II. Cỏc giao thức khỏc lớp IP 54
2. Giao thức thụng bỏo điều khiển mạng ICMP56
3.1 Thiết lập kết nối62
Thiết lập kết nối TCP được thực hiện trờn cơ sở phương thức bắt tay ba bước (Tree- Way Handsake), như hỡnh 28 yờu cầu kết nối luụn được trạm nguồn khởi tạo tiến trỡnh bằng cỏch gửi một gúi TCP với cờ SYN = 1 và chứa giỏ trị tạo số tuần tự ISN của Client. Giỏ trị ISN này là số 4 byte khụng dấu và được tăng mỗi khi kết nối được yờu cầu (giỏ trị này quay về 0 khi nú tới giỏ trị 232 ). Trong thụng điệp SYN cũn chứa số hiệu cổng TCP của phần mềm dịch vụ mà tiến trỡnh trạm muốn kết nối.(bước 1).
Mỗi thực thể kết nối TCP đều cú một giỏ trị ISN mới, số này được tăng theo thời gian. Vỡ một kết nối TCP cỳ cựng số hiệu cổng và cựng địa chỉ IP được
dựng lại nhiều lần, do đú việc thay đổi giỏ trị INS ngăn khụng cho cỏc kết nối dựng lại cỏc dữ liệu đó cũ (Stale) vẫn cũn truyền từ một kết nối cũ và cú cựng một địa chỉ kết nối.
Khi thực thể TCP của phần mềm dịch vụ nhận được thụng điệp SYN, nú gửi lại gúi SYN cựng giỏ trị ISN của nú và đặt cờ ACK=1 trong trường hợp sẵn sàng nhận kết nối. Thụng điệp này cũn chứa giỏ trị ISN của tiến trỡnh trạm trrong trường hợp số tuần tự nhận để bỏo rằng thực thể dịch vụ đó nhận được giỏ trị ISN của tiến trỡnh trạm (bước 2).
Tiến trỡnh trạm trả lời lại gúi SYN của thực thể dịch vụ bằng một thụng bỏo trả lời ACK cuối cựng. Bằng cỏch này, cỏc thực thể TCP trao đổi một cỏch tin cậy cỏc giỏ trị ISN của nhau và cú thể bắt đầu trao đổi dữ liệu. Khụng cú thụng điệp nào trong 3 bước trờn chứa bất kỳ dữ liệu gỡ, tất cả thụng in trao đổi đều nằm trong phần tiờu đề của thụng điệp TCP (bước 3).
TCP_ATCP_B TCP_A TCP_B TCP_B TCP_A TCP_B Sgn,Seq=x Fin,seq=x Sgn,Seq=x Ack(x+1) Ack(x+1) Ack(x+1) 3.2Kết thỳc kết nối
Khi cú nhu cầu kết thỳc kết nối TCP, vớ dụ cụ thể A gửi yờu cầu kết thỳc kết nối với FIN =1. Vỡ kết nối TCP là song song (full- Duplex) nờn mặc dự nhận được cấu kết nối của A (A thụng bỏo hết số liệu gửi ). Thực thể B vẫn cú thể tiếp tục truyền số liệu cho đến khi B khụng cũn số liệu để gửi và thụng bỏo cho A bằng yờu cầu kết thỳc kết nối với FIN = 1 của mỡnh. Khi thực thể TCP đó nhận được thụng điệp FIN và sau khi sử thụng điệp FIN của chớnh mỡnh, kết nối TCP thực sự kết thúc. Như vậy cả hai trạm phải đồng ý giải phúng liờn kết TCP bằng cỏch gửi cờ FIN = 1 trước khi chấm dứt kết nối xảy ra, việc làm này bảo đảm dl khụng bị thất lạc do đơn phương đột xuất chấm dứt liờn lac.
