II. Cỏc giao thức khỏc lớp IP 58
2. Giao thức thụng bỏo điỊu khiĨn mạng ICMP60
3.1 Thiết lập kết nối65
Thiết lập kết nối TCP đưỵc thực hiƯn trờn cơ sở phương thức bắt tay ba bước (Tree- Way Handsake), như hỡnh 28 yờu cầu kết nối luụn đưỵc trạm nguồn khởi tạo tiến trỡnh bằng cỏch gưi một gúi TCP với cờ SYN = 1 và chứa giỏ trị tạo số tuần tự ISN cđa Client. Giỏ trị ISN này là số 4 byte khụng dấu và đưỵc tăng mỗi khi kết nối đưỵc yờu cầu (giỏ trị này quay vỊ 0 khi nú tới giỏ trị 232 ). Trong thụng điƯp SYN cũn chứa số hiƯu cỉng TCP cđa phần mỊm dịch vơ mà tiến trỡnh trạm muốn kết nối.(bước 1).
Mỗi thực thĨ kết nối TCP đỊu cú một giỏ trị ISN mới, số này đưỵc tăng theo thời gian. Vỡ một kết nối TCP cú cựng số hiƯu cỉng và cựng địa chỉ IP đưỵc dựng lại nhiỊu lần, do đú viƯc thay đỉi giỏ trị INS ngăn khụng cho cỏc kết nối dựng lại cỏc dữ liƯu đó cị (Stale) vẫn cũn truyỊn từ một kết nối cị 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).
MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG
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) 3.2 Kết thĩc kết nối
Khi cú nhu cầu kết thĩc kết nối TCP, vớ dơ cơ thĨ A gưi yờu cầu kết thĩc kết nối với FIN =1. Vỡ kết nối TCP là song song (full- Duplex) nờn mỈc dự nhận đưỵc càu kết nối cđa A (A thụng bỏo hết số liƯu gưi ). Thực thĨ B vẫn cú thĨ tiếp tơc truyỊn số liƯu cho đến khi B khụng cũn số liƯu đĨ gưi và thụng bỏo cho A bằng yờu cầu kết thĩc kết nối với FIN = 1 cđa mỡnh. Khi thực thĨ TCP đó nhận đưỵc thụng điƯp FIN và sau khi sư thụng điƯp FIN cđa chớnh mỡnh, kết nối TCP thực sự kết thĩc. Như vậy cả hai trạm phải đồng ý giải phúng liờn kết TCP bằng cỏch gưi cờ FIN = 1 trước khi chấm dứt kết nối xảy ra, viƯc 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). TruyỊn dữ liƯu khụng đũi hỏi phải thiết lập liờn kết. Cỏc đơn vị dữ liƯu đưỵc truyỊn cú chưa đầy đđ địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đớch và số liƯu cỉng nhận dạng tiến trỡnh mức ứng dơng cú liờn quan dến trao đỉi dữ liƯu. MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG 70 Fin,seq=x Ack(x+1) Ack(y+1) a.Thiết lập kết nối b. kết thúc kết nối H.28 Quá trình kết nối TCP
Do đú UDP là giao thức vận chuyĨn khụng tin cậy vỡ UDP khụng cú ccơ chế kiĨm tra số tuần tự phỏt, số tuần tự thu và kiĨm tra lỗi. Checksum cđa UDP tuỳ ý cú thĨ sư dơng nhằm đảm bảo tớnh toàn vĐn cđa dữ liƯu đưỵc truyỊn. Nếu yờu cầu độ tin cậy, vớ dơ như đảm bảo đĩng theo thứ tự dữ liƯu truyỊn, thỡ tiộn trỡnh giao thức mức ứng dơng phải cung cấp cho nó. Trong khi đú TCP đảm bảo rằngg dữ liƯu đưỵc tỉng hỵp lại theo thứ tự mà chĩng truyỊn. Tuy nhiờn, ưu điĨm cđa UDP là thực hiƯn đơn giản it “Overhead” hơn TCP và rất thớch hỵp cho những ứng dơng đũi hỏi dữ liƯu đưỵc truyỊn quảng bỏ (Broadcast). Một DatarGram đơn giản cú thĨ truyỊn qua mạng bằng cỏch xỏc định một địa chỉ quảng bỏ (Broadcast address) trờn địa chỉ đớch.
Một phần dịch vơ thư điƯn tư và dịch vơ tờn miỊn sư dơng giao thức UDP trong viƯc trao đỉi dữ liƯu. MỈc dự khụng tin cậy nhưng theo thống kờ vận hành khai thỏc mạng, 99% cỏc gúi dữ liƯu UDP vẫn đưỵc truyỊn đĩng
Source Port Destination Port Mersage length Checksum Data
H.29 Khuụn dạng cđa UDP datagram.
