Tài liệu tham khảo - ngththai ď TC MMT 7

Tài liệu tham khảo - ngththai ď TC MMT 7 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

Trang 1

Chương 7

Mạng Internet

Trang 3

 Mạng kết nối mọi máy tính trên toàn cầu

 Mạng công cộng sử dụng giao thức TCP/IP

 V,v…

 Phương pháp truyền dữ liệu

 Cấp transport trong mạng Internet tiếp nhận dữ liệu và chia thành từng datagram có kích thước tối đa 64KB (thông

thường lấy 1.500 byte theo Ethernet)

 Các datagram sẽ được cấp Internet truyền đi qua các router Trên đường truyền datagram có thể bị cắt thành nhiều fragment nhỏ hơn để truyền trên các loại mạng khác nhau và được lắp ghép lại tại mạng đích

 Datagram cuối cùng được đưa lên cấp transport của máy nhận

Trang 4

 Cấu trúc Internet

 Là 1 cấu trúc phân cấp bao gồm các mạng trục backbone tốc độ cao kết nối các châu lục Mỗi khu vực sẽ có các ISP cung cấp dịch vụ cho người sử dụng

 Các mạng riêng biệt kết nối vào Internet sẽ tự quản lý trong phạm vi mạng của mình Mỗi mạng như vậy là 1 hệ

tự trị AS (Autonomous Systems).

Tổng quan mạng Internet

Trang 5

GV : Bùi Công Trường Chương 7 : Mạng Internet

 Cung cấp dịch vụ cho cấp Transport

 Cấp network cung cấp dịch vụ cho cấp transport

tại ranh giới của subnet.

 Mục tiêu của các dịch vụ:

 Dịch vụ phải độc lập với công nghệ định tuyến

 Cấp transport phải độc lập với số lượng, loại và topo của các router hiện có

 Địa chỉ trong cấp network phải sử dụng 1 kiểu thống nhất kể cả trên LAN và WAN

 Có 2 kiểu dịch vụ thông dụng trong cấp

network:

 Kiểu dịch vụ không kết nối (datagram)

 Kiểu dịch vụ có kết nối (virtual circuit)

 Mạng Internet sử dụng kiểu dịch vụ không kết

nối.

Cấp mạng trong Internet

Trang 6

 Thực hiện dịch vụ không kết nối

 Cấp network không kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng

(cấp trên tự lo)

 Các router truyền nhận từng gói tin (datagram) qua các

hàm cơ bản SEND và RECEIVE Thứ tự nhận có thể khác thứ tự truyền đi

 Mỗi gói tin có chứa địa chỉ, các router dùng địa chỉ này để

định tuyến cho từng gói tin

 Mỗi router cần có 1 bảng định tuyến để quyết định truyền 1

gói theo đường nào Các bảng định tuyến có thể do con người khai báo (định tuyến tĩnh) hoặc do các router tự động cập nhật (định tuyến động)

Trang 7

 Các router sẽ lưu VC này trong bảng định tuyến.

 Các gói tin có cùng số VC sẽ được router truyền đi trên

cùng 1 đường đã thiết lập, không cần tìm đường riêng cho từng gói tin

 Sử dụng khi cần cung cấp dịch vụ có độ tin cậy cao

Trang 8

 So sánh datagram và VC

Trang 9

 Quản lý liên mạng

 Các mạng máy tính không đồng nhất mà rất khác biệt:

 Loại mạng : LAN, MAN, WAN,…

 Giao thức : TCP/IP, Novell IPX/SPX, AppleTalk, …

 Công nghệ : Thay đổi theo thời gian …

 Việc ghép nối các mạng khác nhau rất đa dạng và phức tạp

Trang 10

 Sự khác biệt giữa các mạng

Trang 11

Trang 12

 Định tuyến liên mạng (Internetwork Routing)

 Các router kết nối các mạng khác nhau có thể sử dụng các giao thức định tuyến thông dụng (distance vector và link state) cho liên mạng tương tự như trong cùng 1 mạng

