Giao thức kiểm soát và điều khiển lỗi trong TCP/IP (ICMPIGMP)

Giao thức kiểm soát và điều khiển lỗi trong TCP IP (ICMPIGMP) DT6 Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trang 1

ICMP & IGMP

Nghiêm Đình Phượng Quang

Nguyễn Hồng Quang

Hit left mouse key, the Enter key or Page Up or Down to advance to the next slide

DoubleQ Fet - Hut

ICMP

• Giới thiệu ICMP

• Chức năng của ICMP

• Phân loại, cấu trúc, hoạt động của ICMP

• Các ứng dụng trên nền ICMP

Trang 2

Fet - Hut

Internet Control Message Protocol

• ICMP : Internet Control Message Protocol

Giao thức thông báo điều khiển Internet

• ICMP là một phần của bộ giao thức Internet và được định

Chức năng mục đích của ICMP

• Hạn chế của IP = ? => ICMP

• ICMP được sử dụng để thông báo vấn đề xảy ra trong quá

trình phân phối, xử lý gói IP trong mạng IP :

• Giao thức này cũng được sử dụng bởi nhà quản lý Internet

để xác minh rằng hệ thống đầu cuối hoạt động đúng và để

kiểm tra router định tuyến đúng …

Trang 3

Fet - Hut

Chức năng mục đích của ICMP

• IP không phải là giao thức tin cậy tuyệt đối

• Mục đích của ICMP là cung cấp phản hồi về sự cố trong

môi trường truyền thông

• ICMP không làm cho IP trở lên tin cậy Sẽ vẫn không có

những đảm bảo rằng gói dữ liệu sẽ được gửi đi hoặc tin

nhắn điều khiển sẽ được phản hồi trở lại Một số gói dữ

liệu vẫn có thể không được gửi đi mà không có bất kỳ

thông báo nào.

• Những giao thức mức cao sử dụng IP phải thực hiện những

thủ tục tin cậy nếu truyền thông tin cậy được yêu cầu.

ICMP thuộc lớp 3 Network layer cùng với IGMP, ARP,

RARP, IP trong mô hình OSI

ICMP trong bộ giao thức TCP/IP

Trang 4

Fet - Hut

ICMP sử dụng sự hỗ trợ cơ bản của IP như thể nó là

một nghi thức ở mức cao hơn, tuy nhiên, ICMP thực sự

là một phần của IP, và phải được thực hiện bởi mọi

ICMP Header ICMP Data Area

IP Header IP Data Area

Frame Header Frame Area

• ICMP chỉ lằm trên IP, do vậy thông báo ICMP được

mang bên trong gói IP.

• Thông báo ICMP được mang đi như là payload của IP,

cũng như là các segment TCP/UDP

• Khi một host nhận được một gói IP với ICMP là giao

thức của lớp trên, nó phân gói dữ liệu đến ICMP.

Trang 5

Fet - Hut

Gói dữ liệu ICMP cũng như một gói dữ liệu IP, chứa IP

header thông thường, được đi theo sau bởi một ICMP

header, chúng ít thay đổi giữa những kiểu ICMP khác nhau

Khuôn dạng chung :

Cấu trúc gói dữ liệu ICMP

Code:

Ý nghĩa của giá trị trong trường này phụ thuộc vào loại thông báo Ví dụ :

với ICMP loại 3 ( “ Destination unreachable ” ), Code = 0 => Network

unreachable, cũng có thể là router bị lỗi Code = 1 => Host unreachable.

Checksum:

Trường này thông báo lỗi tìm thấy trong ICMP header và được kiểm tra

tương tự như kiểm tra trường Checksum của IP header.

Parameters:

Cách dùng trường này phụ thuộc vào loại thông báo Ví dụ : Thông báo

loại 3 không sử dụng trường này trong khi loại 0 và loại 8 sử dụng trường

này để lưu trữ định dang và số tuần tự.

