Giải chi tiết Khoa học máy tính 12 KNTT bài 4 Giao thức mạng

KHỞI ĐỘNG

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?

Bài làm chi tiết:

Giao thức TCP/IP là một bộ giao thức quan trọng trong mạng Internet, đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy và hiệu quả giữa các thiết bị trong mạng toàn cầu. Nó định nghĩa các quy tắc và quy định cho việc truyền thông và quản lý mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc hoạt động và phát triển của 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 các 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?

Bài làm chi tiết:

- Khi gửi thư điện tử, cần có các thông tin sau để phục vụ việc chuyển thư:

+ Địa chỉ người gửi: Thông tin này cần được đính kèm trong trường "From" của thư điện tử. Nó xác định người gửi thư.

+ Địa chỉ người nhận: Thông tin này cần được đính kèm trong trường "To" hoặc "Recipient" của thư điện tử. Nó xác định người nhận thư.

+ Địa chỉ tài khoản email: Địa chỉ email của người gửi và người nhận thường có dạng " <tên tài khoản>@<tên miền>". Ví dụ: nguyenquang2003@gmail.com.

+ Tệp đính kèm: Nếu có, các tệp đính kèm sẽ được gửi kèm theo thư điện tử. Định dạng và cách xử lí tệp đính kèm phụ thuộc vào phần mềm gửi và nhận thư.

- Các phần mềm gửi và nhận thư sẽ xử lí thông tin này theo định dạng và quy định của giao thức mạng (như SMTP, POP3, IMAP). Chúng sẽ đóng gói dữ liệu gồm nội dung thư, địa chỉ người gửi, người nhận và tệp đính kèm (nếu có), sau đó gửi qua Internet tới máy chủ thư điện tử tương ứng với người nhận.

Câu hỏi 1: Giao thức là gì?

Bài làm chi tiết:

Giao thức là một tập hợp các quy định và quy tắc cụ thể để điều chỉnh cách thức giao tiếp và trao đổi dữ liệu giữa các đối tượng trong một mạng hoặc hệ thống. Nó định nghĩa các định dạng, ý nghĩa và quy trình xử lý dữ liệu để đảm bảo truyền thông chính xác, tin cậy và hiệu quả.

Câu hỏi 2: Nêu ý nghĩa của giao thức mạng

Bài làm chi tiết:

Giao thức mạng có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo truyền thông hiệu quả giữa các thiết bị và hệ thống trong mạng. Các giao thức giúp xác định cách thức gửi, nhận và xử lý dữ liệu, đảm bảo tính tin cậy, đúng thứ tự và hiệu suất truyền thông. Các giao thức định nghĩa các quy tắc cho việc chia sẻ tài nguyên, định dạng dữ liệu, xác thực và quyền truy cập vào mạng. Chúng cung cấp một cơ chế để các thiết bị trong mạng có thể giao tiếp và làm việc cùng nhau một cách nhất quán 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.

d) Quy định chia dữ liệu thành các gói tương tự như giao thức Ethernet, ngoài dữ liệu trao đổi có kèm các dữ liệu địa chỉ nơi gửi, nơi nhận, mã kiểm tra để kiểm soát chất lượng truyền dữ liệu.

Bài làm chi tiết:

Trong các quy định nêu ra:

+ Quy định a) và quy định d) có liên quan đến giao thức mạng trên Internet, 

+ Quy định b) và quy định c) không phải là giao thức mạng mà là quy định về việc sử dụng và thanh toán dịch vụ trên Internet.

Câu hỏi 1: Em hãy nêu nội dung và ý nghĩa của giao thức IP.

Bài làm chi tiết:

- Giao thức IP (Internet Protocol) là một giao thức mạng được sử dụng để định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu qua mạng Internet. Giao thức IP quy định hai nội dung chính:

+ Địa chỉ IP: Mỗi thiết bị trong mạng Internet được gán một địa chỉ IP duy nhất để xác định và nhận dữ liệu. Địa chỉ IP có thể là IPv4 (địa chỉ 32 bit) hoặc IPv6 (địa chỉ 128 bit). Địa chỉ IP cho phép xác định nguồn và đích của dữ liệu trong quá trình truyền.

+ Định tuyến: Khi dữ liệu cần được truyền từ một thiết bị đến thiết bị khác không nằm trong cùng một mạng cục bộ, giao thức IP sử dụng các router để định tuyến dữ liệu. Router là các thiết bị mạng có khả năng hướng dẫn dữ liệu "tìm đường" từ điểm xuất phát đến điểm đích. Giao thức IP sử dụng các bảng định tuyến để hướng dẫn dữ liệu trên đường đi phù hợp từ router này sang router khác cho đến khi dữ liệu đến được đích.

