Tầng mạng trong internet

giới thiêu chung về tầng mạng trong Internet bao gồm Giao thức IP và địa chỉ IP: Tổng quan về địa chỉ IP, Các loại địa chỉ IP,Các lớp địa chỉ IP,Phân loại địa chỉ IP Mạng con (subnet Giao thức điều khiển Internet

Tin Địa Chất K56

1

5 Nguyễn Thủy Tiên

Giảng viên hướng dẫn

K.s Đào Anh Thư

Giao thức IP và địa chỉ IP

4

Tổng quan về địa chỉ IP Các loại địa chỉ IP

Phân loại địa chỉ IP Các lớp địa chỉ IP

Tổng quan về giao thức IP (Internet protocol)

• Phát triển từ mạng ARPANET có nhiệm vụ cung

cấp khả năng kết nối các máy con (host) vào mạng

• Là giao thức hướng dữ liệu, được gửi theo 1 khối

gọi là gói

• Cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo

• Hiện nay có 2 loại giao thức IP thông dụng là IPv4

và IPv6

5

Bảng so sánh giữa IPv4 và IPv6

Khả năng thực thi router chậm Sự phân mảnh chỉ xảy ra ơ host Không đòi hỏi kích thước gói lớp

liên kết Phải được tái hợp gói

576 byte.

Lớp liên kết hỗ trợ gói 1280 byte

và tái hợp gói 1500 byte

6

Bảng so sánh giữa IPv4 và IPv6

Header có phần mở rộng Tất cả dữ liệu được chuyển vào

header mở rộng.

IGMP dùng để quản lý các thành viên của mạng con cục bộ IGMP được thay thế bởi message MLD.

ICMP Router Discovery được dùng để xác định địa chỉ của gateway mặc định

ICMPv4 Router Discovery được thay thế bởi message ICMPv6 Router Discovery

7

Tổng quan về địa chỉ IP

 Địa chỉ IP là một con số có 32 bit gồm 4 phần, mỗi phần có kích thước 8

bit gọi là octor hoặc byte xxx.xxx.xxx.xxx gồm:

Giao thức IP

- Kí pháp thập phân có dấu chấm (dotted-decimal notation) VD: 172.16.30.56

- Kí pháp nhị phân VD: 10101100 0001000000011110 00111000

- Kí pháp thập lục phân VD: 82 39 1E 38

8

Tổng quan về địa chỉ IP

9

 Không gian địa chỉ IP (gồm 252 địa chỉ) được chia thành 5

lớp (class) để dễ quản lí đó là A,B,C,D và E trong đó:

- Các lớp A, B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet

- Lớp D dùng cho nhóm Multicast

- Lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu

Các loại địa chỉ IP:

 Địa chỉ Host: là địa chỉ IP có thể dùng để đặt tên

cho các interface của các host

 Địa chỉ mạng là địa chỉ dùng để đặt tên cho các

mạng

 Địa chỉ broadcast là địa chỉ IP dùng để đại diện

cho tất cả các host trong mạng

10

Các lớp địa chỉ IP

11

 Địa chỉ lớp A sử dụng một octet đầu làm phần mạng,

ba octet sau làm phần host

- Bit đầu của một địa chỉ lớp A luôn được giữ là 0

- Do đó, các địa chỉ mạng lớp A gồm:

1.0.0.0 - 126.0.0.0 (126 mạng)

- Phần host có 24 bit => mỗi mạng lớp A có (224 – 2) host

- Ví dụ: 10.0.0.1, 1.1.1.1, 2.3.4.5 là các địa chỉ lớp A.

Các lớp địa chỉ IP

12

 Địa chỉ lớp B sử dụng hai octet đầu làm phần mạng,

hai octet sau làm phần host

- Hai bit đầu của một địa chỉ lớp B luôn được giữ là 1 0

- Do đó các địa chỉ mạng lớp B gồm:

128.0.0.0 -> 191.255.0.0 (214 mạng)

- Phần host: 16 bit => mỗi mạng lớp B có (216– 2) host

- Ví dụ: địa chỉ 172.16.1.1 là địa chỉ lớp B.

 Lớp E

- Từ 240.0.0.0 trở đi

- Được dùng cho mục đích dự phòng

Phân loại địa chỉ IP

Chỉ được sử dụng trong mạng nội bộ (mạng LAN) Là địa chỉ IP sử dụng cho các gói tin đi trên môi trường

Internet

Không được định tuyến trên môi trường Internet Được định tuyến trên môi trường Internet

Có thể được sử dụng lặp đi lặp lại trong các mạng LAN khác nhau

Không sử dụng trong mạng LAN

15

Mạng con (subnet)

Khái niệm

Mạng con

Phương pháp phân mạng con

Khái niệm

 Mạng con là một phần của một mạng có chung

một thành phần địa chỉ thông thường.

