Đồ án Quản trị Mạng Phần 2

Chia sẻ: Trần Thị Thanh Thủy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

167
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Định tuyến (routing) là quá trình chọn lựa các đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu qua đó. Việc định tuyến được thực hiện cho nhiều loại mạng, trong đó có mạng điện thoại, liên mạng, Internet, mạng giao thông. Routing sẽ chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được đánh địa chỉ từ mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian; thiết bị phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến). Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án Quản trị Mạng Phần 2

Định Tuyến: I. Tổng quát: 1. Định tuyến (routing) là quá trình chọn lựa các đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu qua đó. Việc định tuyến được thực hiện cho nhiều loại mạng, trong đó có mạng điện thoại, liên mạng, Internet, mạng giao thông. Routing sẽ chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được đánh địa chỉ từ mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian; thiết bị phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến). Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến, được tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệu quả. Routing khác với bridging (bắc cầu) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấu trúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phép nhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ. Vì thế, routing làm việc tốt hơn bridging trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng chiếm ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet. Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ công, còn những mạng lớn hơn có topo mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựng thủ công các bảng đ ịnh tuyến là vô cùng khó khăn. Tuy nhiên, hầu hết mạng điện thoại chuyển mạch chung (public switched telephone network - PSTN) sử dụng bảng định tuyến được tính toán trước, với những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn. Định tuyến động (dynamic routing) cố gắng giải quyết vấn đề này bằng việc xây dựng bảng định tuyến một cách tự động, dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, và cho phép mạng hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi và nghẽn. Định tuyến động chiếm ưu thế trên Internet. Tuy nhiên, việc cấu hình các giao thức định tuyến thường đòi hỏi nhiều kinh nghiệm; đừng nên nghĩ rằng kỹ thuật nối mạng đã phát triển đến mức hoàn thành tự động việc định tuyến. Cách tốt nhất là nên kết hợp giữa định tuyến t hủ công và tự động. Những mạng trong đó các gói thông tin được vận chuyển, ví dụ như Internet, chia dữ liệu thành các gói, rồi dán nhãn với các đích đến cụ thể và mỗi gói được lập lộ trình riêng biệt. Các mạng xoay vòng, như mạng điện thoại, cũng thực hiện định tuyến để tìm đường cho các vòng (ví dụ như cuộc gọi điện thoại) để chúng có thể gửi lượng dữ liệu lớn mà không phải tiếp tục lặp lại địa chỉ đích. Định tuyến IP truyền thống vẫn còn tương đối đơn giản vì nó dùng cách định tuyến bước kế tiếp (next-hop routing), router chỉ xem xét nó sẽ gửi gói thông tin đến đâu, và không quan tâm 0
