HỒNG QUANG HUY KIẾN THỨC VỀ VoIP Phơ lơc Phơ lục A Các giao thức liên quan đến VoIP A.1 Bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP đợc thiết kế để giao tiếp hệ máy tính khác loại Nó đợc phát triển từ dự án Bộ quốc phòng Mỹ có tên Advanced Research Projects Agency (DARPA) Có nhiều lý để TCP/IP trở nên phổ biÕn, ®ã cã hai lý chÝnh Thø nhÊt, DARPA đà cung cấp khối lợng lớn để giao thøc nμy trë thμnh mét phÇn cđa hƯ thèng UNIX Berkeley Khi TCP/IP dợc giới thiệu thị trờng thơng mại, UNIX đà kể Berkeley UNIX vμ TCP/IP trë thμnh hƯ ®iỊu hμnh vμ giao thức chuẩn cho lựa chọn trờng đại học tổng hợp Tại đây, đợc sử dụng với trạm lm việc kỹ thuật v nghiên cứu môi trờng 1983, phủ Mỹ đề xuất mạng chÝnh phñ dïng giao thøc TCP/IP Lý thø hai l khả giao thức cho phép hệ máy tính khác loại giao tiếp với thông qua mạng Khi TCP/IP trn vo, giao thức khác phổ biến với nh cung cấp LAN Các giao thức ny đà hạn chế NSD giao thức phụ thuộc ngời bán TCP/IP lm cho máy tính v hệ điều hnh khác loại hoạt động đan xen Ví dụ, hệ thống DEC chạy hệ điều hnh VMS kết hợp với TCP/IP (nh hệ điều hnh mạng) truyền thông với trạm SUN Microsystem UNIX chạy TCP/IP Khi hoạt động nh vậy, TCP/IP không lm ảnh hởng tới cấu trúc phần cứng v hệ điều hnh máy tính thnh phần TCP/IP đà phát triển kiến trúc cho phép máy tính có hệ điều hnh v kiến trúc phần cứng thay đổi thông tin đợc với Nó chạy nh chơng trình ứng dụng hệ thóng Hình A.1 mô tả kiến trúc mạng TCP/IP có so sánh với mô hình tham chiÕu OSI Trang 75 Phơ lơc H×nh A.1 TCP/IP so sánh với OSI Hình A.2 TCP/IP tơng ứng với tầng v mô hình OSI Theo mô hình OSI, tầng có giao thức phân biệt Trong hình ta thấy tơng ứng mô hình OSI v mô hình TCP/IP Trái tim giao thức TCP/IP l giao thức tơng ứng với tầng v mô hình OSI (Hình A.2) Trang 76 Phụ lục Giao thức IP tơng ứng với giao thức tầng mạng, giao thức TCP tơng ứng giao thức tầng giao vận Các ứng dụng chạy thẳng giao thức ny Các ứng dụng cụ thể nh: truyền file, th điện tử Ta thấy giao thức TCP/IP chạy độc lập với giao thức tầng liên kết liệu v tầng vật lý Nó chạy mạng Ethernet, Token Ring, FDDI, ®−êng trun nèi tiÕp, X.25 A.1.1 Giao thøc IP Mơc ®Ých cđa giao thøc IP lμ kết nối mạng thnh dạng internet để truyền liệu Giao thức IP cung cấp bốn chức năng: - Đơn vị sở cho truyền liệu - Đánh địa - Chọn đờng - Phân đoạn datagram - Đơn vị sở cho truyền liệu Mục đích IP l cung cấp thuật toán truyền liệu mạng Nó cung cấp dịch vụ phân phát không kết nối cho giao thức tầng cao Nghĩa l không thiết lập phiên (session) lm việc trạm truyền v trạm nhận IP gói (encapsulate) liệu v phát với nỗ lực IP không báo cho ngời nhận v ngời gửi tình trạng gói liệu m cố gắng phát nó, gọi l dịch vụ nỗ lực Nếu tầng liên kết liệu bị lỗi IP không thông báo m gửi lên tầng Do đó, tới tầng TCP liệu phải đợc phục hồi lỗi Nói cách