Báo cáo Thực tập cơ sở [Điện tử viễn thông]

Ngày nay, trong xu thế phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, mạng và truyền dữ liệu là một lĩnh vực then chốt, là một phần không thể thiếu trong đời sống, mang lại những lợi ích to lớn về kinh tế xã hội lẫn an ninh, quốc phòng. Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của mạng máy tính đã xóa bỏ mọi rào cản về khoảng cách địa lý, cho phép chia sẻ tài nguyên, lưu trữ và quản lý dữ liệu tập trung, thực hiện các tính toán phân tán, v.v. Mạng máy tính cũng là nền tảng cung cấp các mô hình thương mại điện tử, thanh toán điện tử cũng như cung cấp môi trường kết nối cộng đồng, chia sẻ, giải trí toàn cầu. Mạng máy tính và Internet cũng đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, giáo dục, v.v.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

THỰC TẬP CƠ SỞ

Giảng viên hướng dẫn :Sinh viên thực hiện:

Hà Nội – 2023

4.3Spanning Tree Protocol (STP) ……….15

5 Tổng quan về định tuyến và các giao thức trong mạng IP (Static, Dynamic routing) 16

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, mạng và truyền dữ liệu là một lĩnh vực then chốt, là một phần không thể thiếu trong đời sống, mang lại những lợi ích to lớn về kinh tế xã hội lẫn an ninh, quốc phòng Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của mạng máy tính đã xóa bỏ mọi rào cản về khoảng cách địa lý, cho phép chia sẻ tài nguyên, lưu trữ và quản lý dữ liệu tập trung, thực hiện các tính toán phân tán, v.v Mạng máy tính cũng là nền tảng cung cấp các mô hình thương mại điện tử, thanh toán điện tử cũng như cung cấp môi trường kết nối cộng đồng, chia sẻ, giải trí toàn cầu Mạng máy tính và Internet cũng đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, giáo dục, v.v.

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng dẫn đến sự bùng nổ của các thiết bị thông minh kết nối mạng trong giai đoạn hiện nay càng thúc đẩy sự phát triển của mạng máy tính cả về phần cứng, phần mềm, mô hình, giao thức, v.v Điều này dẫn đến các mạng máy tính ngày càng đa dạng, phức tạp hơn.

Để làm chủ, vận hành các hệ thống mạng phức tạp, đa dạng, trước hết cần nắm được các kiến thức cơ bản, cốt lõi về mạng máy tính Trên cơ sở kiến thức nền tảng chắc chắn mới có thể thực hiện các kỹ năng quản trị, giám sát nâng cao cũng như thực hiện các kỹ thuật đảm bảo an toàn trong mạng máy tính Để hiểu rõ hơn về mạng máy tính bài báo cáo dưới đây cung cấp một khung hình tổng thể về mạng IP bao gồm về khái niệm, phân loại, các mô hình, giao thức, kiến trúc mạng Bên cạnh đó là mô hình mạng IP thực tế tại Viettel và các nhà mạng trong nước trên thế giới.

1 Tổng quan về mạng IP

Internet là một liên mạng máy tính toàn cầu được hình thành từ các mạng nhỏ hơn, liên kết hàng triệu máy tính trên thế giới thông qua cơ sở hạ tầng viễn thông Internet là mạng của các mạng máy tính Trong mạng này, các máy tính và thiết bị mạng giao tiếp với nhau bằng một ngôn ngữ thống nhất.

Hình 1.1: mạng Internet

Internet có tầm quan trọng cực kỳ lớn và đem lại rất rất nhiều lợi ích cho toàn bộ nhân loại toàn cầu Internet giúp cho thông tin truyền tải nhanh chóng, bạn có thể truy cập thông tin trên internet tại hầu hết các vị trí trên địa cầu Để cho đơn giản, tóm tắt lại internet có những lợi ích sau:

● Tra cứu và tìm hiểu kho thông tin khổng lồ trên mạng: Mạng internet giống như một kho lưu trữ thông tin khổng lồ Giờ đây khi cần tra cứu bất kỳ thông tin này, người dùng chỉ việc kiếm trên Google, Bing hay các công cụ hỗ trợ khác Mặc dù không phải bất cứ kiến thức nào cũng đều có trên internet Thế nhưng không thể phủ nhận những gì mà mạng lưới này đang lưu trữ là vô cùng lớn Nó lần tương tự như một cuốn bách khoa toàn thư số, nơi để tất cả mọi người cùng học hỏi, trau dồi kiến thức ● Giúp con người kinh doanh, bán hàng online, kiếm tiền và gia tăng việc làm: Kinh

doanh online như một xu hướng tất yếu của thời đại Với sự phổ cập của mạng internet, quá trình mua sắm của khách hàng chắc chắn đơn giản và tiết kiệm thời gian hơn.

