Ch−ơng II Mạng IP
IP DATA LINK
DATA LINK ARP RARP Media Network Access layer Internet layer Transport layer Application layer
h.2.8. Mô hình phân lớp bĩ giao thức TCP/IP
II.3 Địa chỉ IP
II.3.1 Khái niệm
Mụi thiết bị muỉn tham gia mạng internet cèn phải cờ mĩt địa chỉ IP. Địa chỉ IP đ−ợc xác định ị lớp mạng của mô hình TCP/IP. Địa chỉ này đ−ợc phân theo vùng và nờ cờ vai trò quan trụng trong việc định tuyến. Địa chỉ IP rÍt quan trụng bịi nờ quyết định mĩt thiết bị cờ đ−ợc tham gia mạng hay không. Bên cạnh đờ nờ còn giải quyết vÍn đề liên lạc giữa các thiết bị tham gia mạng với nhau: mĩt thiết bị muỉn liên lạc với thiết bị khác thì nờ cèn phải biết địa chỉ IP của đỉi tác. Chính vì vỊy IP là mĩt tài nguyên quan trụng của mạng. Sau đây ta xét đến địa chỉ IPv4.
a. Đánh địa chỉ IP
Địa chỉ IP đ−ợc biểu diễn bịi mĩt sỉ nhị phân gơm 32 bit 0,1. Nh− vỊy theo lý thuyết sẽ cờ 232 địa chỉ. 32 bit này đ−ợc chia nhõ ra thành 4 cụm 8 bit, mỡi cụm này gụi là mĩt octet. Sị dĩ ng−ới ta lại chia thành các octet nhàm mục đích chuyển đưi từ sỉ nhị phân sang sỉ thỊp phân cho gèn gũi với giao tiếp của con ng−ới. Mỡi octet cờ giá trị tỉi đa là 255. Mỡi địa chỉ IP đ−ợc chuyển thành kiểu nhị phân sẽ gơm 4 sỉ cách nhau bịi mĩt dÍu chÍm.
Ví dụ:
11000000.00000000.11111111.00000011 t−ơng ứng 192.0.255.3 b. Các tr−ớng thành phèn trong địa chỉ IP
Mai Thanh D−ơng - 30 -
Trong mĩt địa chỉ IP đ−ợc chia thành các phèn định danh mạng và host
N e t w o r k H o s t
3 2 b it
Sỉ bit dùng làm thành phèn host hay mạng tuỳ thuĩc từng vùng trên thế giới. Ghi nhớ rằng địa chỉ đèu tiên trong mỡi mạng đ−ợc dành riêng cho các địa chỉ mạng thực sự (hay chỉ sỉ mạng) và địa chỉ cuỉi cùng trong mỡi mạng đ−ợc dùng làm địa chỉ broadcast. c. Các lớp địa chỉ:
Để thuỊn tiện ng−ới ta phân ra thành 5 lớp địa chỉ đ−ợc ký hiệu là A,B,C,D,E. Lớp A: 0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Lớp B: 10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp C: 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp D: 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Lớp E: 1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Lớp A : bao gơm các địa chỉ bắt đèu bằng bit 0. Nh− vỊy trong lớp A sẽ chiếm mĩt nửa sỉ địa chỉ IP hiện cờ. Lớp A sử dụng 8 bit đèu làm thành phèn mạng và 24 bit sau dùng cho host. VỊy với 24 bit làm địa chỉ host lớp A sẽ cờ hơn 16 triệu host trên mĩt mạng. Các địa chỉ lớp A đ−ợc dùng ị Mỹ.
Lớp B : bao gơm các địa chỉ bắt đèu bằng 10. Lớp B sử dụng 16 bit đèu làm thành phèn mạng, nh− vỊy cờ 214 mạng, 16 bit sau làm thành phèn host. Mỡi mạng sẽ cờ tỉi đa 65000 host. Địa chỉ lớp B do các n−ớc Châu Âu sử dụng.