 Giao thức định tuyến trong 1 mạng có thể khác với giao thức định tuyến giữa các mạng

 Một số vấn đề cần quan tâm khi dịnh tuyến giữa các mạng khác nhau như : Qui định pháp luật, giá thành, thoả thuận transit,…

Trang 13

 Phân đoạn (Fragmentation)

 Mỗi mạng có quy định 1 kích thước gói tin MTU (Maximum Transfer Unit) khác nhau Ví dụ ATM=48 byte, Ethernet=1.500 byte, IP=65.515 byte,…

 Nguyên nhân : Khác biệt về phần cứng, hệ điều hành, giao thức, chuẩn quốc gia/ quốc tế, …

 Biện pháp : Phân chia 1 gói lớn ra nhiều đoạn nhỏ ( fragment ) để có thể truyền trên các mạng có MTU nhỏ.

 Khó khăn khi lắp ghép các fragment lại thành gói dữ liệu ban đầu (mất 1 mảnh, kỹ thuật đánh số fragment,…).

 Hiện có 2 phương pháp phân đoạn chính là Transparent (Hình a) và

Nontransparent (hình b)

Trang 14

 Mỗi host và router khi kết nối mạng cần 1 địa chỉ

IP (bao gồm tất cả các thiết bị làm việc trong cấp Internet) Các máy trong mạng Internet không được trùng địa chỉ (trên phạm vi toàn cầu).

 Địa chỉ có cấu trúc phân cấp gồm 3 thành phần:

 Lớp địa chỉ (Class)

 Địa chỉ mạng (Net ID)

 Địa chỉ host trong mạng (Host ID)

Địa chỉ IP

Trang 15

 Địa chỉ IP còn có tên gọi địa chỉ phân cấp, địa chỉ logic (do con người có thể khai báo và thay đổi khi cần)

 Địa chỉ IP 32 bit được biểu diễn dưới dạng x.x.x.x (dotted decimal notation) với x là 1 byte số thập phân mang giá trị

Trang 16

 Địa chỉ IP được cấp phát bởi các Trung tâm thông tin mạng NIC (Network Information Center) Trên phạm vi toàn cầu (InterNIC) do cơ quan ICANN

(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) quản lý ICANN sẽ phân cấp tiếp cho các cơ quan cấp thấp hơn:

 RIR : Region Internet Register

 NIR : National Internet Register

 LIR : Local Internet Register (thường do các ISP cấp)

 Tại Việt nam do cơ quan VN-NIC quản lý và cấp phát địa chỉ IP và tên miền ( www.vnnic.net.vn )

 Người sử dụng thông thường được cấp địa chỉ IP

từ nhà cung cấp dịch vụ ISP tại địa phương (tỉnh/thành phố)

Địa chỉ IP

Trang 17

 Các RIR chính bao gồm :

 APNIC : Asia & Pacific NIC

 ARIN : American Registry for Internet Number

 LACNIC : Latin America & Caribean

 RIPE : Réseaux IP Europeans

Địa chỉ IP

Trang 18

 Các địa chỉ đặc biệt có phần NetID và HostID chứa toàn bit 1 hoặc toàn bit 0.

 Để dễ nhớ địa chỉ IP nào thuộc lớp mạng nào chúng ta chỉ cần căn cứ vào byte đầu tiên

 Địa chỉ private (RFC 1819) cho phép sử dụng tuỳ ý cho mạng nội bộ không có kết nối ra Internet công cộng Khi kết nối ra Internet công cộng cần đăng ký 1 địa chỉ public

Lớp Byte đầu Max Network Max Host Địa chỉ Private Dạng địa chỉ

A 1 – 126 126 16.777.214 10.X.X.X N H.H.H

B 128 - 191 16.384 65.534 172.16.X.X – 172.31.X.X N.N H.H

Địa chỉ IP

Trang 19

 Subnet (mạng con) : Cho phép phân chia 1 lớp mạng ra nhiều

mạng con

 Nguyên nhân:

 Nhu cầu tách riêng 1 mạng lớn ra nhiều mạng độc lập.

