ra trong ARQ Dừng và Chờ:

  • Người gửi duy trì một bộ đếm thời gian chờ.
  • Khi một khung được gửi đi, người gửi sẽ bắt đầu bộ đếm thời gian chờ.
  • Nếu xác nhận khung đến đúng lúc, người gửi sẽ truyền khung tiếp theo trong hàng đợi.
  • Nếu thông báo không đến kịp thời, người gửi sẽ giả định rằng khung hoặc thông báo nhận của nó bị mất trong quá trình vận chuyển. Người gửi truyền lại khung và bắt đầu bộ đếm thời gian chờ.
  • Nếu nhận được một xác nhận phủ định, người gửi sẽ truyền lại khung.

• Go-Back-N ARQ

  Cơ chế dừng và chờ của ARQ không sử dụng tài nguyên ở mức tốt nhất. Khi nhận được xác nhận, người gửi sẽ không sử dụng và không làm gì cả. Trong phương pháp Go-Back-N ARQ, cả người gửi và người nhận đều duy trì một cửa sổ.

  

  Kích thước cửa sổ gửi cho phép người gửi gửi nhiều khung mà không nhận được xác nhận của những khung trước đó. Cửa sổ nhận cho phép người nhận nhận nhiều khung hình và xác nhận chúng. Người nhận theo dõi số thứ tự của khung đến.

  Khi người gửi gửi tất cả các khung trong cửa sổ, nó sẽ kiểm tra xem nó đã nhận được xác nhận tích cực ở số thứ tự nào. Nếu tất cả các khung đều được xác nhận tích cực, người gửi sẽ gửi tập hợp các khung tiếp theo. Nếu người gửi nhận thấy rằng nó đã nhận được NACK hoặc không nhận được bất kỳ ACK nào cho một khung cụ thể, nó sẽ truyền lại tất cả các khung mà sau đó nó không nhận được bất kỳ ACK dương nào.

• ARQ lặp lại có chọn lọc

  Trong Go-back-N ARQ, giả định rằng bộ thu không có bất kỳ không gian đệm nào cho kích thước cửa sổ của nó và phải xử lý từng khung hình khi nó xuất hiện. Điều này buộc người gửi phải truyền lại tất cả các khung không được thừa nhận.

  

  Trong ARQ có chọn lọc-lặp lại, người nhận trong khi theo dõi số thứ tự, đệm các khung trong bộ nhớ và gửi NACK cho duy nhất khung bị thiếu hoặc bị hỏng.

  Người gửi trong trường hợp này, chỉ gửi gói mà NACK được nhận.

Lớp-3 trong mô hình OSI được gọi là Lớp mạng. Lớp mạng quản lý các tùy chọn liên quan đến máy chủ lưu trữ và địa chỉ mạng, quản lý mạng con và kết nối internet.

Lớp mạng chịu trách nhiệm định tuyến các gói từ nguồn đến đích trong hoặc ngoài mạng con. Hai mạng con khác nhau có thể có các lược đồ địa chỉ khác nhau hoặc các kiểu địa chỉ không tương thích. Tương tự với các giao thức, hai mạng con khác nhau có thể hoạt động trên các giao thức khác nhau không tương thích với nhau. Lớp mạng có trách nhiệm định tuyến các gói tin từ nguồn đến đích, ánh xạ các giao thức và lược đồ địa chỉ khác nhau.

Chức năng lớp 3

Các thiết bị hoạt động trên Lớp mạng chủ yếu tập trung vào định tuyến. Định tuyến có thể bao gồm các nhiệm vụ khác nhau nhằm đạt được một mục tiêu duy nhất. Đây có thể là:

• Định địa chỉ các thiết bị và mạng.

• Đang điền bảng định tuyến hoặc các tuyến đường tĩnh.

• Xếp hàng dữ liệu đến và đi và sau đó chuyển tiếp chúng theo các ràng buộc về chất lượng dịch vụ được thiết lập cho các gói đó.

• Kết nối Internet giữa hai mạng con khác nhau.

• Cung cấp gói tin đến đích với nỗ lực cao nhất.

• Cung cấp kết nối định hướng và cơ chế kết nối ít hơn.

Các tính năng của lớp mạng

Với các chức năng tiêu chuẩn của nó, Lớp 3 có thể cung cấp các tính năng khác nhau như:

• Quản lý chất lượng dịch vụ

• Cân bằng tải và quản lý liên kết

• Security

• Tương quan của các giao thức và mạng con khác nhau với các lược đồ khác nhau.

• Thiết kế mạng logic khác với thiết kế mạng vật lý.

• L3 VPN và đường hầm có thể được sử dụng để cung cấp kết nối chuyên dụng đầu cuối.

Giao thức Internet được coi trọng và triển khai rộng rãi Giao thức lớp mạng giúp giao tiếp các thiết bị đầu cuối qua internet. Nó có hai hương vị. IPv4 đã thống trị thế giới trong nhiều thập kỷ nhưng hiện đang cạn kiệt không gian địa chỉ. IPv6 được tạo ra để thay thế IPv4 và hy vọng cũng giảm thiểu các hạn chế của IPv4.

Định địa chỉ mạng lớp 3 là một trong những nhiệm vụ chính của Lớp mạng. Địa chỉ mạng luôn logic, tức là đây là những địa chỉ dựa trên phần mềm có thể được thay đổi bằng các cấu hình thích hợp.

Địa chỉ mạng luôn trỏ tới máy chủ / nút / máy chủ hoặc nó có thể đại diện cho toàn bộ mạng. Địa chỉ mạng luôn được cấu hình trên card giao diện mạng và thường được hệ thống ánh xạ với địa chỉ MAC (địa chỉ phần cứng hoặc địa chỉ lớp 2) của máy cho giao tiếp Lớp 2.

Có nhiều loại địa chỉ mạng khác nhau đang tồn tại:

• IP

• IPX

• AppleTalk

Chúng tôi đang thảo luận về IP ở đây vì nó là IP duy nhất mà chúng tôi sử dụng trong thực tế ngày nay.

Định địa chỉ IP cung cấp cơ chế để phân biệt giữa máy chủ và mạng. Bởi vì địa chỉ IP được gán theo cách phân cấp, một máy chủ lưu trữ luôn nằm trong một mạng cụ thể. Máy chủ lưu trữ cần giao tiếp bên ngoài mạng con của nó, cần biết địa chỉ mạng đích, nơi gói / dữ liệu sẽ được gửi đi.

Các máy chủ trong mạng con khác nhau cần một cơ chế để xác định vị trí của nhau. Tác vụ này có thể được thực hiện bởi DNS. DNS là một máy chủ cung cấp địa chỉ Lớp 3 của máy chủ lưu trữ từ xa được ánh xạ với tên miền của nó hoặc FQDN. Khi một máy chủ có được Địa chỉ lớp-3 (Địa chỉ IP) của máy chủ từ xa, nó sẽ chuyển tiếp tất cả gói của nó tới cổng của nó. Cổng là một bộ định tuyến được trang bị tất cả thông tin dẫn đến các gói định tuyến đến máy chủ đích.

Bộ định tuyến nhận trợ giúp của bảng định tuyến, bảng này có thông tin sau:

• Phương pháp kết nối mạng

Các bộ định tuyến khi nhận được một yêu cầu chuyển tiếp, sẽ chuyển tiếp gói đến bước tiếp theo của nó (bộ định tuyến liền kề) về phía đích.

Bộ định tuyến tiếp theo trên đường đi theo cùng một điều và cuối cùng gói dữ liệu đến đích của nó.

