Sử dụng hiệu quả tài nguyên IP, các phương pháp chuyển đổi địa chỉ NAT

Sử dụng hiệu quả tài nguyên IP, các phương pháp chuyển đổi địa chỉ NAT Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Sử dụng hiệu quả tài nguyên

IP, các phương pháp chuyển

đổi địa chỉ NAT

Đoàn Duy Hưng Nguyễn Ngọc Huân Mai Hùng Tiệp

IP

• IP (Internet Protocol) là 1 giao thức quan trọng

trong bộ giao thức TCP/IP được sử dụng chủ

yếu trên Internet ngày nay, IP hoạt động ở lớp 3

(Network Layer) của mô hình OSI

• Đặc điểm của giao thức IP:

+ Không tin cậy (Unreliable)

+ Không kết nối (Connectionless)

• Chức năng chính của giao thức IP:

+ Đánh địa chỉ (Addressing)

+ Phân mảnh (Fragmentation)

Tài nguyên IP

• Source IP Address, Destination IP Address gọi

chung là IP Address chính là tài nguyên IP

• Địa chỉ IP (IP Address) là một số nhị phân 32 bit

10101010101010101010101010101010

• Để thuận tiện và thân thiện với con người địa chỉ

IP thường được biểu diễn dưới dạng w.x.y.z

trong đó w, x, y, z là các giá trị thập phân từ 0

đến 255

• Địa chỉ IP là địa chỉ luận lý (logical), có cấu trúc

phân cấp (hierachical), rất thích hợp để sử dụng

trên Internet

• Phân lớp địa chỉ IP

Không gian địa chỉ IP

• IANA: Internet Assigned Numbers Authority

• ARIN (North America), RIPE NCC (Europe), APNIC (Asia/Pacific), LACNIC

(Latin America), AfriNIC (Africa)

Dự đoán về không gian địa chỉ IP

Các phương pháp sử dụng hiệu

quả nguồn tài nguyên IP

• Phương pháp tạm thời:

CIDR (Classless Inter Domain Routing)

NAT (Network Address Tranlastion)

Dynamic IP

• Phương pháp lâu dài:

IPv6 (Internet Protocol Version 6)

• CIDR

IANA không cấp phát địa chỉ IP theo các giới

hạn cũ kĩ, cứng nhắc theo lớp A, B, C nữa

Phương pháp mới được đưa ra là cấp phát địa

chỉ theo các “/x (slash x)” trong đó x là con số

tượng trưng cho số bits trong phạm vi địa chỉ IP

mà IANA kiểm soát

Vd: IANA gán cho ta dải địa chỉ

203.162.4.4/30 nghĩa là dải địa chỉ IP mà ta

được cấp nằm trong khoảng từ 203.162.4.4 cho

đến 203.162.4.8

Slash 8 = Class A

Slash 16 = Class B

Slash 24 = Class C

• Dynamic IP: theo dõi hoạt động của một

máy trên mạng, chỉ khi nào máy đó cần

kết nối mạng ta mới gán địa chỉ IP cho nó.

• IPv6: là thế hệ tiếp theo của giao thức IP

hiện nay, IPv6 sử dụng tới 128 bit để đánh

địa chỉ, 1 địa chỉ IPv6 được viết là 1 dãy

32 số hex như sau:

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:

9C5A

NAT

Tổng quan về NAT

• Nework Address Tranlastion

• Chức năng: Chuyển đổi địa chỉ IP

• Mục đích: Tiết kiệm tài nguyên IP

Các thuật ngữ và khái niệm

• Miền địa chỉ (Address Realm)

• Định tuyến trong suốt (Transparent Routing)

• Luồng phiên và luồng dữ liệu (Session

flow and Packet flow)