● Liên kết bạn bè, người thân qua MXH: Mọi người có thể cùng nhau trò chuyện, trao đổi thông tin, kinh nghiệm trên các diễn đàn, chia sẻ thông tin, cảm xúc trên blog Từ đó khoảng cách dần được thu hẹp lại, con người trở nên thấy gần gũi hơn và có thể xây dựng mối quan hệ bền chặt hơn.

● Gửi nhận mail, đọc báo tin tức online: Mạng internet toàn cầu mở được một kỷ nguyên mới, thay đổi khái niệm liên lạc kết nối truyền thống Chỉ với cú click chuột đơn giản, bạn đã dễ dàng gửi đến một email đến một hoặc vô số người dùng ở bất kỳ đâu trên thế giới.

● Xem phim, nghe nhạc trực tuyến, chơi game giải trí: Chỉ với một chiếc máy tính hay smartphone có kết nối internet, bạn sẽ dễ dàng mở ra thế giới giải trí đa sắc màu Chính bạn là người có quyền quyết định tiếp cận với hình thức giải nào Nó rất khác biệt so với việc trải nghiệm chương trình giải trí qua truyền hình, báo đài truyền thống.

● Sử dụng các ứng dụng mạng xã hội: Facebook, zalo, messenger, …

Hình 1.2: Vai trò của Internet

Các thành phần của mạng Internet:

Hình 1.3 : Các thành phần của Internet

● Link (liên kết): Vệ tinh, trạm phát sóng, dây quang ● Interfaces (các giao diện): Ethernet card, Module

● Router/Switch: Router: thiết bị định tuyến, dùng để đóng gói và chuyển các gói dữ liệu từ một liên mạng đến các thiết bị đầu cuối, Switch: có khả năng kết nối được nhiều hơn tùy thuộc vào số cổng có trên thiết bị Chức năng của Switch là chuyển dữ liệu từ nguồn đến đích và xây dựng các bảng Switch.

2 Tổng quan về mô hình OSI/TCP-IP

2.1 Mô hình OSI

Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI là mô hình căn bản về các tiến trình truyền thông, thiết lập các tiêu chuẩn kiến trúc mạng ở mức Quốc tế, có chức năng phân tầng để đảm bảo các thiết bị có thể trao đổi với nhau Mô hình OSI tổ chức các giao thức truyền thông thành 7 tầng, mỗi một tầng giải quyết một phần hẹp của tiến trình truyền thông, chia tiến trình truyền thông thành nhiều tầng và trong mỗi tầng có thể có nhiều giao thức khác nhau thực hiện các nhu cầu truyền thông cụ thể.

Trong mô hình OSI có hai lại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection-oriented) và giao thức không liên kết (connectionless)

Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu.

Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó.

Hình 2.1.1: Mô hình OSI

Như vậy, với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt: Thiết lập liên kết (logic) Truyền dữ liệu Hủy bỏ liên kết (logic)

Đối với giao thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu mà thôi Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet) được hiểu như là một đơn vị thông tin dùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Những thông điệp (message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo dạng thành các gói tin ở máy tính Và những gói tin này khi đích sẽ đước kết hợp lại thành thông điệp ban đầu Một gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữ liệu.

Hình 2.1.2: Phương thức xác lập các gói tin trong mô hình OSI

Chú ý: Trong mô hình OSI phần kiểm lỗi của gói tin tầng liên kết dữ liệu đặt ở cuối gói tin.

Các chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình OSI:

1 Tầng vật lý (Physical): là tầng dưới cùng của mô hình OSI Nó mô tả các đặc trưng vật lý

mạng: các loại cáp được dùng để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng, các dây cáp có thể dài bao nhiêu v.v…

Khác với các tầng khác, tầng vật lý là không có gói tin riêng và do vậy không có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về phương thức truyền, tốc độ truyền….

