CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH MẠNG 1.1 Tổng quan về mạng máy tính 1.1 Mạng máy tính là gì ? Mạng máy tính hay ha thống mạng (Computer Network hay Network System) là sự kết hợp các máy tính lại với nhau thông qua các thiết bị nối kết mạng và phương tian truyền thông (giao thức mạng, mỗi trường truyền dẫn) theo một cấu trúc nào đó và các máy tính này trao đổi thông tin qua lại với nhau.2 Mô hình mạng 1.1 Mạng hình sao (Star Network) Có tất c_ các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiam vb nhận tín hiau từ các trạm và chuyển đến trạm địch. Tùy theo yêu cầu truyền thông trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là hub, switch, router hay máy chủ trung tâm. Vai trò của thiết bị trung tâm là thiết lập các liên kết Point- to - Point. - Ưu điểm: Thiết lập mạng đơn gi_n, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phbc sự cố, tận dbng được tối đa tốc độ truyền của đường truyền vật lý.
- Khuyết điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (bán kính kho_ng 100m với công ngha hian nay). Hình 1: Mô hình mạng hình sao(Star Network) 1.2 Mạng tuyến tính (Bus Network) Có tất c_ các trạm phân chia trên một đường truyền chung (bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biat gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trbc chính qua một đầu nối chữ T (T connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver).
Mô hình mạng Bus hoạt động theo các liên kết Point-to-Multipoint hay Broadcast. - Ưu điểm: Dễ thiết kế và chi phí thấp. - Khuyết điểm: Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động. Hình 2: Mô hình mạng tuyến tính (Bus Network) 1.3 Mạng hình vòng (Ring Network) Tín hiau được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất.
Mỗi trạm của mạng được nối với nhau qua một bộ chuyển tiếp (repeater) có nhiam vb nhận tín hiau rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng. Như vậy tín hiau được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết Point- to-Point giữa các repeater. - Ưu điểm: Mạng hình vòng có ưu điểm tương tự như mạng hình sao. - Khuyết điểm: Một trạm hoặc cáp hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động, thêm hoặc bởi một trạm khó hơn, giao thức truy nhập mạng phức tạp.
Hình 3: Mô hình vòng (Ring Network) 1.3 Phân loại mạng 1.1 LAN LAN (local area network), hay còn gọi là "mạng cbc bộ", là mạng tư nhân trong một toà nhà, một khu vực (trường học hay cơ quan chẳng hạn) có cỡ chừng vài km. Chúng nối các máy chủ và các máy trạm trong các văn phòng và nhà máy để chia sẻ tài nguyên và trao đổi thông tin. LAN có 3 đặc điểm: - Giới hạn về tầm cỡ phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến 1 km. - Thường dùng kỹ thuật đơn gi_n chỉ có một đường dây cáp (cable) nổi tất c_ máy.
Vận tốc truyền dữ liau thông thường là 10 Mbps. 100 Mbps, 1 Gbps, và gần đây là r00 Gbps. - Ba kiến trúc mạng kiểu LAN thông dbng bao gồm: o Mạng bus hay mạng tuyến tính. Các máy nối nhau một cách liên tbc thành một hàng từ máy này sang máy kia.
Ví db c nó là Ethernet (chuẩn IEEE 802. Các máy nối nhau như trên và máy cuối lại được nối ngược trở lại với máy đầu tiên tạo thành vòng kín. Thí db mạng vòng thẻ bài IBM (IBM token ring).2 MAN MAN (metropolitan area network), hay còn gọi là "mạng đô thị", là mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km. Nó có thể bao gồm nhóm các văn phòng gần nhau trong thành phố, nó có thể là công cộng hay tư nhân và có đặc điểm: - Chỉ có tối đa hai dây cáp nối.
- Không dùng các kỹ thuật nổi chuyển. - Có thể hỗ trợ chung vận chuyển dữ liau và đàm thoại, hay ngay c_ truyền hình. Ngày nay người ta có thể dùng kỹ thuật cáp quang để truyền tín hiau. Vận tốc có hian nay thì đạt đến 10 Gbps.3 WAN WAN (wide area network), con gọi là "mạng diễn rộng", dùng trong vùng địa lý lớn thưởng cho quốc gia hay c_ lbc địa, phạm vi vài trăm cho đến vài ngàn km.
Chúng bao gồm tập hợp các máy nhóm chạy các chương trình cho người dùng. Các máy này thường gọi là máy lưu tri host) hay còn có tên là máy chủ, máy đầu cuối. Các máy chính được nối nhau bởi các mạng truyền thông con (communication subnet) hay gọn hơn là mạng con (subnet). Nhiam vb của mạng con là chuyển tái các thông điap (message) từ máy chủ này sang máy chủ khác.2 Mô hình mạng OSI Mô hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Model, viết ngắn là OSI Model hoặc OSI Reference Model) - tạm dịch là Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý gi_i một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng.
Mô hình này được phát triển thành một phần trong kế hoạch Kết nối các ha thống mở (Open Systems Interconnection) do ISO và IUT-T khởi xướng. Nó còn được gọi là Mô hình bảy tầng của OSI. Hình 4: Mô hình mạng OST Tường trình các tầng cấp của mẫu hình OST: - Tầng vật lý (Physical Layer). Tăng vật lý định nghĩa tất c_ các đặc t_ về dian và vật lý cho các thiết bị.