Lớp C : bao gơm các địa chỉ bắt đèu bằng 110. Lớp C sử dụng 24 bit đèu làm thành phèn mạng, chỉ dùng 8 bit cho host. Các địa chỉ lớp C đ−ợc chia cho các n−ớc còn lại.
Lớp D,E sử dụng cho các multicast và anycast hay cho mĩt sỉ tư chức quỉc tế. Tuy với 32 bit cờ thể cung cÍp địa chỉ IP cho khoảng 4 tỷ máy, và với sỉ máy tính truy cỊp mạng trên thế giới chỉ cỡ hàng trăm triệu thì con sỉ 4 tỷ là rÍt thừa tuy nhiên do cách phân bỉ địa chỉ IP không đều dĨn đến mĩt sỉ vùng miền thừa địa chỉ IP trong khi đờ các vùng khác lại thiếu trèm trụng. Thêm vào đờ xu h−ớng hợp nhÍt các mạng thông tin thành mĩt mạng chung duy nhÍt đòi hõi ngày càng nhiều địa chỉ IP, do vỊy đã dĨn đến sự ra đới của IPv6 với vùng địa chỉ đ−ợc sử dụng lên đến 128 bit.
Mai Thanh D−ơng - 31 -
NETWORK
24 bit
HOST HOST HOST
NETWORK
16 bit
NETWORK HOST HOST
NETWORK
8 bit
NETWORK NETWORK HOST
Class A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Class B
Class C
h2.9: Các lớp địa chỉ A,B,C
d. Địa chỉ IP global và địa chỉ IP private:
Để giải quyết tình trạng thiếu địa chỉ IP hiện nay, ng−ới ta đ−a ra khái niệm địa chỉ IP global và địa chỉ IP private.
IP private: Trong mỡi lớp địa chỉ A,B,C ng−ới ta dành ra mĩt vùng địa chỉ không cÍp phát cụ thể cho mĩt quỉc gia nào để làm địa chỉ IP private. Nh− vỊy đây là lớp địa chỉ chung mà bÍt cứ máy tính nào cũng cờ thể nhỊn. Mĩt mạng cờ thể cờ cùng lúc rÍt nhiều máy cờ cùng địa chỉ IP private nh−ng các địa chỉ này không tham gia quá trình định tuyến trên mạng chung mà quá trình tham gia mạng thông qua địa chỉ IP global.
IP global: Các địa chỉ nằm ngoài dải địa chỉ IP private là các địa chỉ IP global. Trong mạng tại mĩt thới điểm chỉ cờ duy nhÍt mĩt địa chỉ IP global và địa chỉ này tham gia định tuyến.
Dải địa chỉ IP private:
Lớp A: 10.0.0.0 – 10.255.255.255.255 Lớp B: 172.16.0.0 – 172.31.255.255 Lớp C: 192.168.0.0 -- 192.168.255.255
Ng−ới ta đ−a ra khái niệm IP global và IP private nhằm mục đích để tăng sỉ địa chỉ qua đờ cờ thể sử dụng hiệu quả tài nguyên này. Ta xét ví dụ sau: Mĩt trung tâm cờ mĩt mạng LAN gơm 500 máy tính muỉn tham gia mạng internet chung. Nếu chúng ta cÍp 500 máy tính này 500 địa chỉ IP toàn cèu thì rÍt khờ đáp ứng vì sỉ l−ợng các địa chỉ IP là cờ hạn. Giải pháp đ−a ra là ta cờ thể sử dụng dải địa chỉ IP private để đƯt cho các máy tính. Chỉ những máy nỉi trực tiếp với mạng ta sử dụng các địa chỉ IP global. Yêu cèu đƯt ra cho các máy này là phải sử dụng chức năng NAT- chức năng nhằm phân chia các port đảm bảo các máy tính khác trong mạng liên lạc đ−ợc với bên ngoài. Khi đờ mạng LAN này chỉ sử dụng mĩt sỉ ít địa chỉ IP và nh− vỊy chúng ta đã tiết kiệm đ−ợc rÍt nhiều địa chỉ IP. Ngày nay địa chỉ IP đang ngày càng trị lên khan hiếm, thì giải pháp sử
Mai Thanh D−ơng - 32 -
dụng địa chỉ IP private ngày càng đ−ợc chú trụng. Tuy nhiên chắc chắn rằng nếu nhiều máy tính cùng sử dụng mĩt địa chỉ IP thông qua chức năng NAT phân phỉi đ−ớng truyền chung thì tỉc đĩ của dữ liệu đỉi với riêng các máy sẽ bị giảm sút.