Cấu trĩc gúi dữ liƯu UDP tương tự như TCP nhưng với cỏc trường đơn giản hơn nhiỊu, gúi dữ liƯu UDP cịng cú phần tiờu đỊ nhằm giĩp thực tế IP xõy dựng cỏc gúi dữ liƯu IP tương ứng.
Trước khi trỡnh cỏc giao thức trờn tầng Application Processes cần lưu ý rằng trong quỏ trỡnh lưu chuyĨn dữ liƯu trong mạng gồm nhiỊu mạng con khỏc, cỏc dơn vị dữ liƯu đưỵc cấu trĩc theo phương thức gúi/ mở hoỈc bọc/ tỏch (Encaprulation/ Descapsulation) theo cả hai chiỊu: chiỊu trong cỏc hƯ thống gưi/ nhận cđa mạng ( gọi là chiỊu dọc) và qua mỗi mạng con cđa liờn mạng (gọi là chiỊu ngang). Gúi nghĩa là thờm thụng tin điỊu khiĨn vào phẩn đầu (header) phần cuối (trailer) cđa đơn vị dữ liƯu. Ngưỵcn lại mở nghĩa là qua mỗi tầng đơn vị dữ MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ
CƯỜNG
liƯu sẽ búc tỏch phần đầu và phàn cuúi sau khi đó xư lý cỏc thụng tin điỊu khiĨn trong đú.
CHươNG IV: địA CHỉ IP I - Giới thiƯu vỊ địa chỉ IP
Sơ đồ địa chỉ hoỏ đĨ định dạng cỏc trạm (Host) trong liờn mạng đưỵc gọi là địa chỉ IP mỗi địa chỉ IP cú độ dài 32 bits đưỵc tỏch thành 4 vựng (mỗi vựng một byte). Cú thĨ đưỵc biĨu thị dưới dạng thập phõn, bỏt phõn, thập lơc phõn hoỈc nhị phõn. Cỏch phỉ biến nhất là dựng ký phỏp thập phõn cú dấu chấm đĨ tỏch giữa cỏc vựng. Mơc đớch cđa địa chỉ IP là đĨ định dạng duy nhất cho một host bất kỳ trờn mạng.
Cú hai cỏch cấp phỏt địa chỉ IP, nó phơ thuộc vào cỏch ta kết nối mạng. Nếu mạng cđa ta kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng chỉ đưỵc xỏc nhận bởi NIC (network information Center). Nếu mạng cđa ta khụng nối mạng Internet người quản trị mạng sẽ cỏp phỏt địa chỉ IP cho mạng này. cũn cỏc hots IP đưỵc cấp phỏt bởi người quản trị mạng.
II. Phõn lớp cho địa chỉ IP .
Do tỉ chức và độ lớn cđa cỏc mạng con cđa lien mạng cú thĨ khỏc nhau, người ta chia cỏc địa chỉ IP thành 5 lớp ký hiƯu là A, B, C, D, E với cấu trĩc đưỵc xỏc định trờn hỡnh 30. Cỏc bits dầu tiờn cđa byte đầu tiờn dựng đĨ 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 (sư dơng byte đầu tiờn), với tối đa 16 triƯu host (3 byte cũn lại, 24 bits) cho mỗi mạng lớp này đưỵc 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
MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG
• Lớp B cho phộp định danh tới 16384 mạng (10111111.11111111.Host.Host) với tối đa 65535 Hsst trờn mỗi mạng. Dạng địa chỉ cđa 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.
015 16 23 24 31 15 16 23 24
31
Netid Sunbnetid hostid
Lớp C cho phộp định danh tới 2.097.150 mạng và tối đa 254 Host cho mỗi mạng. Lớp này đưỵc dựng cho cỏc mạng cú ít trạm. lớp C sư dơng 3 bytes đầug định danh địa chỉ mạng (110xxxxx). Dạng cđa 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
• Lớp D dựng đĨ gưi IP Datagram tới một nhúm cỏc Host trờn một mạng. Tất cả
cỏc số lớn hơn 233 trong trường đầu là thuộc lớp D. • Lớp E dự phũng đĨ 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 - 223255.255.255 D 1110 224.0.0.0 - 239.255.255.255 E 11110 240.0.0.0 - 247.255.255.255 MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG 73
Hỡnh 30- xỏc định khoảng lớp địa chỉ IP biĨu diƠn bằng số thập phõn
PHầN III - địNH TUYếN TRONG MạNG IP CHươNG I - HOạT đẫNG địNH TUYếN
I. ĐỈt vấn đỊ
Núi đến viƯc trao đỉi dữ liƯu trờn mạng mỏy tớnh đưỵc hiĨu là dữ liƯu từ node nguồn phải đưỵc truyỊn thụng qua liờn mạng đĨ đến cỏc node đớch. Dữ liƯu cú thĨ đưỵc trao đỉi giữa cỏc trạm làm viƯc trong cựng một mạng hoỈc trao đỉi giữa cỏc trạm khỏc mạng thụng qua cỏc thiết bị kết nối mạng như : Router, Modem, Switched,.. ĐĨ hiĨu dữ liƯu đưỵc truyỊn đến cỏc thiết bị và cỏc mạng như thế nào và bằng cỏch nào chĩng cú thĨ đến đớch phải xột đến vấn đỊ định tuyến cỏc gúi dữ liƯu trờn mạng.
