Bài giảng Thí nghiệm mạng máy tính 1: Chương 5

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

CÁC GIAO THỨC QUAN TRỌNG

CHƯƠNG V

Trang 1 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

 Ethernet II Frame  Các giao thức cần xem xét

– IP – ARP – ICMP – TCP – UDP

Trang 2 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ETHERNET II FRAME

 Định dạng

– Ethernet type  0x0800: IPv4  0x0806: ARP  0x8100: 802.1Q  0x86DD: IPv6

Trang 3 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

CÁC GIAO THỨC CẦN XEM XÉT

Trang 4 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

IP(Internet Protocol)

 Khái niệm – RFC 791 – Giao thức ở lớp 3 phổ biến. – Giao thức nền tảng tạo mạng Internet.

 Chức năng

– Định nghĩa cấu trúc các gói dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc

truyền dữ liệu trên Internet.

– Định tuyến để chuyển các gói dữ liệu trong mạng.

 Đặc tính

– Có khả năng phát hiện lỗi trong phần header. – Nỗ lực tối đa(Best-effort): không tin cậy và không có kết nối. – Phân mảnh và hợp nhất.

Trang 5 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

IP(Internet Protocol)

 Định dạng của IPv4 Datagram

Trang 6 Bản quyền ®2009- Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

IP(Internet Protocol)

Value Protocol

 Định dạng của IP Datagram – Version(VER): IPv4 hay IPv6. – Flags, Fragmentation offset : dùng cho vấn đề phân mảnh.

– Time To Live. – Các giá trị của Protocol như

hình bên.

1 2 6 8 17 41 89

ICMP IGMP TCP EGP UDP IPv6 OSPF

Trang 7 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

IP(Internet Protocol)

 Phân mảnh (Fragment)

Protocol

MTU(Bytes)

Hyperchannel

65.535

– MTU (Maximum Transfer Unit) – Chiều dài tối đa của IP Datagram

là: 65.535 Bytes.

17.914

Token ring (16Mbps)

4.464

– Khi đi qua các mạng có MTU nhỏ hơn thì cần phân mảnh. – Khi đến đích sẽ thực hiện hợp

Token ring (4Mbps)

nhất.

FDDI

4.352

Ethernet

1500

X.25

576

PPP

296

Trang 8 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

IP(Internet Protocol)

 Ví dụ về phân mảnh đối với Ethernet

Trang 9 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL

 Khái niệm

– Gởi các thông báo lỗi và các thông báo điều khiển. – Các loại sau được dùng để định nghĩa thông điệp:

Destination Unreachable

Time to Live Exceeded

Parameter Problem

Source Quench

Redirect

Echo

Echo reply

Timestamp

Timestamp Reply

Information Request

Information Reply

Address Reply

Address Request  Cơ chế hoạt động

Trang 10 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL

 Định dạng

Trang 11 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Khái niệm

– Phân giải hay ánh xạ từ địa chỉ IP thành địa chỉ MAC.

– Cơ chế hoạt động.

Trang 12 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

• ARP Request is Broadcast

• ARP Reply is Unicast

• Every machine is ARP Server as well as ARP Client

Trang 13 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

•Operation Types 1.ARP request 2.ARP reply 3.RARP request 4.RARP reply

•Hardware – Layer 2

•Protocol – Layer 3

Trang 14 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

Host Cerf 172.16.10.25 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-38-44-AA

Destination

172.16.10.0/24

Router A

 Ví dụ cùng subnet Host Stevens 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC Source

Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32

Host Stevens ở địa chỉ IP là 172.16.10.10 muốn gởi IP packet đến Host Cerf ở địa chỉ IP là 172.16.10.25.

Trang 15 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ cùng subnet (tiếp theo)

Destination MAC Address???

ARP Table

IP Address 172.16.10.3 172.16.10.19 172.16.10.33

MAC Address 00-0C-04-32-14-A1 00-0C-14-02-00-19 00-0C-A6-19-46-C1

Host Stevens 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC

Host Cerf 172.16.10.25 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-38-44-AA

Destination

Source

172.16.10.0/24

Router A

Ethenet 0

Trang 16 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ cùng subnet (tiếp theo)

- ARP Request từ host Stevens ở địa chỉ IP 172.16.10.10

“Hey everyone! I have this IP Address, 172.28.10.25, and I need the device this belongs to, to send me their MAC address.”

