Bài tập lớn học phần mạng máy tính chủ đề 12 giao thức tầng mạng trong trong mô hình tcpip

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN MẠNG MÁY TÍNH CHỦ ĐỀ 12 GIAO THỨC TẦNG MẠNG TRONG TRONG MÔ HÌNH TCP/IP Nhóm 01 Sinh viên thực hiện Khóa Lớp Mã sinh viên L[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: MẠNG MÁY TÍNH CHỦ ĐỀ 12: GIAO THỨC TẦNG MẠNG TRONG

TRONG MÔ HÌNH TCP/IP

Nhóm: 01

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: MẠNG MÁY TÍNH CHỦ ĐỀ 12: GIAO THỨC TẦNG MẠNG TRONG

TRONG MÔ HÌNH TCP/IP

Nhóm: 01

bằng số

Điểm bằng chữ

MỤC LỤC

I Các giao thức tầng mạng trong mô hình TCP/IP………6

1 Mô hình TCP/IP 6

1.1 TCP/IP là gì? 6

1.2 TCP/IP hoạt động như thế nào? 6

1.3 Sự phát triển của mô hình TCP/IP 7

1.4 Ưu điểm của TCP/IP là gì? 8

2 Giao thức Internet Protocol (IP) 8

2.1 Định nghĩa 8

2.2 Cấu tạo của địa chỉ IP 9

2.3 Phân loại IP 10

3 Giao thức ICMP 14

3.1 Định nghĩa 14

3.2 Định dạng của bản tin ICMP 14

3.3 ICMP có tác dụng gì? 14

3.4 Các thông số cơ bản trong ICMP 15

3.5 Chức năng của ICMP 18

4 Giao thức ARP (Address Resolution Protocol) 20

4.1Định nghĩa 20

4.2 Mục đích của ARP 20

4.3 Cơ chế hoạt động của ARP 20

4.4 Các loại bảng tin ARP 21

4.5 Các bước hoạt động của giao thức mạng ARP 21

5 Giao thức RARP 22

5.1 Định Nghĩa 22

5.2 Mục Đích 22

5.3 Khái niệm RARP Server 22

5.4 RARP Client 23

II Mô phỏng cấu hình định tuyến cho router bằng phần mềm Ciso Packet Tracer Student 24

1 Bảng IP 24

2 Dựng sơ đồ mạng trên phần mềm mô phỏng 29

I Các giao thức tầng mạng trong mô hình TCP/IP

1 Mô hình TCP/IP

1.1 TCP/IP là gì?

TCP/IP viết tắt của Transmission Control Protocol (TCP) và Internet Protocol (IP) là giao thức cài đặt truyền thông, chồng giao thức mà hầu hết các mạng máy tính ngày nay đều sử dụng để kết nối TCP/IP được đặt

theo tên của 2 giao thức là giao thức điều khiển giao vận và giao thức liên mạng Đây là 2 giao thức đầu tiên trên thế giới được định nghĩa TCP/IP đượcphát triển vào năm 1978 bởi Bob Kahn và Vint Cerf

1.2 TCP/IP hoạt động như thế nào?

Trong giao thức TCP/IP, IP có vai trò quan trọng IP cho phép máy tính

chuyển tiếp gói tin tới một máy tính khác Thông qua một hoặc nhiều khoảng

(chuyển tiếp) gần với người nhận gói tin TCP sẽ giúp kiểm tra các gói dữ

liệu xem có lỗi không? Sau đó gửi yêu cầu truyền lại nếu có lỗi được tìm thấy.

Như vậy, quy cách hoạt động của TCP/IP thật ra rất đơn giản Bạn có thể

hình dung việc truyền tin trên Internet tựa như một dây chuyền sản xuất Các công nhân sẽ lần lượt chuyền các bán thành phẩm qua những giai đoạn khác nhau để bổ sung hoàn thiện sản phẩm Khi đó, IP giống như là quy cách hoạt

động của nhà máy, còn TCP lại đóng vai trò là một người giám sát dây

chuyền, đảm bảo cho dây chuyền liên tục nếu có lỗi xảy ra

1.3 Sự phát triển của mô hình TCP/IP

TCP/IP là giao thức điều khiển truyền nhận/ giao thức liên mạng Đây là

từ viết tắt của Transmission Control Protocol/Internet Protocol TCP/IP là một tập hợp các quy tắc, bộ giao thức trao đổi thông tin được tiêu chuẩn hóa cho phép các máy tính giao tiếp trên một mạng như Internet TCP/IP có khả năng phục hồi tự động

