Tầng mạng | Bài giảng học phần Mạng máy tính | Trường Đại học Phenikaa

Mạng máy tính TS. Phạm Tuấn Minh
Khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Phenikaa
minh.phamtuan@phenikaa-uni.edu.vn
https://sites.google.com/site/phamtuanminh/ Chương 4: Tầng mạng 4.1 Giới thiệu
4.3 Giải thuật dẫn ường 4.2 IP: Internet Protocol  Link state  Cấu trúc datagram  Distance vector  IPv4  Hierarchical routing  ICMP 4.4 Dẫn ường trong  IPv6 Internet  RIP  OSPF  BGP 4.5 Broadcast routing và multicast routing 1-2 1 2
Hai chức năng chính của tầng mạng
❑ Chuyển tiếp (forwarding): Chuyển gói tin từ ầu
vào của router ra ầu ra thích hợp của router
❑ Dẫn ường (routing): Xác ịnh ường i của gói tin từ nguồn tới ích
 Giải thuật dẫn ường 1-4 3 Thiết lập kết nối
❑ Chức năng quan trọng thứ ba trong một số kiến trúc mạng:  ATM, frame relay, X.25
❑ Trước khi gửi dữ liệu, hai host và các router trên
ường i tạo một kết nối ảo
 Router tham gia vào thiết lập kết nối
❑ Dịch vụ kết nối của tầng giao vận và dịch vụ kết nối của tầng mạng:
 Tầng mạng: Giữa hai host (có thể bao gồm các router
trên ường i với mạng chuyển mạch kênh)
 Tầng giao vận: Giữa hai tiến trình 1-6 Mô hình dịch vụ mạng
Mô hình dịch vụ (service model
datagram từ nút gửi tới ) nào ể gửi nút nhận?
V dụ dịch vụ cho từng datagram riŒng lẻ:
V dụ dịch vụ cho luồng ❑ Gửi ảm bảo datagram: (guaranteed delivery)
❑ Gửi ảm bảo thứ tự
❑ Gửi ảm bảo với ộ trễ nhỏ datagram hơn 40 msec
❑ Đảm bảo bang thông tối thiểu cho luồng datagram
❑ Hạn chế sự thay ổi ộ trễ giữa các gói tin (jitter) 1-7 4
Các mô hình dịch vụ tầng mạng Mô hình Phản hồi dịch vụ Băng thông Thời gian tắc nghẽn Đảm bảo? Kiến trúc mạng Mất gói Thứ tự Không (dựa Internet Best effort Không Không Không Không vào mất gói) Tốc ộ hằng ATM CBR số Có Có Có Không tắc nghẽn Đảm bảo Có Có Có Không tốc ộ tắc nghẽn ATM VBR Đảm bảo Không ATM ABR tối thiểu Không Có Có ATM UBR Không Không Có Không Không 1-8 5 Bảng chuyển tiếp Liên kết ra Dải ịa chỉ ích
11001000 00010111 00010000 00000000 through 0
11001000 00010111 00010111 11111111
11001000 00010111 00011000 00000000 through 1
11001000 00010111 00011000 11111111
11001000 00010111 00011001 00000000 through 2
11001000 00010111 00011111 11111111 otherwise 3
Vấn ề gì xảy ra nếu dải ịa chỉ không ược chia liên tục? 1-11 6 Longest prefix matching
Longest prefix matching
Khi tìm kiếm một dòng của bảng chuyển tiếp cho
một ịa chỉ IP ích, dùng dòng ịa chỉ mà phần ầu ịa
chỉ dài nhất giống với ịa chỉ ích Dải ịa chỉ ích Liên kết ra 11001000 00010111 00010*** 0 ********* 11001000 00010111 00011000 1 ********* 11001000 00010111 00011*** 2 ********* khác 3 ví dụ:
DA: 11001000 00010111 00010110 10100001 Liên kết
ra? DA: 11001000 00010111 00011000 10101010 Liên kết ra? 1-12 Chương 4: Tầng mạng 4.1 Giới thiệu
4.3 Giải thuật dẫn ường 4.2 IP: Internet Protocol  Link state  Cấu trúc datagram  Distance vector  IPv4  Hierarchical routing  ICMP 4.4 Dẫn ường trong  IPv6 Internet  RIP  OSPF  BGP 4.5 Broadcast routing và multicast routing 1-13 7 Tầng mạng của Internet Chức năng tầng mạng: Tầng giao vận: TCP, UDP