II. GIAO THỨC UDP (USER DATAGRAM PROTOCOL).
Giao thức UDP là giao thức ở từng host to host, khụng liờn kết (Connectionless). Truyền dữ liệu khụng đũi hỏi phải thiết lập liờn kết. Cỏc đơn vị dữ liệu được truyền cú chưa đầy đủ địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đớch và số liệu cổng nhận dạng tiến trỡnh mức ứng dụng cú liờn quan dến trao đổi dữ liệu. Do
a.Thiết lập kết nối Fin,seq =x Ack(x+ 1) Ack(y+1) b. kết thúc kết nối
đú UDP là giao thức vận chuyển khụng tin cậy vỡ UDP khụng cú ccơ chế kiểm tra số tuần tự phỏt, số tuần tự thu và kiểm tra lỗi. Checksum của UDP tuỳ ý cú thể sử dụng nhằm đảm bảo tớnh toàn vẹn của dữ liệu được truyền. Nếu yờu cầu độ tin cậy, vớ dụ như đảm bảo đỳng theo thứ tự dữ liệu truyền, thỡ tiộn trỡnh giao thức mức ứng dụng phải cung cấp cho nó. Trong khi đú TCP đảm bảo rằngg dữ liệu được tổng hợp lại theo thứ tự mà chỳng truyền. Tuy nhiờn, ưu điểm của UDP là thực hiện đơn giản it “Overhead” hơn TCP và rất thớch hợp cho những ứng dụng đũi hỏi dữ liệu được truyền quảng bỏ (Broadcast). Một DatarGram đơn giản cú thể truyền qua mạng bằng cỏch xỏc định một địa chỉ quảng bỏ (Broadcast address) trờn địa chỉ đớch.
Một phần dịch vụ thư điện tử và dịch vụ tờn miền sử dụng giao thức UDP trong việc trao đổi dữ liệu. Mặc dự khụng tin cậy nhưng theo thống kờ vận hành khai thỏc mạng, 99% cỏc gỳi dữ liệu UDP vẫn được truyền đỳng
Source Port Destination Port Mersage length Checksum Data
Hỡnh.3.3 Khuụn dạng của UDP datagram.
Cấu trỳc gỳi dữ liệu UDP tương tự như TCP nhưng với cỏc trường đơn giản hơn nhiều, gúi dữ liệu UDP cũng cú phần tiờu đề nhằm giỳp thực tế IP xõy dựng cỏc gỳi dữ liệu IP tương ứng.
Trước khi trỡnh cỏc giao thức trờn tầng Application Processes cần lưu ý rằng trong quỏ trỡnh lưu chuyển dữ liệu trong mạng gồm nhiều mạng con khỏc, cỏc dơn vị dữ liệu được cấu trỳc theo phương thức gúi/ mở hoặc bọc/ tỏch (Encaprulation/ Descapsulation) theo cả hai chiều: chiều trong cỏc hệ thống gửi/ nhận của mạng ( gọi là chiều dọc) và qua mỗi mạng con của liờn mạng (gọi là chiều ngang). Gúi nghĩa là thờm thụng tin điều khiển vào phẩn đầu (header) phần cuối (trailer) của đơn vị dữ liệu. Ngượcn lại mở nghĩa là qua mỗi tầng đơn vị dữ liệu sẽ bỳc tỏch phần đầu và phàn cuỳi sau khi đó xử lý cỏc thụng tin điều khiển trong đú.
CHƯƠNG IV: ĐỊA CHỈ IP I - Giới thiệu về địa chỉ IP
Sơ đồ địa chỉ hoỏ để định dạng cỏc trạm (Host) trong liờn mạng được gọi là địa chỉ IP mỗi địa chỉ IP cú độ dài 32 bits được tỏch thành 4 vựng (mỗi vựng một byte). Cú thể được biểu thị dưới dạng thập phõn, bỏt phừn, thập lục phõn hoặc nhị phõn. Cỏch phổ biến nhất là dựng ký phỏp thập phõn cú dấu chấm để tỏch giữa cỏc vựng. Mục đớch của địa chỉ IP là để định dạng duy nhất cho một host bất kỳ trờn mạng.
Cú hai cỏch cấp phỏt địa chỉ IP, nú phụ thuộc vào cỏch ta kết nối mạng. Nếu mạng của ta kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng chỉ được xỏc nhận bởi NIC (network information Center). Nếu mạng của ta khụng nối mạng Internet người quản trị mạng sẽ cỏp phỏt địa chỉ IP cho mạng này, cũn cỏc hots IP được cấp phỏt bởi người quản trị mạng.
II. Phừn lớp cho địa chỉ IP .
Do tổ chức và độ lớn của cỏc mạng con của lien mạng cú thể khỏc nhau, người ta chia cỏc địa chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu là A, B, C, D, E với cấu trỳc được xỏc định trờn (hỡnh 4.1) . Cỏc bits dầu tiờn của byte đầu tiờn dựng để định dạng danh lớp địa chỉ (0- lớp A, 10- lớp B, 110- lớp C, 1110-lớp D, 11110- lớp E ).