khác, tầng TCP phải có chế timeout việc truyền v phải gửi lại (resend) liệu Trớc phát liệu xuống tầng dới, IP thêm vo thông tin điều khiển để báo cho tầng biết có thông báo cần gửi vo mạng Đơn vị thông tin IP truyền gọi l datagram, truyền mạng gọi l gói Các gói đợc truyền với tốc độ cao mạng Giao thức IP không quan tâm kiểu liệu gói Các liệu phải thêm thông tin điều khiển gọi l đầu IP (IP header) Hình A.3 cách IP gói thông tin v đầu gói chuẩn datagram IP Trang 77 Phụ lục Hình A.3 Khuôn dạng IP header Các trờng IP header đợc định nghĩa nh sau: - VERS: Định nghĩa phiên thời IP mạng Phiên ny l Version phiên sau l Verrsion - HLEN: Chiều di đầu IP Không phải tất trờng phần đầu đợc sử dụng Trờng đo đơn vị từ 32 bit Đầu IP ngắn nhÊt lμ 20 bytes Nã cịng cã thĨ dμi h¬n phụ thuộc trờng option - Service Type: đặc tả tham số dịch vụ, có dạng cụ thể nh sau: Precedence D T R unused + Precedence: Tr−êng nμy cã gi¸ trị từ (mức u tiên bình thờng) tới (mức kiểm soát mạng) qui định việc gửi datagram Nó kết hợp với bit D (trễ), T (thông lợng), R (độ tin cậy) thnh thông tin để chọn đờng, đợc xem nh định danh kiểu dịch vụ (Type of Service - TOS) + Bit D – thiÕt lËp lμ yêu cầu trễ thấp + Bit T yêu cầu thông lợng cao + Bit R yêu cầu độ tin cậy cao Ví dụ, có nhiều ®−êng tíi ®Ých, bé chän ®−êng sÏ ®äc tr−êng nμy để chọn đờng Điều ny đà trở nên quan träng giao thøc chän ®−êng OSPF, giao thøc chän đờng IP Nếu giao dịch đà chiếm vị trí truyền file bạn Trang 78 Phụ lục thiết lập bit l 0 để báo bạn không muốn độ trễ thấp v thông lợng cao nhng cần độ tin cậy cao Các trờng TOS đợc thiết lập ứng dụng nh (TELNET, FTP) v không chọn đờng Các chọn đờng chØ ®äc tr−êng nμy vμ dùa vμo ®ã chän đờng tối u cho datagram Nó yêu cầu chọn đờng có nhiều bảng chọn, bảng ứng với kiểu dịch vụ - Total length: Đây l chiều dμi cđa datagram ®o b»ng byte (tr−êng nμy dμi 16 bit ®ã khu vùc IP datagram dμi 65535 byte) Khi phải truyền gói từ mạng lớn sang mạng khác, chọn đờng TCP/IP phải phân đoạn gói lớn thnh gói nhỏ Xét ví dụ, truyền mét khung tõ m¹ng Token Ring (kÝch th−íc trun tèi ®a 4472 byte) tíi m¹ng Ethernet (tèi ®a 1518 byte) TCP/IP sÏ thiÕt lËp kÝch th−íc gãi cho mét liªn kết Nhng hai trạm thông tin nhiều loại phơng tiện, loại hỗ trợ kích thớc truyền khác nhau? Việc phân đoạn thnh gói nhỏ thích hợp cho truyền mạng LAN mạng LAN phức hợp dùng tầng IP Các trờng sau đợc sử dụng để đạt đợc kết ny - Identification, flags, fregment offset: Các trờng ny biểu thị cách phân đoạn datagram lớn IP cho phép trao đổi liệu mạng có khả phân đoạn gói Mỗi đầu IP datagram đà phân đoạn hầu nh giống Trờng identification để nhận dạng datagram đợc phân đoạn từ datagram lớn Nó kết hợp với địa IP nguồn để nhận dạng Trờng flags biểu thị: + Dữ liệu tới có đợc phân đoạn hay không + Phân đoạn không datagram Việc phân đoạn quan