 Một mạng có nhiều máy tính vượt quá số lượng host trong 1 lớp mạng (ví dụ mạng có 500 máy không thể sử dụng 1 lớp C).

 Việc phân chia các lớp mạng A, B, C cứng nhắc không uyển chuyển và phù hợp với nhu cầu thực tế.

 Phương pháp

 Lấy 1 phần địa chỉ Host làm subnet.

 Sử dụng 1 mặt nạ mạng con ( subnet mask ) để xác định NetID và HostID mới.

 Subnet mask cũng gồm 32 bit và biểu diễn tương tự như địa chỉ IP

Chia subnet : Net ID Subnet Host ID mới

Subnet Mask : 11111…11111 1111…1111 0000…0000

NetID mớiĐịa chỉ IP

Trang 20

 Ví dụ : Phân chia 1 lớp C ra các subnet Khi chưa chia subnet sẽ có 24 bit NetID và 8 bit HostID Khi chia subnet,

số bit NetID sẽ tăng lên và Host ID giảm xuống

Số bit Số lượng Subnet Mask

Subnet Host Subnet Host/Subnet Nhị phân Thập phân

Trang 21

 Ví dụ : Phân chia 1 địa chỉ lớp C 192.168.10.0 ra 8 subnet gồm 30 máy tính với subnet mask 255.255.255.224

 Một máy tính có địa chỉ 192.168.10.80 sẽ nằm trong subnet 2, địa chỉ mạng 192.168.10.64, địa chỉ broadcast 192.168.10.95

 Một số trường hợp không được sử dụng các subnet có toàn bit 0 hoặc 1 (dòng màu đỏ trong hình dưới)

Địa chỉ IP

Trang 22

 Mạng không phân subnet xem như 1 trường hợp đặc biệt của mạng có phân subnet Khi đó sẽ sử dụng các subnet mask chuẩn.

 Mạng phân subnet chỉ có giá trị trong nội bộ Đối với bên ngoài vẫn coi mạng phân lớp như bình thường (không có subnet)

Lớp mạng Subnet Mask chuẩn

Trang 23

 IPv6

 Địa chỉ IPv4 32 bit đang sử dụng sắp cạn hết do

ngày càng có nhiều thiết bị kết nối vào Internet.

 Địa chỉ IPv6 tương thích với các giao thức có sẵn

như TCP, UDP, ICMP, IGMP, OSPF, BGP, DNS v.v…

 Một số đặc điểm:

 Địa chỉ dài hơn : 128 bit

 IP header đơn giản hơn

Trang 25

 Giao thức IP (Internet Protocol)

 Là giao thức để truyền dữ liệu trong cấp Internet IP sử dụng phương pháp truyền không kết nối, độ tin cậy thấp, không phản hồi ACK

 Giao thức IP được thiết kế cho phép định tuyến dữ liệu qua môi trường liên mạng

 Đơn vị truyền nhận dữ liệu được gọi là gói IP (IP datagram)

 Cấu trúc gói IP bao gồm :

 Header chiếm 20-60 byte.

 Phần cố định luôn chiếm 20 byte.

Trang 26

 Cấu trúc phần cố định trong IP header.

 Version : Hiện tại là 4 (IPv4) Sắp tới sẽ là IPv6.

 IHL : Internet Header Length 4 bit (0-15), 1 đơn vị = 4 byte.

 Type of service : Chứa độ ưu tiên hoặc loại dịch vụ.

 Total length : 2 byte, cho phép định kích thước tối đa 1 datagram (max=65.535 byte).

 Identification : Mã phân biệt datagram Nếu bị chia ra nhiều fragment mã này không thay đổi.

 DF = Don’t Fragment, MF = More Fragments.

 Fragment offset (13 bit): Vị trí tương đối của fragment trong datagram ban đầu Tối đa 8.192

đơn vị, mỗi đơn vị 8 byte.

