Ebook Nguyên tắc và Giao thức Mạng Máy Tính - Phần 2

Khám phá nguyên tắc, giao thức và thực hành mạng máy tính trong phần 2 của ebook này, cung cấp kiến thức sâu sắc và ứng dụng thực tiễn.

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Mạng Máy Tính
• Đề tài: Nguyên Tắc Và Giao Thức Mạng Máy Tính - Phần 2
• Loại tài liệu: Tài Liệu
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 3. CHAPTER 3: Part 2: Protocols
• 3.1. The application layer
• 3.2. The Domain Name System
• 3.3. Electronic mail

Tóm tắt

I. Tổng quan về nguyên tắc và giao thức mạng máy tính

Nguyên tắc và giao thức mạng máy tính là nền tảng cho việc truyền tải dữ liệu trong các hệ thống mạng hiện đại. Chúng xác định cách thức mà các thiết bị giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau. Việc hiểu rõ về các giao thức này giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng và đảm bảo an toàn thông tin.

1.1. Các loại giao thức mạng phổ biến

Có nhiều loại giao thức mạng, bao gồm TCP/IP, UDP, và HTTP. Mỗi giao thức có những đặc điểm riêng, phục vụ cho các mục đích khác nhau trong việc truyền tải dữ liệu.

1.2. Tầm quan trọng của mô hình OSI

Mô hình OSI cung cấp một khung tham chiếu cho việc phát triển và triển khai các giao thức mạng. Nó giúp các nhà phát triển hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của mạng máy tính.

II. Vấn đề và thách thức trong giao thức mạng máy tính

Mặc dù các giao thức mạng đã được phát triển để cải thiện khả năng giao tiếp, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tin cậy, bảo mật và hiệu suất là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ tin cậy trong giao thức truyền tải

Giao thức TCP cung cấp độ tin cậy cao hơn so với UDP, nhưng lại có độ trễ lớn hơn. Việc lựa chọn giao thức phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất mạng.

2.2. Bảo mật trong giao thức mạng

Bảo mật là một yếu tố quan trọng trong giao thức mạng. Các giao thức như HTTPS và SSL/TLS được sử dụng để bảo vệ dữ liệu trong quá trình truyền tải.

III. Phương pháp tối ưu hóa giao thức mạng máy tính

Tối ưu hóa giao thức mạng là cần thiết để cải thiện hiệu suất và giảm thiểu độ trễ. Các phương pháp như điều chỉnh kích thước gói tin và sử dụng các giao thức mới có thể mang lại lợi ích lớn.

3.1. Điều chỉnh kích thước gói tin

Kích thước gói tin có thể ảnh hưởng đến hiệu suất mạng. Việc điều chỉnh kích thước gói tin phù hợp có thể giúp giảm thiểu độ trễ và tăng tốc độ truyền tải.

3.2. Sử dụng giao thức mới

Các giao thức mới như QUIC đang được phát triển để cải thiện tốc độ và độ tin cậy của việc truyền tải dữ liệu. Việc áp dụng các giao thức này có thể mang lại nhiều lợi ích cho mạng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giao thức mạng máy tính

Giao thức mạng máy tính được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ truyền thông đến thương mại điện tử. Việc hiểu rõ về các giao thức này giúp tối ưu hóa các ứng dụng và dịch vụ trực tuyến.

4.1. Giao thức trong thương mại điện tử

Trong thương mại điện tử, giao thức HTTPS được sử dụng để bảo vệ thông tin giao dịch. Điều này giúp tăng cường độ tin cậy và bảo mật cho người tiêu dùng.

4.2. Giao thức trong truyền thông

Các giao thức như SIP và RTP được sử dụng trong truyền thông đa phương tiện. Chúng giúp đảm bảo chất lượng cuộc gọi và truyền tải video mượt mà.

V. Kết luận và tương lai của giao thức mạng máy tính

Giao thức mạng máy tính sẽ tiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Việc nghiên cứu và cải tiến các giao thức này là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và bảo mật cho các hệ thống mạng trong tương lai.

