Luận văn cử nhân Tin học: Xây dựng thử nghiệm Linux PC hoạt động như một ADSL Router

Luận văn cử nhân Tin học Xây dựng thử nghiệm Linux PC hoạt động như một ADSL Router giới thiệu đến các bạn những nội dung về khái niệm và kỹ thuật truyền thông, Linux và mạng trong Linux, các ứng dụng tích hợp về hệ thống,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung luận văn để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

TR NG I H C KHOA H C T NHIÊN KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN B MÔN M NG MÁY TÍNH VÀ VI N THƠNG H IV NG LÂM H I THÔNG XÂY D NG TH NGHI M LINUX PC HO T NG NH ADSL ROUTER KHÓA LU N C NHÂN TIN H C TP.HCM, 2005 M T TR NG I H C KHOA H C T NHIÊN KHOA CÔNG NGH THƠNG TIN B MƠN M NG MÁY TÍNH VÀ VI N THÔNG H IV NG – 0112457 LÂM H I THÔNG – 0112466 XÂY D NG TH NGHI M LINUX PC HO T ADSL ROUTER KHÓA LU N C NHÂN TIN H C GIÁO VIÊN H GVC CAO NG D N NG TÂN NI ÊN KHÓA 2001 - 2005 NG NH M T Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router L i Cám n Chúng xin chân thành c m n Khoa Công ngh Thông tin, tr ng i h c Khoa h c T nhiên, Thành ph H Chí Minh t o u ki n cho th c hi n đ tài t t nghi p Xin c m n Th y Cao ng Tân, ng i t n tình h ng d n, ch b o su t th i gian th c hi n đ tài Trong th i gian làm vi c v i Th y, không nh ng h c h i đ đ c nhi u ki n th c b ích mà h c c tinh th n làm vi c, thái đ nghiên c u khoa h c nghiêm túc c a Th y Xin g i l i c m n chân thành đ n gia đình, ba m bè b n ln ngu n đ ng viên to l n, giúp đ chúng tơi v t qua nh ng khó kh n su t trình làm vi c M c dù c g ng hoàn thi n lu n v n v i t t c s n l c c a b n thân, nh ng ch c ch n không th tránh kh i nh ng thi u sót Kính mong q Th y Cơ t n tình ch b o M t l n n a, xin chân thành c m n mong nh n đ s đóng góp quý báu c a t t c m i ng c i Tp.H Chí Minh, tháng 7/2005 Lâm H i Thơng H iV ng Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router M CL C M C L C Ch ng .6 GI I THI U TÀI t v n đ : M c tiêu xu t m t s tính n ng m r ng 3.1 S d ng d ch v Dynamic DNS ( c th s d ng d ch v dynamic update client ) .8 3.1.1 t v n đ 3.1.2 Gi i quy t v n đ 10 3.2 Fair Nat .11 3.2.1 t v n đ 11 3.2.2 Gi i quy t v n đ 12 Ch ng 13 KHÁI NI M VÀ K THU T TRUY N THÔNG 13 ADSL 13 1.1 S l c v nh ng ph ng th c k t n i Internet ph bi n hi n 13 1.1.1 ng truy n n tho i analog 13 1.1.2 Leased Line 13 1.1.3 Frame Relay X.25 14 1.1.4 ISDN 15 1.1.5 ATM 17 1.1.6 ADSL 17 1.2 ánh giá ph ng th c k t n i Internet ph bi n hi n nay: 18 1.3 Công ngh ADSL .19 1.3.1 Khái ni m ADSL 19 1.3.2 ng d ng c a ADSL 20 1.3.3 C ch ho t đ ng 21 1.8.1 u m c a ADSL .22 1.8.2 Các thành ph n c a ADSL 24 1.8.3 Các thành ph n ADSL t phía nhà cung c p d ch v 26 1.13.1 K t n i m ng 28 1.15.1 Vai trò c a PPP .30 1.15.2 Modem ADSL th c t 30 1.15.3 M i t ng quan gi a tho i ADSL 31 1.23.1 Thi t b Modem ADSL 32 Router Router ADSL 33 2.1 Gi i thi u Router 33 2.1.1 Gi i thi u Router 33 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router 2.1.2 C ch ho t đ ng 33 2.2 S