Quan hệ địa chỉ lớp 2&3, kỹ thuật ánh xạ địa chỉ IP và MAC

Quan hệ địa chỉ lớp 2&3, kỹ thuật ánh xạ địa chỉ IP và MACBáo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trang 1

Quan hệ địa chỉ lớp 2&3

Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

Nhóm thực hiện: Nguyễn Trường Giang

Nguyễn Thị Hồng Huệ Lớp: Điện tử 6 – K48

A Quan hệ địa chỉ lớp 2&3

MAC (Media Access Control): Là cố định và duy nhất

đối với mỗi thiết bị phần cứng

IP (Internet Protocol): Được thiết lập bằng phần

mềm, có khả năng thay đổi

Trang 2

A Quan hệ địa chỉ lớp 2&3

Trong mạng cục bộ, bộ phận điều hợp chịu

trách nhiệm phân phát các gói tin đến từng

thiết bị

Các thiết bị trong mạng cục bộ liên kết trực

tiếp qua địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC)

Ở mạng diện rộng, bộ phận điều hợp bị quá

tải khi số lượng thiết bị phần cứng lớn

Mạng diện rộng sử dụng địa chỉ logic (địa chỉ

IP)

Địa chỉ IP cung cấp khả năng chia nhỏ, quản

lý các tiểu mạng

B Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

hình OSI)

lớp 3 (network) được sử dụng do sự ưu việt hơn

địa chỉ lớp 1 và 2

Địa chỉ MAC: Thuộc lớp Datalink là địa chỉ 48bit

Địa chỉ IP: Thuộc lớp Network là địa chỉ 32bit

được phát triển nhằm giải quyết vấn đề trên và

tạo lập một cơ chế linh hoạt trong sử dụng.

Trang 3

B Kĩ thuật ánh xạ địa chỉ MAC và IP

ARP (Address Resolution Protocol): Giao thức này

cho phép xác định địa chỉ MAC của một host thông

qua IP

RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Giao

thức RARP cung cấp khả năng định địa chỉ IP tại thời

điểm khởi động của thiết bị

32 bit Internet Address

48 bit Ethernet Address

RARP ARP

ARP

Là phương thức ánh xạ địa chỉ động giữa địa

chỉ lớp 2 (datalink layer) và địa chỉ lớp 3

(network layer)

ARP về cơ bản là một quá trình 2 chiều

request/response giữa các thiết bị trong cùng

mạng nội bộ Thiết bị nguồn request bằng

cách gửi một bản tin broadcast trên toàn

mạng Thiết bị đích response bằng một bản

tin unicast đến thiết bị nguồn

Trang 4

Có 2 loại bản tin ARP được sử dụng:

Request: Gói tin được gửi từ nguồn tới đích

Reply: Gói tin được gửi từ đích đến nguồn

Có 4 loại địa chỉ trong một bản tin ARP:

Sender Hardware Address: Địa chỉ lớp 2 (MAC) của

thiết bị gửi bản tin

Sender Protocol Address: Địa chỉ lớp 3 (IP) của thiết

bị gửi bản tin

Target Hardware Address: Địa chỉ lớp 2 của thiết bị

đích của bản tin

Target Protocol Address: Địa chỉ lớp 3 của thiết bị

đích của bản tin

ARP – Cơ chế hoạt động

1 Check ARP Cache For

Destination Device

Hardware Address

2 Generates ARP

Request Frame

3 Broadcasts ARP

Request Frame

4 Process ARP Request Frame

5 Generates ARP Reply Frame

6 Updates ARP Cache

7 Sends ARP Reply Frame

9 Device Updates

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Trang 5

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

• Thiết bị nguồn kiểm tra bộ đệm (cache) của mình

• Nếu đã có địa chỉ IP tương ứng với địa chỉ MAC nào đó thì dừng

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Khởi tạo gói tin ARP Request với các trường địa chỉ như trên.