Tầng này có trách nhiệm:

● Ứng đối với các đòi hỏi về dịch vụ từ tầng liên kết dữ liệu.

● Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phương tiện truyền thông (transmission medium).

● Tham gia vào quy trình mà ở đó các dữ liệu được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng với nhiệm vụ điều khiển lưu lượng, giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention)…

● Điều chế tín hiệu (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu kỹ thuật số (digital data) của các máy tính và các tín hiệu tương đương được truyền qua kênh truyền thông (communication channel).

● Tầng vật lý bao gồm các thiết bị phần cứng thực hiện chức năng truyền tải dữ liệu, như: Router (bộ định tuyến), cáp, chân cắm pin, các hiệu điện thế… Ở tầng này gói tin được truyền tải dưới dạng bit 0 và 1.

2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer): là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit

được truyền trên mạng Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định.

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các máy tính, đó là phương thức “một điểm - một điểm” và phương thức “một điểm – nhiều điểm” Với phương thức “một điểm - một điểm” các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau Phương thức “một điểm - nhiều điểm” tất cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý.

Hình 2.1.3: Các đường truyền kết nối kiểu “một điểm-một điểm” và “một điểm-nhiều điểm”.

Tầng liên kết dữ liệu đóng vai trò:

● Gửi thông tin từ nơi này đến một số nơi khác

● Hỗ trợ dữ liệu có thể được truyền đi giữa các thiết bị trong cùng một mạng ● Phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý (nếu có).

3 Tầng mạng (Network Layer): nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm

đường cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác Nó xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng Nó luôn tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích.

Tầng này thực hiện các nhiệm vụ sau:

● Đáp ứng các yêu cầu của tầng giao vận, đồng thời cũng đưa ra yêu cầu đối với tầng liên kết dữ liệu bên dưới.

● Đánh địa chỉ cho các gói tin, dịch các địa chỉ logic và tên sang địa chỉ vật lý.

● Cung cấp các thuật toán dò đường cho router, từ đó xác định đường truyền vật lý tốt nhất cho dữ liệu

● Giúp truyền dữ liệu giữa các máy tính nếu ở hai mạng khác nhau.

4 Tầng giao vận (Transport Layer): cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các

tầng trên Nó là tầng cao nhất có liên quan đến các giao thức trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống mở Tầng giao vận đáp ứng các nhu cầu của tầng phiên Tầng này thực hiện các nhiệm vụ sau:

● Chịu trách nhiệm thiết lập kết nối giữa hai máy tính ● Có thể theo dõi và truyền lại các gói tin bị thất bại

● Nhận dữ liệu từ tầng phiên rồi gửi xuống tầng dưới sau khi đã xử lý; đồng thời nhận dữ liệu từ tầng dưới, sau khi xử lý sẽ chuyển lên tầng phiên.

● Chịu trách nhiệm kiểm soát và sửa lỗi (error recovery), điều khiển lưu lượng dữ liệu, đảm bảo dữ liệu được chuyển đi một cách trọn vẹn, chính xác, không gây quá tải cho bên nhận.

5 Tầng phiên (Session Layer): thiết lập “các giao dịch” giữa các trạm trên mạng, nó đặt tên

nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ của chúng Một giao dịch phải được thiết lập trước khi dữ liệu được truyền trên mạng.

Tầng phiên thực hiện các nhiệm vụ:

● Cung cấp các nhu cầu dịch vụ cho tầng trình diễn.

● Cung cấp dịch vụ đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing).

● Hỗ trợ hoạt động đơn công (single), bán song công (half-duplex) hoặc song công (duplex).

● Thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa.

● Có trách nhiệm “ngắt mạch nhẹ nhàng” (graceful close) các phiên giao dịch, đồng thời kiểm tra và phục hồi phiên.

● Chịu trách nhiệm đóng và mở luồng giao tiếp giữa hai, kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính, đảm bảo các phiên mở đủ lâu để dữ liệu đủ thời gian gửi đi và đóng đủ nhanh để tiết kiệm tối đa tài nguyên.