Địa chỉ mạng có thể là một trong những địa chỉ sau:

• Unicast (dành cho một máy chủ)

• Multicast (dành cho nhóm)

• Phát sóng (dành cho tất cả)

• Anycast (định mệnh đến gần nhất)

Theo mặc định, một bộ định tuyến không bao giờ chuyển tiếp lưu lượng phát sóng. Lưu lượng truy cập đa hướng sử dụng cách xử lý đặc biệt vì nó là phần lớn luồng video hoặc âm thanh có mức ưu tiên cao nhất. Anycast cũng tương tự như unicast, ngoại trừ việc các gói được phân phối đến đích gần nhất khi có nhiều đích.

Khi một thiết bị có nhiều con đường để đến đích, nó luôn chọn một con đường bằng cách thích nó hơn những con đường khác. Quá trình lựa chọn này được gọi là Định tuyến. Định tuyến được thực hiện bởi các thiết bị mạng đặc biệt được gọi là bộ định tuyến hoặc nó có thể được thực hiện bằng các quy trình phần mềm. Bộ định tuyến dựa trên phần mềm có chức năng hạn chế và phạm vi hạn chế.

Một bộ định tuyến luôn được cấu hình với một số tuyến đường mặc định. Một tuyến mặc định cho bộ định tuyến biết nơi chuyển tiếp một gói nếu không tìm thấy tuyến cho đích cụ thể. Trong trường hợp có nhiều đường dẫn để đến cùng một đích, bộ định tuyến có thể đưa ra quyết định dựa trên các thông tin sau:

• Hop Count

• Bandwidth

• Metric

• Prefix-length

• Delay

Các tuyến có thể được định cấu hình tĩnh hoặc học động. Một tuyến có thể được cấu hình để được ưu tiên hơn những tuyến khác.

Định tuyến Unicast

Hầu hết lưu lượng truy cập trên internet và mạng nội bộ được gọi là dữ liệu unicast hoặc lưu lượng truy cập unicast được gửi với đích xác định. Định tuyến dữ liệu unicast qua internet được gọi là định tuyến unicast. Đây là hình thức định tuyến đơn giản nhất vì điểm đến đã được biết trước. Do đó, bộ định tuyến chỉ phải tra cứu bảng định tuyến và chuyển tiếp gói tin đến bước tiếp theo.

Định tuyến phát sóng

Theo mặc định, các gói quảng bá không được định tuyến và chuyển tiếp bởi các bộ định tuyến trên bất kỳ mạng nào. Bộ định tuyến tạo ra các miền quảng bá. Nhưng nó có thể được cấu hình để chuyển tiếp các chương trình phát sóng trong một số trường hợp đặc biệt. Một tin nhắn quảng bá được gửi đến tất cả các thiết bị mạng.

Định tuyến truyền phát có thể được thực hiện theo hai cách (thuật toán):

• Một bộ định tuyến tạo ra một gói dữ liệu và sau đó gửi nó đến từng máy chủ một. Trong trường hợp này, bộ định tuyến tạo nhiều bản sao của gói dữ liệu đơn với các địa chỉ đích khác nhau. Tất cả các gói được gửi dưới dạng unicast nhưng vì chúng được gửi đến tất cả nên nó mô phỏng như thể bộ định tuyến đang phát sóng.

  Phương pháp này tiêu tốn nhiều băng thông và bộ định tuyến phải địa chỉ đích của mỗi nút.

• Thứ hai, khi bộ định tuyến nhận được một gói tin sẽ được phát đi, nó chỉ đơn giản là làm tràn các gói tin đó ra khỏi tất cả các giao diện. Tất cả các bộ định tuyến được cấu hình theo cùng một cách.

  

  Phương pháp này dễ dàng trên CPU của bộ định tuyến nhưng có thể gây ra sự cố trùng lặp các gói nhận được từ bộ định tuyến ngang hàng.

  Chuyển tiếp đường dẫn ngược là một kỹ thuật, trong đó bộ định tuyến biết trước về người tiền nhiệm của nó từ nơi nó sẽ nhận quảng bá. Kỹ thuật này được sử dụng để phát hiện và loại bỏ các bản sao.

Định tuyến Multicast

Định tuyến đa hướng là trường hợp đặc biệt của định tuyến quảng bá với sự khác biệt và thách thức có ý nghĩa. Trong định tuyến quảng bá, các gói được gửi đến tất cả các nút ngay cả khi họ không muốn. Nhưng trong định tuyến Multicast, dữ liệu chỉ được gửi đến các nút muốn nhận các gói tin.

Bộ định tuyến phải biết rằng có các nút muốn nhận các gói (hoặc luồng) phát đa hướng thì chỉ nó mới được chuyển tiếp. Định tuyến Multicast hoạt động theo giao thức cây bao trùm để tránh lặp lại.

Định tuyến Multicast cũng sử dụng kỹ thuật Chuyển tiếp đường dẫn ngược, để phát hiện và loại bỏ các bản sao và vòng lặp.

Định tuyến Anycast

Chuyển tiếp gói Anycast là một cơ chế mà nhiều máy chủ có thể có cùng một địa chỉ logic. Khi nhận được một gói dữ liệu đến địa chỉ logic này, nó sẽ được gửi đến máy chủ lưu trữ gần nhất trong cấu trúc liên kết định tuyến.

Định tuyến anycast được thực hiện với sự trợ giúp của máy chủ DNS. Bất cứ khi nào một gói Anycast được nhận, nó sẽ được hỏi DNS để gửi nó đi. DNS cung cấp địa chỉ IP là IP gần nhất được định cấu hình trên đó.

Giao thức định tuyến Unicast

Có hai loại giao thức định tuyến có sẵn để định tuyến các gói unicast:

• Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách

  Khoảng cách Vector là giao thức định tuyến đơn giản đưa ra quyết định định tuyến về số bước nhảy giữa nguồn và đích. Tuyến đường có số bước nhảy ít hơn được coi là tuyến đường tốt nhất. Mỗi bộ định tuyến đều quảng cáo các tuyến đường tốt nhất đến các bộ định tuyến khác. Cuối cùng, tất cả các bộ định tuyến đều xây dựng cấu trúc liên kết mạng của họ dựa trên quảng cáo của các bộ định tuyến ngang hàng của họ,

  Ví dụ Giao thức thông tin định tuyến (RIP).

• Liên kết giao thức định tuyến trạng thái

  Giao thức Link State là giao thức hơi phức tạp hơn so với Distance Vector. Nó tính đến trạng thái của các liên kết của tất cả các bộ định tuyến trong một mạng. Kỹ thuật này giúp các tuyến xây dựng một đồ thị chung của toàn mạng. Tất cả các bộ định tuyến sau đó sẽ tính toán đường dẫn tốt nhất của chúng cho các mục đích định tuyến. Ví dụ: Mở Đường ngắn nhất Đầu tiên (OSPF) và Hệ thống Trung gian đến Hệ thống Trung gian (ISIS).

Các giao thức định tuyến đa hướng

Các giao thức định tuyến Unicast sử dụng đồ thị trong khi các giao thức định tuyến Multicast sử dụng cây, tức là cây bao trùm để tránh các vòng lặp. Cây tối ưu được gọi là cây bao trùm đường đi ngắn nhất.

• DVMRP  - Giao thức định tuyến đa hướng vector khoảng cách

• MOSPF  - Multicast Mở đường dẫn ngắn nhất đầu tiên

• CBT  - Cây dựa trên cốt lõi

• PIM  - Giao thức Multicast độc lập

Giao thức Multicast độc lập hiện nay thường được sử dụng. Nó có hai hương vị:

• PIM Dense Mode

  Chế độ này sử dụng cây dựa trên nguồn. Nó được sử dụng trong môi trường dày đặc như mạng LAN.

• PIM Sparse Mode

  Chế độ này sử dụng cây được chia sẻ. Nó được sử dụng trong môi trường thưa thớt như WAN.