17

 Đơn giản hóa việc quản trị mạng

 Với sự trợ giúp của các router, các mạng có thể được chia

ra thành nhiều mạng con (subnet) mà các mạng con có thể đươc quản lý như những mạng độc lập và hiệu quả hơn.

 Tăng cường tính bảo mật của hệ thống

 Phân mạng con sẽ cho phép một tổ chức phân tách mạng

bên trong của họ thành một liên mạng nhưng các mạng bên ngoài vẫn thấy đó là một mạng duy nhất

18

Ưu điểm việc phân mạng con

 Cô lập các luồng giao thông trên mạng

 Với sự trợ giúp của các router, giao thông trên

mạng có thể được giữ ở mức thấp nhất có thể

 Có thể thay đổi cấu trúc bên trong của mạng mà không

làm ảnh hướng đến các mạng bên ngoài

 Một tổ chức có thể tiếp tục sử dụng các địa chỉ IP

đã được cấp mà không cần phải lấy thêm khối địa chỉ mới

19

Nguyên tắc chung để thực hiện phân mạng

 Phần nhận dạng mạng (Network Id) của địa chỉ mạng

ban đầu được giữ nguyên

 Phần nhận dạng máy tính của địa chỉ mạng ban đầu

được chia thành 2 phần :

Phần nhận dạng mạng con (Subnet Id) Phần nhận dạng máy tính trong mạng con (Host Id).

20

Cấu trúc IP khi phân mạng con

21

Cấu trúc mạng con đối với thế giới bên ngoài

 Mặt nạ mạng con là một địa chỉ IP mà giá trị các bit ở phần

nhận dạng mạng (Network Id) và Phần nhận dạng mạng con (Subnet Id) đều là 1 trong khi giá trị của các bits ở phần nhận dạng máy tính (Host Id) đều là 0.

Công thức xác định địa chỉ mạng con (Subnetwork Address)

Subnetwork Address = IP & Subnetmask

22

Mặt nạ mạng con

Mô tả mặt nạ mạng con cho một mạng ở lớp C

Chuẩn phân mạng con

23

1

Chuẩn phân lớp hoàn toàn (Classfull

standard)

2

Chuẩn Vạch đường liên miền không phân lớp CIDR

Chuẩn phân lớp hoàn toàn

 Chuẩn này qui định địa chỉ IP khi phân mạng con sẽ gồm 3

phần :

- Phần nhận dạng mạng của địa chỉ ban đầu (Network Id)

- Phần nhận dạng mạng con (Subnet Id) :

- Phần nhận dạng máy tính trong mạng con (Host Id)

=> Với n bits làm phần nhận dạng mạng con ta chỉ có thể phân

ra được (2 n - 2) mạng con.

24

Qui trình phân mạng con

 Xác định số lượng mạng con cần phân, giả sử là N

 Biểu diễn (N+1) thành số nhị phân Số lượng bit cần thiết để biểu diễn

(N+1) chính là số lượng bits cần dành cho phần nhận dạng mạng con

 Tạo mặt nạ mạng con

 Liệt kê tất cả các địa chỉ mạng con có thể.

 Chọn ra N địa chỉ mạng con từ danh sách các mạng con đã liệt kê.

25

 Cho địa chỉ IP và mặt nạ con như sau:

- Địa chỉ IP: 128.12.35.71

- Mặt nạ mạng con: 255.255.255.0 Tính:

- Phạm vi của phân mạng (NetID)

- Phạm vi của phần mạng con (SubnetID)

- Phạm vi của phần máy trạm (HostID)

- Số lượng host trong mối Subnet

- Số lượng Subnet trong mạng

- Địa chỉ quảng bá (broadcast)

- Địa chỉ Subnet

- Phạm vi địa chỉ IP hợp lệ trong mạng

26

Ví dụ phân mạng con

Ta có:

128.12.35.71 = 10000000.00001100.00100011.01000111 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 Subnet 10000000.00001100.00100011.00000000 Host đầu 10000000.00001100.00100011.00000001 Host cuối 10000000.00001100.00100011.11111110 Broadcast 10000000.00001100.00100011.11111111

27

Bài làm

Bài làm (tiếp)

 Phạm vi của phân mạng là 24 bit

 Phạm vi của phần mạng con là 8 bit

 Phạm vi của phần máy trạm là 8 bit

 Số lượng host trong mối Subnet: 2 8 -2 = 254

 Số lượng Subnet trong mạng: 2 8 =256

 Lãng phí số địa chỉ mạng và thiếu địa chỉ IP

- Vấn đề vượt quá khả năng chứa đựng của các bảng chọn đường

- VD: Một công ty cần 128 địa chỉ, thì công ty đó sẽ được cấp một địa chỉ lớp C Như vậy thì cồn 126 địa chỉ không được sử dụng.

