1 . 1 . 2 1 1 . 6 . 2 Xử l ý t ạ i lớ p I P
Xử lý được thực hiện tại lớp IP được mô tả qua Hình 1.22 dưới đây. UDP Routin g Route Command netstat Command Our packet? ICMP IP output calculat e Process IP yes Pi no 5* Routin ''
Đồ ủn tốt nưhìên Du ì hoc. Chuff ne 1 Tons auan về ma ne IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 42
Hình 1.22 Xử lý được thực hiện tại lớp IP
Routing daemon thường là một tiến trình người dùng, ở đây „daemon‟co nghĩa là tiến trình đang chạy „in the backgroud\thực hiện các hoạt động thay mặt cho toàn bộ hệ thống. Nó thường được bắt đầu khi hệ thống được mồi và hoạt động cho đến khi hệ thống ngừng hoạt động.
Bảng định tuyến được cập nhật bởi routing daemon khoảng 30s một lần. Nó cũng được cập nhật khi bản tin ICMP „redirect‟ được thu hay bởi route command (lệnh này thường được khi hệ thống được mồi để cài đặt một vài tuyến khởi đầu). Còn netstat command được sử dụng đê hiên thị bảng định tuyên.
1.1.221.6.3 Khỏi tạo bảng định tuyến
Bất cứ khi nào một giao diện được khởi tạo (thông thường khi địa chỉ của giao diện đó được thiết lập bởi lệnh ifconfig command) thì một tuyến trực tiếp được tạo ra tự động cho giao diện đó. Đối với các liên kết điem- điểm và giao diện loop back thì tuyến này là đến một host, đối với các giao diện broadcast thì tuyến này là đến một mạng.
Các tuyến đến các host hay các mạng không được kết nối trực tiếp thì phải đưa vào trong bảng định tuyến. Một cách phổ biến để thực hiện nó là sử dụng lệnh route command tù' các file khởi tạo khi hệ thống được mồi. Một số hệ thống cho phép một router mặc định được xác định trong một file và mặc định này được bổ sung vào bảng định tuyến bất cứ khi nào khởi tạo lại nó. Một cách khác đê khởi tạo bảng định tuyến là chạy routing daemon hay sử dụng giao thức khám phá tuyến mới hơn.
Đồ ủn tốt nưhìên Du ì hoc. Chuff ne 1 Tons auan về ma ne IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 42
Destination Interface
Network (Next Hop)
172.31.0.0 SO 172.19.0.0 - 192.168.1.0 — 10.0.0.0 E0
RI R2
Hình 1.24 Ví dụ của một ICMP redirect
♦ Giả thiết rang host gửi một datagram tới Rl, quyết định định tuyến này được tạo ra vì RI là router mặc định cho host này.
♦ RI thu datagram và tra cứu bảng định tuyến, nó quyết định rang R2 là next-hop router đề gửi datagram đến R2 thì RI phát hiện ra ràng nó đang gửi datagram tới giao diện mà nó được đưa đến. Đây chính là cơ sở đổ một router gửi thông báo „ICMP redirect „tới phía phát.
S1
Hình 1.23 Bảng định tuyến
1 . 1 Ệ 231.6.4 Thông báo lỗi tái định
tuyến ICMP
Thông báo lồi tái định
tuyến (ICMP redirect error ) là thông
báo được router gửi cho phía phát IP
datagram khi datagram này nên được gửi đến một router khác. Chúng ta chỉ thấy bản tin này khi một host có sự lựa chọn giữa các router để gửi packet đi.
Hoạt động này được minh hoạ rất rõ trong ví dụ sau. hos
(1) IP dahxy
qpr
(3) ICMP Redirect
Đồ án tốt nưhỉên Đai hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - Đ01VT 32
♦ RI gửi thông báo„ICMP redirect „tới phía phát đê bảo nó gửi các datagram sau đến cùng đích qua R2 thay vì RI.
Nhờ hoạt động này mà một host với nhận thức tối thiếu về định tuyến có thể xây dựng bảng định tuyến ngày càng tốt hơn. „ICMP redirect „ cho phép các host TCP/IP không hề tham gia vào định tuyến với tất cả các chức năng này thuộc về router. Thông thường RI và R2 phải biết nhiều hon về cấu hình mạng được kết nối, nhưng tất cả các host có thể khởi đầu với một tuyến mặc định và sẽ học được nhiều hơn khi chúng thu các thông báo „ICMP redirect
1.1.241.6.5 Các bản tin khám phá router ICMP
Như đã đề cập đến trước đây, một cách để khởi tạo bảng định tuyến là sử dụng các tuyến cố định được xác định trong các file cấu hình. Nó thường được sử dụng đế thiết lập một thực thể mặc định. Cách mới hơn là sử dụng các bản tin thông báo về router ICMP gọi là các bản tin khám phá router ICMP .
