cảm ơn bạn. về phần Ethernet thực ra mình cũng chưa tìm hiểu nhiều. mình chỉ có một số góp ý cho bạn thôi. để làm ethernet thì trước tiên bạn nên đọc mô hình TCP/IP ngoài mô hình TCP/IP thì nó có thêm một số mô hình khác. nhưng mô hình TCP/IP được sử dụng rộng rãi nhất.
Cách thức mà dữ liệu được gửi qua giao thức IP được tiến hành như sau:
- Khi nhận được 1 segment dữ liệu (từ giao thức lớp trên là TCP hay UDP) cần gửi đến đích nào đó, địa chỉ đích này phải được xác định bằng địa chỉ IP (tức là địa chỉ mạng hay địa chỉ luận lý). Lớp giao thức IP sẽ gắn thêm vào đầu segment dữ liệu một header IP để tạo thành gói IP hoàn chỉnh. Trong header IP này có chứa 2 thông tin quan trọng, đó là địa chỉ host gửi (source IP address) và địa chỉ host nhận (destination IP address). Địa chỉ source đương nhiên là địa chỉ của bản thân nó, còn địa chỉ đích phải được cung cấp cho lớp IP khi muốn gửi dữ liệu qua giao thức này.
- Gói tin IP này sau đó được chuyển đến lớp giao thức ethernet để thêm phần header ethernet vào và gửi đi.
- Nhưng như ở phần trước ta đã biết, giao thức ethernet lại gửi các frame dữ liệu đi dựa vào 1 loại địa chỉ khác là địa chỉ MAC (hay còn gọi là địa chỉ vật lý). Tại sao lại cần đến 2 địa chỉ như vậy? Lý do là địa chỉ vật lý chỉ có giá trị trong phạm vi mạng LAN, nó sẽ không thể giúp xác định vị trí host ở bên ngoài phạm vi mạng LAN. Khi gửi dữ liệu ra ngoài mạng LAN, các router sẽ chuyển dữ liệu đi dựa và địa chỉ IP.
- Như vậy trong phần địa chỉ MAC nguồn và địa chỉ MAC đích trong header của frame ehternet, ta sẽ điền các địa chỉ nào? Đối với địa chỉ MAC nguồn, đương nhiên ta sẽ điền địa chỉ MAC của chính ENC28J60 đã được xác lập. Nhưng còn địa chỉ MAC đích, sẽ có 2 trường hợp xảy ra:
+ Nếu host đích nằm trong cùng 1 mạng LAN với chúng ta, ta sẽ điền địa chỉ MAC đích là địa chỉ tương ứng của host đích. Frame dữ liệu sẽ được gửi thẳng đến đích.
+ Nếu host đích nằm bên ngoài mạng LAN, rõ ràng ta không thể gửi dữ liệu trực tiếp đến host đích mà phải thông qua gateway, khi đó địa chỉ MAC đích phải là địa chỉ gateway. (Để dễ hiểu, cứ hình dung ta gắn mạch này tại nhà, sau modem ADSL cùng với 1 máy tính để bàn tại nhà, nếu mạch của chúng ta cần gửi dữ liệu đến máy tính cũng ở tại nhà, trong cùng mạng LAN, nó sẽ gửi trực tiếp theo địa chỉ MAC của máy tính đó. Nhưng nếu cần gửi dũ liệu đến 1 máy tính bên ngoài, nằm trên mạng Internet, khi đó nó không thể gửi frame dữ liệu thẳng đến máy tính kia mà nó phải gửi qua gateway, trong trường hợp này chính là modem ADSL. Như vậy lúc đó địa chỉ MAC đích phải là địa chỉ MAC của gateway).
- Vẫn còn một vấn đề nữa mà ta phải giải quyết. Đó là trong cả hai trường hợp trên, dù là cần gửi cho gateway hay thẳng đến host đích, thì đến đây, ta mới chỉ biết địa chỉ IP của host đích (hay của gateway) mà không biết địa chỉ MAC tương ứng. Vậy nảy sinh một vấn đề là làm sao biết được địa chỉ MAC của một host khi biết địa chỉ IP?
Đến đây, chính là phát sinh vai trò của giao thức phân giải địa chỉ (APR – Address Resolution Protocol). Vai trò của giao thức này là tìm ra địa chỉ MAC khi biết địa chỉ IP của 1 host.