đường đi sau đó của gói trên những bước truyền còn lại. Tuy nhiên, những chiến lược định tuyến phức tạp hơn có thể được, và thường được dùng trong những hệ thống như MPLS, ATM hay Frame Relay, những hệ thống này đôi khi được sử dụng như công nghệ bên dưới để hỗ trợ cho mạng IP. Các lớp thuật toán định tuyến: 2. Thuật toán vector (distance-vector routing protocols): a. Thuật toán này dùng thuật toán Bellman-Ford. Phương pháp này chỉ định một con số, gọi là chi phí (hay trọng số), cho mỗi một liên kết giữa các node trong mạng. Các node sẽ gửi thông tin từ điểm A đến điểm B qua đường đi mang lại tổng chi phí thấp nhất (là tổng các chi phí của các kết nối giữa các node được dùng). Thuật toán hoạt động với những hành động rất đơn giản. Khi một node khởi động lần đầu, nó chỉ biết các node kề trực tiếp với nó, và chi phí trực tiếp để đi đến đó (thông tin này, danh sách của các đích, tổng chi phí của từng node, và bước kế tiếp để gửi dữ liệu đ ến đó tạo nên bảng định tuyến, hay bảng khoảng cách). Mỗi node, trong một tiến trình, gửi đến từng “hàng xóm” tổng chi phí của nó để đi đến các đích mà nó biết. Các node “hàng xóm” phân tích thông tin này, và so sánh với những thông tin mà chúng đang “biết”; bất kỳ điều gì cải thiện được những thông tin chúng đang có sẽ được đưa vào các bảng định tuyến của những “hàng xóm” này. Đến khi kết thúc, tất cả node trên mạng sẽ tìm ra bước truyền kế tiếp tối ưu đến tất cả mọi đích, và tổng chi phí tốt nhất. Khi một trong các node gặp vấn đề, những node khác có sử dụng node hỏng này trong lộ trình của mình sẽ loại bỏ những lộ trình đó, và tạo nên thông tin mới của bảng định tuyến. Sau đó chúng chuyển thông tin này đến tất cả node gần kề và lặp lại quá trình trên. Cuố i cùng, tất cả node trên mạng nhận được thông tin cập nhật, và sau đó sẽ tìm đường đi mới đến tất cả các đích mà chúng còn tới được. Thuật toán trạng thái kết nối (Link-state routing protocols): b. Khi áp dụng các thuật toán trạng thái kết nối, mỗi node sử dụng dữ liệu cơ sở của nó như là một bản đồ của mạng với dạng một đồ thị. Để làm điều này, mỗi node phát đi tới tổng thể mạng những thông tin về các node khác mà nó có thể kết nối được, và từng node góp thông tin một cách độc lập vào bản đồ. Sử dụng bản đồ này, mỗi router sau đó sẽ quyết định về tuyến đường tốt nhất từ nó đến mọi node khác. Thuật toán đã làm theo cách này là Dijkstra, bằng cách xây dựng cấu trúc dữ liệu khác, dạng cây, trong đó node hiện tại là gốc, và chứa mọi noded khác trong mạng. Bắt đầu với một cây ban đầu chỉ chứa chính nó. Sau đó lần lượt từ tập các node chưa được thêm vào cây, nó sẽ thêm node có chi phí thấp nhất để đến một node đã có trên cây. Tiếp tục quá trình đến khi mọi node đều được thêm. 1
Cây này sau đó phục vụ để xây dựng bảng định tuyến, đưa ra bước truyền kế tiếp tốt ưu, … để từ một node đến bất kỳ node khác trên mạng. So sánh các thuật toán định tuyến: c. Các giao thức định tuyến với thuật toán vector tỏ ra đơn giản và hiệu quả trong các mạng nhỏ, và đòi hỏi ít (nếu có) sự giám sát. Tuy nhiên, chúng không làm việc tốt, và có tài nguyên tập hợp ít ỏi, dẫn đến sự phát triển của các thuật toán trạng thái kết nối tuy phức tạp hơn nhưng tốt hơn để dùng trong các mạng lớn. Giao thức vector kém hơn với rắc rối về đếm đến vô tận. Ưu điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là phản ứng nhanh nhạy hơn, và trong một khoảng thời gian có hạn, đối với sự thay đổi kết nối. Ngoài ra, những gói được gửi qua mạng trong định tuyến bằng trạng thái kết nối thì nhỏ hơn những gói dùng trong định tuyến bằng vector. Định tuyến bằng vector đòi hỏi bảng định tuyến đầy đủ phải được truyền đi, trong khi định tuyến bằng trạng thái kết nối thì chỉ có thông tin về “hàng xóm” của node được truyền đi. Vì vậy, các gói này dùng tài nguyên mạng ở mức không đán g kể. Khuyết điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là nó đòi hỏi nhiều sự lưu trữ và tính toán để chạy hơn định tuyến bằng vector. Giao thức