• Lớp A cho phộp định dạng tối đa 126 mạng (sử dụng byte đầu tiờn), với tối đa 16 triệu host (3 byte cũn lại, 24 bits) cho mỗi mạng lớp này được dựng cho cỏc mạng cú số trạm cực lớn. Dạng địa chỉ lớp A:
0 7 8 15 16 31 7 8 15 16 31
Netid Sunbnetid hostid
• Lớp B cho phộp định danh tới 16384 mạng (10111111.11111111.Host.Host) với tối đa 65535 Hsst trờn mỗi mạng.
Dạng địa chỉ của lớp B: (Network number. Network number. Host. Host). Nếu dựng kớ phỏp thập phõn cho phộp từ 128 đến 191 cho vựng đầu, 1 đến 255 cho cỏc vựng cũn lại.
0 15 16 23 24 31 15 16 23
24 31
Netid Sunbnetid Hosted
Lớp C cho phộp định danh tới 2.097.150 mạng và tối đa 254 Host cho mỗi mạng. Lớp này được dựng cho cỏc mạng cú ít trạm. lớp C sử dụng 3 bytes đầug định danh địa chỉ mạng (110xxxxx). Dạng của lớp C (Network number. Network number. Host. Host). Nếu dựng dạng kớ phỏp thập phõn cho phộp từ 192 đến 133 cho vựng đầu và từ 1 đến 255 cho vựng cũn lại
0 23 24 26 27 31 23 24 26 27 31
Netid Sunbnetid hostid
• sLớp D dựng để gửi IP Datagram tới một nhỳm cỏc Host trờn một mạng. Tất cả cỏc số lớn hơn 233 trong trường đầu là thuộc lớp D.
• Lớp E dự phũng để dựng trong tương lai.
Như vậy, hỡnh 30 xỏc định địa chỉ mạng cho lớp A: từ 1 đến 126 cho vựng đầu tiờn, 127 dựng cho địa chỉ Loopback, lớp B từ 128.1.0.0 đến 191.255.0.0, lớp C từ 192.1.0.0 đến 233.255.255.0 .
Lớp Bit đặc trưng Số lượng mạng Số lượng Host Biểu diễn bằng số thập phõn
A 0 127 16.777.214 0.1.0.0 - 126..255..255..255
B 10 16.383 65.534 128.1.0.0 - 191..255..255..255
C 110 2.097.151 254 192.1.0.0 - 223..255..255..255
D 1110 224.0.0.0 - 239..255..255..255
E 11110 240.0.0.0 - 247..255..255..255
Hỡnh 4.1- xỏc định khoảng lớp địa chỉ IP biểu diễn bằng số thập phõn
PHẦN III - ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG IP
CHƯƠNG I - HOẠT ĐỘNG ĐỊNH TUYẾN I. Đặt vấn đề
Núi đến việc trao đổi dữ liệu trờn mạng mỏy tớnh được hiểu là dữ liệu từ node nguồn phải được truyền thụng qua liờn mạng để đến cỏc node đớch. Dữ liệu cú thể được trao đổi giữa cỏc trạm làm việc trong cựng một mạng hoặc trao đổi giữa cỏc trạm khỏc mạng thụng qua cỏc thiết bị kết nối mạng như : Router, Modem, Switched,.. Để hiểu dữ liệu được truyền đến cỏc thiết bị và cỏc mạng như thế nào và bằng cỏch nào chỳng cú thể đến đớch phải xột đến vấn đề định tuyến cỏc gỳi dữ liệu trờn mạng.
Vấn đề định tuyến trờn Internet được thực hiện dựa trờn cỏc bảng định tuyến (Routing table) được lưu tại cỏc trạm (Host) hay trờn cỏc thiết bị định tuyến (Router). Thụng tin trong cỏc bảng định tuyến được cập nhật tự động hoặc do người dựng cập nhật.
Cỏc phạm trự dựng trong định tuyến là:
• Tớnh cú thể được (Reachabilyty) dựng cho EGP (Exterỉo Gateway Protocol).