- Ý nghĩa của giao thức IP là:

+ Tạo ra một hệ thống địa chỉ và quy trình định tuyến để cho phép dữ liệu được truyền tới đúng đích trên mạng Internet. 

+ Là một phần quan trọng của cơ sở hạ tầng mạng Internet, cho phép các thiết bị và mạng khác nhau kết nối và giao tiếp với nhau trên phạm vi toàn cầu.

Câu hỏi 2: Em hãy nêu nội dung và ý nghĩa của giao thức TCP

Bài làm chi tiết:

- Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức truyền tin cậy trong mạng máy tính. Nó cung cấp các tính năng quan trọng để đảm bảo việc truyền dữ liệu tin cậy và hiệu quả trong mạng. Dưới đây là nội dung và ý nghĩa chính của giao thức TCP:

+ Quản lý luồng dữ liệu: TCP điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu giữa máy gửi và máy nhận để đảm bảo rằng máy nhận có thể xử lý dữ liệu một cách hiệu quả. TCP sử dụng cơ chế tránh quá tải (congestion control) để điều chỉnh lưu lượng dữ liệu trên mạng.

+ Đánh số và xác nhận gói tin: TCP sử dụng cơ chế đánh số các gói tin để đảm bảo rằng

chúng được nhận và lắp ráp đúng thứ tự tại nơi đích. Nó cũng sử dụng các tin nhắn ACK

(acknowledgment) để xác nhận việc nhận gói tin từ phía máy nhận.

+ Đảm bảo tính tin cậy: TCP sử dụng cơ chế bảo đảm tính tin cậy bằng cách đảm bảo gói tin nhận được đúng và không bị mất. Nếu gói tin bị mất, TCP yêu cầu máy gửi gửi lại gói tin đó.

+ Thiết lập và kết thúc kết nối: TCP sử dụng cơ chế ba bước bắt tay (three-way handshake) để thiết lập kết nối giữa máy gửi và máy nhận trước khi truyền dữ liệu. Khi truyền xong, nó sử dụng cơ chế bốn bước tắt kết nối (four-way handshake) để đảm bảo việc kết thúc kết nối được thực hiện một cách đúng đắn.

+ Hỗ trợ đa luồng: TCP hỗ trợ truyền dữ liệu đa luồng, cho phép nhiều ứng dụng hoạt động song song trên cùng một kết nối TCP.

- Giao thức TCP đảm bảo rằng dữ liệu được gửi và nhận một cách đáng tin cậy, và cung cấp các cơ chế để điều chỉnh lưu lượng và đảm bảo tính tin cậy của kết nối. Giao thức TCP đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì kết nối mạng tin cậy trong môi trường mạng phức tạp như Internet.

-> Ý nghĩa chính của giao thức TCP là đảm bảo truyền dữ liệu một cách tin cậy, đúng thứ tự và hiệu quả trên mạng máy tính.

LUYỆN TẬP

Câu 1: Hãy quan sát việc gọi điện thoại bằng máy để bàn. Những hành động và sự kiện xảy ra khi gọi điện thoại như nhấc ống nghe, quay số, phát nhạc chờ, reo chuông báo, báo lỗi, nói chuyện, kết thúc cuộc gọi đều phải theo một quy tắc chặt chẽ. Hãy kể ra các quy tắc đó để làm rõ giao thức gọi điện thoại.

Bài làm chi tiết:

Quy tắc giao thức gọi điện thoại:

- Reo chuông báo: Khi cuộc gọi đến, điện thoại sẽ kích hoạt reo chuông để báo hiệu cho người dùng.

- Quay số: Người dùng sử dụng bàn phím trên điện thoại để quay số. Mỗi số được quay bằng cách nhấn một phím tương ứng. Điện thoại sẽ gửi tín hiệu số điện thoại đến mạng để thiết lập kết nối.

- Nhắc ống nghe: Trước khi bắt đầu cuộc gọi, người dùng cần nhấc ống nghe từ nằm ngang lên đứng để chuẩn bị cho việc nghe và nói.

- Phát nhạc chờ: Nếu cuộc gọi không được kết nối trực tiếp, điện thoại có thể phát nhạc chờ để người gọi nghe trong khi chờ đợi cuộc gọi được kết nối.