Từ các thông tin tôi tổng hợp được thì bộ giao thức liên mạng trong công trình DARPA năm 1970 chính là nơi khởi nguồn cho ý tưởng hình thành mô hình TCP/IP ra đời Ý tưởng này được bắt nguồn bởi Kỹ sư Vinton Cerf và Robert E Kahn Họ là những người được xem là cha đẻ của Internet hai kỹ

sư này kết hợp cùng nhiều nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu qua nhiều năm để phát triển, hoàn thiện giao thức này Giao thức TCP/ IP được ổn định hóa từ dầu năm 1978

Thử nghiệm thông nối giữa 2 mô hình TCP/IP đã thực hiện thành công vào vào năm 1975 Các cuộc thử nghiệm này sau đó được triển khai nhiều hơn với kết quả tốt Chính nhờ những thành tựu này mà Internet Architecture

Broad mở hội thảo mời hơn 250 công ty thương mại tham dự Kể từ đó, mô

hình TCP/IP được phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới đến nay mà tôi và bạn

chắc hẳn đều có sử dụng

I.4 Ưu điểm của TCP/IP là gì?

- TCP/IP chính là không chịu sự kiểm soát của bất kỳ tổ chức nào Vì vậy,

bạn có thể tự do trong việc sử dụng

- TCP/IP có khả năng tương thích cao với tất cả các hệ điều hành, phần

cứng máy tính và mạng Vì vậy, giao thức này hoạt động hiệu quả với nhiều hệ thống khác nhau

- TCP/IP có khả năng mở rộng cao Giao thức này có thể định tuyến Và

thông qua mạng có thể xác định được đường dẫn hiệu quả nhất

2 Giao thức Internet Protocol (IP)

2.1 Định nghĩa

Giao thức Internet ( IP ) là giao thức truyền thông lớp mạng trong

bộ giao thức Internet để chuyển tiếp các gói dữ liệu qua các ranh giới

mạng Chức năng định tuyến của nó cho phép kết nối mạng và về cơ bản

Cấu trúc địa chỉ IP được phân ra làm 5 lớp (class) phân biệt sau đây:Lớp A

Bao gồm các địa chỉ IP có octet đầu tiên từ 1-126, từ 1.0.0.1 đến 126.0.0.0 Lớp A thường dành riêng cho địa chỉ của các tổ chức lớn trên thế giới

Lớp B

Bao gồm các địa chỉ IP có octet đầu tiên từ 128-191, từ 128.1.0.0 đến

191.254.0.0 Lớp B thường dành cho các tổ chức hạng trung trên thế giới.Lớp C

Bao gồm các địa chỉ IP có octet đầu tiên từ 192-223, từ 192.0.1.0 đến

223.255.254.0, trong đó có cả máy tính cá nhân Lớp C thường dành cho các

tổ chức nhỏ

Lớp D

Bao gồm các địa chỉ IP có octet đầu tiên từ 224-239, từ 224.0.0.0 đến

239.255.255.255 Lớp D có 4 bit đầu tiên luôn là 1110 và được sử dụng để phát các thông tin (multicast/broadcast)

Lớp E

Bao gồm các địa chỉ IP có octet đầu tiên từ 240-255, từ 240.0.0.0 đến

254.255.255.255 Lớp E có 4 bit đầu tiên luôn là 1111 và được dành riêng cho việc nghiên cứu

IP Private dùng cho mạng nội bộ

IP Private giúp các máy tính trong hệ thống kết nối với nhau bằng thiết lập thủ công hoặc router thiết kế tự động và không kết nối trực tiếp với các máy tính bên ngoài

2.3.2 IP Public

Hay còn gọi là IP cộng đồng, công cộng, là IP sử dụng trong mạng giađình hoặc doanh nghiệp để kết nối Internet

IP Public dùng trong gia đình, doanh nghiệp

Địa chỉ IP Public trong router gia đình hoặc các server là yếu tố quan trọng với các phần cứng mạng có thể truy cập công khai Các thông số cần được ghi nhớ chính xác, đặc biệt khi thuê máy chủ để thiết lập kết nốichính xác cho website

