Protocol- Giao thức

Việc trao đổi thông tin dù là đơn giản nhất cũng phải tuân theo những nguyên tắc nhất định. Đơn giản như hai người nói chuyện với nhau, muốn cho cuộc nói chuyện có kết quả thì ít nhất cả hai người phải ngầm tuân thủ quy ước : Khi một người nói thì người kia phải biết lắng nghe và ngược lại. Việc truyền thông trên mạng cũng vậy. Cần có các quy tắc, quy ước truyền thông về nhiều mặt : khuôn dạng cú pháp của dữ liệu, các thủ tục gửi, nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả nhất chất lượng truyền thông tin. Tập hợp những quy tắc, quy ước truyền thông đó được gọi là giao thức của mạng (protocol).

Một tập hợp tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính với nhau được gọi là giao thức. Các giao thức còn được gọi là các nghi thức hoặc định ước của máy tính.

Toàn bộ hoạt động truyền dữ liệu trên mạng phải được chia thành nhiều bước riêng biệt có hệ thống. Ơ mỗi bước, một số hoạt động sẽ diễn ra và không thể diễn ra ở bất kỳ bước nào khác. Mỗi bước có nhưng nguyên tắc và giao thức riêng.

Các bước phải được thực hiện theo một trình tự nhất quán giống nhau trên mỗi máy tính mạng. Ơ máy tính gởi, những bước này phải được thự hiện tu trên xuống. Ơ máy tính nhận, chúng phải được thực hiện từ dưới lên.

• Máy tính gửi

• Chia dữ liệu thành thành các phần nhỏ hơn (gọi là gói) mà giao thức có thể xử lý được.
• Thêm thông tin địa chỉ vào gói để máy tính đích trên mạng biết được dữ liệu đó thuộc sở hữu của nó.
• Chuẩn bị dữ liệu và cho truyền thật sự qua card mạng rồi lên cáp mạng.

• Máy tính nhận

• Lấy gói dữ liệu ra khỏi cáp.
• Đưa gói dữ liệu vào máy tính thông qua card mạng.
• Tước bỏ khỏi gói dữ liệu thông tin truyền do máy tính gởi thêm vào.
• Sao chép dữ liệu từ gói vào bộ nhớ đệm để tái lắp ghép.
• Chuyển dữ liệu đã tái lắp ghép vào chương trình ứng dụng dưới dạng sử dụng được.

Cả máy tính gởi và máy tính nhận cần thực hiện từng bước theo cùng một cách để dữ liệu lúc nhận lúc gởi sẽ không thay đổi so với lúc gởi.

Chẳng hạn, hai giao thức có thể chia thành nhiều gói và bổ sung thêm các thông tin thứ tự, thông tin thời lượng và thông tin kiểm lỗi, tuy nhiên mỗi giao thức lại thực hiện việc này theo cách khác nhau. Do đó, máy tính dùng giao thức này sẽ không thể giao tiếp thành công với máy tính dùng giao thức khác.

→ IPX (Internetworking Packet eXchange : trao đổi gói dữ liệu mạng):

Là nghi thức của mạng Netware, IPX giống IP là không cần quan tâm đến cấu hình mạng của hệ thống cũng như việc phân tuyến dữ liệu giữa hai đặc điểm truyền và nhận như thế nào.

Tuy nhiên khác với IP, IPX có thể tự cấu hình. Nó có thể tạo các địa chỉ mạng từ sự kết hợp giữu địa chỉ mạng được tạo ra bởi nhà quản trị mạng với địa chỉ card mạng ở lớp MAC. Tính năng này làm cho việc thiệt lập mạng trở nên đơn giản vì khi mạng được kết nối về mặt vật lý, IPX có thể tự động cấu hình và phân tuyến dữ liệu rất nhanh, nhà quản trị mạng không cần tạo ra một địa chỉ mạng riêng biệt cho mỗi máy tính.

Một ưu điểm khác nữa là gói dữ liệu của IPX rất giống gói dữ liệu của IP nên chúng ta có thể chuyển đổi các gói dữ liệu của IPX sang IP để phân tuyến trên internet. Đây là cách hữu hiệu nhất để kết nối người dùng với internet mà không phải cấu hình TCP/IP lại cho từng máy. Tuy nhiên điều bất lợi là tính tương thích với internet không hàon hảo và phải mất một khoảng thời gian để chuyển đổi từ IPX sang IP cho các gói dữ liệu. Nhưng nói chung, IPX có thể coi là giải pháp thay thế cho IP nếu hệ thông mạng không yêu cầu kết nối internet.

