về mặt khái niệm thì định tuyến IP là đơn giản, đặc biệt đối với một host. Neu đích được kết nối trực tiếp đến host thì IP datagram được gửi trực tiếp đến đích. Neu không thì datagram sẽ được host gửi đến một router mặc định và cho phép router này chuyển phát datagram đến đích.
Lớp IP có một bảng định tuyến trong bộ nhớ, nó được sử dụng để tìm kiếm thông tin định tuyến mỗi lần IP thu một datagram để gửi đi. Khi một datagram được thu từ một giao diện mạng, IP đầu tiên kiêm tra địa chỉ IP đích ,nếu thấy đó là địa chỉ IP của nó hay là địa chỉ broadcast thì datagram được chuyển đến modul giao thức được xác định trong trường protocol của tiêu đề IP. Neu kiểm tra thấy mình không phải là đích của datagram này thì IP sẽ huỷ bỏ datagram hoặc thực hiện chuyển phát datagram nếu host này được cấu hình như một router.
Đồ ủn tốt nưhìên Da ì hoc. Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - Đ01VT 35
♦ Mỗi thực thế trong bảng định tuyến chứa các thông tin sau.
♦ Địa chỉ IP đích: Nó có thê là địa chỉ host đầy đủ hay chỉ là địa chỉ mạng, được xác định bởi trường cờ cho thực thê này. Địa chỉ host xác định một host đặc biệt với host-ID khác 0, còn địa chi mạng xác định tất cả các host trên mạng với host- ID=0ễ
♦ Địa chi IP của next-hop router hay địa chỉ IP của mạng được kết nối
trực tiếp. Một next-hop router là một router trên một mạng được kết nối trực tiếp mà ta có thể gửi datagram tới đó đểchuyền phát nó. Next- hop router không phải là đích cuối cùng nhưng nó hướng các datagram chúng ta gửi cho nó đến đích cuối cùng.
Đồ án tốt nưhỉên Đai hoc Chuff ne ĩ Tone a nan về ma nữ IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 33
♦ Flags: một cờ đê xác định liệu địa chỉ IP đích là địa chỉ mạng hay địa chỉ host, một cờ khác cho biết next-hop router có thực sự là next-hop router không hay là giao diện được kết nổi trực tiếp.
♦ Đặc tính kỹ thuật của giao tiếp giữa mạng và datagram nên được gửi đi
cho truyền dẫnế
Định tuyến IP được thực hiện trên cơ sớ từng chặng. Từ bảng định tiiyến ( Hình 1.23 ) cho thấy IP không biết tuyến hoàn chỉnh đến đích bất kỳ ngoại trù‟ đích này kết nối trục tiếp với host gửi mà nó chi cung cấp địa chi IP của next-hop router mà datagram được gửi đenế
❖ Định tuyến IP tạo ra các hoạt động sau.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thể bàng cách kiểm tra địa
chỉ IP đích hoàn chỉnh. Neu tìm thấy thì gửi gói tin đến next-hop router được chỉ ra hoặc đến giao diện được kết nối trực tiếp (phụ thuộc vào trường flag). Ket quả là tạo ra một kết nổi điem-điem.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thể bàng cách kiểm tra chỉ
địa chỉ mạng net-ĨD. Neu tìm thấy thì gửi packet đến next-hop router được chỉ ra hoặc giao diện được kết nổi trực tiếp. Tất cả các host trên mạng đích có thể bị xử lý với thực thể này.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thề được dán nhãn „default‟.
Neu tìm thấy thì gửi gói tin tới next-hop router được chỉ ra.
Neu không thực hiện được hoạt động nào thì datagram là không thể chuyển phát và thông báo lỗi „host unreachable‟ hay „network unreachable‟ được gửi đến tầng ứng dụng đã tạo ra datagram này. Khả năng để xác định một router tới một mạng mà không phải một host là một đặc tính nền tảng của định tuyến IP. Nó cho phép các router có bảng định tuyến với hàng ngàn thực thể thay vì hơn một triệu thực thể. Nhờ đó mà kích thước bảng định tuyến giảm,giảm thời gian tìm kiếm. Hầu hết phần mềm định tuyến IP là phức tạp và chọn tuyến dựa theo nhừng giả thuyết cố định và nhừng con đường ngắn nhất.
Ngoại trừ việc giảm TTL và tính lại CRC thì định tuyến IP không làm biến đối IP datagram ban đầu. Neu bảng định tuyến sử dụng địa chỉ vật lý thì việc liên kết địa chi IP của trạm kế tiếp và địa chi vật lý có thể thực hiện chỉ một lần do đó giảm được thời gian tính toán không cần thiếtề Nhung phần mem IP tránh sử dụng các địa chỉ vật lý khi lưu trữ và tính toán định tuyến vì:
♦ Bảng định tuyến cung cấp một giao tiếp đặc biệt rõ ràng giữa phần mem IP và phần mềm cấp cao sử dụng định tuyến.
Đồ ủn tốt nưhìên Du ì hoc. Chuff ne 1 Tons auan về ma ne IP
Phạm Văn Hiến - ĐOI VT 42
41
Dồ ân tốt nưhiên Dai hoc
TCP
Chươne 1 Tons quan về manslE
♦ Mục đích của IP là xây dựng một sự trừu
tượng mà che dấu các chi tiết của mạng là cơ sở hạ tầng.
Việc datagram truyền từ một máy sang máy kế tiếp luôn bao gồm việc đóng gói một datagram vào một frame vật lý, ánh xạ địa chỉ IP của trạm kế tiếp vào địa chỉ vật lý và gửi frame đi thông qua phần cứng cơ sở. Việc sử dụng bảng định tuyến mặc định cũng giúp cho bảng định tuyến giữ được kích thước nhở đặc biệt đối với những máy chỉ có thể truy xuất một router.
Độ phức tạp của một bảng định tuyến phụ thuộc vào cấu hình mạng mà host truy cập đến.
♦ Trường hợp đơn giản nhất là host không được nối với bất kỳ mạng
nào, TCP/IP vẫn có thê được sử dụng trên host đó nhưng chỉ đe thông tin với chính nó. Bảng định tuyến trong trường hợp này bao gồm một thực thê đơn cho giao diện loop back.
♦ Tiếp theo là host được nối với một LAN đơn, chỉ có thể truy nhập
đến các host trên LAN đó. Bảng định tuyến gồm hai thực thể một cho giao diện loop back và một cho LAN.
♦ Bước tiếp theo xảy ra khi các mạng khác nhau có the đạt tới qua một router đơn. Nó thường được xử lý với một thực the ‟default‟ đến router đó.
♦ Cuối cùng là khi host đặc biệt hay mạng đặc biệt được bố sung.
1 . 1 . 1 8 1 . 5 . 4 . 7 1 . 1 . 1 9
1.1.20
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