Trang 6

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Phát quảng bá gói

tin ARP Request

trên toàn mạng

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

• Các thiết bị trong mạng nhận gói ARP Request

• Tìm kiếm trong trường địa chỉ Target Protocol

Address

• Nếu trùng với địa chỉ của mình thì tiếp tục xử lý

• Nếu không hủy gói tin

Trang 7

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

• Thiết bị với IP trùng với IP trong trường Target

Protocol Address sẽ bắt đầu quá trình khởi tạo gói

tin ARP Reply bằng cách lấy các trường Sender

Hardware Address và Sender Protocol Address

trong gói tin ARP nhận được đưa vào làm Target

trong gói tin gửi đi

• Thiết bị lấy địa chỉ datalink của mình để đưa vào

trường Sender Hardware Address

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Thiết bị đích (thiết bị khởi tạo gói tin ARP

Reply) đồng thời cập nhật bảng ánh xạ địa chỉ

IP và MAC của thiết bị nguồn vào bảng ARP

cache của mình để giảm bớt thời gian xử lí

cho các lần sau

Trang 8

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

• Thiết bị đích bắt đầu gửi gói tin Reply đă được khởi tạo đến thiết bị nguồn

• Gói tin reply là gói tin gửi unicast

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Thiết bị nguồn nhận được gói tin

reply và xử lí bằng cách lưu trường

Sender Hardware Address trong

gói reply như địa chỉ phần cứng

của thiết bị đích

Trang 9

2 Generates ARP

Request Frame

ARP Cache

8 Processes ARP

Reply Frame

ARP Request

ARP Reply

Thiết bị nguồn update vào ARP cache của mình giá trị tương ứng giữa địa chỉ network và địa chỉ datalink của thiết bị đích (lần sau

sẽ không cần tới request)

ARP Cache

ARP Cache giống như một bảng tương ứng

giữa địa chỉ MAC và IP được lưu trữ sẵn

trình gửi gói tin Request và Reply sẽ tiêu tốn

băng thông mạng

Reply sẽ càng góp phần làm tăng khả năng

hoạt động của mạng

Trang 10

ARP Cache

Thiết lập ARP cache:

Static ARP Cache Entries: Bảng ARP được

xác lập thủ công từ người quản trị

Dynamic ARP Cache Entries: Bảng ARP được

cập nhật tự động bằng phần mềm các giá trị

tương ứng MAC/IP sau mỗi quá trình.

ARP Cache

ARP Cache Timeout

Bộ nhớ ARP Cache có thể bị sai lệch:

thiết bị phần cứng

quản trị

Các thông tin lưu trong ARP Cache sẽ được tự

động xóa sau những khoảng thời gian nhất

định gọi là ARP Cache Timeout Lần sử dụng

sau các thông tin này sẽ được update.

Trang 11

FRAME HEADER

Bản tin ARP

Để nhận dạng bản tin ARP bên gửi sẽ gán

một giá trị đặc biệt vào trường Frame Header

và chèn bản tin ARP vào trường dữ liệu

FRAME DATA AREA

ARP MESSAGE

Bản tin ARP

Ví dụ về một bản tin ARP/RARP

TARGET HA (octets 0-3) TARGET HA (octets 2-5) SENDER HA (octets 2-3)

SENDER HA (octets 4-5)

TARGET HA (octets 0-1) SENDER IP (octets 0-1) SENDER HA (octets 0-3)

