Phần trước đó: [Lý Thuyết] #1.1: Tìm Hiểu Thành Phần Cơ Bản Của Hệ Thống Mạng Và Mạng LAN Ethernet, Tìm Hiểu Về Mô Hình TCP/IP
2. Mạng LAN Ethernet
Mạng LAN (Local Area Network) sử dụng công nghệ Ethernet là một trong những phương thức kết nối phổ biến nhất, cho phép các thiết bị trong một khu vực địa lý nhỏ, như văn phòng hoặc tòa nhà, chia sẻ dữ liệu và tài nguyên. Dưới đây là các khía cạnh chính của mạng LAN Ethernet:a. Các Tiêu Chuẩn LAN:
Đây là bộ tiêu chuẩn quan trọng nhất định nghĩa công nghệ Ethernet.
Nó bao gồm các tiêu chuẩn cho lớp vật lý (Physical Layer) và lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer) của mô hình OSI.
Các phiên bản khác nhau của 802.3 định nghĩa các tốc độ và phương thức truyền dẫn khác nhau, ví dụ:
- IEEE 802.3: Tiêu chuẩn chung cho mạng Ethernet có dây.
- IEEE 802.3u (Fast Ethernet): Hỗ trợ tốc độ 100 Mbps.
- IEEE 802.3ab (Gigabit Ethernet): Hỗ trợ tốc độ 1 Gbps trên cáp đồng xoắn đôi.
- IEEE 802.3ae (10 Gigabit Ethernet): Hỗ trợ tốc độ 10 Gbps trên cáp quang.
- IEEE 802.3af/at (Power over Ethernet - PoE): Cung cấp điện qua cáp mạng.
Các tiêu chuẩn liên quan khác:
- Ngoài 802.3, còn có các tiêu chuẩn khác liên quan đến mạng LAN, ví dụ như 802.1Q (VLAN), 802.1p (Quality of Service),...
b. Khung Ethernet (Ethernet Frame):
Dữ liệu trong mạng Ethernet được truyền dưới dạng các khung (frame), với cấu trúc gồm các phần chính:
- Preamble: Chuỗi bit dùng để đồng bộ hóa giữa các thiết bị gửi và nhận.
- Địa chỉ MAC đích: Xác định thiết bị nhận.
- Địa chỉ MAC nguồn: Xác định thiết bị gửi.
- EtherType: Xác định loại giao thức tầng trên (ví dụ: IPv4, IPv6).
- Payload: Dữ liệu thực tế được truyền.
- Frame Check Sequence (FCS): Chuỗi kiểm tra để phát hiện lỗi trong quá trình truyền.
c. Các Kiểu Truyền Thông Trong LAN:
Trong mạng LAN, có ba phương thức truyền thông:
- Unicast: Truyền từ một thiết bị đến một thiết bị duy nhất khác.
- Broadcast: Truyền từ một thiết bị đến tất cả các thiết bị trong cùng một mạng.
- Multicast: Truyền từ một thiết bị đến một nhóm thiết bị xác định trước.
d. Địa Chỉ MAC (Media Access Control):
Mỗi thiết bị mạng được gán một địa chỉ MAC duy nhất, gồm 48 bit (6 byte), thường được biểu diễn dưới dạng 12 chữ số thập lục phân.
Trong đó:
- 24 bit đầu (3 byte): Gọi là OUI (Organizationally Unique Identifier), do IEEE cấp cho nhà sản xuất thiết bị.
- 24 bit sau (3 byte): Được nhà sản xuất sử dụng để định danh từng thiết bị cụ thể.
Địa chỉ MAC giúp xác định thiết bị trong mạng và đảm bảo dữ liệu được chuyển đến đúng nơi.
f. Cơ Chế CSMA/CD:
CSMA/CD là phương thức truy cập đường truyền được Ethernet sử dụng để giảm thiểu xung đột khi nhiều thiết bị cùng truyền dữ liệu:
- Carrier Sense (CS): Thiết bị kiểm tra xem đường truyền có đang bận không trước khi gửi dữ liệu.
- Multiple Access (MA): Nhiều thiết bị có quyền truy cập chung vào đường truyền.
- Collision Detection (CD): Nếu xảy ra xung đột (hai thiết bị cùng gửi dữ liệu), các thiết bị sẽ ngừng truyền và chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử lại.
Hiểu rõ các thành phần và cơ chế hoạt động của mạng LAN Ethernet giúp chúng ta thiết kế, triển khai và quản lý hệ thống mạng hiệu quả, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy cao.
3. Mô hình TCP/IP
Mô hình TCP/IP là nền tảng của Internet, đóng vai trò quan trọng trong mọi hoạt động truyền tải dữ liệu. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu tất cả các tầng của TCP/IP, so sánh với mô hình OSI, và đi sâu vào Transport Layer – tầng quan trọng giúp kiểm soát luồng dữ liệu giữa các thiết bị.So sánh mô hình OSI với TCP/IP
- TCP/IP chỉ có 4 tầng, đơn giản hơn so với 7 tầng của OSI.
