Giao thức truyền mạng máy tính

Mô hình TCP/IP và mối quan hệ của nó với các giao thức phổ biến được sử dụng ở các lớp khác nhau của mô hình. Khi có bộ định tuyến, các luồng thông báo đi xuống qua các lớp giao thức, đến bộ định tuyến, lên ngăn xếp bên trong bộ định tuyến, rồi quay ngược trở lại và được gửi đến đích cuối cùng, nơi nó đi ngược lên ngăn xếp. Tin nhắn truyền giữa hai thiết bị (A-B) ở bốn lớp của mô hình TCP/IP với sự có mặt của bộ định tuyến (R). Các luồng màu đỏ là các đường truyền hiệu quả, các đường màu đen đi qua các liên kết mạng thực tế.

Giao thức truyền là một tập hợp các quy tắc để trao đổi thông tin qua mạng. Các giao thức truyền có nhiều đặc điểm khác nhau. Chúng có thể là hướng kết nối hoặc không kết nối, chúng có thể sử dụng chế độ mạch hoặc chuyển mạch gói và chúng có thể sử dụng địa chỉ phân cấp hoặc địa chỉ phẳng.

Trong ngăn xếp giao thức, thường được xây dựng theo mô hình OSI, các chức năng truyền thông được chia thành các lớp giao thức, trong đó mỗi lớp tận dụng các dịch vụ của lớp bên dưới nó cho đến khi lớp thấp nhất kiểm soát phần cứng gửi thông tin qua phương tiện. Việc sử dụng phân lớp giao thức phổ biến trong lĩnh vực mạng máy tính. Một ví dụ quan trọng về chồng giao thức là HTTP (giao thức World Wide Web) chạy qua TCP qua IP (giao thức Internet) qua IEEE 802.11 (giao thức Wi-Fi). Ngăn xếp này được sử dụng giữa bộ định tuyến không dây và máy tính cá nhân của người dùng gia đình khi người dùng đang lướt web.

Có nhiều giao thức truyền thông, một vài trong số đó được mô tả dưới đây.

Giao thức phổ biến

Giao thức Internet

Bộ Giao thức Internet, còn được gọi là TCP/IP, là nền tảng của tất cả các mạng hiện đại. Nó cung cấp các dịch vụ hướng kết nối và không kết nối qua một mạng vốn không đáng tin cậy được truyền tải bằng cách truyền datagram bằng giao thức Internet (IP). Về cốt lõi, bộ giao thức xác định các thông số kỹ thuật định địa chỉ, nhận dạng và định tuyến cho Giao thức Internet Phiên bản 4 (IPv4) và cho IPv6, thế hệ tiếp theo của giao thức với khả năng định địa chỉ được mở rộng hơn nhiều. Internet Protocol Suite là bộ giao thức xác định cho Internet.

IEEE802

IEEE 802 là một họ các tiêu chuẩn IEEE xử lý các mạng cục bộ và mạng khu vực đô thị. Bộ giao thức IEEE 802 hoàn chỉnh cung cấp một bộ khả năng kết nối mạng đa dạng. Các giao thức có sơ đồ địa chỉ phẳng. Chúng hoạt động chủ yếu ở lớp 1 và lớp 2 của mô hình OSI.

Ví dụ: cầu nối MAC (IEEE 802.1D) xử lý việc định tuyến các gói Ethernet bằng Giao thức Spanning Tree. IEEE 802.1Q mô tả các Vlan và IEEE 802.1X xác định giao thức Kiểm soát truy cập mạng dựa trên cổng, giao thức này tạo cơ sở cho các cơ chế xác thực được sử dụng trong Vlan (nhưng nó cũng được tìm thấy trong mạng WLAN) – đó là những gì người dùng gia đình nhìn thấy khi người dùng phải nhập “khóa truy cập không dây”.

Ethernet

Ethernet là một họ công nghệ được sử dụng trong mạng LAN có dây. Nó được mô tả bởi một tập hợp các tiêu chuẩn được gọi là IEEE 802.3 do Viện Kỹ sư Điện và Điện tử xuất bản.

Mạng nội bộ không dây

Mạng LAN không dây dựa trên các tiêu chuẩn IEEE 802.11, còn được gọi rộng rãi là WLAN hoặc WiFi, có lẽ là thành viên nổi tiếng nhất của họ giao thức IEEE 802 dành cho người dùng gia đình ngày nay. IEEE 802.11 chia sẻ nhiều thuộc tính với Ethernet có dây.