- Theo thống kê, chỉ có khoảng 3% số địa chỉ đã được cấp phát được sử dụng đến

29

Nhược điểm

Phân mạng theo phương pháp CIDR

CIDR (Classless Inter-Domain Routing ) là một sơ đồ đánh địa chỉ mới cho mạng Internet hiệu quảhơn nhiều so với sơ đồ đánh địa chỉ cũ theo kiểu phân lớp A, B và C

30

 CIDR ra đời để giải quyết hai vấn đề bức xúc đối với mạng Internet là:

- Thiếu địa chỉ IP

- Vượt quá khả năng chứa đựng của các bảng chọn đường

 Bằng cách CIDR đáp ứng các giải pháp sau:

- Sửa đổi lại cấu trúc cấp phát địa chỉ IP để tăng hiệu quả

- Kết hợp việc chọn đường có cấu trúc để giảm tối đa số lượng các mục

từ trong bảng chọn đường.

31

Phân mạng theo phương pháp CIDR

 Cấu trúc địa chỉ CIDR:

- Không sử dụng cơ chế phân lớp A, B, C, D, E

- Phần nhận dạng mạng từ 13 đến 27 bits

 Một địa chỉ theo cấu trúc CIDR:

- Bao gồm 32 bits của địa chỉ IP chuẩn cùng với một thông tin

- Bổ sung về số lượng các bit cho phần nhận dạng mạng

32

Phân mạng theo phương pháp CIDR

3 Giao thức điều khiển Internet

33

3.1 3.2 3.3

ICPM(Internet Control Message Protocol)

Giao thức định tuyến cổng nối trong_OSPF

Giao thức định tuyến cổng nối ngoài_BGP

ICMP

 ICMP(Internetwork Control Message Protocol)

- Là giao thức thông điệp điều khiển hoạt động trên layer 2 của Internetwork trong mô hình TCP/IP hoặc layer 3-Network trong mô hình OSI

- Các thông điệp của giao thức được gửi đi trong các gói tin IP

và được dùng để gửi đi các báo lỗi hay các thông tin điều khiển

34

Chức năng của ICMP

 Định nghĩa ra các loại thông điệp có thể sử dụng để xác

định xem mạng hiện tại có thể truyền được gói tin hay không?

 Thông báo lỗi

 Định hướng lại các tuyến đường (gói tin redirect)

 Kiểm tra các trạm ở xa (gói tin echo)

35

Các loại thông điệp quan trọng

 Redirect (Chuyển hướng)

 Echo request and reply(Thăm hỏi và trả lời)

 Address Mask Request/Repply

 Router Advertisement and Selection (Quảng bá và lựa chọn bộ chọn đường)

 Source quench (dừng nguồn)

 Destination Unreachable (Đích đến không tới được)

 Time exceeded (Vượt quá thời gian)

36

ICMP Unreachable

 Thông báo Router không thể gửi gói tin đến đích được

 Bao gồm năm loại cơ bản là :

- Router Advertisement and Selection (Mạng không đến được)

- Host Unreachable (Máy tính không đến được)

- Can’t Fragment (Không phân mảnh)

- Protocol Unreachable (Giao thức không đến được)

- Port Unreachable (Cổng không đến được)

37

Exceeded ICMP Message

 Đưa ra thông báo cho một máy nguồn khí một gói tin mà

nó gửi bị hủy bỏ vì thời gian truyền gói tin quá dài (Time

To Live)

 Dùng câu lệnh Trace-Cisco IOS để xác định thông điệp

ICMP Time Exceeded và trường IP TTL

 Cho phép một router gateway nói cho một máy nào đo biết

về một router tốt hơn có thể được sử dụng trong quá trình truyền dữ liệu đến một máy đích nào đó

38

Nhiệm vụ của ICMP

 Định nghĩa ra các loại thông điệp có thể sử dụng để xác

định xem mạng hiện tại có thể truyền được gói tin hay không?

 Đưa ra những thông điệp lỗi về tiến trình xử lý các gói

tin.