Giao th ứ c d ẫ n ườ ng
Giao th ứ c IP •quy ước ịa chỉ •Chọn ường •cấu trúc datagram •RIP, OSPF, BGP
•quy ước về xử lý gói tin Tầng mạng Bảng
Giao th ứ c ICMP chuyển tiếp •thông báo lỗi •báo hiệu router Tầng liên kết Tầng vật lý 1-14 Cấu trúc của IP datagram Số phiên bản 32 bits giao thức IP Độ dài toàn bộ Độ dài header datagram (bytes ) ver head. type of length byte ( ) s len service Dùng phân mảnh Kiểu dữ liệu fragment 16-bi t identifier flgs ghép phân mảnh offset Số hop tối a còn time to upper header (gi ảm tại mỗi route ) r live layer checksum 32 bit source IP address 32 bit destination IP address Giao thức tầng trên ể chuyển data options (if any) Ví dụ: timestamp , danh sách các data Overhead? router ã qua ( ộ dài thay ổi, ❖ 20 byte TCP
thường là một TCP segment ❖ 20 byte IP hoặc UDP segment) ❖ = 40 byte + app layer overhead 1-15 8 9 Chương 4: Tầng mạng 4.1 Giới thiệu
4.3 Giải thuật dẫn ường 4.2 IP: Internet Protocol  Link state  Cấu trúc datagram  Distance vector  IPv4  Hierarchical routing  ICMP 4.4 Dẫn ường trong  IPv6 Internet  RIP  OSPF  BGP 4.5 Broadcast routing và multicast routing 1-18 Địa chỉ IPv4 223.1.1.1
❑ Đị a ch ỉ IPv4: 32 bít xác
ịnh interface của host hay 223.1.2.1 router 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9
❑ Interface: kết nối giữa
host/router và liên kết vật lý 223.1.3.27
 Router thường có nhiều 223.1.1.3 223.1.2.2 interface
 Host thường có 1 hoặc 2 interface (ví dụ: wired Ethernet, wireless 802.11) 223.1.3.1 223.1.3.2
❑ Đị a ch ỉ IP gÆn cho m ỗi interface
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223 1 1 1 1-19 10 Subnet ❑ Địa chỉ IP: 223.1.1.1
 Phần subnet: Các bít cao
 Phần host: Các bít thấp 223.1.1.2 223.1.2.1 .4 223.1.1 .9 223.1.2 ❑ subnet  Các interface có cùng 223.1.2.2 223.1.1.3 223.1.3.27
phần subnet của ịa chỉ IP
 Có thể giao tiếp với nhau subnet không cần qua router 223.1.3.2 223.1.3.1
network consisting of 3 subnets 1-21 11 Subnet 223.1.1.0/24 223.1.2.0/24 ❑ 223.1.1.1 Để xác ịnh các subnet: Bỏ interface 223.1.1.2 223.1.2.1 khỏi router tạo thành .4 223.1.1 .9 223.1.2 các mạng cô lập 223.1.2.2 223.1.1.3 223.1.3.27 ❑ Mỗi mạng cô lập subnet này là một subnet 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.0/24 subnet mask: /24 1-22 12 Đánh ịa chỉ IP: CIDR
CIDR: Classless InterDomain Routing
Cấu trúc ịa chỉ: a.b.c.d/x, trong ó x là số bít trong
phần subnet của ịa chỉ subnet host part part
11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 1-24
Làm sao một host có ịa chỉ IP
❑ Khai báo cố ịnh bởi người quản trị hệ thống
 Windows: control-panel->network->configuration>tcp/ip- >properties  UNIX: /etc/rc.config
❑ DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: nhận ịa chỉ ộng từ server “plug-and-play 1-25 13
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
DHCP: Cho phép host lấy ịa chỉ IP ộng từ network server khi tham gia vào mạng
 Có thể làm mới ịa chỉ ang dùng
 Có thể sử dụng lại các ịa chỉ (chỉ giữ ịa chỉ khi kết nối)
 Cho phép thiết bị di ộng tham gia vào mạng (thời gian kết nối ngắn)
C bản về hoạt ộng của DHCP:
 Host quảng bá bản tin “DHCP discover [tùy chọn]