II.3.2 Subnet, subnet mask và kỹ thuỊt subnetting
Các nhà quản trị mạng đôi khi cèn chia các mạng đƯc biệt là các mạng lớn thành các mạng nhõ hơn. Các phèn chia nhõ hơn đ−ợc gụi là các mạng con (subnet) và đ−ợc thực hiện đánh địa chỉ khá linh hoạt. Lý do chính cèn dùng các mạng con là để giảm kích th−ớc vùng quảng bá. Hoạt đĩng quảng bá là gửi thông tin đến tÍt cả các host nằm trên mĩt mạng hay mạng con. Khi tải dùng cho quảng bá chiếm quá nhiều băng thông, các nhà quản trị mạng sẽ nghĩ đến việc phân mạng thành các mạng con. Các mạng con này đ−ợc phân ra từ các host gỉc. Nh− vỊy phèn địa chỉ IP đ−ợc phân ra làm 3 phèn: Network, Subnet và host nh− hình vẽ.
Network Subnet Host
32 bit
h2.10: Các thành phèn của địa chỉ IP
Quá trình phân các host gỉc thành phèn mạng con và phèn host đ−ợc gụi là quá trình subnetting. Để phân ra thành phèn của địa chỉ IP ng−ới ta dùng subnet mask. Mĩt subnet mask cờ chiều dài 32 bit hay 4 octet giỉng nh− địa chỉ IP, subnet mask sẽ chứa các bit 1 cho phèn mạng và mạng con, còn bit 0 cho phèn host. Nh− vỊy nếu xét lớp B sẽ cờ subnet mask là 11111111.11111111.00000000.00000000 hay đưi ra dạng thỊp phân là 255.255.0.0. Trong thực tế chúng ta th−ớng bắt gƯp mĩt ký hiệu IP address/N ví dụ 10.0.0.0/16 chẳng hạn, điều này cờ nghĩa là ta cờ mĩt dải địa chỉ IP với subnet mask là 255.255.0.0 (16 sỉ 1 ). Dải địa chỉ này bắt đèu từ 10.0.0.0 đến 10.0.255.255.
Sau đây ta tìm hiểu về quá trình subnetting:
Ta cờ mĩt dải IP/N cèn cÍp cho mĩt mạng, mạng này đ−ợc phân thành các mạng con.
B−ớc 1: Ta đếm sỉ mạng con trên sơ đơ mạng (căn cứ vào sỉ router)- giả sử cờ x mạng và tính sỉ host tỉi đa cờ trong mĩt mạng y. Chụn n (sỉ bit m−ợn) thoả mãn :
2n >= x và 232-N-n –2 > y.
thông th−ớng ng−ới ta th−ớng chụn n nhõ nhÍt thoả mãn điều kiện trên.
B−ớc 2: Xác định subnet mask mới sẽ bao gơm N+n sỉ 1 đứng dèu và 32-(N+n) sỉ 0. Phèn subnet mask mới này th−ớng đ−ợc gụi là segment mạng.
B−ớc 3: Xác định các subnet ID – là địa chỉ đèu tiên của dải địa chỉ phân cho các mạng con, và địa chỉ quảng bá (broadcast) là địa chỉ cuỉi cùng trong dải địa chỉ này.
