Giao thức TCP/IP là gì? Tính Năng & Cách Hoạt Động của TCP/IP

Giao thức TCP/IP là gì? Tại sao giao thức TCP/IP là bộ giao thức quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong các mạng máy tính hiện nay ? LANIT sẽ cung cấp cho bạn những thông tin cơ bản nhất về TCP/IP bao gồm khái niệm, lịch sử hình thành, cấu trúc và tính năng trong bài viết dưới đây.

TCP/IP là gì? Đây là một bộ giao thức được sử dụng trong mạng máy tính để kết nối các thiết bị trong mạng với nhau. Bộ giao thức TCP/IP bao gồm hai giao thức chính là TCP (Transmission Control Protocol – Giao thức điều khiển truyền tải) và IP (Internet Protocol – Giao thức mạng).

Mục đích tạo lập ra TCP/IP là đảm bảo việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng một cách hiệu quả và bảo mật. Cụ thể, giao thức TCP được sử dụng để kiểm soát quá trình truyền tải và không bị mất hoặc bị hỏng. Trong khi đó, giao thức IP được sử dụng để định vị các thiết bị trong mạng và định tuyến các gói tin dữ liệu đến đúng đích.

Bên cạnh TCP và IP, bộ giao thức TCP/IP còn bao gồm các giao thức khác như UDP (User Datagram Protocol – Giao thức dữ liệu người dùng), ICMP (Internet Control Message Protocol – Giao thức điều khiển thông điệp Internet), ARP (Address Resolution Protocol – Giao thức giải quyết địa chỉ) và DNS (Domain Name System – Hệ thống tên miền). 

Quan tâm thêm: DNS 1.1 1.1 là gì? Cấu Hình DNS Trên Windows, MacOS, Linux

Lịch sử ra đời của giao thức TCP/IP

Vào những năm 1960, Cục Nghiên cứu Quốc Phòng Hoa Kỳ (ARPA) đã bắt đầu tiến hành một dự án nghiên cứu mạng máy tính với mục tiêu đảm bảo tính liên lạc liên tục giữa các trung tâm nghiên cứu quan trọng ở Mỹ.

Trong khuôn khổ dự án này, ARPA đã sử dụng giao thức Network Control Program (NCP) để quản lý việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng. Tuy nhiên, NCP đã có nhiều hạn chế và không thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao về tính linh hoạt và tin cậy trong việc truyền tải dữ liệu.

Đầu những năm 1970, hai nhà khoa học máy tính là Vint Cerf và Bob Kahn đã phát triển giao thức TCP, mang lại khả năng điều khiển truyền tải dữ liệu hiệu quả hơn so với NCP. Sau đó, vào giữa những năm 1970, Ray Tomlinson đã phát triển giao thức email đầu tiên và TCP đã được sử dụng để truyền tải dữ liệu email giữa các máy tính.

Tới những năm 1980, giao thức IP đã ra đời, cung cấp khả năng định tuyến và quản lý địa chỉ cho các thiết bị trong mạng. Từ đó tới nay, TCP/IP đã trở thành một bộ giao thức chính thống trong Internet và được sử dụng rộng rãi trong các mạng máy tính hiện đại. Có thể nói sự phát triển của TCP, IP và các giao thức khác trong bộ giao thức TCP/IP đã giúp đưa đến cuộc cách mạng thông tin và truyền thông.

Cấu trúc của TCP/IP được chia làm 4 lớp chính xếp chồng lên nhau, bao gồm:

• Lớp 4: Lớp Application – Ứng dụng
• Lớp 3: Lớp Transport – Giao vận
• Lớp 2: Lớp Internet – Tầng Mạng
• Lớp 1: Lớp Physical – Vật lý

Chức năng của 4 lớp trong mô hình TCP/IP

Lớp 4: Lớp ứng dụng:

Là lớp ngoài cùng trong mô hình TCP/IP. Lớp này liên quan trực tiếp đến các ứng dụng và dịch vụ được sử dụng trên mạng, chẳng hạn như email, truyền tệp, web browsing, DNS, v.v…