được định tuyến và giao thức định tuyến: 3. Giao thức được định tuyến (routed protocols hay routable protocols): a. Một giao thức đã được định tuyến là bất kỳ một giao thức mạng nào cung cấp đầy đủ thông tin trong địa chỉ tầng mạng của nó để cho phép một gói tin được truyền đi từ một máy chủ (host) đến máy chủ khác dựa trên sự sắp xếp về địa chỉ, không cần biết đến đường đi tổng thể từ nguồn đến đích. Giao thức đã được định tuyến định nghĩa khuôn dạng và mục đích của các trường có trong một gói. Các gói thông thường được vận chuyển từ hệ thống cuối đến một hệ thống cuối khác. Hầu như tất cả giao thức ở tầng 3 các giao thức khác ở các tầng trên đều có thể được định tuyến, IP là một ví dụ. Nghĩa là gói tin đã đuợc định hướng (có địa chỉ rõ ràng) giống như lá thư đã được ghi địa chỉ rõ chỉ còn chờ routing (tìm đường đi đến địa chỉ đó) Các giao thức ở tầng 2 như Ethernet là những giao thức không định tuyến được, vì chúng chỉ chứa địa chỉ tầng liên kết, không đủ để định tuyến: một số giao thức ở tầng cao dựa trực tiếp vào đây mà không có thêm địa chỉ tầng mạng, như NetBIOS, cũng không định tuyến được. Giao thức định tuyến (routing protocols): b. Giao thức định tuyến được dùng trong khi thi hành thuật toán định tuyến để thuận tiện cho việc trao đổi thông tin giữa các mạng, cho phép các router xây dựng bảng định tuyến một cách linh hoạt. Trong một số trường hợp, giao thức định tuyến có thể tự chạy đè lên giao thức đã được định tuyến: ví dụ, BGP chạy đè trên TCP: cần chú ý là trong quá trình thi hành hệ thống không tạo ra sự lệ thuộc giữa giao thức định tuyến và đã được định tuyến. 2
c. Danh sách các giao thức định tuyến: Giao thức định tuyến trong o Router Information Protocol (RIP) o Open Shortest Path First (OSPF) o Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) Hai giao thức sau đây thuộc sở hữa của Cisco, và được hỗ trợ bởi các router o Cisco hay những router của những nhà cung cấp mà Cisco đã đăng ký công nghệ:  Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)  Enhanced IGRP (EIGRP) Giao thức định tuyến ngoài o Exterior Gateway Protocol (EGP) o Border Gateway Protocol (BGP) o Constrained Shortest Path First (CSPF) Thông số định tuyến: 4. Một thông số định tuyến bao gồm bất kỳ giá trị nào được dùng bởi thuật toán định tuyến để xác định một lộ trình có tốt hơn lộ trình khác hay không. Các thông số có thể là những thông tin như băng thông (bandwidth), độ trễ (delay), đếm bước truyền, chi phí đường đi, trọng số, kích thước tối đa gói tin (MTU - Maximum transmission unit), độ tin cậy, và chi phí truyền thông. Bảng định tuyến chỉ lưu trữ những tuyến tốt nhất có thể, trong khi cơ sở dữ liệu trạng thái kết nối hay topo có thể lưu trữ tất cả những thông tin khác. Router dùng tính năng phân loại mức tin cậy (administrative distance -AD) để chọn đường đi tốt nhất khi nó “biết” hai hay nhiều đường để đến cùng một đích theo các giao thức khác nhau. AD định ra độ tin cậy của một giao thức định tuyến. Mỗi giao thức định tuyến được ưu tiên trong thứ tự độ tin cậy từ cao đến thấp nhất có một giá trị AD. Một giao thức có giá trị AD thấp hơn thì được tin cậy hơn, ví dụ: OSPF có AD là 110 sẽ được chọn thay vì RIP có AD là 120. 3