Thuật toán định tuyến

Các thuật toán định tuyến như sau:

Ngập lụt

Flooding là phương pháp chuyển tiếp gói tin đơn giản nhất. Khi một gói được nhận, các bộ định tuyến sẽ gửi nó đến tất cả các giao diện ngoại trừ giao diện mà nó đã được nhận. Điều này tạo ra quá nhiều gánh nặng cho mạng và rất nhiều gói tin trùng lặp lang thang trong mạng.

Thời gian tồn tại (TTL) có thể được sử dụng để tránh lặp lại các gói tin vô hạn. Có một cách tiếp cận khác đối với lũ lụt, được gọi là Ngập lụt có chọn lọc để giảm thiểu chi phí trên mạng. Trong phương pháp này, bộ định tuyến không tràn ngập trên tất cả các giao diện mà là các giao diện có chọn lọc.

Con đường ngắn nhất

Quyết định định tuyến trong mạng, hầu hết được thực hiện trên cơ sở chi phí giữa nguồn và đích. Hop count đóng vai trò quan trọng ở đây. Đường đi ngắn nhất là một kỹ thuật sử dụng các thuật toán khác nhau để quyết định một đường đi với số bước nhảy tối thiểu.

Các thuật toán đường đi ngắn nhất phổ biến là:

• Thuật toán Dijkstra

• Thuật toán Bellman Ford

• Thuật toán Floyd Warshall

Trong kịch bản thế giới thực, các mạng dưới sự quản lý chung thường phân tán về mặt địa lý. Có thể tồn tại yêu cầu kết nối hai mạng khác nhau cùng loại cũng như khác loại. Định tuyến giữa hai mạng được gọi là kết nối internet.

Các mạng có thể được coi là khác nhau dựa trên các tham số khác nhau như, Giao thức, cấu trúc liên kết, mạng lớp 2 và lược đồ địa chỉ.

Trong kết nối internet, các bộ định tuyến có kiến ​​thức về địa chỉ của nhau và địa chỉ ngoài chúng. Chúng có thể được cấu hình tĩnh trên mạng khác nhau hoặc chúng có thể học bằng cách sử dụng giao thức định tuyến kết nối internet.

Các giao thức định tuyến được sử dụng trong một tổ chức hoặc cơ quan quản lý được gọi là Giao thức Cổng nội bộ hoặc IGP. RIP, OSPF là những ví dụ về IGP. Định tuyến giữa các tổ chức hoặc cơ quan quản lý khác nhau có thể có Giao thức cổng ngoài và chỉ có một EGP tức là Giao thức cổng biên giới.

Đào hầm

Nếu chúng là hai mạng riêng biệt về mặt địa lý, muốn giao tiếp với nhau, chúng có thể triển khai một đường dây chuyên dụng giữa hoặc chúng phải truyền dữ liệu của mình qua các mạng trung gian.

Đường hầm là một cơ chế mà hai hoặc nhiều mạng giống nhau giao tiếp với nhau, bằng cách vượt qua sự phức tạp của mạng trung gian. Đường hầm được cấu hình ở cả hai đầu.

Khi dữ liệu đi vào từ một đầu của Tunnel, nó sẽ được gắn thẻ. Dữ liệu được gắn thẻ này sau đó sẽ được định tuyến bên trong mạng trung gian hoặc mạng chuyển tiếp để đến đầu kia của Đường hầm. Khi dữ liệu tồn tại, thẻ của nó sẽ bị xóa và được phân phối đến phần khác của mạng.

Cả hai đầu dường như được kết nối trực tiếp và việc gắn thẻ giúp dữ liệu di chuyển qua mạng chuyển tiếp mà không cần bất kỳ sửa đổi nào.

Phân mảnh gói

Hầu hết các phân đoạn Ethernet có đơn vị truyền dẫn tối đa (MTU) cố định ở 1500 byte. Một gói dữ liệu có thể có độ dài gói nhiều hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào ứng dụng. Các thiết bị trong đường truyền cũng có khả năng phần cứng và phần mềm cho biết lượng dữ liệu mà thiết bị có thể xử lý và kích thước gói dữ liệu mà nó có thể xử lý.

Nếu kích thước gói dữ liệu nhỏ hơn hoặc bằng kích thước gói mà mạng truyền tải có thể xử lý, nó sẽ được xử lý trung lập. Nếu gói lớn hơn, nó được chia thành nhiều phần nhỏ hơn và sau đó được chuyển tiếp. Đây được gọi là phân mảnh gói tin. Mỗi đoạn chứa cùng một địa chỉ đích và nguồn và được định tuyến qua đường chuyển tiếp một cách dễ dàng. Ở cuối nhận nó được lắp ráp lại.

Nếu một gói có bit DF (không phân mảnh) được đặt thành 1 đến một bộ định tuyến không thể xử lý gói do độ dài của nó, gói đó sẽ bị loại bỏ.

Khi một gói được nhận bởi một bộ định tuyến có bit MF (nhiều đoạn hơn) của nó được đặt thành 1, khi đó bộ định tuyến sẽ biết rằng đó là một gói bị phân mảnh và các phần của gói ban đầu đang được truyền đi.

Nếu gói bị phân mảnh quá nhỏ, chi phí sẽ tăng lên. Nếu gói tin bị phân mảnh quá lớn, bộ định tuyến trung gian có thể không xử lý được và nó có thể bị rớt.

Mọi máy tính trong mạng đều có một địa chỉ IP mà nó có thể được xác định và định địa chỉ duy nhất. Địa chỉ IP là địa chỉ logic Lớp-3 (Lớp mạng). Địa chỉ này có thể thay đổi mỗi khi máy tính khởi động lại. Một máy tính có thể có một IP tại một thời điểm và một IP khác tại một số thời điểm khác nhau.

Giao thức phân giải địa chỉ (ARP)

Trong khi giao tiếp, máy chủ lưu trữ cần địa chỉ Lớp-2 (MAC) của máy đích thuộc cùng một miền hoặc mạng quảng bá. Địa chỉ MAC được ghi vào thẻ giao diện mạng (NIC) của máy tính và nó không bao giờ thay đổi.

Mặt khác, địa chỉ IP trên miền công cộng hiếm khi bị thay đổi. Nếu NIC được thay đổi trong trường hợp có lỗi nào đó, địa chỉ MAC cũng thay đổi. Bằng cách này, để giao tiếp Lớp-2 diễn ra, cần phải có ánh xạ giữa hai lớp.

Để biết địa chỉ MAC của máy chủ từ xa trên một miền quảng bá, một máy tính muốn bắt đầu giao tiếp sẽ gửi một thông báo phát sóng ARP hỏi, "Ai có địa chỉ IP này?" Bởi vì nó là một chương trình quảng bá, tất cả các máy chủ trên phân đoạn mạng (miền quảng bá) đều nhận được gói tin này và xử lý nó. Gói ARP chứa địa chỉ IP của máy chủ đích, máy chủ gửi muốn nói chuyện với. Khi một máy chủ nhận được một gói ARP dành cho nó, nó sẽ trả lời lại bằng địa chỉ MAC của chính nó.

Khi máy chủ nhận được địa chỉ MAC đích, nó có thể giao tiếp với máy chủ từ xa bằng giao thức liên kết Lớp-2. Ánh xạ MAC sang IP này được lưu vào bộ nhớ cache ARP của cả máy gửi và máy nhận. Lần tới, nếu họ yêu cầu giao tiếp, họ có thể tham khảo trực tiếp bộ nhớ cache ARP tương ứng của họ.

Reverse ARP là một cơ chế trong đó máy chủ biết địa chỉ MAC của máy chủ từ xa nhưng yêu cầu biết địa chỉ IP để giao tiếp.

Giao thức thông báo điều khiển Internet (ICMP)

ICMP là giao thức báo cáo lỗi và chẩn đoán mạng. ICMP thuộc bộ giao thức IP và sử dụng IP làm giao thức sóng mang. Sau khi xây dựng gói ICMP, nó được đóng gói trong gói IP. Bởi vì bản thân IP là một giao thức không đáng tin cậy, ICMP cũng vậy.