HLEN PLEN OPERATION HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE

Trang 12

Bản tin ARP

HLEN PLEN OPERATION

HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE

Trường HARDWARE TYPE có

giá trị 1 với mạng Ethernet

Trường HARDWARE TYPE có

giá trị 1 với mạng Ethernet

Bản tin ARP

HLEN PLEN OPERATION

HARDWARE TYPE PROTOCOL TYPE

Trường PROTOCOL TYPE có giá trị 0800 cho địa chỉ IP

Trường PROTOCOL TYPE có giá trị 0800 cho địa chỉ IP 16

Trang 13

Bản tin ARP

Trường HLEN cho biết độ dài

địa chỉ phần cứng

Trường HLEN cho biết độ dài

địa chỉ phần cứng

Bản tin ARP

Trường PLEN cho biết độ dài

địa chỉ giao thức mức cao

Trường PLEN cho biết độ dài

địa chỉ giao thức mức cao

Trang 14

Bản tin ARP

Trường OPERATION chỉ ra kiểu bản tin

• RARP Response: 4

Trường OPERATION chỉ ra kiểu bản tin

• ARP Request: 1

• ARP Response: 2

• RARP Request: 3

• RARP Response: 4

Bản tin ARP

Địa chỉ phần cứng (địa chỉ

MAC của thiết bị nguồn)

Địa chỉ phần cứng (địa chỉ

MAC của thiết bị nguồn)

Trang 15

Bản tin ARP

Địa chỉ logic (địa chỉ IP của thiết bị nguồn)

Bản tin ARP

Địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC của thiết bị đích)

Trang 16

RARP – địa chỉ IP tại thời điểm

khởi động của thiết bị

mỗi thiết bị phần cứng

các địa chỉ IP (32 bit) mà không phụ thuộc vào

địa chỉ MAC

mình nhằm đảm bảo tính duy nhất trong mạng

RARP – Cơ chế hoạt động

Giao thức RARP có vai trò định địa chỉ IP cho

thiết bị ngay khi kết nối vào mạng

RARP hoạt động tương đối giống với ARP

RARP Request

RARP Reply RARP Server RARP Server Source/Destination

Trang 17

RARP Request

•Thiết bị gửi quảng bá bản tin RARP Request

trên toàn mạng

•Thiết bị gửi vừa là Source, vừa là

Destination

•Thiết bị gửi cung cấp địa chỉ MAC của nó

RARP Request

•Tất cả những máy trên mạng đều nhận

được RARP Request

•Chỉ những RARP Server mới được quyền

gửi RARP Reply

Trang 18

RARP Request

•RARP Server xử lý RARP Request bằng cách thay đổi trường giao thức địa chỉ đích, gửi bản tin RARP Reply trở lại Destination

•Thiết bị nhận hồi âm từ tất cả các RARP Server

RARP – Một số khái niệm

Timing RARP: được hiểu như là khoảng thời

gian trễ cần thiết của giao thức RARP để các

Server có đủ khả năng đáp ứng tất cả các

yêu cầu

Pimary RARP Server: là Server sơ cấp, mỗi

máy trên mạng được gán duy nhất một

Server sơ cấp

Backup RARP Server: là Server thứ cấp,

hoạt động dự phòng khi Server sơ cấp quá

tải hoặc ngưng hoạt động

Trang 19

RARP Server

Thiết bị gửi RARP Request đến tất cả các Server

Chỉ có Server sơ cấp trả lời, các Server thứ cấp chỉ

lưu lại thời gian đến

Pimary RARP Server Backup RARP Server

Waiting…

RARP Request

Thiết bị gửi RARP Request đến tất cả các Server

Chỉ có Server sơ cấp trả lời, các Server thứ cấp chỉ

lưu lại thời gian đến

RARP Reply

RARP Server

Trang 20

Nếu Server sơ cấp không trả lời sau khoảng thời

gian Timeout thiết bị gửi lại bản tin RARP Request

Server thứ cấp nhận được RARP Request thì gửi

đáp ứng đến thiết bị qua RARP Reply

Pimary RARP Server Backup RARP Server Waiting…

RARP Server

RARP Reply

Nếu Server sơ cấp không trả lời sau khoảng thời

gian Timeout thiết bị gửi lại bản tin RARP Request

Server thứ cấp nhận được RARP Request thì gửi

đáp ứng đến thiết bị qua RARP Reply

RARP Server

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	335,54 KB