 Hỗ trợ cho sự hoạt động của giao thức IP39

Tổng quan OSPF

 OSPF là giao thức định tuyến dạng link-state

thường được dùng để triển khai trên hệ thống mạng phức tạp

 OSPF là giao thức định tuyến dạng classless nên có

hỗ trợ VLSM và discontiguous network

 OSPF sử dụng giải thuật Dijkstra để xây dựng bảng

định tuyến

40

Cơ chế hoạt động của OSPF

 Các Router OSPF gửi các gói Hello ra tất cả các giao tiếp

chạy OSPF

 Adjacency có thể coi như là các liên kết ảo điểm - điểm,

được hình thành giữa các Router trao đổi gói tin Hello và loại mạng sử dụng để các gói tin Hello truyền trên đó.

 Sau khi các Adjacency được hình thành, mỗi Router gửi

các LSA (Linh State Advertisment) qua các Adjacency

Các LSA mô tả tất cả các liên kết của Router và trạng thái của liên kết.

 Mỗi Router nhận một LSA từ một Neighbor Bằng cách

trao đổi các LSA trong một Area, tất cả các Router sẽ xây dựng cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của mình giống với các Router khác.

41

Các loại gói tin OSPF

Hello Phát hiện trao đổi thông tin của các Router cận kề

Database Description Chọn lựa router nào sẽ được quyền trao đổi thông tin trước

Link State Request Chỉ định loại LSA dùng trong tiến trình trao đổi các gói tin DBD

Link State Update Gửi các gói tin LSA đến router cận kề yêu cầu gói tin này khi nhận thông điệp Request

Link State Acknowledge Báo hiệu đã nhận gói tin Update

42

Các loại thông điệp LSA

Router Mô tả trạng thái, đơn giá của kết nối đến

router cận kề và IP prefix của các kết nối point-to-point.

Network Mô tả số lượng router và subnet mask trên

đoạn mạng.

Summary Network Mô tả đích đến ở ngoài vùng nhưng cùng OSPF domain Thông tin tóm tắt của một

vùng sẽ được gửi đến vùng khác.

Summary ASBR Mô tả thông tin của ASBR Không có sự tóm tắt LSA Type 4 này trong một vùng đơn.

43

Các loại thông điệp LSA

External Mô tả các tuyến đường đi đến các đích ở

ngoài OSPF domain Mỗi External LSA biểu diễn cho mỗi subnet.

Group Membership Mô tả quan hệ thành viên nhóm multicast OSPF (MOSPF).

NSSA Mô tả các tuyến đường đến các đích ở xa.

Unused Không sử dụng

44

Sự cần thiết của BGP

 BGP là một giao thức khá phức tạp được dùng nhiều trên

Internet và trong các công ty đa quốc gia

 Mục đích chính của BGP là kết nối các mạng rất lớn hoặc

các Autonomous-System

 Các công ty lớn có thể dùng BGP như là một kết nối giữa

các mạng ở các quốc gia khác nhau

45

Một số tính chất của BGP

 BGP là một giao thức định tuyến dạng path-vector nên việc

chọn lựa đường đi tốt nhất thông thường dựa trên một tập hợp các thuộc tính được gọi là ATTRIBUTE

 BGP hỗ trợ cho các địa chỉ CIDR

 Trong giai đoạn ban đầu của của phiên thiết lập quan

hệ BGP, toàn bộ các thông tin routing-update sẽ được gửi.

 Một trong các đặc điểm khác biệt nhất của BGP là trong các

routing-update của nó.

46

Hoạt động của BGP

 BGP cho phép truyền thông tin định tuyến giữa các AS khác nhau trải khắp thế giới

Hình dưới cho biết rất nhiều AS và chúng sử dụng BGP để chia sẻ thông tin định tuyến giữa các AS khác nhau Chúng sử dụng 2 dạng BGP để thực hiện điều đó:

Internal BGP (iBGP) External BGP (eBGP)

47

Multiple autonomous systems

Hoạt động của BGP

 BGP speaking device sẽ sử dụng thông tin từ trao đổi để

tạo ra một BGP graph.

 Chỉ một lần BGP speaking device thiết lập được peer cũng

như tạo được BGP graph => chúng mới bắt đầu quá trình trao đổi thông tin định tuyến

- Lúc khởi tạo BGP speaking sẽ trao đổi toàn bộ BGP routing table của nó

- Sau đó sẽ trao đổi thông tin update từng phần giữa các peer với nhau và trao đổi bản tin KEEPALIVE để duy trì kết nối.

49

Thank You !

50