Giao thức mạng

Khi được hỏi mạng Internet là gì, không ít người sẽ trả lời là web, chat thậm chí là một mạng xã hội cụ thể. Cũng có người hiểu Internet là mạng máy tính giúp kết nối toàn cầu. Những câu trả lời đó là cách nhìn Internet về phương diện sử dụng mà không thấy cơ chế hoạt động của nó. Câu trả lời chính xác về mặt công nghệ là: Internet là mạng thông tin toàn cầu hoạt động theo giao thức TCP/IP. Vậy giao thức nói chung là gì và giao thức TCP/IP có vai trò gì đối với mạng Internet?

1. Giao thức mạng

Hoạt động 1: Cần có những quy định gì khi gửi thư điện tử?

Khi gửi thư điện tử, ngoài chính nội dung văn bản của thư, cần có thêm những thông tin gì phục vụ cho việc chuyển thư? Các thông tin này sẽ được xử lí thế nào bởi các phần mềm gửi hay nhận thư?

Ngoài nội dung thư dưới dạng văn bản, thư điện tử phải mang thông tin địa chỉ người gửi và người nhận có dạng <tên tài khoản>@<tên miền của máy chủ thư điện tử>, ví dụ nguyenquang2003@gmail.com hay hungmanhk66@vnu.edu.vn và thông tin về các tệp đính kèm nếu có, theo một định dạng chặt chẽ.

Như vậy, cần có một phần mềm soạn thảo thư theo định dạng đã định và đóng gói toàn bộ dữ liệu gồm nội dung thư, địa chỉ người gửi và người nhận, các tệp đính kèm nếu có rồi chuyển qua Internet tới máy chủ thư điện tử tương ứng với người nhận.

Máy chủ thư điện tử sẽ xử lí thư đến, nếu có người nhận đúng như địa chỉ, nó sẽ lưu vào hộp thư của người nhận. Ngược lại, nó sẽ tạo một thư báo lỗi chuyển ngược lại người gửi.

Người nhận dùng một phần mềm truy cập đến hộp thư, tải thư về. Phần mềm nhận thư sẽ tách các thành phần dữ liệu để lấy lại địa chỉ người gửi, người nhận, nội dung thư và danh sách các tệp đính kèm nếu có để có thể tải về.

Tất cả các quy định trên có mục đích làm rõ định dạng và ý nghĩa của các thành phần dữ liệu, qua đó xác định cách thức xử lí dữ liệu của phần mềm gửi và nhận thư.

Tập hợp các quy định cách thức giao tiếp giữa các đối tượng tham gia truyền nhận dữ liệu qua mạng gọi là giao thức mạng (network protocol) hay còn gọi là giao thức truyền thông. Tất cả các hoạt động truyền thông trên mạng đều cần có giao thức giúp việc gửi, nhận dữ liệu chính xác, tin cậy và hiệu quả.

Trong ví dụ trên, các quy định liên quan đến gửi thư có tên là giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), còn các quy định về cách người nhận lấy thư có tên là giao thức POP3 (Post Office Protocol phiên bản 3) hoặc IMAP (Internet Message Access Protocol).

Ví dụ: Giao thức Ethernet về truyền tin trong mạng cục bộ

Việc trao đổi dữ liệu giữa các máy tính trong mạng cục bộ cũng tuân thủ theo một giao thức, gọi là Ethernet với một số quy định chính như sau:

• Quy định về địa chỉ: Mỗi thiết bị tham gia mạng đều có một địa chỉ bằng số khác nhau đi theo phần cứng, gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control Address). Truyền dữ liệu trong mạng cục bộ sẽ căn cứ vào địa chỉ MAC.

• Quy định về mã kiểm tra: Dữ liệu chuyển đi có kèm theo một mã kiểm tra. Máy nhận sẽ dùng mã này để phát hiện lỗi truyền. Nếu có nó sẽ yêu cầu gửi lại dữ liệu.

• Quy định khung truyền dữ liệu: Giữa hai máy tính, không thể truyền một lượng tin dài không giới hạn trong một khoảng thời gian không định trước vì có thể làm quá tải máy nhận và cản trở các cuộc truyền khác. Việc truyền được thực hiện theo từng gói dữ liệu có độ dài xác định.

• Quy định về cách thức xử lí các cuộc truyền khi xảy ra xung đột tín hiệu.

Tóm lại:

• Giao thức mạng là tập hợp các quy định về cách thức giao tiếp để truyền dữ liệu giữa các đối tượng tham gia mạng.
• Các quy định này liên quan tới định dạng, ý nghĩa và cách xử lí dữ liệu để đảm bảo việc gửi và nhận được thực hiện chính xác, tin cậy và hiệu quả.

2. Giao thức TCP/IP

Hoạt động 2: Quy định nào có thể là giao thức?

Hãy thảo luận và trả lời câu hỏi sau: Những quy định nào sau đây cần có với vai trò là giao thức mạng trên Internet?

a) Các máy tính cần có địa chỉ và quy định cách tìm đường để dữ liệu được truyền chính xác tới máy nhận trên phạm vi toàn cầu.

b) Quy định các cá nhân, tổ chức phải đăng kí sử dụng các dịch vụ truyền dữ liệu trên Internet.

c) Quy định người dùng phải trả phí cho các dịch vụ trao đổi dữ liệu theo khối lượng.

Trả lời: Quy định a) là giao thức mạng vì nó quy định cách thức truyền dữ liệu giữa các máy tính. Các quy định b) và c) là quy định về quản lý dịch vụ và kinh doanh, không phải giao thức kỹ thuật.

Giao thức TCP/IP là bộ giao thức nền tảng của Internet, bao gồm nhiều giao thức khác nhau hoạt động cùng nhau. Hai giao thức quan trọng nhất là:

IP (Internet Protocol) - Giao thức Internet:

• Chịu trách nhiệm đánh địa chỉ cho các thiết bị trên Internet
• Xác định đường đi cho các gói tin để đến được đích
• Giống như hệ thống địa chỉ nhà và hệ thống bưu chính

TCP (Transmission Control Protocol) - Giao thức kiểm soát truyền dẫn:

• Chia nhỏ dữ liệu thành các gói tin (packets)
• Đánh số thứ tự cho các gói tin
• Kiểm tra xem gói tin có đến nơi không
• Yêu cầu gửi lại các gói tin bị mất
• Sắp xếp lại các gói tin theo đúng thứ tự khi nhận
• Giống như hệ thống quản lý chuyển phát đảm bảo thư đến nơi nguyên vẹn

Cách TCP/IP hoạt động: Khi bạn gửi một email hoặc truy cập một website:

1. TCP chia dữ liệu thành các gói nhỏ
2. TCP đánh số thứ tự cho mỗi gói
3. IP thêm địa chỉ nguồn và đích vào mỗi gói
4. Các gói tin đi trên Internet qua nhiều đường khác nhau
5. TCP ở máy nhận kiểm tra các gói tin đã đến
6. TCP yêu cầu gửi lại các gói bị mất
7. TCP sắp xếp lại các gói theo đúng thứ tự
8. TCP ghép các gói thành dữ liệu hoàn chỉnh