Tổng quan về viễn thông đề tài giao thức ip

Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông Bài Tiểu luận MÔN TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI GIAO THỨC IP Giảng viên Lê Hải Châu 4 Mục Lục Giới thiệu IPv4 1 Tổng quan về IPv4 1 Mạng là gì? 1 Định vị Host[.]

Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Bài Tiểu luận

ĐỀ TÀI: GIAO THỨC IP

Giảng viên: Lê Hải Châu

Mục Lục

Giới thiệu IPv4 1

Tổng quan về IPv4 1

Mạng là gì? 1

Định vị Host trong IPv4 1

Mô hình OSI trong IPv4 2

Tầng mạng trong IPv4 2

Mô hình TCP/IP trong IPv4 2

Internet Protocol Version 4 (IPv4) 2

Cấu trúc gói dữ liệu trong IPv4 3

Định vị trong IPv4 3

Chế độ định vị Unicast trong IPv4 3

Chế độ định vị Broadcast trong IPv4 3

Chế độ định vị Multicast trong IPv4 3

Subnet Mask trong IPv4 4

Sự biểu diễn nhị phân trong IPv4 4

Các lớp địa chỉ trong IPv4 4

Subnetting trong IPv4 5

VLSM trong IPv4 6

Địa chỉ dành riêng trong IPv4 7

Tổng kết về IPv4 8

Tài liệu tham khảo về IPv4 8

Giới thiệu IPv4

Internet Protocol version 4 – Giao thức internet phiên bản 4 (IPv4) là phiên bản thứ 4 trong sự phát triển của IP và phiên bản đầu tiên của giao thức này đã được triển khai rộng rãi IPv4 được miêu tả trong IETF công bố RFC 791 (tháng 9/1981) thay thế cho RFC 760

Tổng quan về IPv4

Thời đại này có thể nói là thời đại của các máy tính Các máy tính đã thay đổi lớn lao đến cách chúng ta sống Một thiết bị điện toán khi được kết nối với thiết bị điện toán khác cho chúng ta khả năng chia sẻ dữ liệu và thông tin với tốc độ

nhanh.tóm gọn là có IP thì mới có mạng

Mạng là gì?

Một Mạng trong thế giới các máy tính được coi như là một tập hợp các host được liên kết, thông qua một số phương tiện được chia sẻ mà có thể là không dây hoặc có dây Một mạng máy tính cho các host của nó khả năng chia sẻ và trao đổi

dữ liệu và thông tin thông qua phương tiện Mạng có thể là một LAN trải dọc một văn phòng hoặc MAN trải rộng một thành phố hoặc WAN mà có thể trải rộng các thành phố và các tỉnh Một mạng máy tính có thể là đơn giản như hai PC được kết nối với nhau thông qua một cáp đơn bằng đồng hoặc có thể phức tạp hơn khi mà mỗi máy tính trong thế giới này được kết nối với nhau, được gọi là internet Hệ thống này gồm có Hosts,media,hub,switch,router,gateways và firewall

Định vị Host trong IPv4

Giao tiếp giữa các host có thể xảy ra chỉ khi nếu chúng có thể nhận diện lẫn nhau trên mạng Trong một miền va chạm đơn (nơi mọi gói dữ liệu được gửi trên đoạn mạch bởi một host được biết và chấp nhận từ mọi host khác), các host có thể giao tiếp trực tiếp với nhau thông qua địa chỉ MAC Địa chỉ MAC là địa chỉ phần cứng 48 bit được biên mã mà có thể cung nhận diện một cách duy nhất một host Nhưng nếu một host muốn kết nối với một host từ xa, thì khi đó phương tiện ghi địa chỉ được yêu cầu để nhận diện host từ xa một cách duy nhất Một địa chỉ lôgic

được cung cấp tới tất cả các host được kết nối tới internet và địa chỉ logic này được gọi là Internet Protocol Address