Sau khi mồi (bootstrapping) một host thực hiện broadcast hoặc multicast bản tin „router solicitation‟. Các router nhận được bản tin này sẽ trả lời bàng bản tin thông báo router „router advertisment‟ của chúng. Ngoài ra các router còn broadcast hoặc multicast các thông báo router của chúng một cách định kỳ, do đó cho phép host bất kỳ nghe đê cập nhật bảng định tuyến của nó. Định dạng của hai loại bản tin này được mô tả dưới đây trong Hình 1.25 và Hình 1.26.
♦ Rất nhiều địa chỉ có thể được thông báo bởi một router trong một bản
tin đơn và số địa chỉ này được chứa trong trường số lượng địa chỉ „number of address‟.
♦ Trường kích thước thực the địa chỉ „address entry size‟ luôn có giá trị là 2 tương ứng với 32 bit.
♦ Trường thời gian song „life time‟ chỉ ra thời gian tính theo giây mà các địa chỉ được thông báo là hợp lệ.
♦ Một số các cặp (địa chỉ ĨP và mức ưu tiên) được xếp sau các trường trên. Trường mức un tiên „preference level‟ là một số nguyên không dấu 32bit chỉ ra mức ưu tiên của địa chỉ tương ứng.
❖ Hoạt động của một router như sau.
Khi một router khởi đầu, nó phát đi các thông báo theo định kỳ đến tất cả các giao diện có khả năng broadcast hoặc multicast. Các thông báo này không phải là định kỳ chính xác mà được phát ngẫu nhiên đế tránh tình trạng nhiều router trên cùng mạng con cùng phát. Khoảng thời gian thông thường giữa các lần thông báo là 450 và 600 giây, thời gian sống mặc định cho một
Đồ ủn tốt nưhìên Da ì hoc Chuff ne 1 Tons auan về ma ne IP
Phạm Văn Hiến - Đ01VT 45
thông báo là 30 phút.
Khi một giao diện trên một router không được phép thì router có thể phát một thông báo cuối cùng trên giao diện này với trường „life time‟ được lập là 0. Các router cùng nghe thông báo „solicitation‟ từ các host và trả lời bằng bản tin „advertisment‟.
Nếu có nhiều router trên một subnet nhà quản lý hệ thống phải cấu hình mức un tiên cho mồi router một cách phù hợp.
❖Hoạt động của một host diễn ra như sau.
Ngay khi mồi một host thông thường phát liền 3 bản tin‟solicitation‟. Ngay khi thu được bản tin‟advertisment‟ hợp lệ thì host ngừng gửi các bản tin „solicitation‟. Mỗi host cùng nghe thông báo tù‟ các router kế cận, các thông báo „advertisment‟co thể làm thay đôi router mặc định của host đó. Neu thông báo „advertisment‟khong được thu cho mặc định hiện tại thì mặc định này bị timeout. Ngay khi router mặc định thông thường được xác định
0 7 8 15 16 31
Type(10) Code(0) checksum
Unused(O)
Hình 1.25 Định dạng của bản tin ỈCMP „router solicìtation ‟
Type(9) Code(0) checksum
Number
of address Address entry Life time
size Router address(l ) Preference level(l) Router address(2) Preference level(2)
Hình 1.26 Định dạng của bản tin ICMP „router advertisment‟
Đồ án tốt nưhỉên Đai hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - Đ01VT 32
thì nó sẽ gửi thông báo‟ advertisment‟ cứ 10 phút một lần với thời gian sống là 30 phút. Điều này giúp cho thực thê mặc định của host sè không bị timeout nếu chỉ một hoặc hai thông báo advertisment bị mất.
1.8 1.7 IPv6
Có một sổ vấn đề với IPv4 hiện tại, chúng là kết quả của việc tăng trưởng nhanh chóng của Internet trong những năm qua.
Đồ án tốt nưhỉên Đai ỈIOC Chươne ĩ Tồ ne a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 46
♦ Quá nửa số địa chỉ lớp B đã được sử dụng, nó sẽ bị cạn kiệt nếu tiếp
tục tăng trưởng như trong quá khứ
♦ 32bit địa chỉ IP là không đủ cho sự tăng trướng của Internet trong thời gian dài.