2.3.3 IP tĩnh

Đây là địa chỉ được cấu hình thủ công cho thiết bị và không hề thay đổi Chúng giúp kết nối Internet nhanh chóng, không cần đợi cấp phát IP.Ngoài ra, IP tĩnh còn giúp tăng tốc độ tải trang, download file Torrent và giữ đường truyền ổn định với các máy tính trong mạng nội bộ

IP tĩnh không thay đổi

Nhược điểm của IP tĩnh là cấu hình thủ công, gây tốn nhiều thời gian thiết lập địa chỉ IP tĩnh và cấu hình đúng router để giao tiếp thành công

IP động có nhiều ưu điểm như: tính linh hoạt, dễ cài đặt và dễ quản lý,

số lượng thiết bị kết nối ít bị giới hạn Vì các thiết bị không cần thiết sẽ ngắt kết nối và giải phóng IP cho các thiết bị mới dùng

IP động có tính linh hoạt cao

IP động được sử dụng phổ biến nhất, khi các gia đình sử dụng IP đượcgán tự động từ router Tuy nhiên, địa chỉ IP động của router luôn thay đổiđịnh kỳ, dẫn đến việc xung đột IP khi các máy mới vào dùng IP của máy đang dùng trong hệ thống máy

2.3.5 Vai trò/ ứng dụng của địa chỉ IP

Địa chỉ IP có tác dụng điều hướng dữ liệu, thường được dùng trong các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong mạng máy tính

Địa chỉ IP tương tự như địa chỉ nhà riêng, địa chỉ công ty để người khác có thể nhận diện Mỗi thiết bị trên mạng đều có một địa chỉ IP khác nhau

Máy tính sẽ sử dụng các máy chủ DNS tìm kiếm một tên máy

(hostname) để tìm địa chỉ IP

3 Giao thức ICMP

3.1 Định nghĩa

ICMP (Internet Control Message Protocol) là một giao thức

báo cáo lỗi, thông báo cho sender biết việc gửi data đi có vấn đề, cũnggiống như bộ định tuyến sử dụng để tạo thông báo lỗi đến địa chỉ IP nguồn khi các sự cố mạng ngăn chặn việc phân phối các IP packages.ICMP tạo và gửi thư đến địa chỉ IP nguồn, cho biết rằng một gateway vào Internet mà không thể truy cập được Mọi thiết bị mạng IP đều có khả năng gửi, nhận hoặc xử lý tin nhắn ICMP

3.2 Định dạng của bản tin ICMP

Bản tin ICMP được mang trong phần dữ liệu của gói tin IP Mặcdùmỗi bản tin ICMP có dạng riêng của nó, nhưng chúng đều bắt đầu với

ba trường sau:

nhưng ICMP checksum chỉ tính đến thông điệp ICMP

Hơn nữa, các thông điệp ICMP thông báo lỗi luôn luôn bao gồm phần đầu và 64bit đầu tiên của packet gây nên lỗi Lý do có thêm phần đầu nàycùng với phần đầu packet là để cho phép nơi nhận xác định chính xác hơn những giao thức nào và chương trình ứng dụng có trách nhiệm đối với packet

3.3 ICMP có tác dụng gì?

ICMP có rất nhiều ứng dụng, trong đó ứng dụng Ping được sử dụng nhiều nhất

Giao thức ICMP là gì, có mấy loại gói tin, hạn chế của ICMP là gì

 Để kiểm tra Host A với địa chỉ “IP A” có đi đến được Host B với “IP B” hay không thì trên Host A thực hiện Ping đến IP B

 Ping sử dụng 2 thông diệp “ICMP echo request” và “ICMP echo reply” để thực hiện quy trình ping

 Khi Host A ping B thì lập tức A gửi một loạt các gói tin (thông thường PC gửi 4 gói) ICMP echo request

 Host B nhận đươc bao nhiêu ICMP echo request thì sẽ trả về bấy nhiêu gói ICMP echo reply

3.4 Các thông số cơ bản trong ICMP

 bytes: kích thước của gói tin

 time: thời gian hồi đáp

 TTL (time -to-live) là một trường dài 8 bit Giá trị tối đa là 255, cứ mỗi khi đi qua con Router thì giá trị

 TTL giảm đi 1 đơn vị, khi Router nhận gói tin có TTL = 0 thì nó sẽ tự

“drop” gói tin đó

 Ý nghĩa của TTL: dùng để chống lại sự lặp vòng (routing loop)

Các kết quả có thể trả về sau khi Ping:

Ping thành công

Giao thức ICMP là gì, có mấy loại gói tin, hạn chế của ICMP là gì

Ping không thành công :

Request time out: PC gửi gói tin ICMP request đi, sau khoảng thời gian

“time out” mà không thấy gói tin trở về

Giao thức ICMP là gì, có mấy loại gói tin, hạn chế của ICMP là gì

Nguyên nhân:

 Do đường truyền vật lý (kiểm tra lại kết nối, cáp)

 IP không tồn tại, máy PC đích bị tắt

 Máy đích bị chặn bởi Firewall, firewall cấm ping (tắt firewall, hoặc cấu hình lại).