Mô hình OSI trong IPv4

Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) có một mô hình được xác định rõ ràng cho các Hệ thống Giao tiếp mà được biết đến như là Open System Interconnection, hoặc Mô hình OSI Mô hình được phân tầng này là một khái niệm chung về cách một hệ thống giao tiếp với hệ thống khác, bởi sử dụng các giao thức đa dạng được xác định rõ ràng trong mỗi tầng Ngoài ra, mỗi tầng được chỉ định như là một phần

rõ ràng của hệ thống trao đổi thông tin Ví dụ, tầng Vật lý xác định tất cả các thành phần của bản chất vật lý, như có dây, các tần số, các mạch, sự truyền tải điện áp … của một hệ thống trao đổi thông tin

Mô hình OSI trong IPv4 có 7 tầng sau: Tầng ứng dụng (Application Layer, Tầng-7) ,Tầng trình bày (Presentation Layer, Tầng-6), Tầng phiên (Session Layer, Tầng-5), tầng truyền tải (Transport Layer, Tầng-4) ,Tầng mạng (Network Layer, Tầng-3), Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer, Tầng-2) ,Tầng vật lý (Physical Layer, Tầng-1)

Tầng mạng trong IPv4

Tầng mạng chịu trách nhiệm cho việc mang dữ liệu từ một host tới host khác

Nó cung cấp các phương tiện để cấp phát các địa chỉ logic tới các host, và nhận diện chúng một cách duy nhất bởi sử dụng cách tương tự Tầng mạng nhận các đơn

vị dữ liệu từ Tầng truyền tải và cắt chúng thành các đơn vị nhỏ hơn được gọi là Gói dữ liệu

Tầng mạng xác định đường truyền dữ liệu mà các gói dữ liệu nên theo để tiến tới đích đến Router làm việc trên tầng này và cung cấp kỹ thuật định tuyến dữ liệu tới đích đến của nó

Mô hình TCP/IP trong IPv4

Phần lớn mạng internet sử dụng một bộ giao thức mà được gọi là Internet

Protocol Suite, cũng được gọi là bộ giao thức TCP/IP Bộ này là một sự kết nối các giao thức mà bao gồm một số các giao thức khác nhau cho các mục đích và yêu cầu khác nhau Bởi vì hai giao thức chính trong bộ này là TCP (Giao thức điều khiển truyền tải) và IP (Giao thức internet), nên nó thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức này có mô hình liên quan riêng của nó mà nó truyền qua internet Ngược lại với mô hình OSI, mô hình giao thức này chứa ít tầng hơn

Internet Protocol Version 4 (IPv4)

Giao thức Internet là một trong những giao thức lớn của bộ giao thức TCP/IP Giao thức này làm việc tại tầng mạng của mô hình OSI và tại tầng internet của mô hình TCP/IP Vì thế, giao thức này có trách nhiệm về việc xác nhận các host dựa trên các địa chỉ logic của nó và để định tuyến dữ liệu giữa chúng qua tầng mạng nằm dưới

IP cung cấp một kỹ thuật để xác nhận duy nhất các host bởi một giản đồ ghi địa chỉ IP IP sử dụng sự phân phối với cố gắng tốt nhất, ví dụ: no không bảo đảm rằng các gói sẽ được phân phối tới host đích, nhưng nó sẽ thực hiện những gì tốt nhất để tiến tới đích đến TPv4 sử dụng địa chỉ logic 32 bit

Cấu trúc gói dữ liệu trong IPv4

Giao thức Internet là một giao thức tầng-3 (OSI) nhận các Đoạn (Segments) dữ liệu từ Tầng-4 (Truyền tải) và phân chia nó thành các gói Gói IP gói gọn đơn vị dữ liệu đã nhận từ tầng trên và thêm vào thông tin Header riêng của nó

Dữ liệu được gói liên quan tới IP Payload (trọng tải) IP Header chứa tất cả thông tin cần thiết tới việc phân phối gói dữ liệu tại một đầu nhận khác

IP Header bao gồm nhiều thông tin thích hợp gồm Số phiên bản, mà, trong phạm

vi này là 4 1 số thông tin khác như :version,IHL,DSCP,ECN,Flags,time to

live,protocol,address,

Định vị trong IPv4

Chế độ định vị Unicast trong IPv4

Trong chế độ này, dữ liệu được gửi tới một đích đến Trường Địa chỉ Đích đến (destination address) chứa địa chỉ IP 32 bit của host đích.client gửi dữ liệu tới server mục tiêu

