Phần I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ GIỚI THIỆU MỘT SỐ

CÔNG CỤ LẬP TRÌNH

Chương I. TỔNG QUAN VỀ INTERNET

I.1. INTERNET

I.1.1. TÌM HIỂU SƠ LƯỢC VỀ INTERNET

Internet là một mạng máy tính có phạm vi toàn cầu bao gồm nhiều mạng nhỏ cũng như các máy tính riêng lẻ được kết nối với nhau để có thể liên lạc và trao đổi thông tin. Thông qua mạng Internet bạn có thể viết thư, đọc báo, xem bản tin, giải trí, tra cứu... Đặc biệt từ năm 1993 trở đi, mạng Internet không chỉ cho phép chuyển tải thông tin nhanh chóng mà còn giúp cung cấp thông tin, nó cũng là diễn đàn và là thư viện toàn cầu đầu tiên. Các thông tin được đặt rải rác trên toàn cầu có thể truyền thông được với nhau nhờ một thiết bị là Modem và đường dây điện thoại.

Ngày nay, số lượng người truy cập vào mạng Internet trên toàn thế giới đang ngày càng tăng lên nhanh chóng. Qua đó có thể thấy rằng Internet đã đưa chúng ta vào thế giới có tầm nhìn rộng hơn.

Hệ điều hành UNIX là hệ phát triển mạnh với rất nhiều công cụ hỗ trợ và đảm bảo các phần mềm ứng dụng có thể chuyển qua lại trên các họ máy tính khác nhau (máy mini, máy tính lớn và máy vi tính). Bên cạnh là hệ điều hành UNIX BSD còn cung cấp nhiều thủ tục Internet cơ bản, đưa ra khái niệm Socket và cho phép chương trình ứng dụng thâm nhập vào Internet một cách dễ dàng.

Internet có thể tạm hiểu là liên mạng gồm các máy tính nối với nhau theo một nghi thức và một số thủ tục chung gọi là TCP/IP (Transmission Control Protocol /Internet Protocol). Thủ tục và nghi thức này trước kia đã được thiết lập và phát triển cho một đề án nghiên cứu của Bộ Quốc Phòng Mỹ với mục đích liên lạc giữa các máy tính nối đơn lẻ và các mạng máy tính với nhau mà không phụ thuộc vào các hãng cung cấp máy tính. Sự liên lạc này vẫn được bảo đảm liên tục ngay cả trong trường hợp có nút trong mạng không hoạt động.

Trên quan điểm Client/Server thì có thể xem Internet như là mạng của các mạng của các Server, có thể truy xuất bởi hàng triệu Client. Việc chuyển và nhận thông tin trên Internet được thực hiện bằng nghi thức TCP/IP. Nghi thức này gồm hai thành phần là Internet Protocol (IP) và Transmission Control Protocol (TCP).

IP cắt nhỏ và đóng gói thông tin chuyển qua mạng, khi đến máy nhận thì thông tin đó sẽ được ráp nối lại. TCP bảo đảm cho sự chính xác của thông tin được truyền đi cũng như của thông tin được ráp nối lại, đồng thời TCP cũng sẽ yêu cầu truyền lại thông tin thất lạc hay hư hỏng. Tùy theo thông tin lưu trữ và mục đích phục vụ mà các Server trên Internet sẽ được phân chia thành các loại khác nhau như Web Server, Email Server hay FTP Server. Mỗi loại server sẽ được tối ưu hóa theo mục đích sử dụng.

Theo quan điểm người sử dụng, Internet trông như là bao gồm một tập hợp các chương trình ứng dụng, sử dụng những cơ sở hạ tầng của mạng để truyền tải những công việc thông tin liên lạc. Chúng ta dùng thuật ngữ "Interoperability" để chỉ khả năng những hệ máy tính nhiều chủng loại hợp tác lại với nhau để giải quyết vấn đề. Hầu hết người sử dụng truy cập Internet thực hiện công việc đơn giản là chạy các chương trình ứng dụng trên một máy tính nào đó gọi là máy Client mà không cần hiểu loại máy tính đang được truy xuất (Server), kỹ thuật TCP/IP, cấu trúc hạ tầng mạng hay Internet ngay cả con đường truyền dữ liệu đi qua để đến được đích của nó.Chỉ có những người lập trình mạng cần xem TCP/IP như là một mạng và cần hiểu một vài chi tiết kỹ thuật.

Hình 1: Liên lạc trên Internet

I.1.2. INTERNET BẮT NGUỒN TỪ ĐÂU?