• Vecter khoảng cỏch (Vecter - Distance) giữa nguồn và đớch dựng cho RIP
• Trạng thỏi kết nối (Link state) như thụng tin về kết nối (dải thụng, tải) dựng cho OSPF
II- NGUYấN TẮC HOẠT ĐỘNG ĐỊNH TUYẾN IP 1. Nguyờn tắc hoạt động
Trong vấn đề định tuyến, người ta phõn biệt hai loại, đú là định tuyến trực tiếp và định tuyến khụng trực tiếp (định tuyến giỏn tiếp). Việc truyền giữa hai mỏy được gọi là trực tiếp khi hai mỏy được kết nối với nhau vào cựng một mạng vật lý. Cũn định tuyến khụng trực tiếp xảy ra khi cả mỏy nguồn và mỏy đớch khụng cựng nối mạng vật lý, vỡ vậy việc truyền tớn hiệu giữa chỳng phải thực hiện thụng qua cỏc Gateway.
Để kiểm tra xem mỏy đớch cỳ nằm trờn cựng một mạng vật lý với mỏy nguồn hay khụng thỡ người gửi phải tỏch lấy phần địa chỉ mạng của mỏy đớch trong phần địa chỉ đớch của gúi dữ liệu (Datagram ) và so sỏnh với phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP của nú. Nếu hai địa chỉ này mà trựng nhau thỡ Datagram sẽ được truyền trực tiếp, nếu khụng thỡ trạm gửi phải xỏc định một Gateway để truyền cỏc Datagram thụng qua mạng Gateway. Gateway này sẽ hướng về mạng đớch của gúi dữ liệu đú.
2. Bảng định tuyến
Bảng định tuyến hay cũn gọi là bảng thụng tin chọn đường là nơi lưu thụng tin về cỏc đớch cú thể tới được và cỏch thức để tới đớch đỳ. Khi phần mền định tuyến IP tại một trạm hay một cổng truyền nhận được yờu cầu truyền một gúi dữ liệu , trước hết nú phải tỡm trong bảng định tuyến để quyết định xem sẽ phải Datagram đến đõu. Tuy nhiờn, khụng phải bảng thụng tin chọn đường của mỗi trạm (hay cổng) đều chứa tất cả cỏc thụng tin về cỏc tuyến đường cú thể tới được.
Một bảng thụng tin chọn đường bao gồm cỏc cặp ( N, G ) . Trong đú:
• N là địa chỉ của IP mạng đớch
• G là địa chỉ cộng tiếp theo dọc trờn đường truyền tới mạng N.
Như vậy, mỗi cổng truyền khụng biết được đường truyền đầy đủ để đi đến đớch. Trong bảng đinh tuyến cũn cỳ những thụng tin về cỏc cổng cú thể tới nhưng khụng cựng nằm trờn cựng một mạng vật lý. Phần thụng tin này được che khuất đi và được gọi là mặc định (Default). Khi khụng tỡm thấy cỏc thụng tin về địa chỉ đớch cần tỡm, cỏc gỳi dữ liệu sẽ được gửi tới cổng truyền mặc định.
Thụng thường, khi kết nối cỏc mạng cục bộ LAN ở mức liờn mạng IP, sử dụng cỏc bộ phận định tuyến IP, người ta gỏn một địa chỉ (phần) mạng IP thuộc lớp địa chỉ IP nào đú cho một mạng LAN, tuỳ theo độ lớn của mạng LAN đú. Như vậy số địa chỉ mạng IP sẽ tăng nhanh chúng, phụ thuộc vào nhu cầu kết nối cỏc mạng cục bộ, làm cạn dần nguồn tài nguyờn địa chỉ mạng. Để giải quyết vấn đề
này , người ta sử dụng một phần địa chỉ mạng IP đú cỳ. Cờu trỳc mang IP trờn cơ sở phõn mạng IP cũn được gọi là cấu trỳc phõn mạng IP ( Subnet Topology). Địa chỉ phừn mạng IP sẽ được gỏn cho cỏc mạng cục bộ cần được kết nối. đối với “bờn ngoài ” ta vẫn chỉ cú một mạng IP. Thực chất, cỏc mạng cục bộ “bờn trong” được kết nối trờn cơ sở phan mạng IP, sử dụng cỏc bộ phận định tuyến cục bộ. Để xỏc định địa chỉ phõn mạng, cú thể dựng mặt nạ phõn mạng ( Subnet mask), tương tự như mặt nạ mạng. Mặt nạ phõn mạng khụng nhất thiết phải bắt đầu và kết thỳc ở danh giới byte. Thụng thường , người ta chọn phần địa chỉ thiết bị cuối làm địa chỉ phõn mạng sao cho địa chỉ mạng và địa chỉ phõn mạng tạo thành địa chỉ liờn tục.