Chế độ định vị Broadcast trong IPv4

Trong chế độ này, gói dữ liệu được định vị tới tất cả các host trong đoạn mạng Trường Destination Address chứa một địa chỉ Broadcast đặc biệt,

( 255.255.255.255) Khi một host thấy gói này trên mạng, nó xử lý gói đó client gửi một gói dữ liệu,được tiếp nhận bởi tất cả các host

Chế độ định vị Multicast trong IPv4

Chế độ này là một chế độ hỗn hợp của 2 chế độ trước, ví dụ: gói được gửi đi là hoặc tới một host đơn hoặc tất cả host trên đoạn Trong gói này, Destination

Address chứa địa chỉ đặc biệt mà bắt đầu với 224.x.x.x và có thể được tiếp nhận bởi nhiều hơn một host

Ở đây, một server gửi các gói mà được tiếp nhận bởi nhiều hơn một server Mỗi mạng có một địa chỉ IP được dành riêng cho Network Number mà biểu diễn mạng

và một địa chỉ IP được dành riêng cho Địa chỉ Broadcast, mà biểu diễn tất cả các host trong mạng đó

Subnet Mask trong IPv4

Địa chỉ IP 32 bit chứa thông tin về host và mạng của nó Nó là cần thiết để phân biệt cả hai Để làm điều này, các router sử dụng Subnet Mask, mà có độ dài bằng kích cỡ địa chỉ mạng trong địa chỉ IP Subnet Mask cũng là 32 bit dài Nếu địa chỉ

IP trong nhị phân là ANDed với Subnet Mask của nó, kết quả là địa chỉ Mạng Cách này của Subnet Mask giúp chiết ID Mạng và Host từ một địa chỉ IP Nó có thể được xác nhận bây giờ là 192.168.1.0 là số Mạng và 192.168.1.152 là host trên mạng

Sự biểu diễn nhị phân trong IPv4

Phương thức giá trị thuộc vị trí là mẫu đơn giản nhất của việc chuyển đổi nhị phân từ giá trị thập phân Địa chỉ IP 32 bit mà được phân nhỏ thành 4 số trong bộ tám Một số trong bộ 8 nhị phân chứa 8 bit và giá trị của mỗi bit có thể được xác định bởi vị trí của giá trị bit 1 trong bộ tám

Tổng giá trị của bộ 8 được xác định bởi việc thêm giá trị thuộc vị trí của các bit Tổng giá trị của 11000000 là 128+64 = 192

Các lớp địa chỉ trong IPv4

IP thứ bậc chứa một số hạng địa chỉ của địa chỉ IP để được sử dụng một cách có hiệu quả trong các tình huống đa dạng cho mỗi yêu cầu của host cho mỗi mạng Hiểu theo nghĩa rộng, Hệ thống Ghi địa chỉ IPv4 được phân chia thành 5 hạng Địa chỉ IP Tất cả 5 hạng này được xác nhận bởi số đầu tiên trong bộ tám của Địa chỉ IP

Khi tính toán các địa chỉ IP của các host, 2 địa chỉ IP được giảm bởi vì chúng không thể được chỉ định tới host, ví dụ: IP đầu tiên của một mạng là số mạng và IP cuối cùng được dành riêng cho Broadcast IP

Địa chỉ Hạng A trong IPv4

Bit đầu tiên trong số đầu tiên trong bộ luôn luôn được thiết lập là 0 Vì thế, số đầu tiên trong bộ là dãy từ 1 – 127.Các địa chỉ hạng A chỉ bao gồm các IP bắt đầu

từ 1.x.x.x tới 126.x.x.x Dãy IP 127.x.x.x được dành riêng cho các địa chỉ IP vòng lặp về sau Subnet Mask mặc định cho địa chỉ IP hạng A là 255.0.0.0 mà ngụ ý rằng việc ghi địa chỉ hạng A có thể có 126 mạng (27 2) và 16777214 host (221 -2) .Định dạng địa chỉ IP hạng A vì thế là

0NNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng B trong IPv4

Một địa chỉ IP mà sở hữu hạng B có hai bit đầu tiên trong số đầu tiên của bộ thiết lập là 10

Các địa chỉ IP hạng B là dãy từ 128.0.x.x tới 191.255.x.x Subnet Mask mặc định cho Hạng B là 255.255.x.x Hạng B có 16384 (214) địa chỉ Mạng và 65534 (216-2) địa chỉ Host

Định dạng địa chỉ Ip hạng B là:

10NNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng C trong IPv4

Số đầu tiên trong bộ trong địa chỉ IP Hạng C có 3 bit đầu thiết lập là 110.Các địa chỉ IP hạng C là dãy từ 192.0.0.x tới 223.255.255.x Subnet Mask mặc định cho hạng C là 255.255.255.x Hạng C cung cấp 2097152 (221) địa chỉ Mạng và 254 (28 -2) địa chỉ Host

Định dạng địa chỉ IP Hạng C là:

110NNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH

Địa chỉ Hạng D trong IPv4

4 bit đầu tiên của số đầu tiên trong bộ trong các địa chỉ IP Hạng D là thiết lập

1110 Hạng D có dãy địa chỉ IP từ 224.0.0.0 tới 239.255.255.255 Hạng D được dành riêng cho Multicasting Trong Multicasting, dữ liệu không được định trước cho một host cụ thể, đó là tại sao không cần thiết để trích một địa chỉ host từ địa chỉ IP, và Hạng D không có bất cứ Subnet Mask nào

Địa chỉ Hạng E trong IPv4

Hạng IP này được dành riêng cho mục đích thí nghiệm, chỉ cho R&D hoặc học tập Các địa chỉ IP trong hạng này là dãy từ 240.0.0.0 tới 255.255.255.254 Như hạng D, hạng này cũng không được trang bị bất cứ Subnet Mask nào

Subnetting trong IPv4

Mỗi hạng IP được trang bị với Subnet Mask mặc định riêng của nó mà quy định giới hạn mà mỗi hạng IP tới một số đã xác định trước của mạng và số host mỗi mạng Việc ghi địa chỉ IP có thể phân hạng không cung cấp bất cứ tính linh hoạt của việc có ít số Host mỗi Mạng hơn hoặc nhiều Mạng mỗi hạng IP hơn

CIDR hoặc Classless Inter Domain Routing là Định tuyến miền liên mạng

không giai cấp cung cấp tính linh hoạt của việc mượn các bit của phần Host của địa chỉ IP và sử dụng chúng như là một Mạng trong Mạng, được gọi là Subnet Bởi việc chia Subnet, một địa chỉ IP hạng A đơn có thể sử dụng để có nhiều Subnet nhỏ hơn mà cung cấp khả năng quản lý mạng tốt hơn

Các Subnet hạng A trong Ipv4

Trong hạng A, chỉ có số đầu tiên trong bộ được sử dụng như là bộ nhận biết Mạng và 3 số còn lại được sử dụng để chỉ định tới các Host (ví dụ: có 16777214 host mỗi mạng) Để tạo nhiều Subnet hơn trong hạng A, các bit từ bộ phận Host được mượn và subnet mask được thay đổi tương ứng Trong trường hợp chia Subnet, địa chỉ IP đầu tiên và cuối cùng của mỗi Subnet được sử dụng cho Số Subnet và địa chỉ IP Subnet Broadcast tương ứng Bởi vì hai địa chỉ IP này không thể được chỉ định tới host, chia Subnet không thể được thực hiện bởi sử dụng nhiều hơn 30 bit như các bit Mạng, mà cung cấp ít hơn hai host mỗi Subnet

Các Subnet Hạng B trong Ipv4

Theo mặc định, sử dụng Mạng có thể phân hạng, 14 bit được sử dụng như là các bit Mạng cung cấp (214) 16384 mạng và (216-1) 65534 Host Các địa chỉ IP hạng B có thể được chia Subnet theo cách tương tự như các địa chỉ hạng A, bởi việc mượn các bit từ các host bit

