Bài giảng Mạng máy tính - Chương 7: Giao thức IP (Internet Protocol)

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 7: Giao thức IP (Internet Protocol) tập trung làm rõ vị trí của Internet Protocol, định dạng datagram, địa chỉ IPv4, ICMP, IPv6. Với các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin thì đây là tài liệu hữu ích.

Chương 7

V trí c a IP

forwarding table

Network

layer

Đ nh d ng c a IP datagram

ver length

32 bits

data (chi u dài thay ñ i, thư ng là

m t TCP segment hay

UDP segment)

16 bit identifier

header checksum

time to live

32 bit source IP address

Lo i d ch v c a data flags fragment

offset upper

S phân m nh và tái h p (1)

(IP Fragmentation & Reassembly)

❒ M i liên k t m ng có MTU

(maxi mum transfer unit)

lư ng data l n nh t frame có

❍ Router thư ng có nhi u interface

❍ host thư ng ch có m t interface

❍ Các ñ a ch IP g n li n v i m i interface

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

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001

Hai cách vi t mô t Prefix (1)

Hai cách vi t mô t Prefix (2)

❍ Đư c dùng gi a các router b i các gi i thu t ñ nh tuy n

❍ Cách này g i là classless và ñư c gi i thi u l n ñ u tiên trong

ñ nh tuy n liên domain CIDR (classless interdomain routing)

❒ Đ a ch IP phân l p (classful)

❍ Chia các ñ a ch IP thành các l p (class)

❍ Phân l p tuy t ñ i hi n nay ít dùng

Các l p ñ a ch

A B C D E

0.0.0.0 to 127.255.255.255 128.0.0.0 to 191.255.255.255 192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255 240.0.0.0 to 247.255.255.255

class A class B class C class D class E

Host Id Subnet Id

C p ñ a ch

❒ Ph m vi th gi i

❍ Âu châu và Trung ñông(RIPE NCC)

❍ Phi châu (ARIN & RIPE NCC)

❍ B c M# (ARIN)

❍ M# Latin và vùng Caribbean (ARIN)

❍ Á châu và Thái bình dương (APNIC)

❒ Các c p phát hi n hành c a l p C

❍ 193-195/8, 212-213/8, 217/8 cho RIPE

❍ 199-201/8, 204-209/8, 216/8 cho ARIN

❍ 202-203/8, 210-211/8, 218/8 cho APNIC

Các ñ a ch IP ñ c bi t

(tham kh o RFC 1918)

1,2: source IP; 3,4,5: destination IP

subnet này (obsolate)

172.16/12

192.168/16

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

network g m 3 subnet

subnet

223.1.3.2 223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.2

223.1.7.0

223.1.7.1 223.1.8.0

223.1.8.1 223.1.9.1

223.1.9.2

CIDR: C lassless I nter D omain R outing

❍ Ph n subnet có chi u dài tùy ý

❍ Đ nh d ng ñ a ch a.b.c.d/x, x là s bit ph n subnet (prefix)

11001000 00010111 00010000 00000000

subnet part

host part

200.23.16.0/23

Dynamic Host Configuration Protocol

❒ Cho phép host l y ñ a ch t ñ ng t" server trên

❍ host g%i qu ng bá “DHCP discover” message

❍ DHCP server ñáp ng b&ng “DHCP offer” message

❍ host yêu c u IP address: “DHCP request” message

❍ DHCP server g%i IP address: “DHCP ack” message

K ch b n DHCP client/server (1)

223.1.1.1 223.1.1.2

M t DHCP client m i ñ n c n

IP address trong m ng này

transaction ID: 654

DHCP offer

src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4

transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs

DHCP request

src: 0.0.0.0, 68 dest:: 255.255.255.255, 67 yiaddrr: 223.1.2.4

transaction ID: 655 Lifetime: 3600 secs

DHCP ACK

src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4

transaction ID: 655 Lifetime: 3600 secs

Organization 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23

Đ a ch phân c p: g p tuy n

“Hãy g%i b t c thông tin nào liên quan ñ n các

ñ a ch b t ñ u 200.23.16.0/20”

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

ISP 1 Organization 0

ñ a ch b t ñ u 199.31.0.0/16”

Đ a ch phân c p: nhi u tuy n ñ c bi t

ISP 2 có m t tuy n ñ n Organization 1

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

ISP 1 Organization 0

ñ a ch b t ñ u 200.23.16.0/20”

“Hãy g%i b t c thông tin nào liên quan ñ n các

ñ a ch b t ñ u 199.31.0.0/16 hay 200.23.18.0/23”

NAT: Network Address Translation

10.0.0.1 10.0.0.2

10.0.0.3

10.0.0.4 138.76.29.7

local network (ví d , home network)

10.0.0/24 Internet

Các datagrams v i ngu n hay ñích trong

NAT: Network Address Translation

❍ T" bên ngoài không th th y ñư c các thi t b bên

trong m ng c c b vì các thi t b bên trong không có

ñ a ch tư ng minh ñ i v i th gi i bên ngoài

NAT: Network Address Translation

Th c hi n: NAT router ph i:

❍ Đ i v i các datagram truy n ñi: thay th (source IP address, port #) b&ng (NAT IP address, new port #) Các host bên ngoài s' ñáp ng dùng (NAT IP address, new port #) như là ñ a ch ñích

❍ Ghi nh (trong NAT translation table) m i c p (source

IP address, port #) ng v i (NAT IP address, new

NAT: Network Address Translation

10.0.0.1 10.0.0.2

10.0.0.3

S: 10.0.0.1, 3345 D: 128.119.40.186, 80

1

10.0.0.4 138.76.29.7

1: host 10.0.0.1 g%i datagram ñ n 128.119.40.186, 80

NAT translation table WAN side addr LAN side addr

138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345

S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 3345 4

S: 138.76.29.7, 5001 D: 128.119.40.186, 80

138.76.29.7, 5001

4: NAT router Thay ñ i ñ a ch ñích c a datagram t" 138.76.29.7, 5001 sang 10.0.0.1, 3345

NAT: Network Address Translation

❒ 16 bit port number field:

❍ 60,000 k t n i ñ ng th i v i m t ñ a ch phía

LAN!