Internet bắt đầu từ đầu năm 1969 dưới cái tên là ARPANET (Advanced Research Projects Agency) còn gọi là ARPA. Nó thuộc bộ quốc phòng Mỹ. Đầu tiên nó chỉ có 4 máy được thiết kế để minh họa khả năng xây dựng mạng bằng cách dùng máy tính nằm rải rác trong một vùng rộng.

Vào năm 1972, khi ARPANET được trình bày công khai đã được 50 trường đại học và các viện nghiên cứu nối kết vào. Mục tiêu của ARPANET là nghiên cứu hệ thống máy tính cho các mục đích quân sự. Mạng này thiết kế chỉ cho phép các văn thư lưu hành từ máy tính này đến máy tính khác. Đối với chính phủ và quân đội, máy tính đã có những công dụng rõ ràng và sâu rộng. Tuy nhiên, một trong những mối bận tâm chính yếu là tính tin cậy vì nó có liên quan đến vấn đề sinh tử. Kế hoạch ARPANET đã đưa ra nhiều đường nối giữa các máy tính. Điều quan trọng nhất là các máy tính có thể gởi các văn thư bởi bất kỳ con đường khả dụng nào, thay vì chỉ qua một con đường cố định. Đây chính là nơi mà vấn đề về giao thức đã xuất hiện.

I.1.3. GIAO THỨC

Giao thức hay còn gọi là nghi thức là các phương tiện để làm cho sự thông tin trở nên khả hữu. Đầu tiên ARPANET đã đưa ra giao thức Host-to-Host Protocol, nhưng giao thức này không đáng tin cậy và nó chỉ giới hạn trong một số máy. Vào cuối năm 1970, một số mạng đã xuất hiện như mạng UUCP đã nối được hàng trăm máy rồi hàng ngàn máy. Vào cuối năm 1980 mạng NSFNET của National Science Foundation được phát triển để nối 5 trung tâm siêu máy tính của nó. Đây là một mạng hấp dẫn cho tất cả các nhà nghiên cứu và các viện đại học cũng như các viện nghiên cứu. Năm 1972, bắt đầu thế hệ thứ hai của giao thức mạng, đã làm phát sinh ra một nhóm giao thức được gọi là Transmission Control Protocol/ Internet Protocol viết tắt là TCP/IP. Năm 1983, TCP/IP là bộ giao thức cho ARPANET, TCP/IP đã trở thành một trong những giao thức mạng được dùng rộng rãi nhất. Sau cùng tất cả các mạng được tài trợ bởi cá nhân hay xã hội: mạng ARPANET, MILNET, UUCP, BITNET, CSNET và NASA Science Internet đã liên kết trong một mạng khu vực NSFNET và ARPANET giải tán và ngày càng có nhiều mạng khác thêm vào...

Ngày nay để thực hiện việc truyền thông qua mạng phải thông qua trình duyệt Web và ta cũng cần một giao thức để thực hiện công việc này. Mặc dù hiện nay cũng đang có rất nhiều giao thức để truyền thông tin nhưng nhìn chung có hai giao thức thường được các lập trình viên sử dụng đó là: TCP/IP (IP: là giao thức Internet, TCP: giao thức truyền tải) và giao thức UDP (giao thức gói dữ liệu người dùng).

TCP/IP là một giao thức hướng kết nối (connection) thiết lập một kết nối truyền thông giữa địa chỉ cổng IP. Liên kết này đảm bảo việc truyền dữ liệu trên mạng là không mất thông tin từ máy nguồn đến máy đích, các gói dữ liệu đến đích phải tuân theo đúng thứ tự đã được gởi và các máy tính chạy trên mạng Internet truyền thông với nhau dùng các Protocol TCP, UDP. Do đó ta sử dụng mô hình mạng TCP/IP gồm bốn lớp được mô tả bằng hình 2.

 Application layer: chứa các ứng dụng mạng. Lớp này tương ứng với hai lớp trên cùng (application và presentation layer) của mô hình OSI.

 Transport layer: cung cấp các dịch vụ truyền nhận dữ liệu giữa các quá trình với nhau. Các quá trình này có thể trao đổi thông tin với nhau thông qua địa chỉ của máy tính gửi/nhận và cổng thông tin. Cấp này tương ứng với hai cấp kế tiếp (session và transport layer) của mô hình OSI.

 Network layer: đảm nhận việc xác định, tìm đường và phân phối các gói thông tin với địa chỉ đích. Network layer trong mô hình TCP/IP tương ứng với hai lớp network và data link của mô hình OSI.