SONET & SDH

Mạng quang đồng bộ (SONET) và Hệ thống phân cấp kỹ thuật số đồng bộ (SDH) là các giao thức ghép kênh được tiêu chuẩn hóa truyền nhiều luồng bit kỹ thuật số qua sợi quang bằng laser. Ban đầu chúng được thiết kế để truyền thông tin liên lạc chế độ mạch từ nhiều nguồn khác nhau, chủ yếu để hỗ trợ điện thoại kỹ thuật số chuyển mạch kênh. Tuy nhiên, do tính trung lập của giao thức và các tính năng định hướng truyền tải, SONET/SDH cũng là sự lựa chọn rõ ràng để truyền tải các khung Chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM).

Chế độ truyền không đồng bộ

Chế độ truyền không đồng bộ (ATM) là một kỹ thuật chuyển mạch cho các mạng viễn thông. Nó sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian không đồng bộ và mã hóa dữ liệu thành các ô nhỏ, có kích thước cố định. Điều này khác với các giao thức khác như Internet Protocol Suite hoặc Ethernet sử dụng các gói hoặc khung có kích thước thay đổi. ATM có những điểm tương đồng với cả mạng chuyển mạch gói và kênh. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt cho mạng phải xử lý cả lưu lượng dữ liệu thông lượng cao truyền thống và nội dung thời gian thực, độ trễ thấp như thoại và video. ATM sử dụng mô hình hướng kết nối trong đó một mạch ảo phải được thiết lập giữa hai điểm đầu cuối trước khi bắt đầu trao đổi dữ liệu thực tế.

ATM vẫn đóng một vai trò trong chặng cuối, là kết nối giữa nhà cung cấp dịch vụ Internet và người dùng gia đình.

Có một số tiêu chuẩn di động kỹ thuật số khác nhau, bao gồm: Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM), Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS), cdmaOne, CDMA2000, Evolution-Data Optimized (EV-DO), Tốc độ dữ liệu nâng cao cho GSM Evolution (EDGE), Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS), Viễn thông không dây nâng cao kỹ thuật số (DECT), AMPS kỹ thuật số (IS-136/ TDMA) và Mạng nâng cao kỹ thuật số tích hợp (iDEN).

Định tuyến

Định tuyến tính toán các đường dẫn tốt thông qua mạng để lấy thông tin. Ví dụ: từ nút 1 đến nút 6, các tuyến đường tốt nhất có thể là 1-8-7-6, 1-8-10-6 hoặc 1-9-10-6, vì đây là những tuyến đường ngắn nhất.
Định tuyến là quá trình chọn các đường dẫn mạng để mang lưu lượng mạng. Định tuyến được thực hiện cho nhiều loại mạng, bao gồm mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói.

>> Tham khảo: Lắp mạng VNPT Hà Nội

Trong các mạng chuyển mạch gói, các giao thức định tuyến chuyển tiếp gói trực tiếp qua các nút trung gian. Các nút trung gian thường là các thiết bị phần cứng mạng như bộ định tuyến, cầu nối, cổng, tường lửa hoặc bộ chuyển mạch. Các máy tính đa năng cũng có thể chuyển tiếp các gói và thực hiện định tuyến, mặc dù chúng thiếu phần cứng chuyên dụng nên có thể mang lại hiệu suất hạn chế. Quá trình định tuyến chỉ đạo chuyển tiếp trên cơ sở các bảng định tuyến, bảng này duy trì bản ghi các tuyến đến các đích mạng khác nhau. Hầu hết các thuật toán định tuyến chỉ sử dụng một đường dẫn mạng tại một thời điểm. Kỹ thuật định tuyến nhiều đường cho phép sử dụng nhiều đường thay thế.

Định tuyến có thể trái ngược với bắc cầu trong giả định rằng các địa chỉ mạng được cấu trúc và các địa chỉ tương tự ngụ ý sự gần gũi trong mạng. Các địa chỉ có cấu trúc cho phép một mục trong bảng định tuyến biểu thị tuyến đường đến một nhóm thiết bị. Trong các mạng lớn, địa chỉ có cấu trúc được sử dụng bởi các bộ định tuyến vượt trội hơn so với địa chỉ không có cấu trúc được sử dụng bởi cầu nối. Địa chỉ IP có cấu trúc được sử dụng trên Internet. Địa chỉ MAC không có cấu trúc được sử dụng để bắc cầu trên Ethernet và các mạng cục bộ tương tự.