Trong đó bao gồm bố trí của các chân cam(pin), các hiau đian thế, và các đặc t_ về cáp nối (cable). - Tầng liên kết dữ liau (Dato-Link Layer): làng liên kết dữ liau cung cấp các phương tian có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liau giữa các thực thể mạng (truy cập đường truyền, đưa dữ liau vào mạng), phát hian và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Tầng nhưng cung cấp các chức năng trình cho viac truyền các chuỗi dữ liau có độ dài đa dạng, từ một nguồn tới một đích, thông qua một hoặc nhiều mạng trong khi vẫn duy trì chất lượng dịch vb (quality of service) mà tầng giao vận và quy yêu cầu. - Tầng giao vận (Transport Layer).
Tăng giao vận cung cấp dịch vb chuyên dbng chuyển dữ liau giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không ph_i quan tâm đến viac cung cấp dịch vb truyền dữ liau đáng tin cậy và hiau qu_. - Tầng phiên (Session layer): Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, qu_n lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dbng địa phương và trình ứng dbng ở xa. - Tầng trình diễn (Presentation layer).
Lớp trình diễn hoạt động như tầng dữ liau trên mạng. Lớp này trên máy tính truyền dữ liau làm nhiam vb dịch dữ liau được gửi từ tầng Application sang dạng Format chung. Và tại máy tính nhận, lớp này lại chuyển từ Fomat chung sang định dạng của tầng Application. - Tầng ứng dbng (Application layer): Tầng ứng dbng là tầng gần với người sử dbng nhất.
Nó cung cấp phương tian cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liau trên mạng thông qua chương trình ứng dbng.3 Giao thức truyền thông - Giao thức truyền thông (Communication protocol) hay Giao thức liên mạng, Giao thức truyền thông, Giao thức trao đổi thông tin trong công ngha thông tin gọi tắt là giao thức (protocol) - là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho viac biểu diễn dữ liau, phát tín hiau, chứng thực và phát hian các lỗi dữ liau. Đó là những viac rất cần thiết để gửi thông tin qua các kênh truyền thông, nhờ đó mà các thiết bị có thể kết nối và trao đổi thông tin với nhau. - Các giao thức dùng cho viac truyền thông tin tín hiau số trong mạng máy tính có nhiều tính năng để đ_m b_o viac trao đổi dữ liau một cách đáng tin cậy (qua một kênh truyền thông không hoàn h_o. - Có các mô hình giao thức mang tính lý thuyết, được ngành công ngha thông tin tôn trọng một cách tương đối như mô hình OSI.
Cũng có những giao thức được triển khai và ứng dbng rộng rãi như TCP, IP, HTTP, FTP, SMTP, POP3… - Có nhiều giao thức được sử dbng để giao tiếp hoặc truyền đạt thông tin trên Internet, dưới đây là một số các giao thức tiêu biểu: ❖ TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền dữ liau. Nó chia nhỏ dữ liau ra thành những gói (packet) và đ_m b_o viac truyền dữ liau thành công ❖ IP (Internet Protocol): định tuyến (route) các gói dữ liau khi chúng được truyền qua Internet, đ_m b_o dữ liau sẽ đến đúng nơi cần nhận. ❖ HTTP (HyperText Transfer Protocol): cho phép trao đổi thông tin (chủ yếu ở dạng siêu văn b_n) qua Internet. ❖ FTP (File Transfer Protocol): cho phép trao đổi tập tin qua Internet.
❖ SMIP (Simple Mail Transfer Protocol): cho phép gởi các thông điap thư đian tử (e-mail) qua Internet. ❖ POP3 (Post Office Protocol, phiên b_n 3): cho phép nhận các thông điap thư đian tử qua Internet. ❖ WAP (Wireless Application Protocol): cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bị không dây, như đian thoại di động.1 Khái niệm TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol - Giao thức điều khiển truyền nhận/ Giao thức liên mạng), là một bộ giao thức trao đổi thông tin được sử dbng để truyền t_i và kết nối các thiết bị trong mạng Internet. TCP/IP được phát triển để mạng được tin cậy hơn cùng với kh_ năng phbc hồi tự động.
Hình 5: Mô hình TCP/IP 1.2 Cách thức hoạt động của mô hình TCP/IP Phân tích từ tên gọi, TCP/IP là sự kết hợp giữa 2 giao thức. Trong đó IP (Giao thức liên mạng) cho phép các gói tin được gửi đến đích đã định sẵn, bằng cách thêm các thông tin dẫn đường vào các gói tin để các gói tin được đến đúng đích đã định sẵn ban đầu. Và giao thức TCP (Giao thức truyền vận) đóng vai trò kiểm tra và đ_m b_o sự an toàn cho mỗi gói tin khi đi qua mỗi trạm. Trong quá trình này, nếu giao thức TCP nhận thấy gói tin bị lỗi, một tín hiau sẽ được truyền đi và yêu cầu ha thống gửi lại một gói tin khác.
Quá trình hoạt động này sẽ được làm rõ hơn ở chức năng của mỗi tầng trong mô hình TCP/IP.3 Chức năng của các tầng trong mô hình TCP/IP Một mô hình TCP/IP tiêu chuẩn bao gồm 4 lớp được chồng lên nhau, bắt đầu từ tầng thấp nhất là Tầng vật lý (Physical) → Tầng mạng (Network) → Tầng giao vận (Transport) và cuối cùng là Tầng ứng dbng (Application).