Sender’s IP Address

Target’s IP Address

Fram e Type

Ethernet Data – 28 byte ARP request/reply ARP header s, i.e. op field 0x806 op = 1

Target’s Ethernet Address (MAC)

172.16.10.10

172.16.10.25

Sender’s Ethernet Address (MAC) 00-0C- 04-17- 91-CC

ARP Request from 172.16.10.10 Ethernet Header Ethernet Ethernet Source Destinatio Address n Address (MAC) (MAC) 00-0C- FF-FF- 04-17- FF-FF- 91-CC FF-FF

op field – ARP request = 1 ARP reply = 2 RARP request = 3 RARP reply = 4

Trang 17 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ cùng subnet (tiếp theo)

- ARP Reply từ Cerf ở địa chỉ IP 172.16.10.25

“Hey sender of ARP Request! Here is my MAC address that you wanted for that IP address.”

Sender’s IP Address

Target’s IP Address

Fram e Type

Ethernet Data – 28 byte ARP request/reply ARP header s, i.e. op field 0x806 op = 2

172.16.10.25

172.16.10.10

Sender’s Ethernet Address (MAC) 00-0C- 04-38- 44-AA

Target’s Ethernet Address (MAC) 00-0C- 04-17- 91-CC

ARP Reply from 172.16.10.25 Ethernet Header Ethernet Ethernet Source Destinatio Address n Address (MAC) (MAC) 00-0C- 00-0C- 04-38- 04-17- 91-CC 44-AA

Here it is!

Trang 18 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ cùng subnet (tiếp theo)

IP Datagram from above

Ethern et Trailer FCS

Data

- Host Stevens nhận được ARP Reply và đưa địa chỉ IP, và địa chỉ MAC của Host Cerf vào bảng ARP của nó. - Host Stevens bây giờ đã có tất cả các thông tin cần thiết để đóng gói IP packet vào Ethernet frame và gởi frame này trực tiếp đến Host Cerf. Ethernet Frame Ethernet Header

IP Header Info

IP Original Source Address 172.17.10.10

IP Final Destination Address 172.16.10.25

Other Heade r Info

MAC Source Address 00-0C- 04-17- 91-CC

MAC Destination Address 00-0C- 04-38- 44-AA

Trang 19 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ khác subnet

Host Perlman 172.16.20.12 255.255.255.0 MAC 00-0C-22-A3-14-01

Host Stevens 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC

Source

Destination

172.16.10.0/24

172.16.20.0/24

Router A

Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32

Host Stevens ở địa chỉ IP là 172.16.10.10 muốn gởi một IP packet đến Host Perlman ở địa chỉ IP là 172.16.20.12

Trang 20 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ khác subnet (tiếp theo) Default Gateway's (the router's) MAC Address???

ARP Table

MAC Address 00-0C-04-32-14-A1 00-0C-14-02-00-19 00-0C-A6-19-46-C1

IP Address 172.16.10.3 172.16.10.19 172.16.10.33

Host Perlman 172.16.20.12 255.255.255.0 MAC 00-0C-22-A3-14-01

Destination

Source

172.16.10.0/24

172.16.20.0/24

Host Stevens 172.16.10.10 255.255.255.0 MAC 00-0C-04-17-91-CC

Router A

Ethernet 0 172.16.10.1 255.255.255.0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32

Trang 21 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ khác subnet (tiếp theo)

- ARP Request từ host Stevens ở địa chỉ IP 172.16.10.10

Sender’s IP Address

Target’s IP Address

Fram e Type

Ethernet Data – 28 byte ARP request/reply ARP header s, i.e. op field 0x806 op = 1

Target’s Ethernet Address (MAC)

172.16.10.10

172.16.10.1

Sender’s Ethernet Address (MAC) 00-0C- 04-17- 91-CC

“Hey everyone! I have this IP Address, 172.16.10.1, and I need the device this belongs to, to send me their MAC address.” ARP Request from 172.16.10.10 Ethernet Header Ethernet Ethernet Source Destinatio Address n Address (MAC) (MAC) 00-0C- FF-FF- 04-17- FF-FF- 91-CC FF-FF op field – ARP request = 1

ARP reply = 2 RARP request = 3 RARP reply = 4

Trang 22 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ khác subnet (tiếp theo)

- ARP Reply từ Router A ở địa chỉ IP 172.16.10.1

“Hey sender of ARP Request! Here is my MAC address that you wanted for that IP address.”

Sender’s IP Address

Target’s IP Address

Fram e Type

Ethernet Data – 28 byte ARP request/reply ARP header s, i.e. op field 0x806 op = 2

172.16.10.1

172.16.10.10

Sender’s Ethernet Address (MAC) 03-0D- 17-8A- F1-32

Target’s Ethernet Address (MAC) 00-0C- 04-17- 91-CC

ARP Reply from 172.16.10.1 Ethernet Header Ethernet Ethernet Source Destinatio Address n Address (MAC) (MAC) 03-0D- 00-0C- 17-8A- 04-17- F1-32 91-CC

Here it is!