Vấn đỊ định tuyến trờn Internet đưỵc thực hiƯn dựa trờn cỏc bảng định tuyến ( Routing table ) đưỵc lưu tại cỏc trạm (Host) hay trờn cỏc thiết bị định tuyến (Router). Thụng tin trong cỏc bảng định tuyến đưỵc cập nhật tự động hoỈc do người dựng cập nhật.
Cỏc phạm trự dựng trong định tuyến là:
• Tớnh cú thĨ đưỵc (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 vỊ kết nối (dải thụng, tải)
dựng cho OSPF
II- NGUYờN TắC HOạT đẫNG địNH TUYếN IP 1. Nguyờn tắc hoạt động
Trong vấn đỊ định tuyến, người ta phõn biƯt hai loại, đú là định tuyến trực tiếp và định tuyến khụng trực tiếp (định tuyến giỏn tiếp). ViƯc truyỊn giữa hai mỏy đưỵc gọi là trực tiếp khi hai mỏy đưỵc kết nối với nhau vào cựng một mạng MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ
CƯỜNG
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 viƯc truyỊn tớn hiƯu giữa chĩng phải thực hiƯn thụng qua cỏc Gateway.
ĐĨ kiĨm tra xem mỏy đớch cú nằm trờn cựng một mạng vật lý với mỏy nguồn hay khụng thỡ người gưi phải tỏch lấy phần địa chỉ mạng cđa mỏy đớch trong phần địa chỉ đớch cđa gúi dữ liƯu (Datagram ) và so sỏnh với phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP cđa nú. Nếu hai địa chỉ này mà trựng nhau thỡ Datagram sẽ đưỵc truyỊn trực tiếp, nếu khụng thỡ trạm gưi phải xỏc định một Gateway đĨ truyỊn cỏc Datagram thụng qua mạng Gateway. Gateway này sẽ hướng vỊ mạng đớch cđa gúi dữ liƯu đú.
2. Bảng định tuyến
Bảng định tuyến hay cũn gọi là bảng thụng tin chọn đường là nơi lưu thụng tin vỊ cỏc đớch cú thĨ tới đưỵc và cỏch thức đĨ tới đớch đú. Khi phần mỊn định tuyến IP tại một trạm hay một cỉng truyỊn nhận đưỵc yờu cầu truyỊn một gúi dữ liƯu , trước hết nú phải tỡm trong bảng định tuyến đĨ quyết định xem sẽ phải Datagram đến đõu. Tuy nhiờn, khụng phải bảng thụng tin chọn đường cđa mỗi trạm (hay cỉng) đỊu chứa tất cả cỏc thụng tin vỊ cỏc tuyến đường cú thĨ tới đưỵc.
Một bảng thụng tin chọn đường bao gồm cỏc cỈp ( N, G ) . Trong đú: • N là địa chỉ cđa IP mạng đớch
• G là địa chỉ cộng tiếp theo dọc trờn đường truyỊn tới mạng N.
Như vậy, mỗi cỉng truyỊn khụng biết đưỵc đường truyỊn đầy đđ đĨ đi đến đớch. Trong bảng đinh tuyến cũn cú những thụng tin vỊ cỏc cỉng cú thĨ tới nhưng khụng cựng nằm trờn cựng một mạng vật lý. Phần thụng tin này đưỵc che khuất đi và đưỵc gọi là mỈc định (Default). Khi khụng tỡm thấy cỏc thụng tin vỊ địa chỉ đớch cần tỡm, cỏc gúi dữ liƯu sẽ đưỵc gưi tới cỉng truyỊn mỈc định.