l c v Router ADSL hi n có th tr ng tính n ng 33 Routing .34 3.1 T ng quát v routing 34 3.9 Routing Switching 35 B ng 2.3 B ng so sánh Routing Switching 35 3.10 Routed Routing 35 3.11 S xác đ nh đ ng 36 3.12 Routing table .37 3.13 Các thu t toán Routing metric .38 3.13.1 M c tiêu c a thu t toán routing 38 3.13.2 Các Metric .39 3.14 Routing Protocols .40 3.14.1 Distance-vector 40 3.14.2 Link state .40 3.14.3 Hybrid 41 3.15 Gi i thi u giao th c đ nh n 41 3.15.1 RIP 41 3.15.2 IGRP 42 3.18.1 OSPF 43 3.23 Giao th c s d ng ch ng trình 43 Các khái ni m c b n 44 4.1 IP t nh ( Static IP) .44 4.2 IP đ ng ( Dynamic IP) 44 4.3 DNS .45 4.4 Dynamic DNS 45 4.5 NAT ( Network Address Translation ) .46 4.5.1 T i l i dùng NAT 46 4.5.2 Cách NAT đ c th c hi n 46 4.5.3 Các thu t ng NAT .47 Ch ng 48 LINUX VÀ M NG TRONG LINUX 48 H u hành Linux 48 1.1 Gi i thi u 48 1.2 Ki n trúc c a h u hành Linux .49 1.2.1 H t nhân (Kernel) 49 1.2.2 Shell .49 1.2.3 Các ti n ích 50 1.2.4 Ch ng trình ng d ng 50 M ng Linux 50 2.1 Giao th c m ng Linux 50 2.2 Network Interconnection 51 2.2.1 Router 51 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router 2.2.2 Bridge 51 2.2.3 IP Masquerade .51 2.2.4 IP Accounting 52 2.2.5 IP aliasing 53 2.2.6 Traffic Shaping 53 2.2.7 Firewall 53 2.2.8 Port Forwarding 54 2.2.9 Loab Balancing .55 2.2.10 IP Transparent Proxy Server 55 2.2.11 EQL ( Multiple Line Traffic Equaliser ) .55 2.2.12 Tunneling ,mobile IP virtual private networks .56 Ch ng 57 CÁC NG D NG TÍCH H P VÀO H TH NG 57 Gi i thi u ng d ng 57 1.1 Zebra .57 1.2 Tính n ng Dynamic DNS : noip-duc-linux.tar 57 1.2.1 Gi i thi u .57 1.3 FAIR NAT 59 1.3.1 Gi i thi u .59 1.3.2 Ki n trúc Fair Nat 59 Ch ng 77 TH C HI N CÀI T 77 Cài đ t ,c u hình Linux PC thành Router ADSL 77 1.1 Mơ hình .77 1.2 Yêu c u .77 1.2.1 Ph n c ng : 78 1.2.2 Ph n m m : 78 1.3 Th c hi n cài đ t 79 1.3.1 Cài đ t linux-atm-2.4.0 79 1.3.2 Cài đ t driver 79 1.3.3 Cài đ t b n patch c a giao th c PPP 80 1.4 C u hình 80 1.4.1 C u hình PPP đ k t n i đ n ADSL Provider .80 Dynamic DNS 82 2.1 ng kí d ch v Dynamic DNS t i trang web www.no-ip.com .82 2.2 Cài đ t gói Dynamic DNS Client .82 FAIR NAT 83 3.1 Yêu c u .83 3.2 Các tham s C u hình 83 3.2.1 Các tham s dòng l nh 88 3.2.2 Ch y Script 88 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Ch ng 89 TH NGHI M, ÁNH GIÁ H NG PHÁT TRI N 89 Th nghi m ch c n ng Linux PC làm router ADSL 89 1.1 K t n i vào internet cho phép máy m ng LAN có th .89 1.1.1 K t n i, Nat Routing cho máy bên internet 89 1.1.2 So sánh gi a Linux PC Router ADSL th t .94 1.2.Ch c n ng filter .95 1.2 Dynamic DNS 98 H ng phát tri n .103 PH L C 107 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Ch ng GI I THI U TÀI tv nđ : S phát tri n m nh m c a Internet d ch v qua Internet d n đ n s gia t ng m t s l i s d ng Internet ng l n ng n cho nhu c u v b ng thông ,v t c đ ngày b c thi t.m ng Dial-up khơng cịn đáp ng đ c nhu c u v b ng thông n a Nhi u k thu t v m ng WAN đ đáp ng nhu c u c a ng