- Không có Presentation & Session Layer riêng biệt.
- Network Access Layer gộp cả Data Link và Physical Layer.
3.1. Network Access Layer
Tầng này xử lý việc truyền dữ liệu qua phương tiện vật lý như Ethernet, Wi-Fi, cáp quang.
MAC Address: Định danh thiết bị trong mạng LAN. Ethernet, Wi-Fi, PPP: Các giao thức phổ biến. Frame & CRC: Đóng gói dữ liệu và kiểm tra lỗi.3.2. Internet Layer
Tầng này chịu trách nhiệm định tuyến và truyền packet giữa các mạng khác nhau.
IP Addressing (IPv4 & IPv6): Xác định địa chỉ thiết bị. Routing: Xác định đường đi tối ưu cho packet. ICMP: Gửi thông báo lỗi (ping, traceroute). ARP: Chuyển đổi địa chỉ IP ↔ MAC.3.3. Transport Layer
Transport Layer chịu trách nhiệm truyền dữ liệu giữa các ứng dụng chạy trên hai thiết bị khác nhau. Nó cung cấp các cơ chế đảm bảo dữ liệu được gửi đầy đủ, đúng thứ tự và hiệu quả.
TCP vs. UDP
Cơ chế quan trọng trong TCPa. Three-Way Handshake – Thiết Lập Kết Nối
TCP sử dụng quy trình Three-Way Handshake để thiết lập kết nối:
1 - SYN → Client gửi yêu cầu kết nối đến Server.
2 - SYN-ACK → Server chấp nhận và phản hồi.
3 - ACK → Client xác nhận, kết nối hoàn tất.
Ví dụ: Khi bạn truy cập một trang web, trình duyệt của bạn thực hiện Three-Way Handshake với server trước khi tải trang.
b. Flow Control – Điều Chỉnh Tốc Độ Truyền Dữ Liệu
Nếu sender gửi quá nhanh, receiver có thể bị quá tải. TCP sử dụng Sliding Window để điều chỉnh lượng dữ liệu có thể gửi mà không bị mất gói.
Receiver Window (rwnd): Xác định dung lượng buffer của receiver. Sender chỉ gửi data trong khoảng cửa sổ này.Ví dụ: Nếu buffer của receiver đầy, nó sẽ giảm window size để sender chậm lại.
c. Congestion Control – Kiểm Soát Ùn Tắc
Khi mạng bị tắc nghẽn, TCP giảm tốc độ gửi dữ liệu để tránh quá tải. Các thuật toán kiểm soát bao gồm:
Slow Start: Gửi ít packet ban đầu, tăng dần theo cấp số nhân. Congestion Avoidance: Khi đạt đến ngưỡng, tốc độ tăng chậm hơn. Fast Retransmit & Fast Recovery: Nếu mất gói, TCP sẽ giảm tốc độ và thử gửi lại nhanh hơn.Ví dụ: Nếu bạn tải một file lớn trên Wi-Fi kém, TCP sẽ tự điều chỉnh để tránh tắc nghẽn.
d. Reliable Transmission – Đảm Bảo Gửi Đúng Dữ Liệu
TCP sử dụng ACK (Acknowledgment) để xác nhận dữ liệu đã đến nơi.
Nếu receiver nhận được gói, nó gửi ACK. Nếu sender không nhận được ACK, nó sẽ retransmit (gửi lại gói).Ví dụ: Khi gửi email, TCP đảm bảo từng byte dữ liệu được nhận chính xác.
e. Connection Termination – Đóng Kết Nối
Khi muốn kết thúc kết nối, TCP sử dụng quy trình Four-Way Handshake:
1 - FIN → Client yêu cầu đóng kết nối.
2 - ACK → Server xác nhận.
3 - FIN → Server cũng yêu cầu đóng kết nối.
4 - ACK → Client xác nhận, kết nối kết thúc.
️
Cơ chế quan trọng trong UDPUDP không có các cơ chế đảm bảo tin cậy, nhưng bù lại nó nhanh hơn TCP.
- Không có Handshake → Bắt đầu truyền ngay.
- Không có ACK → Không cần xác nhận.
- Không có Flow Control → Gửi bao nhiêu tùy ý.
Ứng dụng:
- VoIP, Video Streaming, Gaming → Không cần độ tin cậy cao, ưu tiên tốc độ.
- DNS → Cần phản hồi nhanh, không quan trọng mất gói.
Tầng này cung cấp giao tiếp trực tiếp với người dùng thông qua các giao thức ứng dụng.
HTTP(S): Truy cập web. DNS: Chuyển đổi domain thành IP. FTP: Truyền file. SMTP, IMAP, POP3: Email. SSH, Telnet: Điều khiển máy từ xa.Ví dụ: Khi bạn gõ "google.com" vào trình duyệt:
1 - DNS dịch domain thành IP.
2 - HTTP(S) gửi request đến server Google.
3 - Server phản hồi HTML, trình duyệt hiển thị trang web.
Bài viết liên quan
Bài viết mới