Lớp ứng dụng cung cấp các giao thức ứng dụng để cho phép truyền tải dữ liệu giữa các ứng dụng khác nhau trên các máy tính khác nhau trên mạng. Các giao thức ứng dụng phổ biến của lớp này bao gồm:

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Giao thức này được sử dụng để truy cập các trang web trên Internet.
• FTP (File Transfer Protocol): Giao thức này được sử dụng để truyền tải tệp tin giữa các máy tính trên mạng.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức này được sử dụng để truyền tải email giữa các máy tính trên mạng.
• DNS (Domain Name System): Giao thức này được sử dụng để ánh xạ địa chỉ IP thành tên miền và ngược lại.
• Telnet: Giao thức này được sử dụng để kết nối và điều khiển từ xa vào các thiết bị mạng.
• SSH (Secure Shell): Giao thức này được sử dụng để kết nối an toàn và điều khiển từ xa vào các thiết bị mạng.

Lớp 3: Lớp Giao vận

Lớp Giao vận (Transport Layer) là một trong các lớp của mô hình TCP/IP. Lớp này có nhiệm vụ xác định cách thức truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị mạng. Cụ thể, lớp Giao vận chịu trách nhiệm cho việc phân đoạn và lắp ghép các gói tin dữ liệu để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trong quá trình truyền tải.

Các giao thức phổ biến của lớp Giao vận bao gồm:

• Transmission Control Protocol (TCP): Đây là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong lớp Giao vận. TCP cung cấp cơ chế kiểm soát lỗi và khôi phục dữ liệu bị mất trong quá trình truyền tải, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
• User Datagram Protocol (UDP): UDP không có cơ chế kiểm soát lỗi hoặc khôi phục lỗi, nên nó được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền tải cao như video streaming, VoIP, video conferencing, v.v.

Lớp 2: Tầng Mạng

Tầng này chịu trách nhiệm quản lý địa chỉ IP của các thiết bị mạng và định tuyến các gói tin dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Cụ thể, tầng Mạng chuyển tiếp các gói tin dữ liệu thông qua các địa chỉ IP và xác định đường đi ngắn nhất giữa các mạng để đảm bảo gói tin được gửi đến đúng thiết bị.
Các giao thức phổ biến của tầng Mạng bao gồm:

• Internet Protocol (IP): Đây là giao thức quan trọng nhất của tầng Mạng. IP sử dụng địa chỉ IP để xác định vị trí của các thiết bị trên mạng và định tuyến các gói tin dữ liệu.
• Address Resolution Protocol (ARP): Giao thức ARP được sử dụng để ánh xạ địa chỉ MAC của các thiết bị mạng thành địa chỉ IP của chúng.
  Internet Control Message Protocol (ICMP): ICMP được sử dụng để kiểm tra kết nối mạng và quản lý thông báo lỗi khi có sự cố xảy ra.

Lớp 1: Lớp Vật lý

Lớp Vật lý (Physical Layer) là lớp thấp nhất trong mô hình TCP/IP. Lớp này chịu trách nhiệm quản lý các phần cứng vật lý của mạng, bao gồm cáp, switch, hub, router, modem, v.v. Nó đảm bảo dữ liệu được truyền tải qua các liên kết vật lý giữa các thiết bị mạng.

Các giao thức và tiêu chuẩn phổ biến của lớp Vật lý bao gồm:

• Ethernet: Ethernet là một tiêu chuẩn kết nối thiết bị phổ biến trong mạng LAN. Ethernet truyền/tải thông tin giữa các thiết bị thông qua các khung dữ liệu.
• Wi-Fi: Wi-Fi cũng là một tiêu chuẩn cho kết nối không dây trong mạng LAN. nó sử dụng sóng radio để truyền/tải thông tin giữa các thiết bị.
• Bluetooth: Bluetooth là tiêu chuẩn cho kết nối không dây giữa các thiết bị di động hoặc người dùng. Bluetooth có thể được dùng để truyền/tải thông tin giữa các thiết bị với khoảng cách ngắn.
• Fiber optic: Fiber optic là một công nghệ truyền/tải dữ liệu sử dụng tia sáng đi qua sợi quang ứng dụng trong kết nối các mạng với tốc độ cao và khoảng cách xa.