Data:

Cấu trúc gói dữ liệu ICMP

Trang 6

Fet - Hut Các loại ICMP

Destination Network Unreachable for Type of Service

Trang 7

Echo và Echo Reply

Được sử dụng để xem một đích có còn tồn tại và có thể tìm

đến được không Mỗi khi nhận được thông báo Echo, host

đích phải gửi lại một thông báo Echo Reply

Host

or router ICMP ECHO

REQUE ST

Trang 8

Fet - Hut

Error message

Parameter

Chỉ ra một giá trị không hợp lệ trong trường header Cho thấy

một lỗi trong phần mềm IP của host phát hoặc trong phần mềm

của một router mà gói dữ liệu được chuyển đi.

Bad Length

2

Missing a Required Option

Parameter Problem Codes

Error message

Time Exceeded

Được gửi đi khi một gói dữ liệu bị rớt do bộ đếm của nó đạt đến

không Đây là triệu chứng khi có những gói đang chạy vòng

quanh hoặc có sự tắc nghẽn khổng lồ, hoặc giá trị bộ định thời

đang được thiết lập quá thấp

Fragment Reassembly Time Exceeded

1

Time to Live Exceeded in Transit

0

Definition Code

Time Exceeded Codes

Trang 9

Fet - Hut

Control message

Redirect Message

Được sử dụng khi một router cảnh báo rằng một gói dữ liệu

được định tuyến sai Nó được sử dụng bởi router để thông báo

cho host về lỗi có thể xảy ra.

Redirect Datagram for the Type of Service &

Timestamp và Timestamp Reply

Đưa ra thời gian đến của thông báo và thời gian bắt đầu

phản hồi được ghi trong thông báo Chức năng này được sử

dụng để đo sự hoạt động của mạng.

Sender

Receiver

Timestamp Request

Timestamp Reply

Trang 10

Fet - Hut

Control message

Source Quench

Thường được sử dụng để tắt host đang gửi quá nhiều gói dữ

liệu Khi một host nhận được thông báo này nó phải chấp nhận

truyền chậm lại Chỉ thường được sử dụng khi có nghẽn mạng

xảy ra.

Control message

Address Mask

• Nếu một host không biết subnet mask, nó có thể gửi một

Address mask request đến router cục bộ.

• Request có thể được chuyển trực tiếp đến Router nếu host

nguồn đã biết địa chỉ của Router, ngược lại Request sẽ được

phát quảng bá

• Khi Router nhận được yêu cầu nó sẽ gửi lại một phản hồi

address mask

Trang 11

Fet - Hut

Testing and Troubleshooting Sequences for

ICMP

• Những sử dụng chung nhất của ICMP là kiểm tra và dò lỗi

• Hai tiện ích nổi tiếng là Ping và Traceroute dùng ICMP để

kiểm tra kết nối và khám phá đường truyền.

Ứng dụng ICMP

Kiểm tra kết nối với Ping

• Tiện ích Ping kiểm tra liệu một host còn sống, có thể tìm

thấy hoặc không Điều này được thực hiện bằng cách gửi

đi một gói ICMP Echo Request đến host và đợi cho đến

khi có một ICMP Echo Reply từ host.

• Một gói ICMP Echo Request bao gồm một Ethernet

header, IP header, ICMP header và một số dữ liệu không

được định nghĩa.

• Gói này được gửi tới host đích và host đích phản hồi lại

như trong hình 4.1

• ICMP Echo request là một quá trình không liên kết không

có sự đảm bảo trong phân phối.

Trang 12

Fet - Hut

Kiểm tra kết nối với Ping (tiếp)

• Phần lớn tiện ích Ping gửi một chuỗi vài yêu cầu phản hồi

theo thứ tự đến đích để tính thời gian đáp ứng trung bình

(ms)

• Thời gian này có thể coi như thời gian round-trip hiện thời

• Tiện ích Ping có trong Windows 2000 gửi một chuỗi 4 yêu

cầu phản hồi ICMP với giá trị Timeout của ICMP Echo

Reply = 1s

Tiện ích PING sử dụng ICMP

Echo Requests và Replies

Trang 13

Fet - Hut

Lược đồ luồng

sự kiện

• Yêu cầu Phản hồi gồm 32 bytes dữ liệu trong một gói dữ liệu

IP có thể phân mảnh

Trang 14

Fet - Hut

• Traceroute là một tiện ích ghi lại các tuyến đường trong

Internet giữa máy tính của bạn và máy tính đích được xác định

trước Nó cũng tính toán và cho thấy thời gian đến mỗi hop.