c nghiên c u áp d ng đ i dùng nh xDSL… Trong đó, hi n đ ISDN, Frame Relay, c s d ng nhi u h n c k thu t xDSL mà ADSL đ i di n tiêu bi u ADSL giúp c i ti n đáng k t c đ m ng v i giá thành th p Vì có th s d ng đ ng dây n tho i s n có đ làm đ truy n nên ngày ph bi n h n n c ta, đ ng c s d ng ngày nhi u doanh nghi p Mơ hình Hi n Tr ng s d ng ADSL Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Công ngh ADSL xu t hi n m t gi i pháp h u hi u cho v n đ b ng thông đ s d ng đ c cơng ngh ADSL địi h i ph i có thi t b phù h p kèm nh modem ADSL hay modem ADSL có thêm tính n ng mini Router ( hay g i Rotuer ADSL ).Hi n th tr ng có nhi u lo i Modem ADSL có kèm Router, h u h t đ u có ch c n ng NAT, Routing, m t s có tính n ng tiên ti n nh DMZ, Virtual Server, DDNS nh ng l i không phù h p v i đ i t ng ng i dùng gia đình doanh nghi p nh giá thành cao d ch v th ng b h n ch Nh ng nhu c u ngày cao c a gia đình doanh nghi p nh v tính n ng l n giá thành phát sinh vi c c n xây d ng m t Router ADSL có th th c hi n t t công vi c c a m t router nh NAT, Routing có th tích h p tính n ng h u d ng đáp ng nhu c u c n thi t c a m i doanh nghi p gia đình mà v n đ m b o ti t ki m chi phí Có th dùng Linux PC đ xây d ng m t ADSL Router m m đáp ng nh ng nhu c u nói ó lý mà lu n v n đ i M c tiêu Nghiên c u công ngh ADSL, Router ADSL Nghiên c u ki n trúc gói ph c v ch c n ng Routing tính n ng b sung Linux nh m đ a vào ng d ng th c ti n Xây d ng mô hình ng d ng gói ph n m m đ giúp Linux Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router PC ho t đ ng nh ADSL Router Cùng v i tính n ng c a Router, PC Linux gi có th tích h p tinh n ng chuyên bi t theo đ c thù,nhu c u c a m i ng i dùng Chúng ch n Linux đ ti n hành nghiên c u xây d ng thành ADSL Router : Linux h u hành mã ngu n m , d phát tri n thêm tính n ng c n thi t.B n thân công ty sau có th t d a vào đo n mã kèm theo mà b sung vào nh ng tính n ng riêng mà h mu n Chi phí th p n đ nh ,nh có th ch y t t công vi c c a router v n đòi h i ph i ch y liên t c môi tr ng m ng Mô hình s d ng d ch v ADSL v i PC Linux làm Router 3.1 xu t m t s tính n ng m r ng S d ng d ch v Dynamic DNS ( c th s d ng d ch v dynamic update client ) 3.1.1 tv nđ Vi c m t t ch c,m t cơng ty hay m t cá nhân có m t website Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Router th t Linux PC Packet Th i gian Th i gian packet L n1 5827 : 35 5856 4:55 L n2 5797 : 49 5736 5:16 L n3 5771 : 37 5806 5:40 5798.33 4:4 5799.33 : 03 Trung bình B ng 6.1 So sánh k t qu th nghi m gi a Router th t Linux PC 1.2.Ch c n ng filter Chúng ta s d ng câu l nh sau đ thi t l p filter cho packet có source address 192.168.1.2 s khơng ngồi internet đ c n a Iptables –A INPUT –s 192.168.1.2 –j DROP Chúng ta dùng l nh iptables –L đ ki m tra l i c u hình v a thi t l p Màn hình s hi n gi ng nh hình 95 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.6 C u hình Filter 96 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.7 Client b filter Hình cho th