Bảng sau đây cho biết sự sắp xếp mức tin cậy được dùng trong các router Cisco Giao thức Administrative distance Nối trực tiếp 0 Static route 1 EIGRP summary route 5 External BGP 20 Internal EIGRP 90 IGRP 100 OSPF 110 IS-IS 115 RIP 120 EGP 140 ODR 160 External EIGRP 170 Internal BGP 200 Không xác định 255 5. Các lớp giao thức định tuyến: Dựa vào quan hệ của các dòng router với các hệ thống tự trị, có nhiều lớp giao thức định tuyến như sau: Giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc xuất hiện ở những mạng không có hoặc ít phương tiện truyền dẫn. Interior Gateway Protocols (IGPs) trao đổi thông tin định tuyến trong một AS. Các ví dụ thường thấy là: o IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) o EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) o OSPF (Open Shortest Path First) o RIP (Routing Information Protocol) o IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) Exterior Gateway Protocols (EGPs) định tuyến giữa các AS. EGPs gồm: EGP (giao thức cũ để nối mạng Internet trước đây, bây giờ đã lỗi thời) o BGP (Border Gateway Protocol: phiên bản hiện tại, BGPv4, có từ khoảng năm o 1995) 4
Phần 3: Mô hình TCP/IP Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng. Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Giao thức IP: I. Tổng quát: 1. Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của giao thức tầng mạng trong mô hình OSI. Giao thức IP là một giao thức kiểu không li ên kết (connectionless) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. Các giao thức trong mạng IP: 2. Để mạng với giao thức IP hoạt động được tốt người ta cần một số giao thức bổ sung, các giao thức này đều không phải là bộ phận của giao thức IP và giao thức IP sẽ dùng đến chúng khi cần. Giao thức ARP (Address Resolution Protocol): Ở đây cần lưu ý rằng các địa chỉ IP được dùng để định danh các host và mạng ở tầng mạng của mô hình OSI, và chúng không phải là các địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC) của các trạm trên đó một mạng cục bộ (Ethernet, Token Ring). Trên một mạng cục bộ hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau. Như vậy vấn đề đặt ra là phải tìm được ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa chỉ vật lý của một trạm. Giao thức ARP đã được xây dựng để tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP khi cần thiết. Giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Là giao thức ngược với giao thức ARP. Giao thức RARP được dùng để tìm địa chỉ IP từ địa chỉ vật lý. Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol): Giao thức này thực hiện truyền các thông báo điều khiển (báo cáo về các tình trạng các lỗi trên mạng) giữa các gateway hoặc một nút của liên mạng. Tình trạng lỗi có thể là: một gói tin IP không thể tới đích của nó, hoặc một router không đủ bộ nhớ đệm để lưu và chuyển một gói tin IP, một thông báo 5
ICMP được tạo và chuyển cho IP. IP sẽ "bọc" (encapsulate) thông báo đó với một IP header và truyền đến cho router hoặc trạm đích. Các bước hoạt động của IP: 3. Khi giao thức IP được khởi động nó trở thành một thực thể tồn tại trong máy tính và bắt đầu thực hiện những chức năng của mình, lúc đó thực thể IP là cấu thành của tầng mạng, nhận yêu cầu từ các tầng trên nó và gửi yêu cầu xuống các tầng dưới nó. Đối với thực thể IP ở máy nguồn, khi nhận được một yêu cầu gửi từ tầng trên, nó thực hiện các bước sau đây: 1. Tạo một IP datagram dựa trên tham số nhận được. 2. Tính checksum và ghép vào header của gói tin. 3. Ra quyết định chọn đường: hoặc là trạm đích nằm trên cùng mạng hoặc một gateway sẽ được chọn cho chặng tiếp theo. 4. Chuyển gói tin xuống tầng dưới để truyền qua mạng. Đối với router, khi nhận được một gói tin đi qua, nó thực hiện các động tác sau: 1. Tính chesksum, nếu sai thì loại bỏ gói tin. 2. Giảm giá trị tham số Time - to Live. Nếu thời gian đã hết thì loại bỏ gói tin. 3. Ra quyết định chọn đường. 4. Phân đoạn gói tin, nếu cần. 5. Kiến tạo lại IP header, bao gồm giá trị mới của các vùng Time - to -Live, Fragmentation và Checksum. 