trọng truyền mạng có kích thớc khung khác Ta đà biết cầu (bridge) khả nμy Khi nhËn mét gãi qu¸ lín nã sÏ ph¸t (forward) lên mạng v không lm Các giao thức tầng timeout gói v trả lời theo Khi phiên lm việc thiết lập, hầu hết giao thức có khả thơng lọng kích thớc gói tối đa m trạm quản lý, không ảnh hởng tới hoạt động cầu Các tr−êng total length (tỉng chiỊu dμi) vμ fragment offset IP xây dựng lại datagram v chuyển tới phần mềm tầng cao Trờng total length biểu thị tổng độ di gói Trờng fragment offset biểu thị độ lệch từ đầu gói tới điểm m liệu đợc đặt vo đoạn liệu để xây dựng lại gói (reconstruction) Trang 79 Phơ lơc - Tr−êng Time to live (TTL): Cã nhiỊu điều kiện lỗi lm cho gói lặp vô hạn router (bộ chọn đờng) internet Khởi đầu gói đợc thiết lập trạm gốc (originator) Các router sử dụng trờng ny để đảm bảo gói không bị lặp vô hạn mạng Tại trạm phát trờng ny đợc thiết lập thời gian l số giây, datagram qua router trờng ny bị giảm Với tốc độ router thờng giảm Một thuật toán l router nhận ghi thời gian gói đến, v sau đó, phát (forward) gói, router giảm trờng ny số giây m datagram phải đợi để đợc phát Không phải tất thuật toán lm việc theo cách ny Thời gian giảm l giây Router gi¶m tr−êng nμy tíi sÏ hủ gãi tin vμ báo cho trạm gốc đà phát datagram Trờng TTL đợc thiết lập thời gian xác định (ví dụ số khởi tạo thấp 64) để đảm bảo gói tồn mạng khoảng thời gian xác định Nhiều router cho phép ngời quản trị m¹ng thiÕt lËp tr−êng nμy mét sè bÊt kú tõ ®Õn 255 - Tr−êng Protocol: Tr−êng nμy dïng ®Ĩ biểu thị giao thức mức cao IP (ví dụ TCP UDP) Có nhiều giao thức tồn giao thức IP IP không quan tâm tới giao thức chạy Thờng giao thức ny l TCP UDP Theo thứ tự IP biết phải chuyển ®óng gãi tin tíi ®óng thùc thĨ phÝa trªn, ®ã l mục đích trờng ny - Trờng Checksum: Đây lμ m· CRC _16 bit (kiĨm tra d− thõa vßng) Nó đảm bảo tính ton vẹn (integrity) header Một số CRC đợc tạo từ liệu trờng IP data v đợc đặt trờng ny trạm truyền (transmitting station) Khi trạm nhận đọc liệu, sÏ tÝnh sè CRC NÕu hai sè CRC kh«ng gièng nhau, có lỗi header v gói tin bị huỷ Khi router nhận đợc datagram, tính lại checksum Bởi vì, trờng TTL bị thay đổi router datagram truyền qua - Trờng IP option: Về bản, gồm thông tin chọn đờng (source routing), tìm vết (tracing a route), gán nhÃn thêi gian (time stamping) gãi tin nã truyÒn qua router v đầu mục bí mật quân Xin xem phần tham khảo cuối sách Trờng ny có header (nghĩa l cho phép độ di header thay đổi) - Các trờng IP source v IP destination address (địa nguồn vμ ®Ých): RÊt quan träng ®èi víi ng−êi sư dơng khởi tạo trạm lm việc họ cố truy nhập trạm khác không sử dụng dịch vụ tên miền (DNS) cập nhật file host (up-to-date host file) Nó cho biết địa trạm đích gói tin phải tới v địa trạm gốc đà phát gói tin Trang 80 Phụ lục Tất host internet dợc định danh địa Địa