 Gửi thành công nhưng firewall bên máy đích chặn ping => không reply được

Destination host unreachable do đâu?

Giao thức ICMP là gì, có mấy loại gói tin, hạn chế của ICMP là gì

TH 1: 2 host khác lớp mạng

Gói tin đi đến default gateway nhưng default gateway lại không biết đường đi tới đích (không có trong bảng định tuyến) Nó gửi lai gói “reply from < IP default gateway > destination host unreachable” với ý nghĩa: gói tin đến Router là “cụt đường”

TH2: 2 host cùng lớp mạng

Đương nhiên khi 2 host cùng lớp mạng thì không có sự góp mặt của Router, Host A gửi nếu không thể đến được thì trả về gói “reply from < IP source> destination host unreachable”

Nguyên nhân:

 Router không biết đường đi

 IP không tồn tại, máy PC đích bị tắt

 Do đường truyền vật lý

3.5 Chức năng của ICMP

3.5.1 Điều khiển dòng dữ liệu

Khi trạm nguồn gửi dữ liệu tới quá nhanh, trạm đích không kịp xử lý, trạm đích – hay một thiết bị dẫn đường gửi trả trạm nguồn một thông báo để trạm nguồn tạm ngừng việc truyền thông tin

3.5.2 Thông báo lỗi

– Khi không tìm thấy trạm đích, một thông báo lỗi Destination Unreachable được Router gửi trả lại trạm nguồn

– Nếu số hiệu cổng không phù hợp, trạm đích gửi thông báo lỗi lại cho trạm nguồn

3.5.3 Kiểm tra trạm làm việc

Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy khác có tồn tại và đang hoạt động hay không, nó gửi một thông báo Echo Request

Khi trạm đích nhận được thông báo đó, nó gửi lại một Echo Reply Lệnh ping sử dụng các thông báo này Ping là một lệnh phổ biến và thường được sử dụng để kiểm tra kết nối

Giao thức ICMP là gì, có mấy loại gói tin, hạn chế của ICMP là gì

Bạn có thể thực hiện lệnh Ping đến một địa chỉ IP hay tên miền cụ thể nào đó như sau :

Vào Start -> Run -> Gõ lệnh cmd ( với Window xp, 2K ), lệnh

command ( với Window 9x ) -> Xuất hiện cửa sổ MS-DOS -> sau đó bạn gõlệnh C:\>Ping 10.0.0.2

Nếu màn hình xuất hiện như dưới :

Pinging 10.0.0.2 with 32 bytes of data:

Reply from 10.0.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=64

Reply from 10.0.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=64

Reply from 10.0.0.2: bytes=32 time<1ms TTL=64 Reply from 10.0.0.2

Như vậy là lệnh Ping thành công và kết nối từ PC của tôi đến 10.0.0.2 là OKKhi Ping tên miền bạn làm tương tự, ví dụ : C:\>ping massageishealthy.com

Pinging massageishealthy.com [67.19.193.26] with 32 bytes of data:

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=372ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=391ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=421ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=407ms TTL=46

Ping statistics for 67.19.193.26:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Approximate round trip times in mili-seconds:

Minimum = 372ms, Maximum = 421ms, Average = 397 ms

Như vậy là kết nối thành công

Với một lệnh Ping không thành công :

C:\>Ping 10.0.0.3

Pinging 10.0.0.4 with 32 bytes of data:

Request timed out.

Request timed out.

Request timed out.

Request timed out.

Với kết quả này, tức kết nối không thành công.