→ NETBIOS-NETBEUI

IBM đưa ra nghi thức NetBios để sử dụng cho các mạng nhỏ, có cấu hình chỉ một Segment. Tương tự như Bios của máy tính cá nhân chuyên xử lý các giao tiếp giữa hệ điều hành với phần cứng máy tính. NetBios và NetBeui ( NetBios Extended User Interface) là các nghi thức hỗ trợ cho các thao tác Input/Output (I/O) trên mạng.

NetBios (và NetBeui) được thiết kế với ý đồ sử dụng cho các mạng LAN nhỏ nên không thể hoạt động trên môi trường WAN. Nếu muốn sử dụng trong WAN, chúng ta phải đóng gói các Packet NetBios thêm một lần nữa trong Packet của IPX hoặc IP thông qua quá trình gọi là NBT (NetBios trên TCP/IP).

NetBios và NetBeui có ưu điểm hơn IP và IPX là không sử dụng cách đánh địa chỉ bằng số mà biểu diễn địa chỉ theo tên.

Ví dụ: một máy tính tên Kim và một máy tính tên Mộc. Máy Kim gởi địa chỉ cho máy Mộc thì địa chỉ nguồn là Kim, còn địa chỉ đích là Mộc. Và cũng không cần biến đổi tên của máy tính từ dạng ký tự sang dạng số trong quá trình truyền dữ liệu.

Yếu điểm của phương pháp theo địa chỉ theo tên là mỗi máy tính mạng phải có cách nào đó để nhắc nhở các máy tính khác trong mạng nhận biết được sự hiện diện của nó ( ví dụ : tiếng động vật kêu trong một khu vực nào đó báo hiệu rằng đang có sự hiện diện của nó…). Netbios cũng chiếm một ít dung lượng đường truyền khi chúng thực hiện nhắc nhở lẫn nhau về sự hiện diện của các máy tính mạng khác. Chính đặc tính này là một trong những lý do làm cho NetBios và NetBeui chỉ thích hợp cho mạng nhỏ.

→ TCP/IP (Transfer Control Protocol / Internet Protocol : Giao thức điều khiển truyền/ giao thức mạng):

Nếu có một giải pháp nào được gọi là tổng quan cho thế giới mạng thì dó chính là TCP/IP. TCP/IP gồm tập hợp một bộ nghi thức được xây dựng và công nhận bởi các tổ chức Quốc Tế.

TCP/IP là một nghi thức hoạt động mà không quan tâm đến sự phân tuyến giữa các gói dữ liệu trên mạng giữa máy tính gởi và máy tính nhận, đó là lý do tại sao TCP/IP được sử dụng nhiều trên Internet. TCP/IP có thể hoạt động trên nhiều mạng có nền (phần cứng) hệ thống khác nhau và cung cấp một cách thức cấu hình địa chỉ mạng khá hiệu quả.

IP có hai khuyết điểm là: tính phức tạp và số lượng địa chỉ mạng dự trữ ngày đang cạn dần. Tuy nhiên, IP version 6 ( IP v.6) đã giải quyết được vấn đề này và đang được chấp nhận.

Mặc dù phưc tạp nhưng TCP/TP tỏ ra rất hiệu quả cho phép kết nối nhiều kiểu máy tính khác nhau chạy trên các hệ điều hành khác nhau thành một hệ thống mạng duy nhất dễ kiểm soát về cấu hình.

TCP/IP HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO ? Internet là mạng chuyển mạch bó, nghĩa là khi chúng gởi thông tin qua internet từ máy tính của mình đến máy tính khác thì dữ liệu được chia thành bó nhỏ. Chuỗi các bộ phận chuyển mạch được gọi là bộ hành trình gởi từng bó qua internet một cách riêng lẻ. Sau khi tất cả các bó được gởi tới máy tính nhận, chúng phải được kết hợp trở lại về dạng ban đầu. Hai nghi thức thực hiện việc phân chia dữ liệu thành các bó, chuyển tải các bó qua internet và kết hợp các bó nơi nhận đó là TCP/IP.