5.1. Xu hướng phát triển giao thức

Các xu hướng như IoT và 5G đang thúc đẩy sự phát triển của các giao thức mạng mới. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho các nhà phát triển và doanh nghiệp.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu về giao thức mạng là rất quan trọng để phát triển các giải pháp mới. Điều này giúp cải thiện hiệu suất và bảo mật cho các hệ thống mạng trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Computer Networking: Principles, Protocols and Practice (tác giả Olivier Bonaventure, bản thảo ấn bản lần thứ hai) là tài liệu giảng dạy học thuật dành cho bậc đại học và sau đại học thuộc khối ngành Khoa học Máy tính, Kỹ thuật Phần mềm và Mạng máy tính. Trong chương trình đào tạo kỹ sư công nghệ thông tin, học phần Mạng máy tính đóng vai trò cấu phần cơ sở ngành bắt buộc, cung cấp hệ thống nguyên lý vận hành của hạ tầng kết nối dữ liệu số.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho người học:

• Khả năng phân tích mô hình kiến trúc phân tầng, phân biệt rõ ràng giữa dịch vụ tầng giao vận không liên kết (connectionless service) và hướng liên kết (connection-oriented service).
• Nắm vững định dạng tiêu đề, cơ chế đóng gói dữ liệu và quy trình xử lý giao thức tại tầng ứng dụng (DNS, Email, HTTP) và tầng giao vận (TCP, SCTP).
• Hiểu rõ các giải thuật điều khiển lỗi, tính toán thời gian chờ truyền lại (Retransmission Timeout - RTO), cũng như cơ chế điều khiển phiên làm việc thông qua các máy trạng thái hữu hạn (Finite State Machine - FSM).

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình từ trên xuống (top-down kết hợp phân tích kiến trúc phân tầng), xuất phát từ các giao thức ứng dụng người dùng cuối tiếp xúc trực tiếp, sau đó đi sâu vào các ràng buộc kỹ thuật của tầng giao vận bên dưới. Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp diễn giải dựa trên hệ thống tiêu chuẩn chuẩn hóa mở (IETF RFCs), kết hợp các mô tả hình thức bằng ngữ pháp BNF (Backus-Naur Form), phân tích gói tin thực nghiệm và lược đồ trạng thái chi tiết.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung trích xuất từ Chương 3 thuộc Phần 2 (Part 2: Protocols) tập trung làm rõ hai tầng chức năng chính:

1. Dịch vụ Giao vận và Định danh Mạng (Mục 3.1): Phân tích sự phụ thuộc của ứng dụng mạng vào tầng giao vận thông qua hai mô hình: dịch vụ datagram phi kết nối (UDP) truyền các khối dữ liệu dịch vụ (Service Data Units - SDU) và dịch vụ dòng byte tin cậy hướng kết nối (TCP). Nội dung thiết lập cơ chế định danh tiến trình ứng dụng bằng cặp địa chỉ máy (Host Address) và số hiệu cổng (Port Number), đồng thời phân tích định dạng biểu diễn địa chỉ IPv4 (32-bit dạng số thập phân có dấu chấm) và IPv6 (128-bit dạng số thập lục phân kèm quy tắc nén chuỗi số 0 bằng ký hiệu ::).

2. Hệ thống Phân giải Tên miền - DNS (Mục 3.2): Mô tả giao thức DNS vận hành trên cả UDP và TCP theo RFC 1035. Cấu trúc thông điệp DNS gồm 5 phần: Header (12 byte với các trường ID, cờ QR, Opcode, AA, RD, RA, RCODE), Question, Answer, Authority, và Additional. Phân tích các loại bản ghi tài nguyên (Resource Records - RR): A, AAAA, NS, CNAME và PTR phục vụ kỹ thuật phân giải nghịch (Reverse DNS) thông qua các miền đặc thù in-addr.arpa và ip6.arpa (RFC 3596), cùng cơ chế bảo mật DNSSEC (RFC 4033).

3. Hệ thống Thư điện tử - Email Architecture (Mục 3.3): Kiến trúc chuyển phát thư theo RFC 5598 gồm bốn thành phần: MUA (Mail User Agent), MSA (Mail Submission Agent), MTA (Mail Transmission Agent) và MDA (Mail Delivery Agent). Định dạng thông điệp dựa trên văn bản ASCII theo RFC 5322 (với các tiêu đề bắt buộc như From:, Date: và các tiêu đề bổ sung To:, cc:, bcc:, Message-Id:, In-reply-to:, Received:). Chuẩn mở rộng MIME (RFC 2045, RFC 2046) giải quyết vấn đề ký tự phi ASCII và tệp nhị phân thông qua các tiêu đề MIME-Version:, Content-Type: (với cấu trúc multipart/mixed, multipart/alternative), giải thuật mã hóa Base64 (RFC 4648) và bước chuyển dịch sang chuẩn Unicode (RFC 4952, RFC 5890). Giao thức truyền tải SMTP (RFC 5321) với cú pháp BNF cho các lệnh (EHLO, MAIL FROM:, RCPT TO:, DATA, QUIT), mã phản hồi 3 chữ số (2xy, 3xy, 4xy, 5xy), cùng các giao thức truy xuất hộp thư POP3 (RFC 1939 - ba pha Authorization, Transaction, Update) và IMAP (RFC 3501).