 Physical layer: sử dụng các giao tiếp chuẩn hiện có như Enthernet, Tokenring,... để phục vụ cho việc gởi và nhận dữ liệu.

Các máy tính trên mạng liên lạc với nhau bằng địa chỉ IP. Để gởi gói dữ liệu từ máy nguồn tới máy đích, nó phải có một số cách nhận diện những máy này. Trên mạng được nhận dạng bằng cách dùng một hay nhiều địa chỉ IP. Một máy tính có thể có nhiều hơn một địa chỉ IP nếu nó có nhiều hơn một Card mạng. Các địa chỉ IP là một số 32 bit rất khó nhớ để giải quyết việc này các nhà quản lý mạng đã chọn một hệ thống tên vùng (DNS) để quản lý. Các địa chỉ IP được duy trì bởi một hệ thống máy phục vụ tên vùng. Các máy phục vụ này có khả năng tìm kiếm địa chỉ IP tương ứng với tên vùng. Tuy nhiên liên lạc qua lại giữa các máy tính chỉ là một vấn đề truyền thông tin trên mạng. Để một chương trình ứng dụng như Mail, Chat, E-mail liên lạc với một ứng dụng khác như máy Server phục vụ thì máy Server này phải có cách gửi dữ liệu đến các chương trình riêng bên trong một máy tính. Địa chỉ cổng là địa chỉ 16 bit nằm bên trong một máy tính thường kết hợp với một giao thức đặc biệt như TCP/IP, UDP. Một máy Server phải cài đặt chương trình ứng dụng phục vụ lắng nghe các yêu cầu đến. Trong việc truyền nhận thông tin dựa trên TCP/IP, một ứng dụng thiết lập một connection với một ứng dụng khác bằng cách gắn một socket cho mỗi port number. Do đó sẽ không thể có hai ứng dụng dùng chung một port.

Bộ protocol TCP/IP bao gồm:

 TCP (Transmission Control Protocol): đây là loại protocol có cầu nối connection oriented) cung cấp khả năng truyền dòng dữ liệu không lỗi, 2 chiều (full duplex) cho các quá trình cho người sử dụng.

 UDP(User Datagram Protocol): loại protocol không thiết lập cầu nối (connectionless) cho các quá trình của user. Không giống như TCP, nó không đảm bảo dữ liệu khi truyền đi có đến nơi chính xác hay không.

 ICMP (Internet Control Message Protocol): protocol xử lý lỗi và điều khiển thông tin giữa các gateway và các host.

 IP (Internet Protocol): IP là protocol cung cấp dịch vụ phân phối các package cho TCP, UDP và ICMP.

 ARP (Address Resolution Protocol): Protocol ánh xạ 1 địa chỉ Internet thành địa chỉ phần cứng(MAC address).

 RAPR(Address Resolution Protocol): Protocol ánh xạ một địa chỉ phần cứng thành địa chỉ IP.

Mạng Internet sử dụng giao thức TCP/IP: TCP/IP được thiết kế để có thể kết nối các thiết bị máy tính khác nhau, là ngôn ngữ chung để các hệ máy tính khác nhau có thể trao đổi, liên lạc, chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các hệ thống máy tính bởi những đặc điểm ưu việt của nó và chức năng phụ trợ có thể cài đặt thêm vào. Mạng Internet bao gồm rất nhiều kênh kết nối khác nhau mà các gói dữ liệu sẽ được lưu chuyển trên đó, các kênh được giao tiếp với nhau bằng chuẩn TCP/IP. Nhờ đó tất cả các máy tính trên mạng Internet có thể kết nối với nhau. Ngoài ra TCP cung cấp khả năng truyền không lỗi từng gói dữ liệu gởi đi đến máy nhận, giao thức này phải có trách nhiệm thông báo và kiểm tra xem dữ liệu có đến đủ hay chưa, có lỗi hay không có lỗi. Trước khi chuyển dữ liệu bao giờ cũng có việc thiết lập kênh truyền giữa hai máy. Do phải duy trì mối kết nối và kiểm tra dữ liệu nên sử dụng TCP phải đòi hỏi chiếm thêm một số tài nguyên và cách lập trình cho giao thức này hơi khó (phải thực hiện các bước kiểm tra dữ liệu theo yêu cầu của TCP). Truyền dữ liệu theo giao thức TCP thường áp dụng cho các dịch vụ như truyền tập tin, các dịch vụ trực tuyến trên Internet đòi hỏi có độ chính xác cao.