Giáo trình Mạng máy tính - Chương 10: Các giao thức Internet

MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK)

Chương 10 – Các giao thức Internet

10.1. Các giao thức Internet

Các chức năng của giao thức

Một tập nhỏ các chức năng tạo thành nền tảng cho tất cả các

giao thức

Không phải tất cả các giao thức đều có các chức năng.

Một chức năng có thể có mặt trong các giao thức tầng khác

nhau.

Có thể nhóm các chức năng giao thức thành các loại sau:

Bao gói.

Phân đoạn và giải phân đoạn.

Điều khiển kết nối.

Giao nhận theo trình tự.

Điều khiển luồng.

Kiểm soát lỗi.

Định địa chỉ.

Dồn ghép kênh.

Các dịch vụ truyền gửi

Sự bao gói (Encapsulation)

Dữ liệu thường được truyền theo khối (PDU) ; Mỗi PDU gồm

dữ liệu và thông tin điều khiển. Một số chỉ chứa thông tin điều

khiển.

Ba loại thông tin điều khiển gồm

Address: truyền | nhận

Error-detecting code: chẳng hạn FCS

Protocol control

Các thông tin thi hành các chức năng của giao thức

Các thông tin này (data +infor) được gói lại với nhau

Phân đoạn và lắp ghép lại

Dữ liệu được trao đổi giữa hai thực thể dưới dạng tuần tự các

PDU với kích thước nào đó

Các giao thức tầng dưới có thể phải ngắt nhỏ do các mạng khác

nhau chấp nhận các kích thước gói khác nhau

ATM 53 octets

Ethernet 1526 octets

Ngắt nhỏ giúp dò lỗi hiệu quả hơn, truyền lại ít hơn

Dễ thi hành công bằng, tránh việc một trạm chiếm đường quá

lâu

Các bộ đệm nhỏ hơn

Cho phép thi hành dễ dàng các điểm kiểm tra, phục hồi

Sự phân đoạn các PDU

Các khái niệm về TCP/IP

Các mức địa chỉ

Địa chỉ hệ thống: mỗi hệ thống cuối và hệ thống trung gian cần

có một tên duy nhất

Địa chỉ mức mạng

Địa chỉ IP hay địa chỉ Internet

Trong OSI, gọi là network service access point (NSAP)

Địa chỉ được sử dụng để dẫn gói tin đến đích

Tại đích, dữ liệu phải được đưa đến đúng tiến trình

Mỗi tiến trình phải được gán một tên riêng

Đó là cổng TCP/IP

Trong OSI là Service access point (SAP)

Phạm vi địa chỉ

Địa chỉ toàn mạng

Rõ ràng

Nhận diện được bởi mọi hệ thống trong mạng

Tên phải được cấp phát

Một hệ thống có thể có hơn một địa chỉ toàn mạng

Cách đặt tên phải áp dụng được bất kỳ đâu trong mạng

Địa chi mạng cho phép internet đưa dữ liệu đến được hệ

thống cuối

Cần địa chỉ duy nhất cho mỗi thiết bị giao tiếp trên mạng

Địa chỉ MAC trong IEEE 802 và địa chỉ host trong ATM

Cho phép mạng giao các đơn vị dữ liệu đến hệ thống đã

định

Địa chỉ điểm kết nối mạng

Phạm vi địa chỉ chỉ liên quan tới các địa chỉ mức mạng

Cổng hay SAP trong một hệ thống chỉ cần duy nhất trong chính

hệ thống đó

Ví dụ: Cổng listening 80 trong web server theo TCP/IP

Hoạt động IP

Internet Protocol (IP) Version 4

Là một phần của bộ TCP/IP

Được sử dụng trong Internet

Xác định các phương pháp giao tiếp với tầng trên, cụ thể là

TCP

Xác định dạng thức và cơ chế giao thức

RFC 791 www.rfc-editor.org

Sớm được thay thế bằng IPv6

Các dịch vụ IP

Các dịch vụ chính (Primitives)

Là các chức năng phải thực hiện thông qua lời gọi hàm/thủ

tục con trong core (subroutine call)

Send

Yêu cầu truyền đơn vị dữ liệu

Deliver

Báo cho tầng trên biết về sự có mặt của đơn vị dữ liệu

mới đến

Các tham số (Parameters)

Được sử dụng để truyền gửi dữ liệu và thông tin điều khiển.