4. Giao thức Truyền tải Siêu văn bản - HTTP (Mục 3.4): Lịch sử phát triển siêu văn bản từ V. Bush (1945), T. Nelson (1965) đến triển khai tại CERN bởi T. Berners-Lee (1989). Cấu trúc định danh tài nguyên URI (RFC 3986), ngôn ngữ đánh dấu HTML và giao thức HTTP (RFC 1945, RFC 2616). Phân tích các phương thức GET, HEAD, POST, mã trạng thái (200, 301, 304, 400, 404, 500) và các trường tiêu đề quan trọng như Host:, User-Agent:, If-Modified-Since:. Đánh giá sự chuyển đổi từ kết nối đóng mở liên tục trên mỗi tài nguyên sang kết nối bền vững (Persistent Connections - RFC 2616) sử dụng tiêu đề Connection: Keep-Alive nhằm giảm độ trễ trao đổi gói tin và tải máy chủ. Cơ chế duy trì trạng thái người dùng bằng HTTP Cookies (RFC 6265).

5. Giao thức Điều khiển Truyền vận - TCP (Mục 3.5 & 3.6): Phân tích sâu cơ chế hoạt động của TCP:

   • Giải thuật tính toán thời gian chờ truyền lại RTO: So sánh công thức RTO cổ điển trong RFC 793 với giải thuật Van Jacobson (1988, RFC 2988) sử dụng hai biến trạng thái $srtt$ (thời gian trễ khứ hồi làm mịn) và $rttvar$ (ước lượng phương sai của RTT) với hệ số trọng số $\alpha = 1/8$, $\beta = 1/4$ cùng cơ chế nhân đôi thời gian chờ khi mất gói (Exponential Backoff).
   • Chiến lược xác nhận nâng cao: Xác nhận trễ (Delayed Acknowledgment - RFC 813, RFC 1122), giải thuật truyền lại nhanh (Fast Retransmit kích hoạt khi nhận 3 bản tin ACK trùng lặp theo RFC 2581), và tùy chọn xác nhận chọn lọc SACK (Selective Acknowledgments - RFC 2018).
   • Giải phóng kết nối TCP: Cơ chế ngắt đột ngột bằng cờ RST (RFC 3360, RFC 4953) và giải phóng tuần tự từng chiều qua cờ FIN tuân thủ FSM với các trạng thái ESTABLISHED, CLOSE_WAIT, LAST_ACK, FIN_WAIT1, FIN_WAIT2, CLOSING và TIME_WAIT (duy trì khoảng thời gian $2 \times MSL$).

6. Giao thức Truyền vận Điều khiển Luồng - SCTP (Mục 3.9): Giải pháp giao vận thay thế định nghĩa trong RFC 4960, RFC 3286 và RFC 3758. Hỗ trợ máy chủ đa giao diện mạng (Multihoming), truyền dữ liệu theo luồng thông điệp (Message Streams) nhằm loại bỏ hiện tượng nghẽn đầu hàng (Head-of-Line Blocking), và dịch vụ giao vận tin cậy một phần (Partially-reliable delivery). Cấu trúc gói SCTP bao gồm tiêu đề chung 12 byte (chứa Verification Tag và mã kiểm tra CRC-32) kết hợp chuỗi các Chunk biến đổi. Quy trình bắt tay 4 bước bảo mật chống tấn công từ chối dịch vụ (Four-way Handshake sử dụng INIT, INIT-ACK kèm State Cookie, COOKIE-ECHO, COOKIE-ACK), đơn vị đánh số truyền dữ liệu TSN (Transmission Sequence Number), cờ phân mảnh B/E và quy trình đóng kết nối 3 bước (SHUTDOWN, SHUTDOWN-ACK, SHUTDOWN-COMPLETE).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết mạng máy tính dựa trên các nguyên lý kỹ thuật:

• Nguyên tắc đóng gói và định dạng dữ liệu: Cấu trúc thông điệp văn bản (dòng ASCII phân tách bằng CRLF trong SMTP, HTTP, POP) đối chiếu với cấu trúc phân đoạn nhị phân (trường cố định kết hợp khối cờ, độ dài và trường tùy chọn trong DNS, TCP, SCTP).
• Mô hình định danh phân cấp và không gian tên: Cơ chế ánh xạ tên miền sang địa chỉ IP, cơ chế định tuyến ngược thông qua bản ghi PTR, cùng hệ thống xác thực định danh hộp thư điện tử.
• Kỹ thuật điều khiển luồng và khôi phục lỗi: Phân tích định lượng thuật toán Jacobson tính toán RTT, cơ chế tích lũy xác nhận (Cumulative ACK) kết hợp báo khoảng cách hở (Gap Blocks) trong SACK, và nguyên lý hoạt động của máy trạng thái hữu hạn kiểm soát vòng đời kết nối.

Kỹ năng phát triển

Thông qua nội dung học tập, người học hình thành các năng lực kỹ thuật:

• Kỹ năng phân tích giao thức (Protocol Analysis): Đọc hiểu và bóc tách cấu trúc trường dữ liệu của tiêu đề giao thức từ các tài liệu tiêu chuẩn RFC chính thức.
• Kỹ năng gỡ lỗi hệ thống mạng (Network Debugging): Giải mã các chuỗi phản hồi trạng thái (mã 3 chữ số của SMTP/HTTP, phản hồi DNS, cờ TCP RST), phân tích chuỗi bản ghi Received: trong tiêu đề email để truy vết lộ trình chuyển tiếp thư.
• Kỹ năng thiết kế ứng dụng phân tán: Lựa chọn đúng dịch vụ giao vận (UDP, TCP hay SCTP) dựa trên yêu cầu về tính toàn vẹn dữ liệu, độ trễ truyền thông, khả năng chịu lỗi đa giao diện và kiểm soát hiện tượng nghẽn đầu dòng.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm tiếp cận kỹ thuật dựa trên tiêu chuẩn thực tế (Standard-Driven Approach):

• Phân tích hình thức và đặc tả chuẩn: Mọi giao thức văn bản đều được mô tả bằng cú pháp chuẩn BNF (như cú pháp lệnh SMTP trong RFC 5321, cú pháp URI trong RFC 3986), giúp người học nắm bắt chính xác quy tắc thiết kế trình phân tích cú pháp (parsers).
• Phân tích phiên truyền thông thực tế (Traces & Transcripts): Nội dung đưa vào các bản ghi log trực tiếp giữa client và server (ví dụ: phiên truyền thư SMTP với máy chủ Postfix/Sun Java System, phiên tải trang web bằng công cụ dòng lệnh curl, phiên truy vấn POP3 với tài khoản cụ thể). Cách tiếp cận này giúp sinh viên quan sát trực tiếp các bước trao đổi cờ và mã phản hồi.
• Mô hình hóa hình học và lưu đồ trạng thái: Sử dụng FSM để mô hình hóa toàn bộ quá trình đóng kết nối TCP qua các trạng thái tuần tự, kết hợp biểu đồ thời gian thể hiện hiện tượng mất gói tin đơn lẻ và kích hoạt cơ chế Fast Retransmit.

Về phương pháp tự học và đánh giá:

• Sinh viên được khuyến nghị sử dụng các công cụ dòng lệnh như telnet, curl, phần mềm bắt gói tin để tái lập các kịch bản bắt tay TCP, truy vấn DNS thủ công, hoặc kết nối tới cổng dịch vụ (port 25, 80, 110).
• Hệ thống đánh giá học phần dựa trên việc giải quyết các bài toán định lượng: tính toán giá trị $srtt$, $rttvar$, $rto$ theo giải thuật Jacobson khi có chuỗi đo RTT biến thiên; tính toán số lượng khối SACK có thể chứa trong tiêu đề mở rộng TCP 44 byte; hoặc giải mã chuỗi nhị phân sang định dạng Base64 kèm đệm =.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

So với các tài liệu mạng máy tính truyền thống chỉ tập trung vào mô hình TCP/IP cổ điển, ấn bản này tích hợp các cập nhật kỹ thuật quan trọng phản ánh môi trường Internet hiện đại:

• Tích hợp toàn diện IPv6 song song với IPv4: Phân tích song song việc triển khai các giao thức ứng dụng trên cả hạ tầng IPv4 và IPv6 (bản ghi A vs AAAA trong DNS, biểu diễn địa chỉ phân giải nghịch qua ip6.arpa theo RFC 3596).
• Bổ sung chi tiết giao thức SCTP (RFC 4960): Trình bày hoàn chỉnh giao thức SCTP như một giải pháp thay thế TCP cho các ứng dụng thế hệ mới đòi hỏi hỗ trợ đa giao diện (multihoming) và chống nghẽn dòng dữ liệu song song.
• Cập nhật các cơ chế an ninh và tối ưu hóa hiệu năng:
  • Phân tích cơ chế chống tấn công từ chối dịch vụ (DoS/SYN Flood) thông qua kỹ thuật State Cookie 4 bước trong SCTP.
  • Phân tích rủi ro an ninh của DNS đệ quy mở, giới thiệu giải pháp chữ ký số mật mã DNSSEC (RFC 4033).
  • Khảo sát nguyên nhân lạm dụng máy chủ SMTP chuyển tiếp mở (Open SMTP Relays) để phát tán thư rác (dẫn chứng nghiên cứu của ENISA năm 2009 về tỷ lệ thư rác chiếm 95%) và các tiêu chuẩn kiểm soát xác thực như RFC 4954, RFC 4870, RFC 4871.
  • Đánh giá vấn đề quá tải bộ nhớ TCB do trạng thái TIME_WAIT ($2 \times MSL$) trên các máy chủ web tải cao xử lý hàng chục nghìn kết nối mỗi giây (trích dẫn nghiên cứu của Faber et al., 1999; Arlitt & Williamson, 2005).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Tài liệu được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng học thuật và chuyên môn cụ thể:

• Sinh viên đại học năm thứ 2 hoặc năm thứ 3: Chuyên ngành Khoa học Máy tính, Kỹ thuật Mạng, Kỹ thuật Viễn thông, Công nghệ Thông tin đang theo học học phần Mạng máy tính cơ bản và nâng cao.
• Học viên cao học: Cần tài liệu tra cứu chuyên sâu về cơ chế định lượng giao vận (giải thuật điều khiển tắc nghẽn, tính toán thời gian trễ khứ hồi, cơ chế vận hành đa luồng của SCTP/Multipath TCP).
• Yêu cầu tiên quyết (Prerequisites): Người học cần có kiến thức nền tảng về Cấu trúc dữ liệu & Giải thuật, Kiến trúc máy tính, Hệ điều hành (khái niệm tiến trình, luồng, quản lý bộ nhớ đệm), và kỹ năng lập trình cơ bản với ngôn ngữ C/Python/Java.
• Giảng viên và kỹ sư phát triển phần mềm: Sử dụng làm khung bài giảng chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IETF hoặc dùng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế giao thức tầng ứng dụng, tối ưu hóa kết nối socket và cấu hình dịch vụ mạng.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình phù hợp trực tiếp cho sinh viên đại học, học viên cao học chuyên ngành công nghệ thông tin/mạng máy tính, cũng như kỹ sư phần mềm cần nắm vững nguyên lý hoạt động chi tiết của các giao thức chuẩn hóa trên Internet.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở: Kiến trúc máy tính (biểu diễn số nhị phân, thập lục phân), Hệ điều hành (tiến trình, quản lý bộ đệm, ngắt), cùng kiến thức toán học cơ bản về xác suất và đại số logic để thực hiện các giải thuật tính toán RTT và giải mã chuỗi.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu mạng khác là gì?

Giáo trình trích dẫn trực tiếp các đặc tả chuẩn RFC từ IETF, phân tích các giải thuật đã chứng minh thực nghiệm (như giải thuật Jacobson trong BSD Unix, các bài báo nghiên cứu của Mogul, Paxson), đồng thời trình bày sâu về các giao thức nâng cao như SCTP và các khía cạnh triển khai thực tế trên cả IPv4 lẫn IPv6 thay vì chỉ dừng lại ở lý thuyết trừu tượng.

4. Làm sao để tự học nội dung giáo trình hiệu quả?

Người học nên kết hợp đọc hiểu lý thuyết đặc tả với việc thực hành quan sát lưu lượng mạng bằng các công cụ dòng lệnh (curl, telnet, dig) và phần mềm phân tích gói tin, đồng thời tự tay giải các bài tập xác định trạng thái FSM và tính toán thông số cửa sổ trượt, RTO.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Giáo trình liên kết trực tiếp với kho lưu trữ mã nguồn mở trên GitHub (https://github.com/obonaventure/cnp3), cho phép người học và giảng viên tra cứu các bản sửa đổi, đóng góp ý kiến, và tham chiếu hệ thống tài liệu chuẩn IETF RFC tương ứng được trích dẫn chi tiết trong từng chương.