Mai Thanh D−ơng - 33 -
B−ớc 4: Đánh địa chỉ cho các thiết bị, xác định default gateway cho phèn segment mạng.
Ta định nghĩa default gateway là địa chỉ IP của giao tiếp trên router kết nỉi đến segment mạng mà host nguơn đang toạ lạc. Để hiểu rđ hơn ta xét mĩt ví dụ cụ thể nh− sau: Ta cờ dải địa chỉ IP 10.0.0.0/24 muỉn cÍp cho mĩt mạng cờ sơ đơ nh− (h 2.11):
B−ớc 1: Đếm sỉ mạng con: Là x=6 mạng con. Sỉ host tỉi đa trong mĩt mạng là y=4.
n đ−ợc chụn bằng 3 thoả mãn 23 > 6 và 232-24-3 >4. B−ớc 2: Xác định subnet mask: 11111111.11111111.11111111.11100000 t−ơng ứng với 255.255.255.224 D A B C E F R 2 R 3 R 1 S 0 S 0 S 1 S 0 S 1 S 1 E 0 E 0 E 0 h 2.11: Sơ đơ mạng IP . B−ớc 3: Xác định địa chỉ mạng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2: đánh địa chỉ mạng và địa chỉ broadcast.
Net ID Subnet mask Broadcast ID Đĩ khả dụng
10.0.0.0 255.255.255.224 10.0.0.31 ok
10.0.0.32 255.255.255.224 10.0.0.63 ok
Mai Thanh D−ơng - 34 -
10.0.0.96 255.255.255.224 10.0.0.127 ok
10.0.0.128 255.255.255.224 10.0.0.159 Ok
10.0.0.160 255.255.255.224 10.0.0.191 ok
Tiếp tục ta xác định địa chỉ của từng host và các giao diện:
Bảng 3: Địa chỉ Host và giao diện:
Tên host Giao diện Địa chỉ IP Subnet mask Default gateway
R1 E0 10.0.0.1 255.255.255.224 Không A 10.0.0.2 255.255.255.224 10.0.0.1 B 10.0.0.3 255.255.255.224 10.0.0.1 C 10.0.0.4 255.255.255.224 10.0.0.1 R1 S0 10.0.0.33 255.255.255.224 Không R2 S0 10.0.0.34 255.255.255.224 Không R1 S1 10.0.0.65 255.255.255.224 Không R3 S0 10.0.0.66 255.255.255.224 Không R2 S1 10.0.0.97 255.255.255.224 Không R3 S1 10.0.0.98 255.255.255.224 Không R2 E0 10.0.0.129 255.255.255.224 Không D 10.0.0.130 255.255.255.224 10.0.0.129 R3 E0 10.0.0.161 255.255.255.224 Không E 10.0.0.162 255.255.255.224 10.0.0.161 F 10.0.0.163 255.255.255.224 10.0.0.161
Mai Thanh D−ơng - 35 -
II.4 SIP ( Section initization Protocol)
Mục đích của chúng ta là xây dựng nên mĩt mạng IP hoàn chỉnh cho 3G, chúng ta sẽ nghiên cứu giao thức SIP vì đây là giao thức đ−ợc lựa chụn cho việc thiết kế VoIP hayquản lý các thiết bị trong mạng 3G. Tr−ớc khi IETF cho ra đới giao thức SIP, ITU-T đã hoàn thành chuỈn H323 để điều hành hệ thỉng VoIP song SIP vĨn tơn tại và ngày càng phát triển với những −u điểm về sự đơn giản, đảm bảo các khả năng mị rĩng, khả năng mị rĩng thêm mới những tính năng mà H323 không cờ đ−ợc. Thêm vào đờ nhiều công nghệ mới nh− mạng 3G, NGN cũng đ−ợc chuỈn hoá bịi IETF do vỊy các dịch vụ VoIP th−ớng đ−ợc xây dựng dựa trên SIP.