• Traceroute sử dụng ICMP Echo request và một số thao tác với

giá trị TTL trong IP header.

• TraceRoute bắt đầu bằng việc gửi một gói dữ liệu UDP đến

host đích với trường TTL = 1 Nếu Router nhận thấy giá trị

TTL = 1 hoặc 0 nó sẽ loại bỏ gói dữ liệu này và gửi một thông

báo ICMP Time-Exceeded trở lại người gửi.

• Traceroute xác định địa chỉ của hop đầu tiên bằng cách kiểm

tra trường địa chỉ nguồn trong thông báo ICMP

Time-Exceeded.

Khám phá đường truyền

Traceroute

• Để xác định hop tiếp theo, Traceroute gửi một gói UDP với giá

trị TTL = 2 Đầu tiên Router giảm giá trị TTL đi 1 và gửi gói dữ

liệu đến Router tiếp theo Router thứ 2 thấy giá trị TTL = 1, hủy

bỏ gói dữ liệu này và gửi trở lại nguồn thông báo

Time-Exceeded Quá trình này tiếp diễn cho đến khi giá trị TTL tăng

đủ lớn để gói dữ liệu đạt đến host đích hoặc cho đến khi TTL

đạt đến giá trị lớn nhất của nó.

• Để quyết định khi nào một gói dữ liệu đạt đến đích của nó,

Traceroute xác lập cổng đích của UDP trong gói dữ liệu đến giá

trị rất lớn mà host đích không muốn sử dụng Khi một host nhận

Traceroute (tiếp) (

Trang 16

Fet - Hut

Giới thiệu

• Nội dung của bài giảng cung cấp cái nhìn khái quát về

IGMP trong mạng Digital Multicast

Typical Network Requirements

Backbone

M àn hình video của bất

Trang 17

Fet - Hut

Multicast

• Multicast.Cho phép chuyển 1 bản sao của mỗi gói tin tới 1 nhóm máy tính

muốn nhận chúng Multicast có thể thực thi tại lớp kết nối Ethernet hoặc tại

lớp mạng (lớp 3 trong mô hình OSI).Máy tính gia nhập hoặc rời khỏi nhóm

Multicast bằng việc sử dụng IGMP (Internet Group Management

Protocol-giao thức quản lý nhóm trên Internet) Mỗi host có thể được đăng kí như 1

thành viên của 1 nhóm Multicast thông qua việc sử dụng IGMP.

• Multicast thường được sử dụng trong các ứng dụng về audio và video.

– Nó cho phép lưu lượng nguồn được hiển thị đồng thời trên nhiều đích.

– Nó là cách hữu hiệu để truyền văn bản , âm thanh ,video tới 1 nhóm người

trên mạng sử dụng số lượng dải thông là ít nhất để tiết kiệm giá thành.

• IGMP là 1 giao thức IP chuẩn hỗ trợ hầu hết mạng Lan/Wan trong các sản

phẩm truyền thống của mạng Lan , ATM và giải pháp gigabit Ethernet

100 Meg

Các thành phần của 1 mạng tiêu biểu

Decoder

Digital Backbone; ATM, SONET, LAN, Gigabit Ethernet

L3 Switch/Router L3 Switch/Router L3 Switch/Router L3 Switch/Router

L2 Switch Encoder

Decoder

Bảng điều khiển ma trận ảo

Mạng backbone tốc độ cao tiêu biểu bao gồm các bộ chuyển mạch Ethernet của lớp 3 và lớp

