Bài giảng mạng máy tính (Lê Minh) - Chương 4

Các giao thức của tầng giao vận chạy trên các thiết bị đầu cuối ( máy tính,PDA … ) - Phía gởi : chia các thông điệp (message) nhận từ tầng ứng dụng thành các segment và chuyển xuống tầng mạng - Phía nhận : tái hợp các segment thành thông điệp và gởi lên cho tầng ứng dụng

Trang 1

Giớ i thiệ u Giao thứ c IP

Đị nh tuyế n

Biên soạ n : Lê Minh

LOGO

Chuyể n các segment

từ máy tính gở i tớ i

máy tính nhậ n

Các giao thứ c tầ ng

mạ ng hoạ t độ ng trên

gở i/nhậ n và các thiế t

bị mạ ng trung gian (

router)

Giớ i thiệ u

I

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

application transport

network

data link physical

network

data link physical

Trang 2

Máy tính gở i: nhậ n

giao vậ n, đóng gói

thành datagram

Máy tính nhậ n:

chuyể n các segment

lên tầ ng giao vậ n

Router: kiể m tra và

chuyể n tiế p các

datagram

I

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

LOGO

Chứ c năng cơ bả n củ a tầ ng mạ ng:

Đị nh tuyế n (routing): xác đị nh đư ờ ng đi cho

các gói tin để có thể đi từ nơ i gở i tớ i nơ i nhậ n

xác đị nh “đư ờ ng đi”

Chuyể n tiế p (forwarding): chuyể n các gói tin

từ ngõ vào củ a router đế n ngõ ra tư ơ ng ứ ng

củ a nó

I

Trang 3

Các giao thứ c củ a tầ ng mạ ng:

I

forwarding table

Giao thứ c đị nh tuyế n

•Lự a chọ n đư ờ ng đi

•RIP, OSPF, BGP

Giao thứ c IP

•Đị nh đị a chỉ IP

•Đị nh dạ ng gói tin datagram

•Nguyên tắ c xử lý datagram Giao thứ c ICMP

•Thông báo lỗ i

•Trao đổ i thông tin Transport layer: TCP, UDP

Link layer physical layer

Network

layer

LOGO

Đặ c điể m:

Là giao thứ c không hư ớ ng kế t nố i

Là giao thứ c không tin cậ y

Quy đị nh:

datagram) Cách thứ c đánh đị a chỉ IP cho hệ thố ng

Cơ chế phân mả nh và hợ p nhấ t các datagram

Giao thứ c IP

II

Trang 4

Đị nh dạ ng IP datagram

1

32 bits

Dữ liệ u (độ lớ n không cố đị nh, Thư ờ ng là mộ t TCP hay UDP segment)

16-bit identifier

Internet checksum

time to live

32 bit source IP address

Phiên bả n

Giao thứ c IP

Chiề u dài header

(bytes)

Thờ i gian số ng

Dùng đề Phân mả nh/

hợ p nhấ t gói tin

Chiề u dài cả datagram (bytes)

Kiể u giao thứ c

củ a tầ ng trên

head.

len

type of service Kiể u dữ liệ u

flgs fragment offset upper

layer

32 bit destination IP address Options (if any) Tùy chọ n

LOGO

Đị nh dạ ng IP datagram

1

32 bits

Dữ liệ u (độ lớ n không cố đị nh, Thư ờ ng là mộ t TCP hay UDP segment)

16-bit identifier

Internet checksum

time to live

32 bit source IP address

head.

len

type of service flgs fragment offset upper

layer

32 bit destination IP address Options (if any)

Trang 5

Mỗ i đư ờ ng truyề n có

MTU khác nhau: độ

dài lớ n nhấ t củ a

frame dữ liệ u

Các IP datagram lớ n

đư ợ c chia nhỏ bên

trong mạ ng:

Mỗ i datagram trở

datagram nhỏ hơ n

datagram ở đích cuố i cùng

Phân mả nh và hợ p nhấ t các datagram

2

LOGO

Ví dụ : IP datagram có chiề u dài 4000 byte

trên đư ờ ng truyề n có MTU 1500 byte

Datagram này đư ợ c chia ra thành các datagram nhỏ hơ n:

Phân mả nh và hợ p nhấ t các datagram

2

ID

=x

offset

=0

fragflag

=0

length

=4000

ID

=x

offset

=0

fragflag

=1

length

=1500

ID

=x

offset

=1480

fragflag

=1

length

=1500 ID

=x

offset

=2960

fragflag

=0

length

=1040

Trang 6

Đị a chỉ IP: 1 con số

32 bit dùng để đị nh

danh cho cổ ng

(interface) củ a các

thiế t bị trên mạ ng

Cổ ng: kế t nố i các

thiế t bị vớ i đư ờ ng

truyề n vậ t lý

Đị a chỉ IP V.4

3

223.1.1.1 223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2 223.1.2.1

223.1.3.2 223.1.3.1

223.1.3.27

LOGO

Thành phầ n củ a đị a chỉ IP v.4:

Cách viế t: 32 bit đư ợ c chia thành 4 octet, mỗ i octet cách nhau mộ t dấ u chấ m Thư ờ ng đư ợ c

viế t dạ ng thậ p phân xxx.xxx.xxx.xxx

Gồ m 3 thành phầ n chính:

• Class bit: bit nhậ n dạ ng lớ p

• Net ID: phầ n nhậ n dạ ng mạ ng

• Host ID: phầ n nhậ n dạ ng máy

Đị a chỉ IP v.4

3

Trang 7

Phân lớ p đị a chỉ IPv4: chia thành 5 lớ p

A,B,C,D và E

Lớ p A:

Lớ p B:

Lớ p C:

Lớ p D:

Lớ p E:

3

0 Network(7 bits) Host (24 bits)

1 Network(

14 bits)

Host (16bits) 0

110 Network(

21 bits)

Host (8bits)

1110 Multicast address

1111 Future use addresses

LOGO

Nguyên tắ c: không dùng các IP có tấ t cả các

bit củ a phầ n host id bằ ng 1 và bằ ng 0 để đánh

đị a chỉ

Lớ p A:

Net id: phạ m vi 1 - 126 Host id: phạ m vi 0.0.1 – 255.255.254

Ví dụ : 110.10.3.5

Số lư ợ ng mạ ng lớ p A? Số lư ợ ng máy trên mỗ i

mạ ng?

3

Trang 8

Lớ p B:

Net id: phạ m vi 128.0 – 191.255 Host id: phạ m vi 0.1 – 255.254

Ví dụ : 151.2.255.4

• 1 IP khác cùng đị a chỉ mạ ng vớ i IP trên?

Số lư ợ ng mạ ng lớ p B? Số lư ợ ng máy trên mỗ i

mạ ng?

3

LOGO

Lớ p C:

Net id: phạ m vi 192.0.0 – 223.255.255 Host id: phạ m vi 1 – 254

Ví dụ : 203.0.1.254

• 1 IP khác cùng đị a chỉ mạ ng vớ i IP trên?

Số lư ợ ng mạ ng lớ p C? Số lư ợ ng máy trên mỗ i

mạ ng?

3

Trang 9

Các thiế t bị (máy tính, router…) xác đị nh đị a

chỉ mạ ng và đị a chỉ máy như thế nào?

Mặ t nạ mạ ng (net mask):

Vd:

• IP: 154.210.2.65

• net mask: 255.255.0.0 Quy đị nh viế t đị a chỉ : IP/số bit 1 củ a mask

Vd: 154.210.2.65/16

3

LOGO

Mạ ng con (subnet):

Lấ y thêm mộ t số bit củ a phầ n host id làm net

id (subnet id)

Xác đị nh bằ ng mặ t nạ mạ ng con (subnet mask)

• Vd: 223.2.5.129/ 26

mạ ng con (subnet mask)?

3

Trang 10

Mạ ng con (subnet):

Số lư ợ ng mạ ng con tạ o ra đư ợ c từ 1 đị a chỉ

mạ ng gố c: (2 n ) mạ ng

• n : số bit lấ y từ phầ n host id ban đầ u

• Vd:

– đị a chỉ mạ ng lớ p C gố c 223.2.5.0/24, lấ y 2 bit củ a phầ n host id để chia subnet.