♦ Cấu trúc định tuyến hiện tại là không phân cấp mà là phang, yêu cầu
một bảng định tuyến cho một mạng. Khi số mạng tăng lên và rất nhiều địa chi lóp c được thay thế cho một địa chỉ lớp B thì kích thước bảng định tuyến sẽ tăng.
❖Có bốn đề xuất được đưa ra cho một phiên bán mói cüa IP là IP next- generation.
♦ SIP - single IP: Nó đề nghị một sổ thay đổi đối với IP, sử dụng 46bit
địa chỉ và một định dạng tiêu đề khác.
♦ PIP: Đe nghị này cũng sử dụng địa chỉ phân cấp, độ dài biến đổi và lớn hơn với một định dạng tiêu đề khác.
♦ TUBA - TCP and UDP with bigger address, dựa trên giao thức mạng
phi kết nối,một giao thức OSI tương tự như IP. Nó cung cấp địa chỉ lớn hơn, độ dài biến đối có thể lên đến 20byte.
♦ TP/IX được mô tả trong RFC 1475, nó sử dụng 64bit địa chỉ ĨP nhưng
cũng biến đối tiêu đề TCP, UDP với 32bit số cổng cho cả hai giao thức, 64bit số ACK, 32bit cửa sổ cho TCP .
Mặc dù dự đoán về sự cạn kiệt địa chỉ IP vào cuối những năm 90s đã không xảy ra nhưng ĨETF vẫn nghiên cứu về một phiên bản mới của IP để khắc phục nhược điểm của IPv4.
❖Một số thiếu sót của IPv4 và các yêu cầu đã được đưa ra.
♦ Không gian địa chỉ quá nhỏ, cần một không gian địa chỉ lớn hơn.
♦ Kích thước bảng định tuyến: số các mạng trong Internet và các bảng
định tuyến tương ứng ngày càng lớn. Một không gian địa chỉ lớn cho phép tạo ra phân cấp mềm dẻo, ý tưởng của CIDR là tập họp nhiều thực thể mức thấp vào một thực thế mức cao.
♦ Tính đơn giản: IPv4 dường như quá phức tạp với các phân mảnh, xử lý
các tuỳ chọn, cấu hình.
♦ Hiệu năng: Các bảng định tuyến lớn, phân mảnh và xử lý các lựa chọn
góp phần làm tăng trễẽ
♦ Dễ cấu hình: Thiết bị IPv4 phải được cấu hình với địa chỉ IP họp lệ hay sử dụng DHCP để lấy ra một địa chỉ IP tù' một server.
♦ Bảo mật
♦ Khả năng mở rộng là khả năng để bổ sung các chức năng và đặc tính
Đồ ủn tốt nưhìên Da ì hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 27
tại ẵ
♦ Cùng tồn tại: Có thê nói rằng thiết bị IPv4 và các ứng dụng sẽ cùng tồn tại với chúng ta mãi mãi, một phiên bản mới bất kỳ của IP phải họp tác và cùng tồn tại với IPv4.
Cùng với yêu cầu trên và nỗ lực của các kỹ sư mạng đã cho ra đời phiên bản mới của IP gọi là IPv6. Nó không khác nhiều so với hoạt động tổng the của IPv4, mạng vẫn được gán một địa chỉ mạng, IPv6 vẫn chuyến phát các gói theo cách phi kết nối, các router vẫn chạy các giao thức định tuyến, một thiết bị mới phải được cấu hình vào một địa chỉ IPv6 hợp lệ...IPv6 được xem là một phiên bản đơn giản hơn, hiệu quả hơn củalP.
❖Các chức năng và đặc tính của IPv6
♦ Không gian địa chỉ 128bit.
♦ Khả năng định tuyến tăng cường cải thiện hiệu năng và điều khiển định tuyến, mềm dẻo trong việc tạo ra phân cấp địa chỉ nhờ không gian địa chỉ lớn. Định tuyến nguồn hiệu quả hơn khi sử dụng định tuyến tiêu đề mở rộng. Sự tồn tại của trường „label‟ trong tiêu đề cho phép các gói của một luồng được xác định cho một xử lý đặc biệt. Không gian địa chỉ multicast lớn hơn và bao gồm một trường hiển thị để hạn chế một cách hiệu quả một vùng truyền dẫn multicast. Phân mảnh bị ngăn cấm trong các router, việc xử lý các tuỳ chọn rõ ràng hơn và giảm bớt gánh nặng cho router trung gian. Các địa chỉ anycast được định nghĩa sao cho các gói được chuyển đến giao diện gần nhất có thểắ
♦ Định dạng tiêu đề đơn giản hơn IPv4 .