Mọi phản hồi về mạng sẽ được gửi trở lại máy chủ lưu trữ ban đầu. Nếu một số lỗi trong mạng xảy ra, nó sẽ được báo cáo bằng ICMP. ICMP chứa hàng chục thông báo chẩn đoán và báo cáo lỗi.

ICMP-echo và ICMP-echo-reply là các thông báo ICMP được sử dụng phổ biến nhất để kiểm tra khả năng tiếp cận của các máy chủ end-to-end. Khi một máy chủ nhận được yêu cầu ICMP-echo, nó nhất định phải gửi lại ICMP-echo-reply. Nếu có bất kỳ vấn đề nào trong mạng chuyển tuyến, ICMP sẽ báo cáo vấn đề đó.

Giao thức Internet Phiên bản 4 (IPv4)

IPv4 là lược đồ địa chỉ 32-bit được sử dụng làm cơ chế định địa chỉ máy chủ TCP / IP. Định địa chỉ IP cho phép mọi máy chủ lưu trữ trên mạng TCP / IP có thể nhận dạng duy nhất.

IPv4 cung cấp lược đồ đánh địa chỉ phân cấp cho phép nó chia mạng thành các mạng con, mỗi mạng có số lượng máy chủ được xác định rõ ràng. Địa chỉ IP được chia thành nhiều loại:

• Class A  - nó sử dụng octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và ba octet cuối cùng để định địa chỉ máy chủ

• Class B  - nó sử dụng hai octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và hai octet cuối cùng cho địa chỉ máy chủ

• Class C  - nó sử dụng ba octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và một octet cuối cùng để định địa chỉ máy chủ

• Class D  - nó cung cấp lược đồ địa chỉ IP phẳng trái ngược với cấu trúc phân cấp cho ba địa chỉ trên.

• Class E  - Nó được dùng làm thí nghiệm.

IPv4 cũng có không gian địa chỉ được xác định rõ ràng để sử dụng làm địa chỉ riêng (không thể định tuyến trên internet) và địa chỉ công cộng (do ISP cung cấp và có thể định tuyến trên internet).

Mặc dù IP không đáng tin cậy; nó cung cấp cơ chế 'Nỗ lực-Phân phối tốt nhất'.

Giao thức Internet Phiên bản 6 (IPv6)

Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4 đã sinh ra Giao thức Internet thế hệ tiếp theo phiên bản 6. IPv6 định địa chỉ các nút của nó với địa chỉ rộng 128-bit, cung cấp nhiều không gian địa chỉ cho tương lai được sử dụng trên toàn bộ hành tinh hoặc xa hơn.

IPv6 đã giới thiệu địa chỉ Anycast nhưng đã loại bỏ khái niệm phát sóng. IPv6 cho phép các thiết bị tự lấy địa chỉ IPv6 và giao tiếp trong mạng con đó. Cấu hình tự động này loại bỏ độ tin cậy của máy chủ Giao thức cấu hình máy chủ động (DHCP). Bằng cách này, ngay cả khi máy chủ DHCP trên mạng con đó bị hỏng, các máy chủ vẫn có thể giao tiếp với nhau.

IPv6 cung cấp tính năng mới về tính di động của IPv6. Máy được trang bị IPv6 di động có thể chuyển vùng xung quanh mà không cần thay đổi địa chỉ IP của chúng.

IPv6 vẫn đang trong giai đoạn chuyển tiếp và dự kiến ​​sẽ thay thế hoàn toàn IPv4 trong những năm tới. Hiện tại, có rất ít mạng đang chạy trên IPv6. Có một số cơ chế chuyển tiếp có sẵn cho các mạng hỗ trợ IPv6 để nói chuyện và chuyển vùng xung quanh các mạng khác nhau một cách dễ dàng trên IPv4. Đó là:

• Triển khai ngăn xếp kép
• Tunneling
• NAT-PT

Lớp tiếp theo trong Mô hình OSI được công nhận là Lớp vận chuyển (Lớp-4). Tất cả các mô-đun và thủ tục liên quan đến việc vận chuyển dữ liệu hoặc luồng dữ liệu được phân loại vào lớp này. Như tất cả các lớp khác, lớp này giao tiếp với lớp Truyền tải ngang hàng của máy chủ từ xa.

Lớp truyền tải cung cấp kết nối ngang hàng và end-to-end giữa hai tiến trình trên các máy chủ từ xa. Lớp truyền tải lấy dữ liệu từ lớp trên (tức là lớp Ứng dụng) và sau đó chia nó thành các đoạn có kích thước nhỏ hơn, đánh số từng byte và chuyển giao cho lớp dưới (Lớp mạng) để phân phối.

Chức năng

• Lớp này là lớp đầu tiên phá vỡ dữ liệu thông tin, được cung cấp bởi lớp Ứng dụng cho các đơn vị nhỏ hơn được gọi là phân đoạn. Nó đánh số từng byte trong phân đoạn và duy trì tính toán của chúng.

• Lớp này đảm bảo rằng dữ liệu phải được nhận theo cùng một trình tự mà nó đã được gửi đi.

• Lớp này cung cấp phân phối dữ liệu từ đầu đến cuối giữa các máy chủ có thể thuộc cùng một mạng con hoặc không thuộc cùng một mạng con.

• Tất cả các quy trình máy chủ dự định giao tiếp qua mạng đều được trang bị các Điểm truy cập Dịch vụ Vận tải (TSAP) nổi tiếng còn được gọi là số cổng.

Giao tiếp đầu cuối

Quá trình trên một máy chủ xác định máy chủ ngang hàng của nó trên mạng từ xa bằng TSAP, còn được gọi là số Cổng. TSAP được xác định rất rõ ràng và một quy trình đang cố gắng giao tiếp với đồng đẳng của nó biết trước điều này.

Ví dụ: khi một máy khách DHCP muốn giao tiếp với máy chủ DHCP từ xa, nó luôn yêu cầu trên cổng số 67. Khi một máy khách DNS muốn giao tiếp với máy chủ DNS từ xa, nó luôn yêu cầu trên cổng số 53 (UDP).

Hai giao thức lớp Giao thông vận tải chính là:

• Transmission Control Protocol

  Nó cung cấp giao tiếp đáng tin cậy giữa hai máy chủ.

• User Datagram Protocol

  Nó cung cấp giao tiếp không đáng tin cậy giữa hai máy chủ.

Giao thức điều khiển truyền (TCP) là một trong những giao thức quan trọng nhất của bộ Giao thức Internet. Nó là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để truyền dữ liệu trong mạng truyền thông như internet.

Đặc trưng

• TCP là giao thức đáng tin cậy. Có nghĩa là, người nhận luôn gửi xác nhận tích cực hoặc tiêu cực về gói dữ liệu cho người gửi, để người gửi luôn có manh mối sáng sủa về việc gói dữ liệu đã đến đích hay cần gửi lại.

• TCP đảm bảo rằng dữ liệu đến đích dự kiến ​​theo đúng thứ tự mà nó được gửi.

• TCP là định hướng kết nối. TCP yêu cầu kết nối giữa hai điểm từ xa phải được thiết lập trước khi gửi dữ liệu thực tế.

• TCP cung cấp cơ chế kiểm tra lỗi và khôi phục.

• TCP cung cấp giao tiếp end-to-end.

• TCP cung cấp kiểm soát luồng và chất lượng dịch vụ.

• TCP hoạt động ở chế độ điểm-tới-điểm của Máy khách / Máy chủ.

• TCP cung cấp máy chủ song công đầy đủ, tức là nó có thể thực hiện vai trò của cả người nhận và người gửi.

Tiêu đề

Độ dài của tiêu đề TCP dài tối thiểu 20 byte và tối đa 60 byte.

• Source Port (16-bits)  - Nó xác định cổng nguồn của tiến trình ứng dụng trên thiết bị gửi.