Các bạn có thể thử Ping default Gateway, DNS server của các bạn để kiểm tra mỗi khi không kết nối được ra mạng ngoài

4 Giao thức ARP (Address Resolution Protocol)

4.1Định nghĩa

ARP (viết tắt của cụm từ Address Resolution Protocol) là giao thức mạng được dùng để tìm ra địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC) của thiết bị từ một địa chỉ IP nguồn Nó được sử dụng khi một thiết bị giao tiếp với các thiết bị khác dựa trên nền tảng local network Ví dụ như trên mạng Ethernet

mà hệ thống yêu cầu địa chỉ vật lý trước khi thực hiện gửi packets

Thiết bị gửi sử dụng ARP để có thể dịch địa chỉ IP sang địa chỉ MAC.Thiết bị sẽ gửi một request ARP đã chứa địa chỉ IP của thiết bị nhận Tất cả thiết bị trên đoạn local network sẽ nhìn thấy thông điệp này Tuy nhiên, chỉ thiết bị có địa chỉ IP chứa trong request mới có thể phản hồi lại với thông điệp mà chứa địa chỉ MAC của nó Thiết bị gửi khi đó sẽ có đầy đủ các thông tin để gửi packet tới thiết bị nhận

4.2 Mục đích của ARP

ARP cho phép một mạng quản lý các kết nối độc lp với những thiết bịvật lý cụ thể được gắn vào từng mạng Điều này cho phép giao thức Internet vận hành hiệu quả hơn so với việc nó phải tự quản lý địa chỉ của các thiết bị phần cứng và mạng vật lý

4.3 Cơ chế hoạt động của ARP

Quá trình hoạt động của ARP được bắt đầu khi một thiết bị nguồn trong một mạng IP có nhu cầu thực hiện gửi một gói tin IP Trước hết thiết

bị đó phải xác định được xem địa chỉ IP đích của gói tin có phải đang nằm cùng trong mạng nội bộ của mình hay không Nếu đúng vậy thì thiết bị sẽ thực hiện gửi trực tiếp gói tin đến thiết bị đích Nếu địa chỉ IP đích đang nằm trên mạng khác, thì thiết bị sẽ gửi gói tin đến một trong các router nằm cùng ở trên mạng nội bộ để router này làm nhiệm vụ forward gói tin

Cả hai trường hợp, bạn đều thấy được là thiết bị phải gởi gói tin IP đến một thiết bị IP khác trên cùng mạng nội bộ Chúng ta biết rằng việc gửi gói tin trong cùng mạng thông qua Switch là dựa vào địa chỉ MAC hay là

địa chỉ phần cứng của thiết bị Sau khi gói tin được đóng gói thì hệ thống mới bắt đầu được chuyển qua quá trình phân giải địa chỉ ARP và thực hiện chuyển đi.

ARP về cơ bản là một quá trình có 2 chiều request/response giữa các thiết bị trong cùng mạng nội bộ Thiết bị nguồn request bằng cách gửi một bản tin local broadcast lên trên toàn mạng Thiết bị đích response bằng một bản tin unicast để trả lại cho thiết bị nguồn

4.4 Các loại bảng tin ARP

Có hai dạng bản tin trong ARP cơ bản nhất: một là được gửi từ nguồn đến đích, còn một là được gửi từ đích tới nguồn

 Request: Khi hệ thống khởi tạo quá trình, gói tin được gửi từ máy nguồn tới thiết bị đích

 Reply: Khi quá trình đáp trả gói tin ARP request, được gửi từ thiết bị đích đến máy nguồn

Có 4 loại địa chỉ nằm trong một bản tin ARP đó là:

 Sender Hardware Address: Đây là địa chỉ lớp hai của thiết bị gửi bản tin

 Sender Protocol Address: Đây là địa chỉ lớp ba (hay còn gọi là địa chỉ logic) của thiết bị gửi bản tin

 Target Hardware Address: Địa chỉ lớp hai (hay còn được gọi là địa chỉphần cứng) của thiết bị đích của bản tin

 Target Protocol Address: Địa chỉ lớp ba (hay gọi là địa chỉ logic) của thiết bị đích của bản tin

4.5 Các bước hoạt động của giao thức mạng ARP

1 Source Device Checks Cache: Trong bước này, thiết bị sẽ thực hiện kiểm tra cache (bộ đệm) của mình Nếu đã có địa chỉ IP đích tương ứng với MAC nào đó rồi thì lập tức hệ thống chuyển sang bước 9

2 Source Device Generates ARP Request Message: Hệ thống bắt đầu khởi tạo gói tin ARP Request với các trường địa chỉ như trên

3 Source Device Broadcasts ARP Request Message: Thiết bị nguồn truyền gói tin ARP Request trên toàn mạng