Bài giảng Lập trình mạng - Chương 2: Bộ giao thức Internet TCP/IP

Chương 2. Bộ giao thức Internet

TCP/IP

Trương Đình Huy

Chương 2. Bộ giao thức Internet (TCP/IP)

• 2.1. Giới thiệu

• 2.2. Giao thức IPv4

• 2.3. Giao thức IPv6

• 2.4. Giao thức TCP

• 2.5. Giao thức UDP

• 2.6. Hệ thống phân giải tên miền

2

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet

Protocol.

– Là bộ giao thức truyền thông được sử dụng trên

Internet và hầu hết các mạng thương mại.

– Được chia thành các tầng gồm nhiều giao thức, thuận

tiện cho việc quản lý và phát triển.

– Là thể hiện đơn giản hóa của mô hình lý thuyết OSI.

3

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Gồm bốn tầng

• Tầng ứng dụng – Application Layer.

• Tầng giao vận – Transport Layer.

• Tầng Internet – Internet Layer.

• Tầng truy nhập mạng – Network Access Layer.

4

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Tầng ứng dụng

• Đóng gói dữ liệu người dùng theo giao thức riêng và

chuyển xuống tầng dưới.

• Các giao thức thông dụng: HTTP, FTP, SMTP, POP3,

DNS, SSH, IMAP...

• Việc lập trình mạng sẽ xây dựng ứng dụng tuân theo

một trong các giao thức ở tầng này hoặc giao thức

do người phát triển tự định nghĩa

5

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Tầng giao vận

• Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu giữa ứng dụng -

ứng dụng.

• Đơn vị dữ liệu là các đoạn (segment,datagram)

• Các giao thức ở tầng này: TCP, UDP, ICMP.

• Việc lập trình mạng sẽ sử dụng dịch vụ do các giao

thức ở tầng này cung cấp để truyền dữ liệu

6

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Tầng Internet

• Định tuyến và truyền các gói tin liên mạng.

• Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu giữa máy tính –

máy tính trong cùng nhánh mạng hoặc giữa các

nhánh mạng.

• Đơn vị dữ liệu là các gói tin (packet).

• Các giao thức ở tầng này: IPv4, IPv6....

• Việc lập trình ứng dụng mạng sẽ rất ít khi can thiệp

vào tầng này, trừ khi phát triển một giao thức liên

mạng mới.

7

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Tầng truy nhập mạng

• Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu giữa các nút mạng

trên cùng một nhánh mạng vật lý.

• Đơn vị dữ liệu là các khung (frame).

• Phụ thuộc rất nhiều vào phương tiện kết nối vật lý.

• Các giao thức ở tầng này đa dạng: MAC, LLC, ADSL,

802.11...

• Việc lập trình mạng ở tầng này là xây dựng các trình

điều khiển phần cứng tương ứng, thường do nhà sản

xuất thực hiện.

8

2.1. Giới thiệu

• Bộ giao thức Internet

– Dữ liệu gửi đi qua mỗi tầng sẽ được thêm phần thông

tin điều khiển (header).

– Dữ liệu nhận được qua mỗi tầng sẽ được bóc tách

thông tin điều khiển.

9

2.2. Giao thức IPv4

• Giao thức IPv4

– Được IETF công bố dưới dạng RFC 791 vào 9/1981.

– Phiên bản thứ 4 của họ giao thức IP và là phiên bản

đầu tiên phát hành rộng rãi.

– Là giao thức hướng dữ liệu.

– Sử dụng trong hệ thống chuyển mạch gói.

– Truyền dữ liệu theo kiểu Best-Effort

– Không đảm bảo tính trật tự, trùng lặp, tin cậy của gói

tin.

– Kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu qua checksum

10

2.2. Giao thức IPv4

• Địa chỉ IPv4

– Sử dụng 32 bit để đánh địa chỉ các máy tính trong

mạng.

– Bao gồm: phần mạng và phần host.

– Số địa chỉ tối đa: 2³²~ 4,294,967,296.

– Dành riêng một vài dải đặc biệt không sử dụng.

– Chia thành bốn nhóm 8 bít (octet).

Dạng biểu diễn

Giá trị

11000000.10101000.00000000.00000001

192.168.0.1

Nhị phân

Thập phân

Thập lục phân

0xC0A80001

11

2.2. Giao thức IPv4

• Các lớp địa chỉ IPv4

– Có năm lớp địa chỉ: A,B,C,D,E.