 DHCP server trả lời bằng bản tin “DHCP offer [tùy chọn]
 Host yêu cầu ịa chỉ IP bằng bản tin “DHCP request
 DHCP server gửi ịa chỉ: bản tin “DHCP ack 1-26 14 15
Thông tin trả về của DHCP
DHCP có thể trả về các thông tin khác ngoài ịa chỉ IP cấp phát trong subnet:
 Địa chỉ của first-hop router cho client
 Tên và ịa chỉ IP của DNS sever
 Network mask (phân biết phần mạng và phần host của ịa chỉ IP) 1-30 16 DHCP:
Message type: Boot Reply (2) Wireshark output Hardware type: Ethernet reply Hardware address length: 6 Hops: 0 (home LAN)
Transaction ID: 0x6b3a11b7 Seconds elapsed: 0 Bootp flags: 0x0000 (Unicast)
Message type: Boot Request (1)
Client IP address: 192.168.1.101 (192.168.1.101) Hardware type: Ethernet
Your (client) IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0) Hardware address length: 6
Next server IP address: 192.168.1.1 (192.168.1.1)
Relay agent IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0) Hops: 0 request
Client MAC address: Wistron_23:68:8a (00:16:d3:23:68:8a)
Transaction ID: 0x6b3a11b7 Server host name not given Seconds elapsed: 0 Boot file name not given Bootp flags: 0x0000 (Unicast) Magic cookie: (OK)
Client IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
Option: (t=53,l=1) DHCP Message Type = DHCP ACK
Your (client) IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
Option: (t=54,l=4) Server Identifier = 192.168.1.1
Next server IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
Option: (t=1,l=4) Subnet Mask = 255.255.255.0
Relay agent IP address: 0.0.0.0 (0.0.0.0)
Option: (t=3,l=4) Router = 192.168.1.1
Client MAC address: Wistron_23:68:8a
Option: (6) Domain Name Server (00:16:d3:23:68:8a)
Length: 12; Value: 445747E2445749F244574092; Server host name not given
IP Address: 68.87.71.226; Boot file name not given
IP Address: 68.87.73.242; Magic cookie: (OK)
IP Address: 68.87.64.146
Option: (t=53,l=1) DHCP Message Type = DHCP Request
Option: (t=15,l=20) Domain Name = "hsd1.ma.comcast.net."
Option: (61) Client identifier
Length: 7; Value: 010016D323688A; Hardware type: Ethernet
Client MAC address: Wistron_23:68:8a (00:16:d3:23:68:8a)
Option: (t=50,l=4) Requested IP Address = 192.168.1.101
Option: (t=12,l=5) Host Name = "nomad"
Option: (55) Parameter Request List
Length: 11; Value: 010F03062C2E2F1F21F92B
1 = Subnet Mask; 15 = Domain Name
3 = Router; 6 = Domain Name Server 1-33 17
44 = NetBIOS over TCP/IP Name Server …… Cấp phát ịa chỉ IP
Network lấy phần subnet của ịa chỉ IP như thế nào?
Lấy phần ã cấp của không gian ịa chỉ của nhà cung cấp ISP
Khối ịa chỉ của ISP 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20
Tổ chức 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23
Tổ chức 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23
Tổ chức 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. ….
Tổ chức 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23 1-34 18 19 Khối ịa chỉ IP cho ISP
ICANN: Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers http://www.icann.org/ Cấp phát ịa chỉ Quản lý DNS
Gán tên miền, giải quyết tranh chấp 1-37 20