Các giao thức cấp Internet

Trang 27

 Các giao thức điều khiển

 ICMP (Internet Control Message Protocol)

Dùng để truyền các thông tin điểu khiển và báo lỗi giữa các host và router Ví dụ : Lệnh PING

 ARP (Address Resolution Protocol)

Dùng để phân giải địa chỉ IP  MAC Khi truy cập đến 1 máy tính ta thường biết địa chỉ IP (cấp 3) nhưng chưa biết địa chỉ MAC của máy đích (cấp 2) Loại giao thức broadcast

Trang 28

 RARP (Reverse ARP)

Dùng để phân giải ngược địa chỉ MAC  IP Sử dụng trong trường hợp cấp phát IP động Sử dụng broadcast tương tự ARP.

 BOOTP (Boot Protocol)

Tương tự RARP nhưng dùng giao thức UDP để phân giải địa chỉ Giao thức này hỗ trợ khởi động hệ điều hành máy tính trên mạng (từ 1 file server) dành cho các máy trạm không có đĩa lưu trữ HĐH BOOTP chỉ cấp IP từ bảng khai báo trước mà không cấp tự động.

 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Là phiên bản cải tiến của BOOTP Cho phép khai báo cấp phát IP bằng tay lẫn tự động.

 RARP, BOOTP và DHCP đều cần 1 server để cấp phát địa chỉ IP cho các máy trên mạng hoặc tích hợp sẵn trong router

Trang 29

 Các giao thức định tuyến

 Bao gồm 2 lọai IGP (Interior Gateway Protocol) và EGP

(Exterior Gateway Protocol)

 RIP (Routing Information Protocol)

Giao thức định tuyến theo distance vector Phù hợp với các mạng nhỏ.

 OSPF (Open Shortest Path First)

Giao thức định tuyến theo link state Hiện đang được sử dụng rộng rãi bên trong 1 hệ tự trị AS (Autonomous System) Một AS bao gồm nhiều Area kết bối với nhau qua backbone.

 BGP (Border Gateway Protocol)

Giao thức định tuyến theo

distance vector BGP là giao thức

lọai EGP, thích hợp cho định tuyến

giữa các AS Các router trao đổi

thông tin định tuyến qua các kết

nối TCP

Trang 30

 Multicast trong Internet

 Multicast dùng truyền dữ liệu đến 1 nhóm nhiều máy trên mạng.

 Địa chỉ IP lớp D dành cho multicast Một số địa chỉ đã được định nghĩa trước:

 224.0.0.1 : Mọi máy tính trên 1 LAN

 224.0.0.2 : Mọi routers trên 1 LAN

 224.0.0.5 : Mọi OSPF routers trên 1 LAN

 V.v…

 Các router multicast đặc biệt sẽ đảm nhiệm việc định tuyến multicast Giao thức sử dụng để điều khiển định tuyến multicast là IGMP (Internet

Group Management Protocol) Các router sẽ trao đổi thông tin định tuyến theo 1 dạng distance

Trang 31

Cấp Transport trong Internet

 Cung cấp dịch vụ cho cấp trên

 Cấp transport cung cấp dịch vụ hiệu quả, tin cậy và chi phí thấp cho cấp trên nó

 Thực thể cấp transport (transport entity) - gồm phần cứng hoặc phần mềm hoạt động trong cấp transport – sử dụng dịch vụ từ cấp network để cung cấp dịch vụ cho cấp trên

Trang 32

 Cung cấp dịch vụ cho cấp trên (tiếp)

 Hai kiểu dịch vụ cấp transport:

 Kiểu dịch vụ có kết nối (connection-oriented services)

 Kiểu dịch vụ không kết nối (connectionless services)

Câu hỏi : Tại sao cấp transport cung cấp dịch vụ tương

tự như cấp network ? Có cần thiết tạo ra 1 cấp trung gian transport ?