– Lớp A,B,C: trao đối thông tin thông thường.

– Lớp D: multicast

– Lớp E: để dành

Lớp

A

MSB

0xxx

10xx

110x

1110

1111

Địa chỉ đầu

0.0.0.0

Địa chỉ cuối

127.255.255.255

191.255.255.255

223.255.255.255

239.255.255.255

255.255.255.255

B

128.0.0.0

192.0.0.0

224.0.0.0

240.0.0.0

C

D

E

12

2.2. Giao thức IPv4

• Mặt nạ mạng (Network Mask)

– Phân tách phần mạng và phần host trong địa chỉ IPv4.

– Sử dụng trong bộ định tuyến để tìm đường đi cho gói

tin.

– Với mạng có dạng

Network

192.168.0.

Host

1

11000000.10101000.00000000.

00000001

13

14

2.2. Giao thức IPv4

• Mặt nạ mạng (Network Mask)

– Biểu diễn theo dạng /n

• n là số bit dành cho phần mạng.

• Thí dụ: 192.168.0.1/24

– Biểu diễn dưới dạng nhị phân

• Dùng 32 bit đánh dấu, bít dành cho phần mạng là 1,

cho phần host là 0.

• Thí dụ: 11111111.11111111.11111111.00000000

hay 255.255.255.0

– Biểu diễn dưới dạng Hexa

• Dùng số Hexa: 0xFFFFFF00

• Ít dùng

15

2.2. Giao thức IPv4

• Số lượng địa chỉ trong mỗi mạng

– Mỗi mạng sẽ có n bit dành cho phần mạng, 32-n bit

dành cho phần host.

– Phân phối địa chỉ trong mỗi mạng:

• 01 địa chỉ mạng (các bit phần host bằng 0).

• 01 địa chỉ quảng bá (các bit phần host bằng 1).

• 2ⁿ-2 địa chỉ gán cho các máy trạm (host).

– Với mạng 192.168.0.1/24

• Địa chỉ mạng: 192.168.0.0

• Địa chỉ quảng bá: 192.168.0.255

• Địa chỉ host: 192.168.0.1- 192.168.0.254

16

2.2. Giao thức IPv4

• Các dải địa chỉ đặc biệt

– Là những dải được dùng với mục đích riêng, không sử

dụng được trên Internet.

Địa chỉ

10.0.0.0/8

Diễn giải

Mạng riêng

Địa chỉ loopback

Mạng riêng

Multicast

127.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/16

224.0.0.0/4

240.0.0.0/4

Dự trữ

17

2.2. Giao thức IPv4

• Dải địa chỉ cục bộ

– Chỉ sử dụng trong mạng nội bộ.

– Khắc phục vấn đề thiếu địa chỉ của IPv4.

Tên

Dải địa chỉ

Số lượng

16,777,216

1,048,576

Mô tả mạng

Viết gọn

10.0.0.0/8

10.0.0.0–

10.255.255.255

Một dải trọn vẹn

thuộc lớp A

Khối 24-bit

Khối 20-bit

172.16.0.0–

172.31.255.255

Tổ hợp từ mạng

lớp B

172.16.0.0/12

192.168.0.0–

192.168.255.25

5

Tổ hợp từ mạng

lớp C

Khối 16-bit

65,536

18

192.168.0.0/16

2.3. Giao thức IPv6

• Giao thức IPv6

– IETF đề xuất năm 1998.

– Sử dụng 128 bit để đánh địa chỉ các thiết bị.

– Khắc phục vấn đề thiếu địa chỉ của IPv4.

– Vẫn chưa phổ biến và chưa thể thay thế hoàn toàn

IPv4.

19

2.4. Giao thức TCP

• Giao thức TCP: Transmission Control Protocol

– Giao thức lõi chạy ở tầng giao vận.

– Chạy bên dưới tầng ứng dụng và trên nền IP

– Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu theo dòng tin cậy giữa

các ứng dụng.

– Được sử dụng bởi hầu hết các ứng dụng mạng.

– Chia dữ liệu thành các gói nhỏ, thêm thông tin kiểm

soát và gửi đi trên đường truyền.

– Lập trình mạng sẽ sử dụng giao thức này để trao đổi

thông tin.

20

Bài giảng Lập trình mạng - Chương 2: Bộ giao thức Internet TCP/IP - Trương Đình Huy