6 Tầng trình diễn (Presentation Layer): Tầng trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên

mạng nhằm cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng Tầng này có nhiệm vụ phiên dịch, nén, giải nén, giải mã, mã hóa, dữ liệu sang dạng MIME Cụ thể:

● Phiên dịch dữ liệu theo cú pháp để ứng dụng có thể hiểu ● Mã hóa dữ liệu rồi mới gửi đi và giải mã dữ liệu nhận được ● Nén các dữ liệu trước khi truyền xuống tầng phiên bên dưới.

7 Tầng ứng dụng (Application Layer): Tầng này nằm ở trên cùng, gần với người dùng nhất;

là tầng duy nhất giao tiếp trực tiếp với tiến trình ứng dụng và thực hành các dịch vụ thông thường của tiến trình đó Thông qua chương trình ứng dụng, Application layer cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng.

Một số giao thức có trong tầng ứng dụng: Telnet, POP, FTP; HTTP, SMTP, X.400 Mail remote…

2.2 Mô hình TCP/IP

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 dụng để truyền tải và kết nối các thiết bị trong mạng Internet TCP/IP được phát triển để mạng được tin cậy hơn cùng với khả năng phục hồi tự động.

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 dụng (Application).

Hình 2.2.1: So sánh mô hình OSI và TCP/IP

Các chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình TCP/IP:

1 Tầng vật lý(Network Access): Là sự kết hợp giữa tầng Vật lý và tầng liên kết dữ liệu của

mô hình OSI Chịu trách nhiệm truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trong cùng một mạng Tại đây, các gói dữ liệu được đóng vào khung (gọi là Frame) và được định tuyến đi đến đích đã được chỉ định ban đầu.

2 Tầng liên mạng (Internet): là một giao thức chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu một cách

logic trong mạng Các phân đoạn dữ liệu sẽ được đóng gói (Packets) với kích thước mỗi gói phù hợp với mạng chuyển mạch mà nó dùng để truyền dữ liệu Lúc này, các gói tin được

chèn thêm phần Header chứa thông tin của tầng mạng và tiếp tục được chuyển đến tầng tiếp theo Các giao thức chính trong tầng là IP, ICMP và ARP.

3 Tầng giao vận (Transport): Chức năng chính của tầng 3 là xử lý vấn đề giao tiếp giữa các

máy chủ trong cùng một mạng hoặc khác mạng được kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến Tại đây dữ liệu sẽ được phân đoạn, mỗi đoạn sẽ không bằng nhau nhưng kích thước phải nhỏ hơn 64KB Cấu trúc đầy đủ của một Segment lúc này là Header chứa thông tin điều khiển và sau đó là dữ liệu.

Trong tầng này còn bao gồm 2 giao thức cốt lõi là TCP và UDP Trong đó, TCP đảm bảo chất lượng gói tin nhưng tiêu tốn thời gian khá lâu để kiểm tra đầy đủ thông tin từ thứ tự dữ liệu cho đến việc kiểm soát vấn đề tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu Trái với điều đó, UDP cho thấy tốc độ truyền tải nhanh hơn nhưng lại không đảm bảo được chất lượng dữ liệu được gửi đi.

4 Tầng ứng dụng (Application): đảm nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau

thông qua các dịch vụ mạng khác nhau (duyệt web, chat, gửi email, một số giao thức trao đổi dữ liệu: SMTP, SSH, FTP, ) Dữ liệu khi đến đây sẽ được định dạng theo kiểu Byte nối Byte, cùng với đó là các thông tin định tuyến giúp xác định đường đi đúng của một gói tin.

3 Tổng quan về địa chỉ mạng IP (Ipv4/Ipv6) cách chia địa chỉ.

3.1 Địa chỉ Ipv4

Địa chỉ IPv4: là một địa chỉ 32bit chia thành 4 octet, mỗi octet gồm 8 bit (1 byte) phân cách bởi dấu chấm (.) có thể được viết dưới dạng thập phân hoặc sang dạng nhị phân (dạng mà máy tính có thể hiểu được – máy tính không hiểu được dạng thập phân)

Cấu trúc của địa chỉ IPv4 bao gồm 2 phần chính: ● Phần Network

● Phần Host

- Subnet Mask được sử dụng để xác định phần Network và phần Host

Hình 3.1.1: Địa chỉ IPv4