2

Các bộ chuyển mạch tốc độ cao đặt tại vịtrí các hub quan trọng để lựa chọn hoặc huỷ bỏ dòng dữ liệu từ trung tâm phân

phối này

Các vị trí của Field hub được phân bố ởnhững nơi mà thiết bị đầu cuối được đặt

Nó được sử dụng để lựa chọn hoặc phân

bố lưu lượng cho camera,bộ điều khiển lưu lượng,tin báo …

Một vài topologies có thể được sử dụng

ví dụ Star và Linear topologies được sửdụng phổ biến hơn cả

Trang 18

Digital Backbone; ATM, SONET, LAN, Gigabit Ethernet

L2 Switch Encoder

L2 Switch

Decoder

Hiển thị video tới monitor Điều khiển camera PTZ

Decoder L2 Switch

Decoder

Trung tâm điều khiển # 2 Trung tâm điều khiển# 1

Mạng lựa chọn mã hoá trường tiêu biểu

Trung tâm điều khiển cung cấp

hiển thị video và điều khiển

camera PTZ ,bộ điều khiển lưu

lượng hoặc tin báo để định

danh chính xác

Trung tâm đa điều khiển cóthể được triển khai với cấu trúc này

Ma trận ảo thường được sử

L2 Switch Encoder

Trang 19

Fet - Hut

100Base-TTại sao sử dụng IGMP?

L2 Switch Encoder

L2 Switch

Decoder

Decoder L2 Switch

Decoder

Trung tâm điều khiển # 2 Trung tâm điều khiển # 1

100Base-T

Ví dụ:

Với 25 camera được triển khai ,mỗilần phát tại 5Mbps,bạn sẽ có trên 125Mbps của lưu lượng tổ hợp trên mạng của bạn

125 Mbps của lưu lượng trên mỗi 100Base-X interface !!!!!!

125 Mbps của lưu lượng

125 Mbps của lưu

lượng

100Base-T

Tại sao sử dụng IGMP ?

L2 Switch Encoder

Decoder

Trên giao diện 100 Mbps (optics or electrical)

Bạn không thể vượt quá lưu lượng 100Mbps

Vấn đề

kết hợp 125Mbps của lưu lượng trên các giao diện này

Sức chứa của mạng là quá tải với

chỉ 25 camera.

Trong thực tế ,công nghệ được giới thiệu

không vượt quá 70% của dải thông trong mỗi

đoạn

Ví dụ: Với 25 camera được triển khai mỗi lần phát tại 5Mbps,bạn sẽ có trên 125Mbps của lưu lượng tổ hợp trên mạng của bạn

100Base-T 100Base-T 100Base-T

Trang 20

L2 Switch Encoder

L2 Switch

Decoder

Decoder L2 Switch

Decoder

Trung tâm điều khiển # 2 Control Center # 1

Chỉ 15Mbps cho các luồng lưu

lượng Multicast trên kết nối này

Chỉ 5Mbps cho các luồng lưu lượng trên cổng này

Lưu lượng chỉ xuất hiện trên backbone khi 1 bộ giải mã yêu cầu luồng của bộ mã hoá rõ ràng

Video Stream 1

Video Stream 2 Video Stream 3

Video Stream 3

100Base-T

Nó hoạt động như thế nào?

L3 Switch/Router L3 Switch/Router

Encoder

Decoder

100 Meg

Bộ mã hoá được xem xét 1 Bộ mã hoá phát tín hiệu với 1 địa

Bộ định tuyến xây dựng và chia

sẻ 1 bảng của tất cả “IGMP servers” có sẵn trên mạng Chúng giữ 1 bảng của tất cả địa chỉ Multicast có sẵn

Bộ định tuyến sẽ không chuyển bất kì 1 lưu lượng multicast trừ khi nó nhận được yêu cầu từ bộ giải mã (client)