• Destination Port (16-bits) - Nó xác định cổng đích của tiến trình ứng dụng trên thiết bị nhận.

• Sequence Number (32-bits) - Số byte dữ liệu thứ tự của một phân đoạn trong một phiên.

• Acknowledgement Number (32-bits)  - Khi cờ ACK được đặt, số này chứa số thứ tự tiếp theo của byte dữ liệu được mong đợi và hoạt động như xác nhận dữ liệu trước đó đã nhận.

• Data Offset (4-bits)  - Trường này ngụ ý cả hai, kích thước của tiêu đề TCP (từ 32 bit) và độ lệch của dữ liệu trong gói hiện tại trong toàn bộ phân đoạn TCP.

• Reserved (3-bits)  - Được dự trữ để sử dụng trong tương lai và tất cả đều được đặt bằng 0 theo mặc định.

• Flags (1-bit each)

  • NS - Nonce Sum bit được sử dụng bởi quá trình báo hiệu Thông báo tắc nghẽn rõ ràng.

  • CWR - Khi một máy chủ nhận được gói với bộ bit ECE, nó sẽ đặt Cửa sổ giảm tắc nghẽn để xác nhận rằng ECE đã nhận được.

  • ECE -Nó có hai nghĩa:

    • Nếu bit SYN rõ ràng là 0, thì ECE có nghĩa là gói IP có bộ bit CE (trải nghiệm tắc nghẽn) của nó.

    • Nếu bit SYN được đặt thành 1, ECE có nghĩa là thiết bị có khả năng ECT.

  • URG - Nó chỉ ra rằng trường Con trỏ khẩn cấp có dữ liệu quan trọng và cần được xử lý.

  • ACK- Nó chỉ ra rằng trường Lời cảm ơn có ý nghĩa. Nếu ACK bị xóa thành 0, nó chỉ ra rằng gói không chứa bất kỳ thông báo xác nhận nào.

  • PSH - Khi được thiết lập, nó là một yêu cầu tới trạm nhận dữ liệu PUSH (ngay khi nó đến) đến ứng dụng nhận mà không cần đệm nó.

  • RST - Cờ Reset có các tính năng sau:

    • Nó được sử dụng để từ chối một kết nối đến.

    • Nó được sử dụng để từ chối một phân đoạn.

    • Nó được sử dụng để khởi động lại kết nối.

  • SYN - Cờ này được sử dụng để thiết lập kết nối giữa các máy chủ.

  • FIN- Cờ này được sử dụng để giải phóng kết nối và không có thêm dữ liệu nào được trao đổi sau đó. Vì các gói có cờ SYN và FIN có số thứ tự nên chúng được xử lý theo đúng thứ tự.

• Windows Size  - Trường này được sử dụng để điều khiển luồng giữa hai trạm và cho biết số lượng bộ đệm (tính bằng byte) mà máy thu đã phân bổ cho một đoạn, tức là máy thu mong đợi bao nhiêu dữ liệu.

• Checksum - Trường này chứa tổng kiểm tra của Header, Data và Pseudo Headers.

• Urgent Pointer  - Nó trỏ đến byte dữ liệu khẩn cấp nếu cờ URG được đặt thành 1.

• Options  - Nó tạo điều kiện cho các tùy chọn bổ sung không được bao phủ bởi tiêu đề thông thường. Trường tùy chọn luôn được mô tả bằng các từ 32 bit. Nếu trường này chứa dữ liệu nhỏ hơn 32 bit, phần đệm được sử dụng để che các bit còn lại để đạt đến ranh giới 32 bit.

Địa chỉ

Giao tiếp TCP giữa hai máy chủ từ xa được thực hiện bằng số cổng (TSAP). Số cổng có thể nằm trong khoảng từ 0 - 65535 được chia thành:

• Cổng hệ thống (0 - 1023)
• Cổng người dùng (1024 - 49151)
• Cổng riêng / động (49152 - 65535)

Quản lý kết nối

Giao tiếp TCP hoạt động trong mô hình Máy chủ / Máy khách. Máy khách khởi tạo kết nối và máy chủ chấp nhận hoặc từ chối nó. Bắt tay ba chiều được sử dụng để quản lý kết nối.

Thành lập

Máy khách bắt đầu kết nối và gửi phân đoạn với số thứ tự. Máy chủ xác nhận nó trở lại với số thứ tự của chính nó và ACK của phân đoạn của khách hàng, nhiều hơn một số thứ tự của khách hàng. Máy khách sau khi nhận được ACK của phân đoạn của nó sẽ gửi xác nhận phản hồi của Máy chủ.

Giải phóng

Một trong hai máy chủ và máy khách có thể gửi phân đoạn TCP với cờ FIN được đặt thành 1. Khi đầu cuối nhận phản hồi lại bằng ACKnowledging FIN, hướng giao tiếp TCP đó sẽ bị đóng và kết nối được giải phóng.

Quản lý băng thông

TCP sử dụng khái niệm kích thước cửa sổ để đáp ứng nhu cầu quản lý băng thông. Kích thước cửa sổ cho người gửi ở đầu từ xa, số lượng phân đoạn byte dữ liệu mà người nhận ở đầu này có thể nhận được. TCP sử dụng giai đoạn khởi động chậm bằng cách sử dụng kích thước cửa sổ 1 và tăng kích thước cửa sổ theo cấp số nhân sau mỗi giao tiếp thành công.

Ví dụ: máy khách sử dụng kích thước cửa sổ 2 và gửi 2 byte dữ liệu. Khi xác nhận của phân đoạn này nhận được, kích thước cửa sổ được nhân đôi lên 4 và lần gửi tiếp theo, phân đoạn được gửi sẽ dài 4 byte dữ liệu. Khi nhận được phân đoạn dữ liệu 4 byte, máy khách đặt kích thước cửa sổ thành 8, v.v.

Nếu một xác nhận bị bỏ lỡ, tức là dữ liệu bị mất trong mạng chuyển tiếp hoặc nó nhận được NACK, thì kích thước cửa sổ sẽ giảm xuống một nửa và giai đoạn bắt đầu chậm lại bắt đầu.

Kiểm soát lỗi & và Kiểm soát luồng

TCP sử dụng số cổng để biết nó cần tiến trình ứng dụng nào để chuyển giao đoạn dữ liệu. Cùng với đó, nó sử dụng số thứ tự để tự đồng bộ hóa với máy chủ từ xa. Tất cả các phân đoạn dữ liệu được gửi và nhận với số thứ tự. Người gửi biết được phân đoạn dữ liệu cuối cùng nào được Người nhận nhận khi nó nhận được ACK. Người nhận biết về phân đoạn cuối cùng do Người gửi gửi bằng cách tham chiếu đến số thứ tự của gói tin đã nhận gần đây.

Nếu số thứ tự của một phân đoạn đã nhận gần đây không khớp với số thứ tự mà người nhận mong đợi, thì nó sẽ bị loại bỏ và NACK được gửi lại. Nếu hai phân đoạn đến với cùng số thứ tự, giá trị dấu thời gian TCP sẽ được so sánh để đưa ra quyết định.

Ghép kênh

Kỹ thuật kết hợp hai hoặc nhiều luồng dữ liệu trong một phiên được gọi là Ghép kênh. Khi một máy khách TCP khởi tạo kết nối với Máy chủ, nó luôn đề cập đến một số cổng được xác định rõ ràng cho biết quá trình ứng dụng. Bản thân máy khách sử dụng số cổng được tạo ngẫu nhiên từ các nhóm số cổng riêng.

Sử dụng Ghép kênh TCP, máy khách có thể giao tiếp với một số quy trình ứng dụng khác nhau trong một phiên duy nhất. Ví dụ: một ứng dụng khách yêu cầu một trang web chứa các loại dữ liệu khác nhau (HTTP, SMTP, FTP, v.v.) thì thời gian chờ phiên TCP được tăng lên và phiên được giữ mở trong thời gian lâu hơn để chi phí bắt tay ba chiều có thể được tránh.