6. Chuyển datagram xuống tầng dưới để chuyển qua mạng. Cuối cùng khi một datagram nhận bởi một thực thể IP ở trạm đích, nó sẽ thực hiện bởi các công việc sau: 1. Tính checksum. Nếu sai thì loại bỏ gói tin. 2. Tập hợp các đoạn của gói tin (nếu có phân đoạn). 3. Chuyển dữ liệu và các tham số điều khiển lên tầng trên. Giao thức điều khiển truyền dữ liệu TCP: II. TCP là một giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết giữa hai thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Một tiến trình ứng dụng trong một máy tính truy nhập vào các dịch vụ của giao thức TCP thông qua một cổng (port) của TCP. Số hiệu cổng TCP được thể hiện bởi 2 bytes. 6
H 3.1: Cổng truy nhập dịch vụ TCP Một cổng TCP kết hợp với địa chỉ IP tạo thành một đầu nối TCP/IP (socket) duy nhất trong liên mạng. Dịch vụ TCP được cung cấp nhờ một liên kết logic giữa một cặp đầu nối TCP/IP. Một đầu nối TCP/IP có thể tham gia nhiều liên kết với các đ ầu nối TCP/IP ở xa khác nhau. Trước khi truyền dữ liệu giữa 2 trạm cần phải thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ được giải phóng. Các thực thể của tầng trên sử dụng giao thức TCP thông qua các hàm gọi (function calls) trong đó có các hàm yêu cầu: để yêu cầu, để trả lời. Trong mỗi hàm còn có các tham số dành cho việc trao đổi dữ liệu. Các bước thực hiện để thiết lập một liên kết TCP/IP: Thiết lập một liên kết mới có thể được mở theo một trong 2 phương thức: chủ động (active) hoặc bị động (passive). Phương thức bị động, người sử dụng yêu cầu TCP chờ đợi một yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua một đầu nối TCP/IP (tại chỗ). Người sử dụng dùng hàm passive Open có khai báo cổng TCP và các thông số khác (mức ưu tiên, mức an toàn) Với phương thức chủ động, người sử dụng yêu cầu TCP mở một liên kết với một đầu nối TCP/IP ở xa. Liên kết sẽ được xác lập nếu có một hàm Passive Open tương ứng đã được thực hiện tại đầu nối TCP/IP ở xa đó. Số hiệu cổng Mô tả 0 Reserved 5 Remote job entry 7 Echo 9 Discard 11 Systat 13 Daytime 15 Nestat 17 Quotd (quote odd day) 20 ftp-data 7
21 ftp (control) 23 Telnet 25 SMTP 37 Time 53 Name Server 102 ISO - TSAP 103 X.400 104 X.400 Sending 111 Sun RPC 139 Net BIOS Session source 160 - 223 Reserved Bảng liệt kê một vài cổng TCP phổ biến. Khi người sử dụng gửi đi một yêu cầu mở liên kết sẽ được nhận hai thông số trả lời từ TCP. Thông số Open ID được TCP trả lời ngay lập tức để gán cho một liên kết cục bộ (local connection name) cho liên kết được yêu cầu. Thông số này về sau được dùng để tham chiếu tới liên kết đó. (Trong trường hợp nếu TCP không thể thiết lập được liên kết yêu cầu thì nó phải gửi tham số Open Failure để thông báo). Khi TCP thiết lập được liên kết yêu cầu nó gửi tham số Open Sucsess được dùng để thông báo liên kết đã được thiết lập thành công. Thông báo này được chuyển đến trong cả hai trường hợp bị động và chủ động. Sau khi một liên kết được mở, việc truyền dữ liệu trên liên kết có thể được thực hiện. Các bước thực hiện khi truyền và nhận dữ liệu: Sau khi xác lập được liên kết người sử dụng gửi và nhận dữ liệu. Việc gửi và nhận dữ liệu thông qua các hàm Send và Receive. Hàm Send: Dữ liệu được gửi xuống TCP theo các khối (block). Khi nhận được một khối dữ liệu, TCP sẽ lưu trữ trong bộ đệm (buffer). Nếu cờ PUSH được dựng thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm được gửi, kể cả khối dữ liệu mới đến sẽ được gửi đi. Ngược lại cờ PUSH không được dựng thì dữ liệu được giữ lại trong bộ đệm và sẽ gửi đi khi có cơ hội thích hợp (chẳng hạn chờ thêm dữ liệu nữa để gửi đi với hiệu quả hơn). Hàm receive: Ở trạm đích dữ liệu sẽ được TCP lưu trong bộ đệm gắn với mỗi liên kết. Nếu dữ liệu được đánh dấu với một cờ PUSH thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm (kể cả các dữ liệu được lưu từ trước) sẽ được chuyển lên cho người sử dụng. Còn nếu dữ liệu đến không được đánh dấu với cờ PUSH thì TCP chờ tới khi thích hợp mới chuyển dữ liệu với mục tiêu tăng hiệu quả hệ thống. 8