y PC có IP address 192.168.1.2 khơng cịn ngồi internet đ c n a b filter ánh giá Nh v y k t qu c a ch c n ng filter c a Linux PC t t ây c ng tính n ng m i mà ADSL Router thơng th đ ng bên ngồi th tr ng khơng có c 97 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router 1.2 Dynamic DNS Chúng ti n hành th nghi m b ng cách đ ng kí m t account trang web no-ip.com Chúng c ng l y tên mi n th nghi m gira.noip.info a ch IP Address lúc đ u đ ng kí 203.210.207.236 Sau đó, chúng tơi stop k t n i start l i IP address c a lúc thay đ i 222.253.84.7 Gi s web server c a chúng tơi rõ ràng n u không c p nh t ip address l i client mu n truy c p vào trang web c a s không đ c n a lúc DNS server s v n phân gi i tên mi n gira.no-ip.info thành đ a ch 203.210.207.236 R t may, chúng tơi ch c n ch y ch ng trình dynamic dns client lên đ a ch c a s đ c p nh t D c i m t s hình nh minh h a thao tác c p nh t ip address thơng qua no-ip.com ch ng trình no-ip dynamic dns client 98 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.8 Xem đ a ch IP hi n th i c a PPP0 99 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.9 Dùng nslookup đ phân gi i tên mi n gira.no-ip.info 100 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.10 a ch IP c DNS 101 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.11 Ch y ch ng trình dynamic dns client 102 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 6.12 IP address đ H c c p nh t lên DNS ng phát tri n Do Linux mã ngu n m liên t c đ c phát tri n b i m t c ng đ ng mã m r t l n internet nên ln có s n tài nguyên h u ích cho b n đê nghiên c u phát tri n thêm cho Router ADSL v i Linux PC Gi ,b n có th tìm hi u phát tri n theo m t s h ng g i ý sau : Fair Nat hi n t i nhi u m khuy t ,b n có th tham gia đóng góp b sung cho Fair Nat S d ng VPN Linux sau đ ng ký d ch v dynamic dns v i 103 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router gói no-ip S d ng Linux v a làm Router v a làm Proxy b sung thêm IPSec hay SSH i v i doanh nghi p v a nh , đ c bi t Internet Café, c n có hai đ ng ADSL đ đáp ng s l ng l n l t truy c p internet, có th dùng PCLinux th c hi n tính n ng Load Balancing b ng ti n ích EQL Kernel Linux, thay mua thi t b Load Balancing v i giá cao, c u hình th p, khơng có kh n ng m r ng óng gói tính n ng ADSL Router đ ng nh ng ng i dùng d s d ng, nh t i dùng không chuyên Không ch v i Linux, có th phát tri n h Windows – h u hành ph bi n đ c nhi u ng ng nghiên c u sang i s d ng nh t hi n 104 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router TÀI LI U THAM KH O Website: http://www.no-ip.com http://metalab.unc.edu/mdw/HOWTO/NET-3-4-HOWTO6.html#ss6.2 http://ipmasq.home.ml.org/ http://www.indyramp.com/masq/links.pfhtml http://metalab.unc.edu/mdw/HOWTO/IP-MasqueradeHOWTO.html http://www.metamorpher.de/ http://www.docum.org/docum.org/ http://patrick.spacesurfer.com Sách: Brian Morgan, CCNP BCRAN Exam Certification Guide Second Edition, Cisco Press, Indiana, 2003 Wendell Odom, CCNA