Điều này cho phép hệ thống máy khách nhận nhiều kết nối qua một kết nối ảo duy nhất. Các kết nối ảo này không tốt cho Máy chủ nếu thời gian chờ quá lâu.

Điều khiển tắc nghẽn

Khi một lượng lớn dữ liệu được cung cấp cho hệ thống không có khả năng xử lý, tắc nghẽn sẽ xảy ra. TCP kiểm soát tắc nghẽn bằng cơ chế Window. TCP đặt một kích thước cửa sổ cho đầu kia biết lượng dữ liệu cần gửi. TCP có thể sử dụng ba thuật toán để kiểm soát tắc nghẽn:

• Tăng cộng, giảm số nhân

• Bắt đầu chậm

• Phản ứng hết giờ

Quản lý hẹn giờ

TCP sử dụng các loại bộ đếm thời gian khác nhau để kiểm soát và quản lý các tác vụ khác nhau:

Hẹn giờ duy trì hoạt động:

• Bộ đếm thời gian này được sử dụng để kiểm tra tính toàn vẹn và hợp lệ của kết nối.

• Khi thời gian giữ mạng hết hạn, máy chủ sẽ gửi một thăm dò để kiểm tra xem kết nối có còn tồn tại hay không.

Bộ đếm thời gian truyền lại:

• Bộ đếm thời gian này duy trì phiên trạng thái của dữ liệu được gửi.

• Nếu xác nhận dữ liệu đã gửi không nhận được trong thời gian Truyền lại, phân đoạn dữ liệu sẽ được gửi lại.

Hẹn giờ liên tục:

• Một trong hai máy chủ có thể tạm dừng phiên TCP bằng cách gửi Kích thước cửa sổ 0.

• Để tiếp tục phiên, máy chủ lưu trữ cần gửi Kích thước cửa sổ với một số giá trị lớn hơn.

• Nếu đoạn này không bao giờ đến đầu kia, cả hai đầu có thể đợi nhau trong khoảng thời gian vô hạn.

• Khi bộ đếm thời gian Persist hết hạn, máy chủ sẽ gửi lại kích thước cửa sổ của nó để cho đầu bên kia biết.

• Persist Timer giúp tránh bế tắc trong giao tiếp.

Đã hẹn giờ-Chờ:

• Sau khi giải phóng kết nối, một trong hai máy chủ đợi khoảng thời gian Định giờ-Chờ để kết thúc hoàn toàn kết nối.

• Điều này nhằm đảm bảo rằng đầu bên kia đã nhận được xác nhận về yêu cầu chấm dứt kết nối của mình.

• Thời gian chờ có thể tối đa là 240 giây (4 phút).

Khôi phục sự cố

TCP là giao thức rất đáng tin cậy. Nó cung cấp số thứ tự cho mỗi byte được gửi trong phân đoạn. Nó cung cấp cơ chế phản hồi, tức là khi một máy chủ nhận được một gói tin, nó được ràng buộc với ACK mà gói tin đó có số thứ tự tiếp theo được mong đợi (nếu nó không phải là đoạn cuối cùng).

Khi Máy chủ TCP gặp sự cố giao tiếp giữa chừng và bắt đầu lại quá trình của nó, nó sẽ gửi TPDU quảng bá đến tất cả các máy chủ của nó. Sau đó, các máy chủ có thể gửi đoạn dữ liệu cuối cùng chưa bao giờ được xác nhận và chuyển tiếp.

Giao thức Dữ liệu Người dùng (UDP) là giao thức truyền thông Lớp Truyền tải đơn giản nhất có sẵn trong bộ giao thức TCP / IP. Nó liên quan đến số lượng tối thiểu của cơ chế giao tiếp. UDP được cho là một giao thức truyền tải không đáng tin cậy nhưng nó sử dụng các dịch vụ IP cung cấp cơ chế phân phối nỗ lực tốt nhất.

Trong UDP, người nhận không tạo ra thông báo xác nhận gói đã nhận và đến lượt nó, người gửi không đợi bất kỳ thông báo xác nhận gói nào được gửi. Thiếu sót này làm cho giao thức này không đáng tin cậy cũng như xử lý dễ dàng hơn.

Yêu cầu của UDP

Một câu hỏi có thể nảy sinh, tại sao chúng ta cần một giao thức không đáng tin cậy để vận chuyển dữ liệu? Chúng tôi triển khai UDP nơi các gói thông báo chia sẻ lượng băng thông đáng kể cùng với dữ liệu thực tế. Ví dụ, trong trường hợp phát trực tuyến video, hàng nghìn gói được chuyển tiếp tới người dùng của nó. Việc thừa nhận tất cả các gói rất rắc rối và có thể chứa một lượng lớn băng thông lãng phí. Cơ chế phân phối tốt nhất của giao thức IP cơ bản đảm bảo nỗ lực tốt nhất để phân phối các gói của nó, nhưng ngay cả khi một số gói trong quá trình truyền video bị mất, tác động này không nghiêm trọng và có thể được bỏ qua dễ dàng. Đôi khi mất một vài gói trong lưu lượng video và thoại đôi khi không được chú ý.

Đặc trưng

• UDP được sử dụng khi xác nhận dữ liệu không có ý nghĩa.

• UDP là giao thức tốt cho dữ liệu chảy theo một hướng.

• UDP đơn giản và phù hợp với các giao tiếp dựa trên truy vấn.

• UDP không phải là định hướng kết nối.

• UDP không cung cấp cơ chế kiểm soát tắc nghẽn.

• UDP không đảm bảo cung cấp dữ liệu theo thứ tự.

• UDP là không trạng thái.

• UDP là giao thức phù hợp cho các ứng dụng truyền trực tuyến như VoIP, truyền phát đa phương tiện.

Tiêu đề UDP

Tiêu đề UDP cũng đơn giản như chức năng của nó.

Tiêu đề UDP chứa bốn tham số chính:

• Source Port  - Thông tin 16 bit này được sử dụng để xác định cổng nguồn của gói tin.

• Destination Port  - Thông tin 16 bit này, được sử dụng để xác định dịch vụ mức ứng dụng trên máy đích.

• Length  - Trường độ dài chỉ định toàn bộ độ dài của gói UDP (bao gồm cả tiêu đề). Nó là trường 16 bit và giá trị tối thiểu là 8 byte, tức là kích thước của chính tiêu đề UDP.

• Checksum  - Trường này lưu trữ giá trị tổng kiểm tra được tạo bởi người gửi trước khi gửi. IPv4 có trường này là tùy chọn, vì vậy khi trường tổng kiểm tra không chứa bất kỳ giá trị nào, nó được đặt thành 0 và tất cả các bit của nó được đặt thành 0.

Ứng dụng UDP

Dưới đây là một số ứng dụng mà UDP được sử dụng để truyền dữ liệu:

• Dịch vụ tên miền

• giao thuc quan li mang Don gian

• Giao thức truyền tệp tầm thường

• giao thức định tuyến

• Kerberos

Lớp ứng dụng là lớp cao nhất trong mô hình phân lớp OSI và TCP / IP. Lớp này tồn tại trong cả hai Mô hình lớp vì ý nghĩa của nó, tương tác với người dùng và các ứng dụng của người dùng. Lớp này dành cho các ứng dụng liên quan đến hệ thống truyền thông.

Người dùng có thể tương tác trực tiếp với các ứng dụng này hoặc không. Lớp ứng dụng là nơi bắt đầu và phản ánh giao tiếp thực tế. Bởi vì lớp này nằm trên cùng của chồng lớp, nó không phục vụ bất kỳ lớp nào khác. Lớp ứng dụng có sự trợ giúp của Giao thông vận tải và tất cả các lớp bên dưới nó để giao tiếp hoặc chuyển dữ liệu của nó tới máy chủ từ xa.