Các tham số

Source address (địa chỉ nguồn)

Destination address (địa chỉ đích)

Protocol (giao thức)

Type of Service (loại dịch vụ)

Xác định cách thức đối xử với đơn vị dữ liệu trong khi

chúng được truyền qua các mạng

Identification (xác định)

Địa chỉ Source, Destination và giao thức người dùng

Tên PDU (Send)

Don’t fragment indicator (Send) (Chỉ thị không vỡ)

Time to live (Send) (thời gian sống)

Data length (Độ dài dữ liệu)

Option data (Dữ liệu lựa chọn)

User data (Dữ liệu người dùng)

Các tùy chọn

Security (bảo mật)

Source routing (Định tuyến nguồn)

Route recording (Ghi định tuyến)

Stream identification (xác định luồng)

Timestamping (nhãn thời gian)

IPv4 Header

Trường Data

Dữ liệu người dùng tầng trên

Số nguyên bội của 8 (bit)

Chiều dài tối đa của datagram gồm cả header 65,535 octet

Các dạng thức địa chỉ IPv4

32 bit địa chỉ global, chia 2 phần: network và host

3 lớp địa chỉ quan trọng: xxx.xxx.xxx.xxx

Lớp A: Các địa chỉ mạng mà octet đầu tiên từ 00000000 đến

01111111 được giành riêng. (0 … 127.xxx.xxx.xxx)

Lớp B: từ 10000000 … 10111111 (128..191). Dấu chấm thứ

hai cũng thuộc lớp này nên có 26+ 28 =214 = 16,384 địa chỉ lớp B

Lớp C: bắt đầu bằng 11000000(192) đến 11011111(223) và

octet thứ hai, thứ ba. Vậy có 25+28+28=221 = 2.097.152 địa chỉ

Các Subnet và Subnet Mask

Địa chỉ IP là tài nguyên Internet và rất hạn chế. (2.097.152)

Xét một liên mạng gồm nhiều WAN chứa các LAN bên trong,

ta muốn: Độ phức tạp của mỗi LAN là tùy ý, và cách ly nó với

ngoại mạng.

Giải pháp: Các LAN “cùng địa điểm” được gán chỉ một giá trị

địa chỉ lớp mạng (tiết kiệm tài nguyên IP và đơn giản kỹ thuật tìm

đường)

Mỗi LAN được gán cho một số subnet.

Phần host của địa chỉ liên mạng lại được phân chia thành:

số subnet và số host và trở thành một mức địa chỉ cấp dưới.

Trong subnet, các router cục bộ dẫn đường qua giá trị mạng

mở rộng gồm phần mạng trong địa chỉ IP và giá trị mạng con.

Các vị trí bit chứa số mạng mở rộng được biểu thị bằng mặt nạ

địa chỉ (address mask). Việc sử dụng mặt nạ địa chỉ cho phép host

xác định một datagram có nhắm tới một đích ở cùng LAN (gửi trực

tiếp) hay một LAN khác (gửi cho router).

IPv6

IP v 1-3 đã được dùng và được thay thế bằng…

IP v4 – version hiện tại

IP v5 – Giao thức luồng (streams protocol)

IP v6 – sớm thay cho IP v4

Trong quá trình phát triển, nó từng được gọi là IPng

(7/1992)

Vì sao phải thay đổi IP?

Không gian địa chỉ IP đã cạn

Kỹ thuật địa chỉ hai mức (network/host) lãng phí không

gian địa chỉ

Cấu hình TCP/IP vẫn đòi hỏi địa chỉ IP kể cả khi không kết

nối Internet

Sự lớn mạnh nhanh chóng về số lượng mạng và Internet

Mở rộng sử dụng TCP/IP

Một địa chỉ/host >< Nhiều địa chỉ/host

Những cải tiến với IPv6

Mở rộng không gian địa chỉ: 128 bit

Cải thiện cơ chế lựa chọn

Phân biệt các header: IPv6 header và transport layer header

Hầu hết không được xác định bởi các router trung gian

Cải thiện tốc độ, đơn giản hóa xử lý tại các router

Mở rộng các lựa chọn một cách dễ dàng hơn

Tự động cấu hình địa chỉ: Gán địa chỉ linh hoạt/động

Tăng tính mềm dẻo trong kỹ thuật định địa chỉ

Anycast – giao nhận tại một trong số các nút

Cải thiện tính mở rộng được của địa chỉ multicast

Hỗ trợ cấp phát tài nguyên

Thay thế các kiểu dịch vụ

Gắn nhãn các gói tin cho luồng giao thông

Cho phép xử lý đặc biệt: real time video

Cấu trúc IPv6

Header cho IPv6

Các trường trong Header của IP v6

Version: 6

Traffic Class

Các lớp hay các quyền ưu tiên của các gói tin

Hiện vẫn còn đang tiếp tục nghiên cứu phát triển

(RFC 2460)

Flow Label

Sử dụng bởi các host khi yêu cầu được xử lý đặc biệt

Payload length

Gồm tất cả các header cộng với user data

Next Header: Xác định kiểu header

Source Address

Destination address