Quan tâm thêm: Xung Đột IP: Nguyên Nhân & Cách Xử Lý Xung Đột IP Hiệu Quả

Tính năng của TCP/IP

Các tính năng chính của giao thức TCP/IP bao gồm:

• Đảm bảo việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng một cách nhanh chóng và toàn vẹn.
• Định danh IP của các thiết bị trong mạng.
• Định tuyến gói tin dữ liệu đến đúng đích.
• Giải quyết các vấn đề liên quan đến lỗi kết nối và mất mát dữ liệu.
• Cho phép truyền tải nhiều loại dữ liệu khác nhau trên cùng một kết nối.

Quy trình hoạt động của giao thức TCP/IP:

Khi một thiết bị trong mạng muốn gửi dữ liệu đến thiết bị khác, TCP/IP sẽ chia dữ liệu thành các tệp tin nhỏ và gán cho mỗi tệp tin một địa chỉ tương ứng.

Các tệp tin sẽ được truyền qua các tầng cấu trúc TCP/IP, lớp IP sẽ chịu trách nhiệm định tuyến đích đến của các tệp tin này. Sau khi qua thiết bị trung gian đến được thiết bị đích, các tệp tin này sẽ theo địa chỉ được gán tương ứng tái tạo lại dữ liệu ban đầu.

Ứng dụng của giao thức TCP/IP

Giao thức TCP/IP được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu trong hầu hết các kết nối mạng, bao gồm Internet, Intranet và Extranet. Nó là một trong những giao thức mạng cốt lõi quan trọng nhất cho phép truyền tải dữ liệu kết nối các thiết bị điện tử khác nhau.

Các ứng dụng của giao thức TCP/IP bao gồm:

• Truy cập Internet: Giao thức TCP/IP là cơ sở hạ tầng của Internet và cho phép các thiết bị kết nối với Internet và truy cập các dịch vụ và thông tin trên mạng.
• Truyền tải email: TCP/IP đã được sử dụng để tạo lập giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – ứng dụng chuyên về truyền/tải email trên Internet.
• Truy cập web: Giao thức HTTP (Hypertext Transfer Protocol) là một giao thức ứng dụng của TCP/IP được sử dụng để truy cập vào các trang web trên Internet.
• Quản lý các thiết bị mạng: Giao thức SNMP (Simple Network Management Protocol) là một giao thức ứng dụng của TCP/IP được sử dụng để quản lý các thiết bị mạng, bao gồm cả máy tính và các thiết bị mạng khác.
• Chia sẻ tệp: Giao thức FTP (File Transfer Protocol) là một giao thức ứng dụng của TCP/IP được sử dụng để chia sẻ tệp trên mạng, cho phép người dùng truy cập và tải xuống các tệp từ các máy tính khác trên mạng.
• Truyền tải âm thanh và video: Giao thức RTP (Real-time Transport Protocol) là một giao thức ứng dụng của TCP/IP được sử dụng để truyền tải âm thanh và video trực tiếp trên mạng.

Kết luận

Như vậy chúng ta dễ dàng thấy rằng giao thức TCP/IP có nhiều ứng dụng quan trọng và đa dạng trong việc kết nối và truyền tải tài nguyên thông tin, là cơ sở hạ tầng của Internet và các mạng hiện đại.

Hy vọng với bài viết này, LANIT đã giúp bạn đọc hiểu hơn khái niệm giao thức TCP/IP là gì cũng như tính năng, cấu trúc và ứng dụng của TCP/IP. Chúc bạn thành công!

Triệu Huyền Trang

Triệu Huyền Trang chuyên gia 3 năm kinh nghiệm trong ngành Công Nghệ, Phần Mềm. Chuyên chia sẻ các kiến thức phần mềm mã nguồn, ứng dụng và thông tin về công nghệ hữu ích.