Các Subnet Hạng C trong Ipv4

Các Subnet Hạng C thường được chỉ định tới một mạng có kích cỡ rất nhỏ bởi

vì nó chỉ có thể có 254 host trong một mạng

VLSM trong IPv4

Các nhà cung cấp dịch vụ internet có thể đối mặt với một tình huống mà họ cần cấp phát các Subnet IP với các kích cỡ khác nhau với mỗi yêu cầu của khách hàng Một khách hàng có thể yêu cầu Subnet Hạng C 3 địa chỉ IP và khách hàng khác có thể yêu cầu cho 10 địa chỉ IP Với một ISP, nó không tiện lợi để chia các địa chỉ IP thành các Subnet có kích cỡ cố định, thay vào đó anh ta muốn chia Subnet (Mạng phụ) theo cách mà để sự lãng phí các địa chỉ IP là tối thiểu Bằng việc sử dụng VSLM, nhà quản lý có thể chia Subnet theo cách như thế để mà số địa chỉ IP ít nhất bị lãng phí Ngay cả sau khi chỉ định IP tới mỗi phòng ban, nhà quản lý, trong ví dụ này, vẫn còn khá nhiều địa chỉ IP còn thừa mà chưa được sử dụng nếu anh ta đã sử dụng CIDR

Địa chỉ dành riêng trong IPv4

Có một số không gian địa chỉ IPv4 được dành riêng mà không thể được sử dụng trên internet Những địa chỉ này phục vụ cho những mục đích đặc biệt và không thể được định tuyến bên ngoài LAN

Các địa chỉ Private IP trong IPv4

Mỗi hạng của IP (A, B và C) có các địa chỉ dành riêng cho các địa chỉ IP Cá nhân Những IP này có thể được sử dụng trong một mạng, một trường, một công

ty và là riêng cho nó Những địa chỉ này không thể được định tuyến trên internet,

vì thế các gói dữ liệu chứa những địa chỉ riêng tư này bị bỏ mặc bởi các router.Để giao tiếp với thế giới bên ngoài, những địa chỉ IP này phải được biên dịch tới một

số địa chỉ IP công cộng sử dụng tiến trình NAT, hoặc server ủy quyền có thể được

sử dụng

Các địa chỉ Loopback IP trong IPv4

Dãy địa chỉ IP 127.0.0.0 – 127.255.255.255 được dành riêng cho vòng lặp trở lại, ví dụ một địa chỉ của chính Host đó, mà cũng được biết như là địa chỉ host nội

bộ Địa chỉ IP vòng lặp trở lại này được quản lý hoàn toàn bởi và trong hệ điều hành Các địa chỉ vòng lặp trở lại, cho Server và Client xử lý trên một hệ thống đơn để giao tiếp với nhau Khi một tiến trình tạo một gói với địa chỉ đích đến như

là địa chỉ loopback, hệ điều hành lặp nó trở lại chính nó mà không có bất kỳ sự gây trở ngại nào của NIC

Dữ liệu được gửi trên loopback được chuyển tiếp tới bởi hệ điều hành tới một giao diện mạng ảo trong hệ điều hành Địa chỉ này phần lớn được sử dụng cho các mục đích kiểm tra như cấu trúc client-server trên một thiết bị đơn Ngoài ra, nếu một thiết bị có thể ping thành công 127.0.0.1 hoặc bất kỳ IP từ dãy loopback, phần lớn phần mềm TCP/IP trên thiết bị được tải và đang làm việc một cách thành công

Các địa chỉ liên kết nội bộ (Link-Local) trong IPv4

Trong trường hợp một host không thể nhận được một địa chỉ IP từ DHCP server

và nó không được chỉ định bất kỳ địa chỉ IP nào, host có thể chỉ định chính nó một địa chỉ IP từ một dãy của các địa chỉ Link-Local Các địa chỉ này có dãy từ 169.254.0.0 – 169.254.255.255

Những địa chỉ IP này không thể giúp hệ thống giao tiếp khi chúng không sở hữu cùng segment vật lý hoặc segment logic Những IP này cũng không thể định tuyến