Trang 23 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

 Ví dụ khác subnet (tiếp theo)

- Host Stevens nhận được ARP Reply và đưa địa chỉ IP, địa chỉ MAC của Host Cerf vào bảng ARP của nó. - Host Stevens bây giờ đã có tất cả các thông tin cần thiết để đóng gói IP packet vào Ethernet frame và gởi frame này đến Router A.

IP Datagram from above

Ethern et Trailer FCS

Data

IP Header Info

Other Heade r Info

IP Original Source Address 172.17.10.10

IP Final Destination Address 172.16.10.1

MAC Source Address 00-0C- 04-17- 91-CC

Ethernet Frame Ethernet Header MAC Destination Address 03-0D- 17-8A- F1-32

Trang 24 Bản quyền ®2005 - Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

TẦNG VẬN CHUYỂN TRONG TCP/IP

Trang 25 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

TCP (Transmission Control Protocol)

 RFC 793

 Các đặc điểm chính

– Tin cậy.

– Có hướng kết nối (Connection oriented).

– Hoạt động hai chiều đồng thời.

– Phân mảnh và hợp lại ở đích.

Trang 26 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

TCP (Transmission Control Protocol)

 Quan hệ giữa TCP và IP

– TCP dùng IP

–

IP là một giao thức truyền nhận không tin cậy

– TCP thì lại là một giao thức truyền nhận tin cậy

– Làm thế nào để thực hiện được điều này ?

Trang 27 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Các vấn đề cần lưu ý để đạt được tính tin cậy

– Mất dữ liệu

– Nhận dữ liệu trùng lặp

– Thời gian đợi: CHẤP NHẬN ĐƯỢC

– Thứ tự nhận

– Một trong hai phía có sự cố hay khởi động lại

 Tính tin cậy của TCP – Thiết lập kết nối tin cậy

– Truyền nhận dữ liệu tin cậy

– Đóng kết nối tin cậy

Trang 28 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Giải pháp thiết lập kết nối tin cậy

 Cần và đủ cho việc thiết lập trong sáng và tin cậy.  Trao đổi nhau với ba thông điệp.  Còn được gọi là bắt tay ba lần (Three-way handshake).  Thông điệp SYN được dùng để đồng bộ trong việc thiết

lập kết nối.

 Có thứ tự

 Các phân đoạn (segment) được gán nhãn với một chỉ số

tuần tự (sequence number)

 Initial Sequence Numbers (ISNs) phải được trao đổi ở

mỗi khi thiết lập kết nối

Trang 29 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

•Time

Trang 30 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Giải pháp truyền nhận dữ liệu tin cậy  Xác thực (ACKnowledgement)

- Bên nhận trả lại một thông điệp ngắn khi nhận

được dữ liệu.

 Truyền lại

- Bên gởi khởi động timer khi thông điệp được

truyền.

- Nếu timer hết hiệu lực trước khi ACK đến thì

bên gởi truyền lại thông điệp trên.

Trang 31 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

•Time

Trang 32 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

Time

Send n

Packet lost

Timer expires

Retransmit n

Receive n

Send ACK n+1

Receive n+1

Send n+1

Receive n+1

Trang 33 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Thời gian đợi cho đến khi truyền lại  Phụ thuộc vào

– Khoảng cách đến đích. – Các điều kiện lưu thông mạng hiện hành. – Nhiều kết nối được mở đồng thời.

 Hướng giải quyết

– Ước lượng được thời gian round trip trên mỗi kết nối – Dùng thời gian ước lượng hiện hành để xét lại

retransmission timer

– Được biết như là adaptive retransmission. – Chìa khóa của TCP.

Trang 34 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

Trang 35 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Điều khiển dòng – Truyền nhanh có

thể được. – Sử dụng giao thức sliding window.

Trang 36 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Điều khiển dòng (t.t)

– Byte Stream. – Bên nhận

 Báo không gian bộ đệm sẳn có để dùng (available buffer

space)

 Được gọi là window  Mỗi ACK có kèm theo thông tin mới nhất về window.

– Bên gởi

 Có thể gởi đầy window trước khi ACK đến.

Trang 37 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Trang 38 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

Time

Send FIN

Receive FIN Send ACK

Receive ACK

Send FIN

Receive FIN

Send ACK

Receive ACK

Trang 39 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

Transmission Control Protocol

 Định dạng

Trang 40 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM

UDP (User Datagram Protocol)

 RFC 768  Các đặc điểm chính

– Giao thức không kết nối (Connectionless protocol) – Phân phối thông điệp không tin cậy nhưng best effort – Có khả năng phát hiện lỗi (trường checksum) – Không điều khiển dòng (không window) – Không điều khiển lỗi (không ACK) – Cung cấp địa chỉ ứng dụng (chỉ số port)

Trang 41 Bản quyền ®2004- Khoa Công Nghệ Thông Tin

Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp.HCM