Trang 21

Fet - Hut

Cái này làm việc như thế nào

-Gia nhập vào 1 nhóm

Digital Backbone; ATM, SONET, LAN, Gigabit Ethernet

L3 Switch/Router L3 Switch/Router

Encoder

Decoder

Hiển thị video tới monitorĐiều khiển camera PTZ

Trung tâm điều khiển # 1 Mạng lựa chọn mã hoá trường tiêu biểu

100 Meg

Người điều khiển làm 1 yêu cầu đểxem video trên 1 màn hình cụ thể

Ứng dụng ma trận ảo chuyển 1 tin nhắn tới bộ giải mã

để hiện thị luồng video cụ thể(yêu cầu để xem video

3

4

… Ứng dụng ma trận ảo chỉ phát 1 tin nhắn đơn tới

bộ giải mã để hiện thị luồng video B.(yêu cầu để xem video từ địa chỉ 224.168.32.107)

Bộ giải mã không đăng kí từ địa chỉ hiển thị hiện thời (1 tin nhắn rời khỏi đã được chuyển đi) theo bởi tin nhắn “gia nhập” cái mà được chuyển với luồng

Trang 22

Fet - Hut

Lựa chọn các thành phần mạng của bạn

• Có 1 vài loại kĩ thuật mạng số để lựa chọn từ:

– SONET và ATM có thể được ứng dụng nhưng hiện nay hiếm

được phát triển trên các hệ thống cài đặt mới.

– Ethernet là kĩ thuật thông thường nhất bởi vì phạm vi rộng của

các sản phẩm đủ điều kiện có sẵn từ nhiều nhà sản xuất và gần

gũi với kĩ thuật Ethernet và IP

– Các thành phần thường được sử dụng hơn để xây dựng mạng

Ethernet là Ethernet Switches.

– Mạng Ethernet sức chứa lớn thường được xem như mạng

“backbone”.

Lựa chọn các thành phần mạng của bạn

• Lựa chọn Ethernet Switches cho mạng backbone của bạn có thể

phụ thuộc 1 vài yếu tố …

_Yêu cầu mật độ cổng cụ thể của bạn.

_ Topo cua mạng.

_ Yêu cầu nhiệt độ tôi.

_Hỗ trợ cho giao thức IGMP.

_Nhà sản xuất yêu thích của bạn.

_Chức năng sản phẩm cụ thể.

• Hướng dẫn này sẽ xem xét tỉ mỉ 1 vài topo và chức năng của

Trang 23

Fet - Hut

Sự lựa chọn Ethernet Switch

• Có 3 loại Ethernet Switch.

– Switch lớp 2

• Phát lưu lượng Multicast qua tất cả các cổng của nó.

• Phân phối lưu lượng tới mỗi đích sử dụng bảng địa chỉ MAC.

– Không có các bộ lọc lưu lượng Multicast với những switch này.

– Switch lớp 2 với sự tham gia của IGMP

Phân phối lưu lượng tới mỗi đích sử dụng bảng địa chỉ MAC.

• Cung cấp điều khiển giới hạn của lưu lượng Multicast để ngăn cản sự

truyền của lưu lượng tới tất cả các cổng.

• IGMP master lớp 3 cần có trong mạng Layer 3 Switch/Router with

IGMP

– Switch/Router lớp 3 với IGMP

• Phân phối lưu lượng tới mỗi đích sử dụng bảng địa chỉ MAC.

• Phân phối lưu lượng tới mỗi đích sử dụng bảng địa chỉ subnet IP.

• Cung cấp điều khiển lớn nhất của lưu lượng Multicast để ngăn cản sự

truyền lưu lượng tới tất cả các cổng và tất cả subnet.

Lưu lượng Multicast kết hợp được truyền tới tất cả các cổng trong mỗi Switch

Bandwidth Restriction applies

Combined 20 Mbps Multicast Video Traffic

5 Mbps Multicast Video per Encoder

20 Mbps

Tiêu đề	Giao thức kiểm soát và điều khiển lỗi trong TCP/IP (ICMPIGMP)
Tác giả	Nguyễn Hồng Quang
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Mạng và Truyền Thông
Thể loại	Báo cáo khoa học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	1,95 MB