SIP là mĩt phèn trong bĩ giao thức chuỈn cho việc truyền tin đa ph−ơng tiện do IETF khuyến nghị nh− RSVP (giao thức giữ tr−ớc tài nguyên), RTP (giao thức truyền tải thới gian thực) RTSP (giao thức dòng tin đa ph−ơng thức), SAP (giao thức thông báo phiên) SDP (giao thức mô tả phiên). Tuy nhiên SIP hoạt đĩng đĩc lỊp với các giao thức trên.
SIP cờ thể kết hợp với các giao thức báo hiệu và thiết lỊp cuĩc gụi khác. Theo cách đờ mĩt hệ thỉng đèu cuỉi dùng SIP để xác định địa chỉ hợp lệ của mĩt hệ thỉng và giao thức từ mĩt địa chỉ gửi đến là giao thức đĩc lỊp.
SIP là giao thức chuỈn do IETF đ−a ra nhằm mục đích thực hiện mĩt hệ thỉng cờ khả năng truyền qua môi tr−ớng mạng IP. SIP dựa trên ý t−ịng của SMTP và HTTP. Nờ đ−ợc định nghĩa nh− mĩt client-server trong đờ các yêu cèu đ−ợc bên gụi (client) đ−a ra và bên bị gụi (server) trả lới nhằm đáp ứng yêu cèu của bên gụi. SIP sử dụng mĩt sỉ kiểu bản tin và tr−ớng khịi đèu giỉng HTTP. Về cơ bản SIP là mĩt giao thức h−ớng văn bản và gèn giỉng với giao thức HTTP nh−ng nờ không phải là mĩt sự mị rĩng của HTTP. II.4.1 Mô hình tham chiếu SIP
IPTCP UDP TCP UDP SIP Data services eg using RTSP RTP Audio Video AV I/O equipment Application and system control
Other services eg. PINT initial ISDN phone call C a ll tr a s fe r C a ll h o ld … .. In s ta n c e m e s s a g e a n d p re s e n c e … …
Mai Thanh D−ơng - 36 -
SIP là giao thức thuĩc lớp ứng dụng, nằm ngay trên lớp TCP/UDP trong mô hình chơng giao thức TCP/IP. SIP hỡ trợ 5 dịch vụ sau:
• Định vị ng−ới dùng: xác định vị trí của ng−ới dùng tiến hành hĩi thoại.
• Năng lực ng−ới dùng: Xác định các ph−ơng thức và các tham sỉ t−ơng ứng trong hĩi thoại.
• Xác định những ng−ới sẵn sàng tham gia hĩi thoại.
• Thiết lỊp các tham sỉ cèn thiết cho ng−ới tham gia cuĩc gụi.
• Điều khiển cuĩc gụi.
II.4.2 Kiến trúc mạng của hệ thỉng SIP
Mĩt hệ thỉng thiết kế VoIP dựa trên SIP là mĩt phèn của mạng internet. Ta phải hiểu nh− thế bịi trong cách biểu diễn mạng sau đây ta không thÍy sự xuÍt hiện của các phèn tử mạng. Đơn giản vì SIP đ−ợc xây dựng ị lớp ứng dụng và theo cơ chế client- server, các server đ−ợc lắp đƯt trên mạng internet với những địa chỉ cỉ định còn các client sau khi đã đăng ký tham gia mạng sẽ thiết lỊp các kết nỉi đến các server để thực hiện dịch vụ. Sơ đơ kiến trúc SIP nh− hình vẽ:
Mạng đ−ợc chia làm ba phèn: SIP terminal, SIP server, SIP gateway. Trong đờ SIP terminal thực hiện giao tiếp ng−ới dùng với hệ thỉng SIP đờ cờ thể là SIP phone, phèn mềm SIP. SIP server thực hiện các chức năng của hệ thỉng SIP trong mạng nh− điều khiển cuĩc gụi, quản lý cuĩc gụi, trạng thái ng−ới dùng... SIP gateway thực hiện chức năng internetworking với các mạng khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VoIP