– Số lư ợ ng mạ ng con có thể thành lậ p từ đị a chỉ mạ ng

này là 2 2 = 4 mạ ng

3

LOGO

Mộ t số đị a chỉ IP đặ c biệ t:

Đị a chỉ loopback: 127.0.0.1

Đị a chỉ mạ ng : đị a chỉ có tấ t cả các bit củ a

phầ n host id bằ ng 0

Đị a chỉ quả ng bá (broadcast) đị a chỉ có tấ t cả

các bit củ a phầ n host id bằ ng 1 255.255.255.255 : đị a chỉ quả ng bá cụ c bộ (local broadcast)

3

Trang 11

IP riêng (private) và IP chung (puplic):

IP riêng: dành riêng cho các mạ ng nộ i bộ

IP chung: đư ợ c quả n lý bở i tổ chứ c InterNic

3

LOGO

Mụ c tiêu: xác đị nh đư ờ ng đi “tố t nhấ t” trên

mạ ng từ nút gở i đế n nút nhậ n

Việ c đị nh tuyế n đư ợ c thự c hiệ n bở i các router

Chạ y các thuậ t toán đị nh tuyế n để xác đị nh

đư ờ ng đi

Mỗ i router sẽ có 1 bả ng đị nh tuyế n (routing

table)

III

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

Trang 12

Dùng đồ thị để xây dự ng các thuậ t toán đị nh

tuyế n

Nút : các router

Đư ờ ng liên kế t (link): kế t nố i trự c tiế p các nút

vớ i nhau

III

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

LOGO

Chi phí đư ờ ng liên kế t (cost of link, ký hiệ u c(a, b) ): phụ thuộ c vào băng thông, mứ c độ tắ t

nghẽ n, thờ i gian trễ …

• Ví dụ : c(u,w) = 5

Chi phí đư ờ ng đi (cost of path) : tổ ng chi phí

củ a các đư ờ ng liên kế t từ nguồ n tớ i đích

Đị nh tuyế n : xác đị nh đư ờ ng đi có tổ ng chi phí

III

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

Trang 13

Theo quy mô: đị nh tuyế n toàn cụ c (global

routing) hay phân tán (decentralized routing)

Toàn cụ c:

• Các router phả i có đầ y đủ thông tin về topology

củ a mạ ng cũng như link cost

Phân tán:

• Router chỉ biế t các thông tin về router láng

giề ng (kế t nố i trự c tiế p) tớ i nó

Phân loạ i thuậ t toán đị nh tuyế n

1

LOGO

Theo tính chấ t: đị nh tuyế n tĩnh (static

routing) hay đị nh tuyế n độ ng (dynamic

routing)

Tĩnh:

• Thông số đị nh tuyế n thư ờ ng ít thay đổ i theo thờ i gian

Độ ng:

• Thông số đị nh tuyế n thay đổ i nhanh chóng theo chu kỳ hoặ c theo sự thay đổ i cấ u trúc đư ờ ng

truyề n

Phân loạ i thuậ t toán đị nh tuyế n

1

Trang 14

Bả ng đị nh tuyế n (routing table) củ a mỗ i

router trên hệ thố ng đư ợ c thiế t lậ p bở i ngư ờ i

quả n trị

Không tự độ ng cậ p nhậ t bả ng đị nh tuyế n khi

có sự thay đổ i về cấ u trúc mạ ng

Thiế t lậ p bả ng đị nh tuyế n cho router: dùng

câu lệ nh

ip route đị a chỉ mạ ng đích netmask exit interface

ip route đị a chỉ mạ ng đích netmask next-hoop interface address

Đị nh tuyế n tĩnh

2

LOGO

Ví dụ : cho hệ thố ng mạ ng

Đị nh tuyế n tĩnh cho các router??

Đị nh tuyế n tĩnh

2

Trang 15

Thuậ t toán Dijkstra

Tấ t cả các nút mạ ng đề u biế t đư ợ c topo mạ ng

và chi chí các đư ờ ng liên kế t củ a cả mạ ng Tính toán chi phí đư ờ ng đi thấ p nhấ t từ mộ t

nút (nguồ n) đế n tấ t cả các nút còn lạ i Sau mộ t vài bư ớ c tính toán sẽ xác đị nh đư ợ c chi phí đư ờ ng đi thấ p nhấ t tớ i nút đích

Ký hiệ u:

• c(x,y) : chi phí đư ờ ng liên kế t từ nút x tớ i nút y, = ∞ nế u nút y không kế t nố i trự c tiế p tớ i x