IP quan trọng đợc bn tới đầy đủ dới A.1.2 Địa IP v giao thức phân giải địa ARP Ta đà biết với mạng Ethernet v Token Ring có địa MAC Với giao thức TCP/IP host đợc định danh địa IP 32-bit Đây đợc xem nh giao thức địa Mục đích đánh địa để IP thông tin với host mạng internet Địa IP xác định nút đặc biệt v số hiệu mạng Địa IP di 32 bit chia lm trờng, trờng byte Địa ny biểu diễn dới dạng thập phân, số 8, 16 v nhị phân Thờng địa IP viết dới dạng thập phân dấu chấm Có hai cách gán địa IP, phụ thuộc cách kết nối bạn Nếu bạn nối với internet, địa mạng đợc gán thông qua điều hnh trung tâm, nh trung tâm thông tin mạng (Network Information Center - NIC) Nếu bạn không nối với internet, địa IP bạn đợc gán cách địa phơng thông qua ngời quản trị mạng bạn Khi NIC gán địa mạng bạn, l số hiệu mạng phần địa host đợc gán cách địa phơng ngời quản trị mạng XNS sử dụng địa MAC 48-bit nh địa host IP đợc phát triển trớc cã LAN tèc ®é cao, ®ã, nã cã sơ đồ số hiệu riêng Địa IP tơng thích với địa tầng vật lí Ethernet v Token Ring + Khuôn dạng địa IP Mỗi host mạng TCP/IP có định danh tậi tầng IP với địa có dạng Ton địa thờng dùng để định danh host, tách biệt trờng Thực tế, khó phân biệt trờng không viết tách Dạng tổng quát địa IP có dạng: + Các lớp IP (IP classes): 128.4.70.9 l ví dụ địa IP Nhìn vo dịa ny khó m biết đợc đâu l phần số hiệu mạng, đâu l phần số hiệu host Địa IP gồm byte, phần số hiệu mạng chiếm một, hai ba byte đầu, phần lại l số hiệu host Tuỳ thuộc vo điều ®ã, ®Þa chØ IP chia lμm líp: A, B, C, D, vμ E C¸c líp A, B vμ C đợc sử dụng cho địa mạng v host Lớp D l kiểu địa đặc biệt dùng cho Trang 81 Phụ lục multicast Lớp E đợc để ginh Việc xác định lớp địa no, độ di phần số hiệu mạng phần mềm + Định danh lớp IP: Phần mềm IP xác định lớp định danh mạng phơng pháp đơn giản l đọc bit đầu trờng gói Chuyển địa IP sang dạng nhị phân tơng ứng Nếu bit l l địa lớp A NÕu lμ ®äc bit tiÕp theo NÕu bit nμy l l địa lớp B Nếu lμ ®äc tiÕp bit thø ba Bit nμy b»ng l địa lớp C, l địa lớp D v đợc dùng cho multicast Lớp A: Địa lớp A sử dụng byte đầu cho số hiệu mạng, ba byte sau cho địa host Địa lớp A cho phép phân biệt 126 mạng, mạng tới 16 triệu host ứng với 24 bits T¹i chØ cã 126 m¹ng øng víi bit? Thứ nhất, 127.x (01111111 nhị phân) đợc ginh cho chức loop-back nên không gán cho số hiệu mạng Thứ hai, bit thiết lập để nhận dạng lớp A Địa mạng lớp A thờng phạm vi từ tới 126, ba byte cuối đợc gán cách địa phơng cho host Địa chØ líp A cã d¹ng: Líp B: Địa lớp B dùng hai byte đầu cho số hiƯu m¹ng vμ hai byte ci giμnh cho sè hiƯu host Nó đợc nhận dạng hai bit l 10 Cho phép phân biệt 16384 số hiệu mạng, mạng tới 65354 host Do dịch địa số hiệu mạng từ 128 tới 191 Nên có dạng: Lớp C: Địa lớp C sử dụng ba byte đầu cho số hiệu mạng v byte cuối cho địa host Nhận dạng ba bit l 110 Cho phép địa mạng