♦ Cải thiện hỗ trợ tuỳ chọn: Phần mở rộng của tiêu đề IPv6 được mã hoá
vi sai nên cho phép hiệu năng tốt hơn, mềm dẻo hơn đê đưa ra các mở rộng tương lai.
♦ Nhãn luồng: Một nguồn cần dán nhãn các gói của một luồngđặc biệt.
Luồng này yêu cầu dịch vụ hay xử lý đặc biệt bởi các router trung gian, nó sẽ đơn giản hoá việc xử lý phân loại gói ở các router .
♦ Các máy chuyển tiếp là các máy cùng tồn tại và họp tác với các host và router IPv4.
❖IPv6 header có độ dài 40byte, các trường của nó bao gồm:
♦ Version 4bit
♦ Traffic class là byte DS (diff Serv) cho các gói IPv6.
♦ Flow class là giá trị khác 0 được gửi bởi nguồn đế xác định các gói của cùng một luồng, luồng này yêu cầu dịch vụ hay xử lý đặc biệt.
♦ Payload length định nghĩa độ dài theo octet của tải và phần mở rộng tiêu đề.
Đồ án tốt nưhỉên Đai hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 33
♦ Next-header định nghĩa loại tiêu đề ngay sau nó, nó có thê là phần mở
rộng, tiêu đề lớp vận tải hay tải dữ liệu.
♦ Hop limit cùng chức năng với TTL trong IPv4.
Hình 1.28 IPv6 extension header
Sau 40byte bắt buộc của tiêu đề và trước dữ liệu thực sự có the có một số mở rộng tiêu đề tương tự như các tuỳ chọn trong IPv4, nó chứa thông tin về xử lý đặc biệt mà gói yêu cầu. Phần lớn mở rộng chỉ được xử lý bởi đích chứ không phải ở các router trung gian, do đó hiệu năng tốt hơn. Nội dung của phần mở rộng được định nghĩa trong phần next-header.
1.9 lẵ8 Các giao thức khác của lóp Internet
Đã có địa chỉ IP của trạm nguồn và trạm dích nhưng gói IP đi theo đường nào để tới đích, ở tùng chặng (hop) các router làm nhiệm vụ chọn đường hay định tuyến cho các gói. Đe việc chọn đường được thực hiện tốt thì router phải có thông tin về các tuyến, các chặng và tình trạng của mạng nói chung. Các giao thức định tuyến được dùng để cập nhật nhừng thông tin đó cho router.
Đã có rất nhiều giao thức định tuyến được phát triển cho các mạng IP,
0 3
4bit 8bit 20bit
version traffic class flow label
16bit 8b it 8b it
payload length next-header hop-limit
128bit Source IP address 128bit Destination IP address Extension header Hình 1.27 IPv6 header
IPv6 header Routing header Fragment
header
Next-header Next-header Next-header TCP
+payload
Đồ ủn tốt nưhìên Da ì hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 27
có thể chia làm hai loại chính là định tuyến theo trạng thái kênh (link-state routing) và định tuyến theo véc tơ khoảng cách (distance-vector routing).
Đồ ủn tốt nưhìên Da ì hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 27
Với các giao thức định tuyến, mạng được kết cấu tốt có khả năng tự vượt qua các tắc nghẽn cục bộ, phản ứng nhanh với các tình huống xảy ra; tức là có độ tin cậy cao.
Các địa chỉ IP chi là các địa chỉ logic được dùng ở tầng mạng đổ chọn đường đi từ đầu cuối. Tuy nhiên trên từng chặng, hai máy chỉ có thể liên lạc với nhau khi biết địa chỉ vật lí của nhau (địa chỉ MAC). Như vậy vấn đề đặt ra là thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC (48 bit) của một trạm. Giao thức ARP được xây dựng để chuyển đối tù‟ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lí khi cần thiết.
Còn giao thức RARP được dùng trong trường hợp ngược lại. Cả giao thức ARP và RARP đều không thuộc IP, nhưng được IP dùng đến khi cần.
Một giao thức khác cũng liên quan tới IP, đó là ICMP. Giao thức này thực hiện truyền các thông báo điều khiên (về tình trạng lỗi trên mạng,...) giữa các gateway hoặc trạm của liên mạng. Lồi có thể là một datagram
không được gửi tới đích, hay một router hết bộ nhớ đệm ..ắ Một thông báo