Khi một giao thức lớp ứng dụng muốn giao tiếp với giao thức lớp ứng dụng ngang hàng của nó trên máy chủ từ xa, nó sẽ bàn giao dữ liệu hoặc thông tin cho lớp Giao vận. Lớp vận chuyển thực hiện phần còn lại với sự trợ giúp của tất cả các lớp bên dưới nó.

Có một sự mơ hồ trong việc hiểu Lớp ứng dụng và giao thức của nó. Không phải mọi ứng dụng người dùng đều có thể được đưa vào Lớp ứng dụng. ngoại trừ những ứng dụng tương tác với hệ thống liên lạc. Ví dụ, thiết kế phần mềm hoặc trình soạn thảo văn bản không thể được coi là chương trình lớp ứng dụng.

Mặt khác, khi chúng ta sử dụng Trình duyệt web, thực sự đang sử dụng Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP) để tương tác với mạng. HTTP là giao thức Lớp ứng dụng.

Một ví dụ khác là Giao thức truyền tệp, giúp người dùng truyền tệp dựa trên văn bản hoặc tệp nhị phân qua mạng. Người dùng có thể sử dụng giao thức này trong phần mềm dựa trên GUI như FileZilla hoặc CuteFTP và cùng một người dùng có thể sử dụng FTP ở chế độ Dòng lệnh.

Do đó, bất kể bạn sử dụng phần mềm nào, đó là giao thức được coi là ở Lớp ứng dụng mà phần mềm đó sử dụng. DNS là một giao thức giúp các giao thức ứng dụng của người dùng như HTTP hoàn thành công việc của nó.

Hai quy trình ứng dụng từ xa có thể giao tiếp chủ yếu theo hai kiểu khác nhau:

• Peer-to-peer: Cả hai quy trình từ xa đang thực thi ở cùng một cấp và chúng trao đổi dữ liệu bằng cách sử dụng một số tài nguyên được chia sẻ.

• Client-Server: Một quy trình từ xa hoạt động như một Máy khách và yêu cầu một số tài nguyên từ một quy trình ứng dụng khác hoạt động như một Máy chủ.

Trong mô hình máy khách-máy chủ, bất kỳ quy trình nào cũng có thể hoạt động như Máy chủ hoặc Máy khách. Nó không phải là loại máy, kích thước của máy hoặc khả năng tính toán của nó mà làm cho nó trở thành máy chủ; đó là khả năng phục vụ yêu cầu làm cho một máy trở thành một máy chủ.

Một hệ thống có thể hoạt động đồng thời như Máy chủ và Máy khách. Đó là, một quy trình hoạt động như Máy chủ và một quy trình khác hoạt động như một máy khách. Điều này cũng có thể xảy ra khi cả quá trình máy khách và máy chủ nằm trên cùng một máy.

Giao tiếp

Hai quy trình trong mô hình máy khách-máy chủ có thể tương tác theo nhiều cách khác nhau:

• Sockets

• Cuộc gọi thủ tục từ xa (RPC)

ổ cắm

Trong mô hình này, quá trình hoạt động như Máy chủ mở một ổ cắm bằng cách sử dụng một cổng nổi tiếng (hoặc được khách hàng biết đến) và đợi cho đến khi một số yêu cầu của khách hàng đến. Quá trình thứ hai hoạt động như một Máy khách cũng mở một ổ cắm nhưng thay vì chờ một yêu cầu đến, máy khách sẽ xử lý 'yêu cầu trước'.

Khi yêu cầu được gửi đến máy chủ, nó sẽ được phục vụ. Nó có thể là một yêu cầu chia sẻ thông tin hoặc tài nguyên.

Cuộc gọi thủ tục từ xa

Đây là một cơ chế trong đó một tiến trình tương tác với một tiến trình khác bằng các lệnh gọi thủ tục. Một quy trình (máy khách) gọi quy trình nằm trên máy chủ từ xa. Quá trình trên máy chủ từ xa được cho là Máy chủ. Cả hai quy trình đều được cấp phát sơ khai. Giao tiếp này diễn ra theo cách sau:

• Tiến trình máy khách gọi cuống máy khách. Nó chuyển tất cả các tham số liên quan đến chương trình cục bộ cho nó.

• Tất cả các tham số sau đó được đóng gói (sắp xếp lại) và một cuộc gọi hệ thống được thực hiện để gửi chúng đến phía bên kia của mạng.

• Kernel gửi dữ liệu qua mạng và đầu kia nhận nó.

• Máy chủ từ xa chuyển dữ liệu đến máy chủ gốc nơi nó không được quản lý.

• Các tham số được chuyển cho thủ tục và sau đó thủ tục được thực thi.

• Kết quả được gửi lại cho khách hàng theo cách tương tự.

Có một số giao thức hoạt động cho người dùng trong Lớp ứng dụng. Giao thức lớp ứng dụng có thể được chia thành hai loại:

• Các giao thức được người dùng sử dụng, ví dụ như email, eMail.

• Các giao thức trợ giúp và hỗ trợ các giao thức được người dùng sử dụng. Ví dụ: DNS.

Một số giao thức lớp Ứng dụng được mô tả bên dưới:

Hệ Thống Tên Miền

Hệ thống tên miền (DNS) hoạt động trên mô hình Máy chủ khách. Nó sử dụng giao thức UDP cho giao tiếp tầng vận chuyển. DNS sử dụng lược đồ đặt tên miền dựa trên phân cấp. Máy chủ DNS được định cấu hình với Tên miền Đủ điều kiện (FQDN) và địa chỉ email được ánh xạ với địa chỉ Giao thức Internet tương ứng của chúng.

Một máy chủ DNS được yêu cầu với FQDN và nó phản hồi lại bằng địa chỉ IP được ánh xạ với nó. DNS sử dụng cổng UDP 53.

Giao thức chuyển thư đơn giản

Giao thức truyền thư đơn giản (SMTP) được sử dụng để chuyển thư điện tử từ người dùng này sang người dùng khác. Tác vụ này được thực hiện bằng phần mềm ứng dụng email khách (Tác nhân người dùng) mà người dùng đang sử dụng. Tác nhân Người dùng giúp người dùng nhập và định dạng email và lưu trữ nó cho đến khi có internet. Khi một email được gửi để gửi, quá trình gửi sẽ được xử lý bởi Message Transfer Agent thường được tích hợp sẵn trong phần mềm ứng dụng email.

Tác nhân truyền thông báo sử dụng SMTP để chuyển tiếp email đến một tác nhân truyền thông báo khác (phía máy chủ). Trong khi SMTP được người dùng cuối sử dụng để chỉ gửi email, Máy chủ thường sử dụng SMTP để gửi cũng như nhận email. SMTP sử dụng cổng TCP số 25 và 587.

Phần mềm máy khách sử dụng Giao thức Truy cập Thư Internet (IMAP) hoặc các giao thức POP để nhận email.

Giao thức truyền tập tin

Giao thức truyền tệp (FTP) là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để truyền tệp qua mạng. FTP sử dụng TCP / IP để giao tiếp và nó hoạt động trên cổng TCP 21. FTP hoạt động trên Mô hình Máy khách / Máy chủ trong đó máy khách yêu cầu tệp từ Máy chủ và máy chủ gửi tài nguyên được yêu cầu trở lại máy khách.

FTP sử dụng điều khiển ngoài băng tần tức là FTP sử dụng cổng TCP 20 để trao đổi thông tin điều khiển và dữ liệu thực tế được gửi qua cổng TCP 21.

Máy khách yêu cầu máy chủ cho một tệp. Khi máy chủ nhận được yêu cầu tệp, nó sẽ mở một kết nối TCP cho máy khách và chuyển tệp. Sau khi quá trình chuyển hoàn tất, máy chủ sẽ đóng kết nối. Đối với tệp thứ hai, máy khách yêu cầu lại và máy chủ mở lại kết nối TCP mới.