Hoạt động của giao thức ARP:
- Cách thức làm việc của giao thức ARP thực ra khá đơn giản. Nhiệm vụ của nó là khi giao thức IP hỏi nó: “Host có địa chỉ IP là a.b.c.d thì địa chỉ MAC là bao nhiêu?” thì nó phải trả lời ngay: “Địa chỉ MAC của nó là XX:XX:XX:XX:XX:XX!”. Chức năng này trong project của chúng ta sẽ được cung cấp bởi hàm “arpIpOut” (xem lại lưu đồ dữ liệu vào ra). Tức là trước khi giao thức IP chuyển dữ liệu xuống cho giao thức ethernet, nó sẽ gọi hàm “arpIpOut” để phân giải địa chỉ MAC cho host đích.
- Tuy nhiên chỉ chừng đó chưa đủ giải thích cho hoạt động của ARP. Câu hỏi tiếp theo sẽ là: Vậy ARP lấy thông tin ở đâu để trả lời cho câu hỏi trên?
- Cách thức nó giải quyết vấn đề cũng đơn giản không kém: giao thức ARP duy trì một bảng gọi là ARP cache gồm 2 cột, một cột ghi địa chỉ IP, một cột ghi địa chỉ MAC tương ứng với địa chỉ IP đó. Mỗi khi được hỏi bởi giao thức IP, nó sẽ tra bảng này để tìm câu trả lời.
- Vậy đến đây, các bạn phải nảy ra ngay 1 câu hỏi kế tiếp: vậy những gì chứa trong bảng ARP cache từ đâu mà có, khi mới khởi động hệ thống, bảng này đương nhiên sẽ trống trơn. Và chuyện gì sẽ xảy ra khi giao thức ARP được hỏi về 1 địa chỉ IP, mà khi nó tra trong bảng ARP thì không thấy?
- Cách giải quyết của giao thức ARP như sau: khi được hỏi về một địa chỉ IP a.b.c.d nào đó mà không có sẵn trong bảng ARP cache, nó sẽ lập tức “la lớn” trong mạng LAN: “Ai là người có địa chỉ IP là a.b.c.d?” Các máy tính trong mạng LAN đều nghe được câu hỏi này, và lẽ dĩ nhiên chỉ có đúng máy tính có địa chỉ IP a.b.c.d sẽ trả lời: “Là tôi đây, tôi có địa chỉ MAC là XX:XX:XX:XX:XX:XX!”. Vậy giao thức ARP sẽ lập tức thêm cặp địa chỉ IP a.b.c.d và địa chỉ MAC XX:XX:XX:XX:XX:XX vào trong bảng ARP cache và trả lời lại cho giao thức IP: “Địa chỉ MAC của nó là XX:XX:XX:XX:XX:XX!”.
- Nghe có vẻ buồn cười nhưng trong thực tế, trên máy tính của chúng ta, mọi việc diễn ra đúng như vậy, việc “la lớn” của ARP được thực hiện bằng cách nó gửi đi một gói tin có tên gọi là ARP request dưới dạng broadcast, tức là gửi đến mọi máy trong mạng LAN, địa chỉ MAC đích của gói broadcast sẽ là FF:FF:FF:FF:FF:FF. Trong gói ARP request có chứa địa chỉ IP mà nó cần tìm. Tất cả các máy tính trong mạng LAN sẽ nhận được gói tin này, và máy tính có địa chỉ IP trên sẽ trả lời bằng bản tin ARP reply, trong bản tin này sẽ có địa chỉ MAC của nó.
- Đó là cách thứ nhất để giao thức ARP điền thông tin vào bảng ARP cache. Còn có 1 cách nữa khá đơn giản giúp nó điền đầy thông tin vào bảng ARP cache: đó là mỗi khi có 1 gói tin IP đến, lẽ dĩ nhiên là phía host đã gửi gói tin này đã điền đầy đủ thông tin địa chỉ MAC (chứa trong header ehternet) và địa chỉ IP của nó (chứa trong header IP). Như vậy giao thức ARP sẽ lấy cặp địa chỉ này và cập nhật vào bảng ARP cache.
- Điều cuối cùng cần lưu ý về bảng ARP cache này là các dòng (tức cặp địa chỉ IP – MAC) chứa trong nó không được duy trì mãi mãi mà có 1 thời gian timeout, quá thời gian này mà không có thông tin cập nhật cho cặp địa chỉ đó thì nó sẽ bị xóa khỏi ARP cache, và nếu lỡ giao thức IP cần gửi dữ liệu cho địa chỉ IP đã bị xóa thì ARP sẽ đi hỏi lại về địa chỉ IP đó.
Note: để xem được bảng arp cache trên máy tính của mình, các bạn có thể mở cửa sổ command (vào Start->Run->gõ cmd, nhấn Enter), sau đó gõ lệnh "arp -a".
bài viết được lấy từ nttam79 bên trang dientuvietnam.net