- Nói chuyện: Khi cuộc gọi được kết nối, người dùng có thể nói chuyện thông qua ống nghe và micro trên điện thoại.

- Báo lỗi: Trong trường hợp có lỗi xảy ra trong quá trình gọi điện thoại, điện thoại có thể phát ra các tín hiệu hoặc âm thanh để báo hiệu vấn đề.

- Kết thúc cuộc gọi: Khi cuộc gọi kết thúc, người dùng đặt ống nghe trở lại vị trí ban đầu để đóng cuộc gọi.

Câu 2: Xác định địa chỉ IP tương ứng ở dạng thập phân và dạng nhị phân.

Bài làm chi tiết:

VẬN DỤNG

Câu 1: Hãy tìm hiểu giao thức tên miền DNS theo các gợi ý sau:

- Lợi ích của việc dùng tên miền thay thế cho địa chỉ IP.

- Các lớp tên miền.

- Tổ chức nào phụ trách việc cấp tên miền ở Việt Nam.

Bài làm chi tiết:

- Lợi ích của việc sử dụng tên miền thay thế cho địa chỉ IP là:

+ Tính linh hoạt.

+ Dễ nhớ.

+ Tách biệt giữa tên và vị trí.

- Các lớp tên miền:

+ Top-Level Domain (TLD): Lớp tên miền cao nhất trong hệ thống. Ví dụ: .com, .net, .org. TLD chủ yếu được sử dụng để phân loại các loại tài nguyên trên Internet.

+ Second-Level Domain (SLD): Lớp tên miền ở cấp độ thấp hơn TLD. Ví dụ: google.com, microsoft.com. SLD thường đại diện cho tên của các tổ chức, công ty, hay cá nhân.

+ Subdomain: Các lớp tên miền con nằm dưới SLD. Ví dụ: mail.google.com, support.microsoft.com. Subdomain thường được sử dụng để phân chia và quản lý các phần của một tên miền chính.

- Tổ chức phụ trách việc cấp tên miền ở Việt Nam:

Ủy ban Quản lý Tên miền Việt Nam (VNNIC) là tổ chức phụ trách việc quản lý và cấp phát tên miền ở Việt Nam. VNNIC là cơ quan chuyên môn thuộc Bộ Thông tin và Truyền thông, có trách nhiệm đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống tên miền quốc gia .vn và đáp ứng nhu cầu cấp phát tên miền cho các tổ chức và cá nhân tại Việt Nam.

Câu 2: Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol) cho phép gửi một yêu cầu đến một máy tính khác, một thiết bị mạng hay một ứng dụng trên mạng để lấy thông tin phản hồi. 

Một trong các ứng dụng của giao thức này là lệnh ping của hệ điều hành giúp kiểm tra máy tính của em có kết nối được với một máy tính hay một thiết bị mạng hay không. 

Hãy tìm hiểu lệnh ping và thử nghiệm sử dụng lệnh này.

Bài làm chi tiết:

- Lệnh "ping" là một công cụ được sử dụng trong hệ điều hành để kiểm tra kết nối mạng giữa máy tính của bạn và một thiết bị hoặc máy tính khác trên mạng. Khi bạn chạy lệnh ping, nó gửi một gói tin kiểm tra tới địa chỉ IP của thiết bị hoặc máy tính mục tiêu và đợi phản hồi từ nó.

- Mục đích chính của lệnh ping là kiểm tra tính khả dụng và thời gian phản hồi của một thiết bị hoặc máy tính khác trên mạng. Kết quả của lệnh ping cho biết liệu có kết nối mạng đến thiết bị đó hay không và thời gian mất đi giữa việc gửi và nhận phản hồi.

- Để sử dụng lệnh ping, bạn cần biết địa chỉ IP của thiết bị hoặc máy tính mục tiêu. Sau đó, mở cửa sổ dòng lệnh (Command Prompt trên Windows hoặc Terminal trên macOS/Linux) và nhập lệnh "ping [địa chỉ IP]" và nhấn Enter. Hệ điều hành sẽ gửi các gói tin ping và hiển thị kết quả trên màn hình, bao gồm thông tin về thời gian phản hồi và số lượng gói tin đã được gửi và nhận.

-> Lệnh ping là một công cụ hữu ích để kiểm tra kết nối mạng và xác định vấn đề liên quan đến mạng như độ trễ kết nối hoặc mất gói tin.