Giao thức Bưu điện (POP)

Giao thức Bưu điện phiên bản 3 (POP 3) là một giao thức truy xuất thư đơn giản được Người dùng sử dụng (phần mềm email khách) để lấy thư từ máy chủ thư.

Khi một máy khách cần truy xuất thư từ máy chủ, nó sẽ mở một kết nối với máy chủ trên cổng TCP 110. Sau đó, người dùng có thể truy cập thư của mình và tải chúng xuống máy tính cục bộ. POP3 hoạt động ở hai chế độ. Chế độ phổ biến nhất là chế độ xóa, là xóa các email từ máy chủ từ xa sau khi chúng được tải xuống các máy cục bộ. Chế độ thứ hai, chế độ giữ, không xóa email khỏi máy chủ thư và cung cấp cho người dùng một tùy chọn để truy cập thư sau này trên máy chủ thư.

Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP)

Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP) là nền tảng của World Wide Web. Siêu văn bản là hệ thống tài liệu được tổ chức tốt sử dụng các siêu liên kết để liên kết các trang trong tài liệu văn bản. HTTP hoạt động trên mô hình máy chủ khách hàng. Khi người dùng muốn truy cập bất kỳ trang HTTP nào trên internet, máy khách ở đầu người dùng sẽ khởi tạo kết nối TCP tới máy chủ trên cổng 80. Khi máy chủ chấp nhận yêu cầu máy khách, máy khách được phép truy cập các trang web.

Để truy cập các trang web, máy khách thường sử dụng các trình duyệt web, trình duyệt này chịu trách nhiệm khởi tạo, duy trì và đóng các kết nối TCP. HTTP là một giao thức không trạng thái, có nghĩa là Máy chủ không lưu trữ thông tin về các yêu cầu trước đó của máy khách.

Phiên bản HTTP

• HTTP 1.0 sử dụng HTTP không liên tục. Có thể gửi nhiều nhất một đối tượng qua một kết nối TCP.

• HTTP 1.1 sử dụng HTTP liên tục. Trong phiên bản này, nhiều đối tượng có thể được gửi qua một kết nối TCP.

Hệ thống máy tính và hệ thống máy tính giúp con người làm việc hiệu quả và khám phá những điều không tưởng. Khi các thiết bị này được kết nối với nhau để tạo thành mạng, các khả năng sẽ được nâng cao nhiều lần. Một số dịch vụ cơ bản mà mạng máy tính có thể cung cấp là.

Dịch vụ thư mục

Các dịch vụ này đang ánh xạ giữa tên và giá trị của nó, có thể là giá trị thay đổi hoặc cố định. Hệ thống phần mềm này giúp lưu trữ thông tin, sắp xếp thông tin và cung cấp các phương tiện khác nhau để truy cập thông tin.

• Accounting

  Trong một tổ chức, một số người dùng có tên người dùng và mật khẩu của họ được ánh xạ với họ. Dịch vụ Thư mục cung cấp các phương tiện lưu trữ thông tin này ở dạng khó hiểu và cung cấp khi được yêu cầu.

• Authentication and Authorization

  Thông tin đăng nhập người dùng được kiểm tra để xác thực người dùng tại thời điểm đăng nhập và / hoặc định kỳ. Tài khoản người dùng có thể được đặt thành cấu trúc phân cấp và quyền truy cập của họ vào tài nguyên có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng các lược đồ ủy quyền.

• Domain Name Services

  DNS được sử dụng rộng rãi và là một trong những dịch vụ thiết yếu mà internet hoạt động. Hệ thống này ánh xạ địa chỉ IP thành tên miền, dễ nhớ và dễ nhớ hơn địa chỉ IP. Bởi vì mạng hoạt động với sự trợ giúp của địa chỉ IP và con người có xu hướng nhớ tên trang web, nên DNS cung cấp địa chỉ IP của trang web được ánh xạ với tên của nó từ phần cuối theo yêu cầu tên trang web từ người dùng.

Dịch vụ tệp

Dịch vụ tệp bao gồm chia sẻ và truyền tệp qua mạng.

• File Sharing

  Một trong những lý do sinh ra mạng là chia sẻ tệp. Chia sẻ tệp cho phép người dùng chia sẻ dữ liệu của họ với những người dùng khác. Người dùng có thể tải tệp lên một máy chủ cụ thể mà tất cả người dùng dự định đều có thể truy cập được. Thay vào đó, người dùng có thể chia sẻ tệp của mình trên máy tính của chính mình và cung cấp quyền truy cập cho những người dùng dự định.

• File Transfer

  Đây là hoạt động sao chép hoặc di chuyển tệp từ máy tính này sang máy tính khác hoặc nhiều máy tính với sự trợ giúp của mạng bên dưới. Mạng cho phép người dùng của nó xác định vị trí người dùng khác trong mạng và truyền tệp.

Dịch vụ giao tiếp

• Email

  Thư điện tử là một phương thức giao tiếp và là thứ mà người dùng máy tính không thể làm việc mà không có. Đây là cơ sở của các tính năng internet ngày nay. Hệ thống email có một hoặc nhiều máy chủ email. Tất cả người dùng của nó đều được cung cấp các ID duy nhất. Khi một người dùng gửi email cho người dùng khác, nó thực sự được chuyển giữa những người dùng với sự trợ giúp của máy chủ email.

• Social Networking

  Các công nghệ gần đây đã làm cho cuộc sống kỹ thuật trở nên xã hội. Những người hiểu biết về máy tính, có thể tìm thấy những người hoặc bạn bè đã biết khác, có thể kết nối với họ và có thể chia sẻ suy nghĩ, hình ảnh và video.

• Internet Chat

  Trò chuyện Internet cung cấp dịch vụ chuyển văn bản tức thì giữa hai máy chủ. Hai hoặc nhiều người có thể liên lạc với nhau bằng các dịch vụ Trò chuyện Chuyển tiếp Internet dựa trên văn bản. Ngày nay, trò chuyện thoại và trò chuyện video rất phổ biến.

• Discussion Boards

  Các bảng thảo luận cung cấp một cơ chế kết nối nhiều người có cùng sở thích, cho phép người dùng đặt các truy vấn, câu hỏi, đề xuất, v.v. mà tất cả những người dùng khác có thể nhìn thấy. Khác cũng có thể đáp ứng.

• Remote Access

  Dịch vụ này cho phép người dùng truy cập dữ liệu trên máy tính từ xa. Tính năng này được gọi là Máy tính để bàn từ xa. Điều này có thể được thực hiện thông qua một số thiết bị từ xa, ví dụ như điện thoại di động hoặc máy tính ở nhà.

Dịch vụ ứng dụng

Đây không phải là điều gì khác ngoài việc cung cấp các dịch vụ dựa trên mạng cho người dùng như dịch vụ web, quản lý cơ sở dữ liệu và chia sẻ tài nguyên.

• Resource Sharing

  Để sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả và tiết kiệm, mạng cung cấp một phương tiện để chia sẻ chúng. Điều này có thể bao gồm Máy chủ, Máy in và Phương tiện Lưu trữ, v.v.

• Databases

  Dịch vụ ứng dụng này là một trong những dịch vụ quan trọng nhất. Nó lưu trữ dữ liệu và thông tin, xử lý nó và cho phép người dùng truy xuất nó một cách hiệu quả bằng cách sử dụng các truy vấn. Cơ sở dữ liệu giúp các tổ chức đưa ra quyết định dựa trên số liệu thống kê.

• Web Services

  World Wide Web đã trở thành từ đồng nghĩa với internet, nó được sử dụng để kết nối với internet và truy cập các tệp và dịch vụ thông tin được cung cấp bởi các máy chủ internet.