❍ Các router ch nên x% lý ñ n l p 3

❍ Vi ph m tính liên t c end to end

• Ngư i thi t k ng d ng ph i tính ñ n kh năng v NAT,

ví d các ng d ng P2P

❍ V n ñ c n ki t ñ a ch s' ñư c gi i quy t b i

IPv6

V n ñ chuy n qua NAT

NAT ñ chuy n yêu c u k t

n i port cho trư c ñ n

server

10.0.0.1

10.0.0.4

NAT router

138.76.29.7

Client

?

V n ñ chuy n qua NAT

❒ Gi i pháp 2: Universal Plug and

Play (UPnP) Internet Gateway

Device (IGD) Protocol Cho

phép các host ñư c NAT:

138.76.29.7

IGD

V n ñ chuy n qua NAT

❒ Gi i pháp 3: relaying (ñư c dùng trong Skype)

❍ Client ñư c NAT thi t l p k t n i ñ n relay

❍ Các client bên ngoài k t n i ñ n relay

❍ relay b c c u cho các gói gi a các k t n i

138.76.29.7

Client

10.0.0.1

NAT router

1 k t n i ñ n relay ñư c kh i

T ng quan ICMP (1)

(Internet Control Message Protocol)

❒ Là giao th c thu c l p m ng ñư c dùng b i host &

router ñ truy n thông tin m c m ng g m

❍ Thông báo l i: unreachable host, network, port,

protocol

❍ Ph n h i (echo request/reply) (ñư c dùng b i

ping)

❒ Trong l p m ng và n&m trên IP:

❍ Gói ICMP ñư c mang trong IP datagram

T ng quan ICMP (2)

Gói IP v i ph n ch protocol

Đo(ng go(i ICMP

❒ Type: loa)i go(i ICMP

❒ Code: Ma* nguyên nhân lô*i

❒ Phâ+n co+n la)i tu+y va+o loa)i

Lo i và code c a ICMP message

Type Code description

0 0 echo reply (ping)

3 0 dest network unreachable

3 1 dest host unreachable

3 2 dest protocol unreachable

3 3 dest port unreachable

3 6 dest network unknown

3 7 dest host unknown

4 0 source quench (congestion

control not used)

8 0 echo request (ping)

9 0 route advertisement

10 0 router discovery

Công cu) debug: ping

❒ Ngư i du+ng co( thê, s% du)ng ca(c công cu) trên

cơ s ICMP ñê, châ,n ñoa(n ma)ng

❍ Ping

❍ Traceroute

❒ Du+ng ping ñê, kiê,m tra kê(t nô(i

❍ G%i ICMP echo request

❍ Nhâ)n ICMP echo reply

❍ Mô*i go(i co( mô)t ch sô( go(i, cu*ng ch a RTT

Vi( du)

❍ G%i v ngu n m t ICMP

message (type 11, code

Traceroute và ICMP (2)

❒ Điê+u kiê)n kê(t thu(c:

❍ Go(i ñê(n ñư c ñi(ch

❍ Đi(ch tra, vê+ go(i ICMP "host unreachable" (type

3, code 3)

❍ Nguô+n nhâ)n ñư c chi(nh go(i ICMP na+y

❍ Mô*i go(i lă)p la)i 3 lâ+n

Vi( du)

IPv6 Header

tùy ch n

❒ Payload length: như là s nguyên không d u

16 bit ch chi u dài (byte) c a ph n sau

header

❒ C u trúc ñ a ch IPv6 như sau:

V n ñ phân m nh

gói quá l n s' dùng ICMP message báo l i v

ngu n.

❍ NextHeader=44

❍ Ph n header m r ng cho phân m nh:

Các thay ñ i khác so v i IPv4

❒ Checksum : h y b ñ gi m th i gian x lý t i

m i ch ng

❒ Options: ñư c phép nhưng n&m ngoài

header, ñư c ch ñ nh b i “Next Header”

field

❒ ICMPv6: phiên b n ICMP m i

❍ Thêm các lo i thông ñi p (message type) ví d ,

“Packet Too Big”

❍ Các ch c năng qu n lý nhóm multicast

Chuy n ti p t" IPv4 sang IPv6

❍ Làm th nào m ng ho t ñ ng ñư c v i h n h p các router IPv4 và IPv6

❒ Tunneling: IPv6 như là payload trong IPv4

datagram qua các IPv4 router

❒ Dual Stack : Hai ch ng giao th c ho t ñ ng

song song, cho phép node dùng cái nào cũng

ñư c

❒ Translation : ch c năng thông d ch chính là

thông d ch gói gi a hai lo i

Flow: X Src: A Dest: F

data

Flow: X Src: A Dest: F

data

Src:B Dest: E

Flow: X Src: A Dest: F

data

Src:B Dest: E

Dual Stack

to end

• Các v n ñ an ninh v i NAT

❒ Khác

❍ BIS (Bump in the Stack)

T i l p transport

❍ BIA (Bump in the API)

Vài cơ ch d a vào gi i thu t SIIT (Stateless IP/ICMP

Translation algorithm) [RFC2765]

Gi i thu t SIIT là cơ s c a BIS và NAT PT

ƯƠ