---

Kết luận

Giáo trình Computer Networking: Principles, Protocols and Practice cung cấp một hệ thống kiến thức toàn diện, chuẩn xác và có tính học thuật cao về các nguyên tắc thiết kế và cơ chế hoạt động của giao thức mạng máy tính. Bằng việc phân tích chi tiết từ định dạng thông điệp, ngữ pháp hình thức BNF, giải thuật điều khiển lỗi toán học cho đến máy trạng thái hữu hạn, tài liệu thiết lập lộ trình học tập logic từ tầng ứng dụng xuống tầng giao vận. Đây là nguồn tư liệu giảng dạy và tra cứu học thuật quan trọng, kết nối chặt chẽ giữa nguyên lý thiết kế hệ thống và các tiêu chuẩn kỹ thuật Internet quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHAPTER 3 Part 2: Protocols 3.1 The application layer Warning: This is an unpolished draft of the second edition of this ebook. If you find any error or have sugges- tions to improve the text, please create an issue via https://github.com/obonaventure/cnp3/issues?milestone=5 Networked applications rely on the transport service. As explained earlier, there are two main types of transport services : • the connectionless service • the connection-oriented or byte-stream service The connectionless service allows applications to easily exchange messages or Service Data Units. On the Internet, this service is provided by the UDP protocol that will be explained in the next chapter.

The connectionless transport service on the Internet is unreliable, but is able to detect transmission errors. This implies that an application will not receive data that has been corrupted due to transmission errors. The connectionless transport service allows networked application to exchange messages. Several networked applications may be running at the same time on a single host.

Each of these applications must be able to exchange SDUs with remote applications. To enable these exchanges of SDUs, each networked application running on a host is identified by the following information : • the host on which the application is running • the port number on which the application listens for SDUs On the Internet, the port number is an integer and the host is identified by its network address. There are two types of Internet Addresses : • IP version 4 addresses that are 32 bits wide • IP version 6 addresses that are 128 bits wide IPv4 addresses are usually represented by using a dotted decimal representation where each decimal number corresponds to one byte of the address, e. IPv6 addresses are usually represented as a set of hexadecimal numbers separated by semicolons, e.

2001:db8:3080:2:217:f2ff:fed6:65c0. Today, most Internet hosts have one IPv4 address. A small fraction of them also have an IPv6 address. In the future, we can expect that more and more hosts will have IPv6 addresses and that some of them will not have an IPv4 address anymore.

A host that only has an IPv4 address cannot communicate with a host having only an IPv6 address. The figure below illustrates two that are using the datagram service provided by UDP on hosts that are using IPv4 addresses. Note: Textual representation of IPv6 addresses It is sometimes necessary to write IPv6 addresses in text format, e. when manually configuring addresses or for documentation purposes.

The preferred format for writing IPv6 addresses is x:x:x:x:x:x:x:x, where the x ‘s are hexadecimal digits representing the eight 16-bit parts of the address. Here are a few examples of IPv6 addresses : • abcd:Eef01:2345:6789:abcd:ef01:2345:6789 111 Computer Networking : Principles, Protocols and Practice, Release Figure 3.1: The connectionless or datagram service • 2001:db8:0:0:8:800:200c:417a • fe80:0:0:0:219:e3ff:fed7:1204 IPv6 addresses often contain a long sequence of bits set to 0. In this case, a compact notation has been defined. With this notation, :: is used to indicate one or more groups of 16 bits blocks containing only bits set to 0.

For example, • 2001:db8:0:0:8:800:200c:417a is represented as 2001:db8::8:800:200c:417a • ff01:0:0:0:0:0:0:101 is represented as ff01::101 • 0:0:0:0:0:0:0:1 is represented as ::1 • 0:0:0:0:0:0:0:0 is represented as :: The second transport service is the connection-oriented service. On the Internet, this service is often called the byte-stream service as it creates a reliable byte stream between the two applications that are linked by a transport connection. Like the datagram service, the networked applications that use the byte-stream service are identified by the host on which they run and a port number. These hosts can be identified by an address or a name.

The figure below illustrates two applications that are using the byte-stream service provided by the TCP protocol on IPv6 hosts. The byte stream service provided by TCP is reliable and bidirectional.2: The connection-oriented or byte-stream service 112 Chapter 3. Part 2: Protocols Computer Networking : Principles, Protocols and Practice, Release 3.2 The Domain Name System We have already explained the main principles that underlie the utilisation of names on the Internet and their mapping to addresses. The last component of the Domain Name System is the DNS protocol.