Thụng thường, khi kết nối cỏc mạng cơc bộ LAN ở mức liờn mạng IP, sư dơng cỏc bộ phận định tuyến IP, người ta gỏn một địa chỉ (phần) mạng IP thuộc MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ
CƯỜNG
lớp địa chỉ IP nào đú cho một mạng LAN, tuỳ theo độ lớn cđa mạng LAN đú. Như vậy số địa chỉ mạng IP sẽ tăng nhanh chúng, phơ thuộc vào nhu cầu kết nối cỏc mạng cơc bộ, làm cạn dần nguồn tài nguyờn địa chỉ mạng. ĐĨ giải quyết vấn đỊ này , người ta sư dơng một phần địa chỉ mạng IP đó cú. Cờu trĩc mang IP trờn cơ sở phõn mạng IP cũn đưỵc gọi là cấu trĩc phõn mạng IP ( Subnet Topology). Địa chỉ phõn mạng IP sẽ đưỵc gỏn cho cỏc mạng cơc bộ cần đưỵc kết nối. đối với “bờn ngoài ” ta vẫn chỉ cú một mạng IP. Thực chất, cỏc mạng cơc bộ “bờn trong” đưỵc kết nối trờn cơ sở phan mạng IP, sư dơng cỏc bộ phận định tuyến cơc bộ. ĐĨ xỏc định địa chỉ phõn mạng, cú thĨ dựng mỈt nạ phõn mạng ( Subnet mask), tương tự như mỈt nạ mạng. MỈt nạ phõn mạng khụng nhất thiết phải bắt đầu và kết thĩc 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 tơc.
Khi kết nối cỏc mạng cơc bộ trờn cơ sở phõn mạng IP, cỏc phõn mạng IP này phải đưỵc kết nối toàn phần (Tully Interconnected) đĨ đảm bảo định tuyến hoạt động đĩng.
III. Sơ đÅ KếT CấU DịCH VƠ MạNG INTERNET
INTERNET MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG 76 I A P I S P I S P I S P Máy chủ Máy chủ Máy chủ Ngời dùng truy cập trực tiếp
Ngời dùng truy cập từ xa (điện thoại, thuê bao,...) Mạng ngời dùng công cộng Hình 31: Sơ đồ cấu trúc dịch vụ mạng Internet
IAP : Internet Access provider (cung cấp khả năng truy nhập Internet) ISP : Internet Service provider (nhà cung cấp dịch vơ Internet)
MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG
CHươNG II CỏC GIAO THỉC địNH TUYếN NẫI VẽNG (OSPF,RIP) I. Giao thức định tuyến RIP
1. Tỉng quan.
Thụng điƯp RIP (Routing Information Protocol) nằm trong gúc dữ liƯu UDP (hỡnh 33)
IP Datagram
IP Header UDP Header RIP message
20byte 8 bytes
Hỡnh 32 Thụng điƯp RIP nằm trong gúc dữ liƯu UDP Khuụn dạng cđa RIP như (hỡnh 33)
Command = 1 là một RIP Request yờu cầu hƯ thống khỏc gưi toàn bộ
hoỈc một phần bảng định tuyến cđa nó
Command = 2 là RIP Reply, bao gồm toàn bộ hoỈc phần bảng định tuyến
cđa nơi gưi
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 đưỵc liờn kết. Cú đến 25 tuyến cú thĨ đưỵc quảng bỏ trong một thụng điƯp RIP dựng với byte này. Giới hạn 25 là đĨ giữ kớch thước tỉng cđa thụng điƯp. RIP là 20*25+4=504, nhỏ hơn 512 byte. MẠNG INTERNET SV: NGUYỄN THẾ CƯỜNG 78 UDP Datagram
2. Hoạt động.
Xem xột một tiến trỡnh định tuyến dựng RIP, số liƯu cỉng dựng cho RIP là UDP port 520. Khi Daemon bắt đầu ,nú xỏc định tất cả cỏc giao diƯn đang hoạt động và gưi một gúc dữ liƯu “Request Packet” cho mỗi giao diƯn đú đĨ yờu cầu cỏc giao diƯn gưi cho nú bảng định tuyến đầy đđ cđa Router khỏc. Trờn một liờn kết PPP thỡ yờu cầu này đưỵc gưi đến đầu kia cđa liờn kết. Yờu cầu này đưỵc Broadcast nếu mạng hỗ trỵ nó. Cỉng UDP đớch là 520. Gúi dữ liƯu này cú giỏ trị command = 1 nhưng Address family là 0 và Metric là 16. Đõy là một RIP Request dỈc biƯt yờu cầu một bảng dịnh tuyến đầy đđ từ đầu kia cđa liờn kết.Khi RIP Request đưỵc nhận thỡ sau đú bảng định tuyến đầy đđ đưỵc gưi tới nơi gưi RIP Request. Nếu khụng mỗi chỉ mơc trong RIP đưỵc xư lý : Nếu ta cú một tuyến tới địa chỉ riờng, đỈt Metric theo địa chỉ cđa ta, nếu khụng đỈt Metric là 16 và cú nghĩa là ta khụng cú một tuyến tới đớch nú. Khi đú trả lời Respond đưỵc trả lại. Trả lời RIP respond đưỵc nhận và cú thĨ cập nhật lại bảng định tuyến. Cỏc tuyến mới cú thĨ đưỵc thờm vào, cỏc chỉ mơc đang tồn tại cú thĨ đưỵc sưa đỉi