Vì nhiều lý do kể cả giới hạn phần cứng, dữ liệu được gởi thông qua internet phải được chia thành các bó nhỏ không quá 1500 ký tự. Mỗi bó đều chứa tiêu đề của thông tin, chẳng hạn thứ tự của các bó sẽ được tổ hợp với các bó có liên quan. Khi TCP tạo ra tưng bó, nó sẽ tính toán và cộng số kiểm tra vào tiêu đề là số mà TCP sử dụng ở đầu nhận sẽ xác định các lỗi sai có thểnảy sinh trong quá trình truyền dẫn bó dữ liệu. Số này dựa trên số lượng dữ liệu chính xác trong đó.

Mỗi bó được đưa vào một IP riêng lẻ chứa thông tin về nơi gởi dữ liệu. Tất cả các gói dữ liệu cho trước đều có cùng thông tin địa chỉ để có thể gởi đến cùng vị trí nơi chúng có thể được tổng hợp tổng hợp lại. Các gói IP có tiêu đề với thông tin địa chỉ gởi, địa chỉ nhận, thời gian duy trì bó thông tin trước khi loại bỏ.

Khi các bó được gởi qua internet, các bộ hành trình sẽ kiểm tra các bao IP và tìm địa chỉ của chúng. Các bộ này xác định hiệu quả nhất để gởi từng bó đến bộ hành trình gần đích nhất. Sau khi qua các bộ hành trình, các bó đến cùng địa chỉ. Do phải lưu thông trên internet thay đổi liên tục, các bó có thể gởi theo nhiều đường khác nhau và có thể đích không theo thứ tự.

Sau khi các bó đến đích,TCP tính toán số kiểm tra từng bó, so sánh số này với số kia đã gởi trong bó. Nếu hai số không tương hợp, TCP biết dữ liệu trong đó bị tổn thất trong quá trình truyền tải liền loại bỏ gói này và yêu cầu gởi gói khác. Khi các bó nguyên vẹn đều đến cùng địa chỉ, TCP sẽ tổng hợp chúng lại thành dạng dữ liệu như khi gởi.

HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ HÀNH TRÌNH: bộ hành trình có các cổng nhận các bó IP và cổng Out để gởi các bó. Khi một bó đến cổng Input bộ hành trình xem xét tiêu đề của bó này và xác định đích đến trên bảng hành trình, cơ sở dữ liệu báo cho bộ hành trình về cách thức gởi các bó đến các đíc khác nhau.

Dựa trên thông tin theo bảng hành trình, bó được gởi đến cổng Output thích hợp, cổng này gởi bó thông tin đến bộ hành trình gắn với đích của bó đó.

Nếu bó đến các cổng Input nhanh hơn tốc độ xử lý của bộ hành trình, bó này được giữ lại trong thứ tự Input. Bộ hành trình sẽ sử lý các bó từ dãy này theo thứ tự nhận các bó. Nếu số lượng các bó nhận được vượt quá chiều dài dãy thứ tự, các bó có thể bỉ thất, khi điều này xảy ra, nghi thức TCP trên máy tính gởi và nhận sẽ gởi lại các bó đó.

→ CSMA/CD – Carier Sense Multiple Access with Collision Detection: (tổ chức xâm nhập nhiều mối bằng cảm nhận sóng mạng có dò xung đột).

Khi sử dụng giao thức này các trạm có quyền chuyển dữ liệu trên mạng với số lượng nhiều hay ít một cách ngẫu nhiên hoặc bất kỳ khi có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm. Mỗi trạm sẽ kiểm tra tuyến và khi nào tuyến không bận mới bắt đầu chuyển các gói dữ liệu.

Với phương pháp CSMA/CD,thỉnh thoảng sẽ có hơn một trạm đồng thời truyền dữ liệu và tạo ra sư xung đột làm dữ liệu thu được ở các trạm bị sai lệch. Để tránh sự tranh chấp này, mỗi trạm phải đều phải phát hiện được sự xung đột dữ liệu. Trạm phát phải kiểm tra Bus trong khi gởi dữ liệu để xác định rằng tín hiệu trên Bus thật sụ đúng. Như vậy, sẽ phát hiện được bất kỳ xung đột nào có thể xảy ra. Khi phát hiện có sự xung đột, lập tức trạm sẽ gởi đi một mẫu làm nhiễu đã được định trước để báo cho các trạm biết là có sự xung đột xảy ra và chúng sẽ bỏ qua các gói dữ liệu này. Sau đó, trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại dữ liệu. Ưu điểm của CSMA/CD là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp. Việc thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức. Điểm bất lợi của CSMA/CD là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh khi phải tải quá nhiều thông tin.