• D(v): chi phí đư ờ ng đi hiệ n tạ i từ nguồ n tớ i v

• p(v): nút kế cậ n trư ớ c v trên đư ờ ng đi tớ i v

• N: tậ p hợ p các nút đã xác đị nh đư ợ c đư ờ ng đi

Thuậ t toán đị nh tuyế n Link state

3

LOGO

Hoạ t độ ng:

3

khở i tạ o:

N' = {u}

for( tấ t cả các nút v)

if (v kế t nố i trự c tiế p vớ i u ) then ( D(v) = c(u,v) ) else D(v) = ∞

Lặ p :

Tìm nút w không ở trong N' có D(w) nhỏ nhấ t thêm w vào N'

Cậ p nhậ t D(v) cho tấ t cả các nút v

kế t nố i trự c tiế p tớ i w và không ở trong N' :

D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) )

dừ ng lạ i khi tấ t cả các nút đề u có trong N'

Trang 16

Ví dụ :

3

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

Bư ớ c

0

1

2

3

4

5

N' u ux uxy uxyv

uxyvw

uxyvwz

D(v),p(v) 2,u 2,u 2,u

D(w),p(w) 5,u 4,x 3,y 3,y

D(x),p(x) 1,u

D(y),p(y)

∞ 2,x

D(z),p(z)

∞

4,y 4,y 4,y

LOGO

Ý tư ở ng:

đi thấ p nhấ t từ v tớ i z

c(u,v) : chi phí đư ờ ng liên kế t từ u tớ i nút v kế

cậ n vớ i nó

Khi đó:

d u (z) = min{c(u,v)+ d v (z) ,c(u,x) + d x (z),

c(v,w) + d w (z)}

= min{ 2 + 5, 1 + 3, 5 + 3 } = 4

Thuậ t toán đị nh tuyế n Distance Vector

4

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

Trang 17

Thuậ t toán D-V:

Mỗ i nút:

• Biế t chi phí đư ờ ng link (c

) từ nó tớ i các nút kế cậ n

• Biế t chi phí đư ờ ng đi (d ) nhỏ nhấ t từ các nút kế

cậ n tớ i nút đích

đư ờ ng đi nhỏ nhấ t từ nó

tớ i đích

Mỗ i nút sẽ gở i thông số

chi phí đư ờ ng đi nhỏ

các nút kế cậ n

Việ c gở i ( quả ng bá) thông số đư ợ c tiế n hành theo chu kỳ

4

u

y x

w v

z

2 2

1

1 2

5 3

5

LOGO

Ví dụ :

4

1 2 7

y

Trang 18

Chia các router thành các vùng nhỏ , gọ i là các

miề n tự quả n (AS: Autonomous System)

Các router trong cùng mộ t miề n AS chạ y cùng

mộ t thuậ t toán đị nh tuyế n nộ i miề n ( intra-AS

routing protocol)

Các router trong các miề n AS khác nhau có

thể chạ y các thuậ t toán đị nh tuyế n khác nhau

Đị nh tuyế n phân cấ p

5

3b

1d

3a

1c

2a AS3

AS1

AS2

1a

2c 2b 1b

3c

LOGO

Gateway Router : nố i các miề n AS lạ i vớ i

nhau

Chạ y các thuậ t toán:

(Intra-AS routing)

(Inter-AS routing)

Đị nh tuyế n phân cấ p

5

Intra-AS Routing algorithm

Inter-AS Routing algorithm

Routing table

3b

1d

3a

1c

2a AS3

AS1

AS2

1a

2c 2b 1b

3c

Gateway Router

Trang 19

Các giao thứ c đị nh tuyế n nộ i miề n : RIP,

OSPF, EIGRP

Giao thứ c đị nh tuyế n liên miề n : BGP

RIP (Routing Information Protocol)

Dùng thuậ t toán Distance Vector Chi phí đư ờ ng đi : số lư ợ ng router sẽ phả i qua

để tớ i đích (hoop-count)

Trao đổ i bả ng đị nh tuyế n theo chu kỳ 30s

OSPF (Open Shortest Path First)

Dùng thuậ t toán đị nh tuyế n Link State

Giao thứ c đị nh tuyế n độ ng

6

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	1,31 MB