Nói chung việc nhận và giao dữ liệu cho người sử dụng đích của TCP phụ thuộc vào việc cài đặt cụ thể. Trường hợp cần chuyển gấp dữ liệu cho người sử dụng thì có thể dùng cờ URGENT và đánh dấu dữ liệu bằng bit URG để báo cho người sử dụng cần phải xử lý khẩn cấp dữ liệu đó. Các bước thực hiện khi đóng một liên kết: Việc đóng một liên kết khi không cần thiết được thực hiên theo một trong hai cách: dùng hàm Close hoặc dùng hàm Abort. Hàm Close: Yêu cầu đóng liên kết một cách bình thường. Có nghĩa là việc truyền dữ liệu trên liên kết đó đã hoàn tất. Khi nhận được một hàm Close TCP sẽ truyền đi tất cả dữ liệu còn trong bộ đệm thông báo rằng nó đóng liên kết. Lưu ý rằng khi một người sử dụng đã gửi đi một hàm Close thì nó vẫn phải tiếp tục nhận dữ liệu đến trên liên kết đó cho đến khi TCP đã báo cho phía bên kia biết về việc đóng liên kết và chuyển giao hết tất cả dữ liệu cho người sử dụng của mình. Hàm Abort: Người sử dụng có thể đóng một liên kết bất kỳ và sẽ không chấp nhận dữ liệu qua liên kết đó nữa. Do vậy dữ liệu có thể bị mất đi khi đang được truyền đi. TCP báo cho TCP ở xa biết rằng liên kết đã được hủy bỏ và TCP ở xa sẽ thông báo cho người sử dụng của mình. Một số hàm khác của TCP: Hàm Status: cho phép người sử dụng yêu cầu cho biết trạng thái của một liên kết cụ thể, khi đó TCP cung cấp thông tin cho người sử dụng. Hàm Error: thông báo cho người sử dụng TCP về các yêu cầu dịch vụ bất hợp lệ liên quan đến một liên kết có tên cho trước hoặc về các lỗi liên quan đến môi trường. Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment (đoạn dữ liệu), có các tham số với ý nghĩa như sau: H 3.2: Dạng thức của segment TCP Source Port (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm nguồn. Destination Port (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm đích. Sequence Number (32 bits): số hiệu của byte đầu tiên của segment trừ khi bit SYN 9
được thiết lập. Nếu bit SYN được thiết lập thì Sequence Number là số hiệu tuần tự khởi đầu (ISN) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN+1. Acknowledgment Number (32 bits): số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ để nhận. Ngầm ý báo nhận tốt (các) segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn. Data offset (4 bits): số lượng bội của 32 bit (32 bits words) t rong TCP header (tham số này chỉ ra vị trí bắt đầu của nguồn dữ liệu). Reserved (6 bits): dành để dùng trong tương lai. Control bit (các bit điều khiển):  URG: Vùng con trỏ khẩn (Urgent Poiter) có hiệu lực.  ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực.  PSH: Chức năng PUSH.  RST: Khởi động lại (reset) liên kết.  SYN: Đồng bộ hóa số hiệu tuần tự (sequence number).  FIN: Không còn dữ liệu từ trạm nguồn. Window (16 bits): cấp phát credit để kiểm soát nguồn dữ liệu (cơ chế cửa sổ). Đây chính là số lượng các byte dữ liệu, bắt đầu từ byte được chỉ ra trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận. Checksum (16 bits): mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment (header + data). Urgemt Poiter (16 bits): con trỏ này trỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi theo sau dữ liệu khẩn. Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập. Options (độ dài thay đổi): khai báo các option của TCP, trong đó có độ dài tối đa của vùng TCP data trong một segment. Paddinh (độ dài thay đổi): phần chèn thêm vào header để đảm bảo phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits. Phần thêm này gồm toàn số 0. TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định là 536 bytes. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng options. Tổng quan địa chỉ IP: III. Trước khi khảo sát cấu tạo, tính chất, nhiệm vụ của địa chỉ IP ta xét những tiền đề tạo nên nó: Đơn vị thông tin cơ bản trong máy tính được biểu diễn dưới dạng số nhị phân bao gồm 2 giá trị đếm là 0 và 1. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khác nó còn được biểu diễn bằng số bát phân, hay số thập lục phân. Hệ thống số đó được miêu tả ở bảng dưới đây lấy số thập phân làm so sánh tường minh: 10
Thập phân Nhị phân Thập lục phân Bát phân 0 0000 0 0 1 0001 1 1 2 0010 2 2 3 0011 3 3 4 0100 4 4 5 0101 5 5 6 0110 6 6 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F Thông thường muốn chuyển từ số nhị phân, bát phân, thập lục phân qua lại với nhau ta phải chuyển qua một bước trung gian về số thập lục phân Quy tắc chuyển các số nhị phân, bát phân, thập lục phân về cơ số 10: Chuyển số nhị phân: 1011012 = X10 : 1x25+0x24+1x23+1x22+0x21+1x20 =4510. Chuyển bát phân: 7368 = X10: 7x82+3x81+6x80=47810. Chuyển thập lục phân: F316 = X10: Fx161+3x160 =15x16+16x3 = 24310. Qui tắc chuyển từ hệ số thập phân về các hệ số khác, ở đây ta lấy ví dụ đối với số nhị phân: 1310=X2: dư 13/2 =6 1 dư 3/2 =1 1 dư 1/2 =0 1 Ta lấy số dư của phép chia cho 2 theo thứ tự từ dưới lên trên. Vậy ta đư ợc số nhị phân của số 13 thập phân là: 11012 Với các hệ số khác ta cũng thực hiện như vậy. Cấu trúc địa chỉ IP gồm 32bits, được chia thành 4 nhóm, mỗi nhóm 8 bits được biểu diễn như sau: 1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 Vậy giá trị 8 bits khi tất cả được bật lên 1, hiểu ở giá trị thập phân là: 255 Vậy những giá trị thập phân mà ta có thể gán 4 nhóm của 32 Bit là: 11
00000000- 00000000- 00000000- 00000000- 11111111 11111111 11111111 11111111 0-255 0-255 0-255 0-255 Vậy địa chỉ IP có cấu trúc được chia làm hai hoặc ba phần là network_id & host_id hoặc network_id & subnet_id & host_id. Là một con số có kích thước 32 bits. Khi trình bày người ta chia con số 32 bits này thành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bits, gọi là octet hoặc byte. Có các cách trình bày sau: Ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted -decimal notation). Ví dụ: 172.16.30.56. Ký pháp nhị phân. Ví dụ: 10101100 00010000 00011110 00111000. Ký pháp thập lục phân. Ví dụ: 82 39 1E 38. Không gian địa chỉ IP (gồm 232 địa chỉ) được chia thành 5 lớp (class) để dễ quản lý đó là: A, B, C, D và E. Trong đó các lớp A, B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet, lớp D dùng cho các nhóm multicast, còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Một số khái niệm về thuật ngữ liên quan: IV. Địa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau. Địa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Địa chỉ này không thể dùng để đặt cho một Interface. Ví dụ 172.29.0.0 Địa chỉ Broadcast: là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. Phần host id chỉ chứa các bit 1. Địa chỉ này cũng không thể dùng để đặt cho một host được. Ví dụ 172.29.255.255 Các phép toán làm việc trên bit : Phép AND Phép OR A B A and B A B A or B 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 Ví dụ sau minh hoạ phép AND giữa địa chỉ 172.29.14.10 và mask 255.255.0.0 172.29.14.10 = 10101100 00011101 00001110 00001010 AND 255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000 172.29.0.0 = 10101100 00011101 00000000 00000000 172.29.1.0 Mặt nạ mạng (Network Mask): là một con số dài 32 bits, là phương tiện giúp máy xác 12