Gợi ý:

 Cấp network trở xuống thường do nhà cung cấp dịch vụ truyền

dẫn vận hành, dịch vụ cấp network có thể không tin cậy, chất lượng kém.

 Cấp transport chạy trong máy tính, hoàn toàn độc lập với dịch vụ

Trang 33

 Socket

 Tập các phép toán cơ bản trên giao thức TCP

 Do đại học Berkeley đề xuất và cài đặt trong UNIX

 Hiện đang được sử dụng rộng rãi trong lập trình mạng trên

Internet

Trang 34

 Hoạt động

 Giao thức cấp transport hoạt động giữa 2 máy tính trên mạng gần tương tự như giao thức cấp data link : Kiểm soát lỗi, kiểm soát lưu lượng, thứ tự truyền, …

 Giao thức cấp transport hoạt động giữa 2 đầu subnet (b) trong khi cấp data link giữa 2 đầu đường truyền (hình a)

 Thành phần giao thức

 Địa chỉ dịch vụ

 Thiết lập và huỷ kết nối

 Kiểm soát lưu lượng và buffer

 Khôi phục khi có sự cố

Trang 35

 Địa chỉ dịch vụ

 Mỗi cấp mạng (trừ cấp physical) đều có cơ chế cài đặt địa

chỉ trong cấp đó gọi là SAP (Service Access Point) Ví dụ địa chỉ cấp network là NSAP (chính là địa chỉ IP), cấp transport là TSAP

 Mỗi thực thể trong cấp transport (ví dụ các process chạy

trong 2 máy trên mạng) cần địa chỉ dịch vụ khi thiết lập kết nối

Trang 36

 Máy client cần biết trước địa chỉ TSAP của máy server khi thiết lập kết nối.

 Máy server dùng 1 địa chỉ cố định khai báo sẵn

 Trên mạng có 1 máy process server làm trung gian

hỗ trợ thiết lập kết nối giữa client và server

 Máy client truy vấn 1 máy name server trên mạng để biết địa chỉ dịch vụ của máy server đang sử dụng.

Trang 37

 Mạng Internet cung cấp 2 giao thức truyền dữ liệu trong cấp transport

 TCP (Transmission Control Protocol)

 UDP (User Datagram Protocol)

 Đặc điểm

Giao thức Kiểu dịch vụ Độ tin cậy Ack

TCP Có kết nối Cao CóUDP Không kết nối Thấp Không

 Kết hợp với giao thức IP trong cấp network, mạng

Internet sử dụng 1 trong 2 cặp giao thức TCP/IP hoặc

UDP/IP

Các giao thức cấp Transport

Trang 38

 UDP

 Giao thức UDP cung cấp dịch vụ kiểu không kết nối, độ tin cậy thấp trong cấp transport trên mạng Internet

 Được mô tả trong RFC768

 Đơn vị truyền nhận được gọi là segment, kích thước tối đa 64KB

 Cấu trúc UDP segment gồm 1 header 8 byte và phần data

 Một số dịch vụ sử dụng UDP thông dụng : DNS, RPC, TFTP,

…

Trang 39

 Giao thức TCP được sử dụng rộng rãi hơn so với UDP trên

mạng Internet, nó cung cấp dịch vụ độ tin cậy cao, có kết nối, có thông tin phản hồi ACK

 Được mô tả trong các RFC 793, 1122 và 1323

 Thực thể TCP nhận dữ liệu từ các ứng dụng và chia dữ liệu ra

các đơn vị nhỏ gọi là segment Mỗi segment tối đa 64KB, trong thực tế thường dùng tối đa 1460 byte để phù hợp với MTU mạng Ethernet

 Một kết nối trên mạng được thiết lập dựa trên 1 cặp (socket1,

socket2) Mỗi socket bao gồm địa chỉ IP và địa chỉ port của 1 máy tính Một socket có thể dùng để thiết lập nhiều kết nối tới các máy tính khác

 Kết nối TCP thuộc loại full-duplex và point-to-point TCP

không sử dụng muticasting và broadcasting

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,14 MB