– Luồng dữ liệu chỉ ra hướng mà gói dữ liệu di

chuyển so với giao diện mạng

– Luồng phiên chỉ ra hướng mà phiên được

khởi tạo so với giao diện mạng Hướng của

phiên được xác định bởi hướng của gói tin

đầu tiên của luồng dữ liệu

• TU ports, Server ports, Client ports

• Bắt đầu một phiên TCP, UDP

– Với TCP đó là gói tin đầu tiên có SYN bit là 1

và ACK bit là 0

– Với UDP giả sử đó là gói tin đầu tiên mà các

tham số của phiên chưa tồn tại trước đó

• Kết thúc một phiên TCP, UDP

– Với TCP là khi gói tin FIN được báo nhận bởi

cả 2 đầu của phiên làm việc

– Với UDP không có cách nào để biết được khi

nào một phiên kết thúc

• Public/Global/External Network :Là mạng được

gán một dải địa chỉ duy nhất có thể định tuyến

được trên Internet do IANA gán

• Private/Local Network: là mạng được gán một

dải địa chỉ theo RFC 1918, không phải là duy

nhất, không thể định tuyến được trên Internet

bao gồm:

– 1 Class A: 10.0.0.0/8

– 16 Class B: 172.16.0.0/12

– 256 Class C: 192.168.0.0/24

• Application Level Gateway là các ứng dụng hỗ

trợ cho việc chuyển đổi địa chỉ

Nat là gì?

• Nat là phương pháp chuyển đổi địa chỉ IP

từ một miền này sang một miền khác,

cung cấp việc định tuyến trong suốt cho

người dùng.

• Các đặc điểm của NAT

– Gán địa chỉ trong suốt

– Định tuyến trong suốt thông qua việc chuyển

đổi địa chỉ

– Chuyển đổi thông tin trong các gói tin ICMP

• Gán địa chỉ trong suốt (Transparent

Address Assignment): Gán các địa chỉ

trong dải cục bộ bằng các địa chỉ trong dải

toàn cục và ngược lại để cung cấp việc

định tuyến trong suốt giữa các dải địa chỉ.

– Gán tĩnh: gán 1-1 giữa các địa chỉ private và

public trong suốt quá trình hoạt động của NAT

– Gán động: gán cho đến khi không còn phiên

làm việc nào sử dụng địa chỉ này

• Định tuyến trong suốt: Định tuyến ở đây có

nghĩa là việc chuyển tiếp các gói tin bằng việc

chuyển đổi địa chỉ IP, không phải là việc trao đổi

thông tin định tuyến

– Liên kết địa chỉ: liên kết một địa chỉ cục bộ với một địa

chỉ toàn cục và ngược lại

– Tìm kiếm và chuyển đổi địa chỉ: ngay khi một phiên

làm việc được thiết lập, tất cả các gói tin thuộc về

phiên này sẽ tìm kiếm các liên kết địa chỉ đã được

thiết lập và chuyển đổi địa chỉ.

– Giải phóng địa chỉ: giải phóng các liên kết địa chỉ đã

được thiết lập khi không còn phiên nào sử dụng liên

kết này nữa.

• Chuyển đổi các gói tin báo lỗi ICMP

Ngoài việc chuyển đổi địa chỉ trong IP Header,

khi một gói tin ICMP đi qua một thiết bị NAT thì

trường dữ liệu và trường kiểm tra lỗi cũng cần

phải được chuyển đổi thích hợp

Phân Loại NAT

• NAT một chiều (Unidirectional/ Traditional

/Outbond NAT)

– NAT cơ sở (Basic NAT)

– NAPT (Network Address Port Tranlastion)

• NAT hai chều (Bi-directional/ Two-way

NAT)

• NAT hai lần (Twice NAT)

• NAT nhiều đường (Multihome NAT)

+ Inside Local Address + Inside Global Address

+ Outside Local Address + Outside Global Address

NAT cơ sở

NAT hai chiều

NAT hai lần

NAT nhiều đường

Những giới hạn của NAT

• Những ứng dụng có chứa địa chỉ IP trong

phần dữ liệu cần truyền đi.

• Những ứng dụng cần cung cấp các kết nối

bảo mật dựa trên IPsec.

• Những vấn đề về gỡ rối

• Chuyển đổi với gói tin FTP control phân

mảnh