Khi kết nối cỏc mạng cục bộ trờn cơ sở phõn mạng IP, cỏc phừn mạng IP này phải được kết nối toàn phần (Tully Interconnected) để đảm bảo định tuyến hoạt động đỳng
III. SƠ ĐỒ KẾT CẤU DỊCH VỤ MẠNG INTERNET
INTERNET I A P I S P I S P I S P Máy chủ Máy chủ Máy chủ Ng ời dùng truy cập trực tiếp
Ng ời dùng truy cập từ xa (điện thoại, thuê bao,...) Mạng ng ời dùng công cộng
IAP : Internet Access provider (cung cấp khả năng truy nhập Internet) ISP : Internet Service provider (nhà cung cấp dịch vụ Internet)
CHƯƠNG II CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NỘI VÙNG (OSPF,RIP) I. Giao thức định tuyến RIP
1. Tổng quan.
Thụng điệp RIP (Routing Information Protocol) nằm trong gúc dữ liệu UDP (hỡnh 2.1)
IP Datagram
IP Header UDP Header RIP message 20byte 8 bytes
Hỡnh 2.1 Thụng điệp RIP nằm trong gúc dữ liệu UDP Khuụn dạng của RIP như (hỡnh 2.2)
Command = 1 là một RIP Request yờu cầu hệ thống khỏc gửi toàn bộ hoặc một phần bảng định tuyến của nó
Command = 2 là RIP Reply, bao gồm toàn bộ hoặc phần bảng định tuyến của nơi gửi
Version thường là 1
20 byte tiếp theo xỏc định địa chỉ Address family (luụn là 2 đối với cỏc địa chỉ IP), một địa chỉ IP và một Metric được liờn kết. Cú đến 25 tuyến cú thể được quảng bỏ trong một thụng điệp RIP dựng với byte này. Giới hạn 25 là để giữ kớch thước tổng của thụng điệp. RIP là 20*25+4=504, nhỏ hơn 512 byte.
2. Hoạt động.
Xem xột một tiến trỡnh định tuyến dựng RIP, số liệu cổng dựng cho RIP là UDP port 520. Khi Daemon bắt đầu ,nú xỏc định tất cả cỏc giao diện đang hoạt động và gửi một gúc dữ liệu “Request Packet” cho mỗi giao diện đú để yờu cầu cỏc giao diện gửi cho nú bảng định tuyến đầy đủ của Router khỏc. Trờn một liờn kết PPP thỡ yờu cầu này được gửi đến đầu kia của liờn kết. Yờu cầu này được Broadcast nếu mạng hỗ trợ nú. Cổng UDP đớch là 520. Gúi dữ liệu này cú giỏ trị command = 1 nhưng Address family là 0 và Metric là 16. Đõy là một RIP Request dặc biệt yờu cầu một bảng dịnh tuyến đầy đủ từ đầu kia của liờn kết.Khi RIP Request được nhận thỡ sau đú bảng định tuyến đầy đủ được gửi tới nơi gửi RIP Request. Nếu khụng mỗi chỉ mục trong RIP được xử lý : Nếu ta cú một tuyến tới địa chỉ riờng, đặt Metric theo địa chỉ của ta, nếu khụng đặt Metric là 16 và cú nghĩa là ta khụng cú một tuyến tới đớch nỳ. Khi đú trả lời Respond được trả lại. Trả lời RIP respond được nhận và cú thể cập nhật lại bảng định tuyến. Cỏc tuyến mới cú thể được thờm vào, cỏc chỉ mục đang tồn tại cú thể được sửa đổi hoặc bị xoỏ. Cập nhật bảng định tuyến theo định kỡ : sau mỗi 30 giõy, toàn bộ hoặc một phần của bảng định tuyến của Router được gửi tới mọi Router lỏng giềng. Bảng định tuyến cú thể quảng bỏ hoặc gửi tới đầu kia của PPP. Việc cập nhật xảy ra bất cứ khi nào số Metric cho một tuyến thay đổi. Mỗi tuyến cố một