phạm vi 192-223 trờng thứ Do có tới hai triệu mạng v mạng chứa 254 host Thờng địa lớp C đợc gán NIC Nó có dạng: Ví dụ: (192.1.1.1)ặ nút đợc gán định danh host l đặt mạng lớp C l 192.1.1.0 (150.150.5.6)ặ nút đợc gán định danh host l 5.6 đặt mạng lớp B l 150.150.0.0 (9.6.7.8) ặ nút đợc gán định danh host l 6.7.8 đặt mạng lớp A 9.0.0.0 + Các hạn chế địa IP: - Địa IP đặt bốn bit 1111 dnh cho lớp E Trang 82 Phụ lục - Địa lớp A l 127.x cho hm đặc biệt loop-back Do tiến trình cần truyền thông qua TCP m lại host, không gửi gói ngoi mạng x thờng đợc thiết lập 0, cã thĨ thiÕt lËp C¸c router nhËn mét datagram theo c¸ch nμy sÏ hđy gãi - C¸c bit x¸c định địa cổng host v mạng không thiết lập tất 1để biểu thị địa riêng Đây l địa đặc biệt đặc trng cho gói broadcast tới tất host mạng Các địa broadcast biểu diễn cho host mạng nhận v dịch datagram Nếu byte địa IP ton l 1đợc xem nh limited broadcast Các router không phát datagram broadcast limited Nó có dạng 255.255.255.255 Các router sử dụng địa kiểu ny để cập nhật router khác số hiệu mạng v cập nhật hop-count - Dạng broadcast khác l phần địa số hiệu mạng thiết lập địa xác định, phần địa host ton số 1, gọi l broadcast trực tiếp Các router phát datagram loại ny Ví dụ 128.1.255.255 đợc gửi tới tất trạm mạng có số hiệu 128.1.0.0 - Các địa có phần số hiệu mạng ton số l để thay cho mạng ny Ví dụ 0.0.0.120 nghĩa l số hiệu host 120 mạng ny - Có dạng broadcast đợc hiểu nh all-0s broadcast Có dạng 0.0.0.0 đợc dùng để biểu diễn lỗi chọn đờng Các địa lớp D multicast dùng để gửi IP datagam tới nhóm host mạng Điều ny chứng tỏ có ích router cập nhật Có cách khác hiệu hơn, dùng địa broadcast, phần mềm lớp bị ngắt có gói broadcast tới Các địa không đợc vợt ngoi phạm vi 255 A.1.3 IPv6 IPv6 l tập hợp đặc tả nâng cấp IPv4 v đợc IETF soạn thảo Nó đợc coi l giao thức Internet hệ v đợc thiết kế để gói thông tin đợc định dạng cho IPv4 lm việc đợc Những giới hạn dung lợng địa v tốc độ tìm đờng thấp đà thúc đẩy việc phát triển IPv6 Với dung lợng 128 bit v cách đánh địa đơn giản hơn, giao thức ny giải phần no vấn đề Các tính đợc tăng cờng khác l mà hoá 64 bit v tự động cấu hình đợc thiết kế sẵn địa IP Khuôn dạng IPv6 header đợc miêu tả hình A.4 Trang 83 ... dùng giao thức TCP/IP Lý thứ hai l khả giao thức cho phép hệ máy tính khác loại giao tiếp với thông qua mạng Khi TCP/IP trn vo, giao thức khác phổ biến với nh cung cấp LAN Các giao thức ny đÃ... TCP/IP Trái tim giao thức TCP/IP l giao thức tơng ứng với tầng v mô hình OSI (Hình A.2) Trang 76 Phơ lơc Giao thøc IP t−¬ng øng víi giao thøc tầng mạng, giao thức TCP tơng ứng giao thức tầng giao vận... Tr−êng Protocol: Tr−êng ny dùng để biểu thị giao thức mức cao IP (vÝ dơ TCP hc UDP) Cã nhiỊu giao thøc tồn giao thức IP IP không quan tâm tới giao thức chạy Thờng giao thøc nμy lμ TCP hc UDP Theo