ICND Exam Certification Guide, Cisco Press, Indiana Nguy n Ph ng Lan-Hoàng c H i, L p Trình Linux 1, Nhà Xu t B n Giáo D c, TPHCM, 2001 Nguy n An Tân-Nguy n Th i p, H i u Hành UNIX, iH c Khoa H c T Nhiên 105 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Bài Báo Cáo : Daniel Lopez Ridruejo, ridruejo@rawbyte.com, The Linux Networking Overview HOWTO, version 0.37, 2000 Martin A Brown mabrown@secureipe.com, Traffic Control HOWTO, version 1.0.1, 2003 Dan Singletary, dvsing@sonicspike.net, ADSL Bandwidth Management HOWTO, version 1.3, 2003 106 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router PH L C CÁC HÌNH V TRONG LU N V N Hình v Trang Hình 1.1 Mơ hình hi n tr ng ADSL Hình 1.2 Mơ hình s d ng ADSL v i PC Linux làm Router Hình 1.3 Mơ hình Dynamic DNS 10 Hình 2.1 Bi u đ so sánh t c đ công ngh m ng 19 Hình 2.2 Mơ hình ADSl 19 Hình 2.3 ADSL – Local loop 20 Hình 2.4 D i ph ADSL s d ng 21 Hình 2.5 Mơ hình ADSL 22 Hình 2.6 Mơ hình d i ph ADSL s d ng 24 Hình 2.7 Mơ hình đ u cu i ADSl 25 Hình 2.8 Thi t b DSLAM 27 Hình 2.9 Thi t b BAS 27 Hình 2.10 ADSL-PPP 29 Hình 2.11 ATM 29 Hình 2.12 Modem Zoom 5554 X5 Modem Planet ADE 4100 34 Hình 2.13 Mơ hình NAT 46 Hình 3.1 Mơ hình ki n trúc Linux 49 Hình 4.1 Quá trình x lý c a d ch v DynDNS 59 Hình 4.2 Chi n l 61 c FIFO Hình 4.3 Qui t c hàng đ i Linux 64 Hình 4.4 Chi n l 65 c Round Robin Hình 4.5 Hàng đ i Token Bucket Filter 68 107 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router Hình 4.6 L p HTB 72 Hình 5.1 Linux Router Network Diagram 78 Hình 6.1 Telnet vào Zebra thơng qua port 2601 đ c u hình Routing 89 Hình 6.2 Màn hình dùng câu l nh show running-config 90 Zebra Hình 6.3 K t n i thi t l p 91 Hình 6.4 C u hình NAT 92 Hình 6.5 Client có th truy c p internet 93 Hình 6.6 C u hình Filter 95 Hình 6.7 Client b filter 96 Hình 6.8 Xem đ a ch IP hi n th i c a PPP0 97 Hình 6.9 Dùng nslookup đ phân gi i tên mi n gira.no-ip.info 98 Hình 6.10 99 a ch IP c DNS Hình 6.11 Ch y ch ng trình dynamic dns client Hình 6.12 IP address đ c c p nh t lên DNS 100 101 108 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router CÁC B NG BI U TRONG LU N V N Tên b ng Trang B ng 2.1 Thông s k thu t c a đ B ng 2.2 B ng so sánh đ ng truy n Tx Ex ng truy n 15 16 B ng 2.3 B ng so sánh Routing Switching 36 B ng 4.1 Các thông s c a l p HTB 71 B ng 6.1 So sánh k t qu th nghi m gi a Router th t Linux PC 89 109 ... n ng b sung Linux nh m đ a vào ng d ng th c ti n Xây d ng mơ hình ng d ng gói ph n m m đ giúp Linux Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router PC ho t đ ng nh ADSL Router Cùng... khác nhau.Routing c dùng đ xác đ nh s “lôi cu n” c a m t ng Routing update Message Router s trao đ i v i router khác trì 37 Xây d ng th nghi m PC Linux ho t đ ng nh m t ADSL Router routing table... th dùng Linux PC đ xây d ng m t ADSL Router m m đáp ng nh ng nhu c u nói ó lý mà lu n v n đ i M c tiêu Nghiên c u công ngh ADSL, Router ADSL Nghiên c u ki n trúc gói ph c v ch c n ng Routing tính