định được địa chỉ mạng của một địa chỉ IP (bằng cách AND giữa địa chỉ IP với mặt nạ mạng) để phục vụ cho công việc routing. Mặt nạ mạng cũng cho biết số bit nằm trong phần host_id. Được xây dựng bằng cách bật các bit tương ứng vớp phần network_ id và tắt các bit tương ứng với phần host_id. Mặt nạ mặc định của các lớp không chia mạng con Lớp A 255.0.0 Lớp B 255.255.0.0 Lớp C 255.255.255.0 Các lớp địa chỉ: V. Lớp A: 1. Dành một byte cho phần network_id và ba byte cho phần host_id. H 3.3 Để nhận biết lớp A, bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dưới dạnh nhị phân, byte này có dạng 0XXXXXXX . Vì vậy, những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 (00000000) đến 127 (01111111) sẽ thuộc lớp A. Ví dụ : 50.14.32.8 Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm ID nhận dạng lớp A, còn lại 7 bits để đánh thứ tự các mạng, ta được 128 (27) mạng lớp A khác nhau. Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt là 0 và 127. Kết quả là lớp A chỉ còn 126 địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0 Phần host_id chiếm 24 bits, tức có thể đặt địa chỉ cho 16,777,216 host khác nhau trong mỗi mạng. Bỏ đi địa chỉ mạng (phần host_id chứa toàn các bit 0) và một địa chỉ Broadcast (phần host_id chứa toàn các bit 1) như vậy có tất cả 16,777,214 host khác nhau trong mỗi mạng lớ p A. Ví dụ đối với mạng 10.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến 10.255.255.254 H 3.4 13
Lớp B: 2. Dành 2 bytes cho mỗi phần network_id và host_id. H 3.5 Dấu hiệu để nhận dạng địa chỉ lớp B là byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng hai bit 10. Dưới dạng nhị phân, octet có dạng 10XXXXXX. Vì vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 128 (10000000) đến 191 (10111111) sẽ thuộc về lớp B. Ví dụ 172. 29.10.1 là một địa chỉ lớp B. Phần network_id chiếm 16 bits bỏ đi 2 bits làm ID cho lớp, còn lại 14 bits cho phép ta đánh thứ tự 16,384 (214) mạng khác nhau (128.0.0.0 đến 191.255.0.0). Phần host_id dài 16 bits hay có 65536 (216) giá trị khác nhau. Trừ đi 2 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B. Ví dụ đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ 172.29.0.1 đến 172.29.255.254 H 3.6 Lớp C: 3. Dành 3 bytes cho phần network_id và một byte cho phần host_id H 3.7 Byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng 3 bits 110 và dạng nhị phân của octet này là 110XXXXX. Như vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 192 (11000000) đến 223 (11011111) sẽ thuộc về lớp C. Ví dụ: 203.162.41.235 Phần network_id dùng 3 byte hay 24 bit, trừ đi 3 bit làm ID của lớp, còn lại 21 bit hay 2,097,152 (2 21) địa chỉ mạng ( từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0). Phần host_id dài 1 byte cho 256 (28) giá trị khác nhau. Trừ đi hai trường hợp đặc biệt ta còn 254 host khác nhau trong một mạng lớp C. Ví dụ, đối với mạng 203.162.41.0, các địa chỉ host hợp lệ là từ 203.162.41.1 đến 203.162.41.254 14
H 3.8 Lớp D và E: 4. Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 256 là các địa chỉ thuộc lớp D hoặc E. Do các lớp này không phục vụ cho việc đánh địa chỉ các host nên không trình bày ở đây. Ví dụ cách triển khai địa chỉ IP: 5. H3.9 Chia mạng con(subnetting): 6. Giả sử ta phải tiến hành đặt địa chỉ IP cho hệ thống có cấu trúc như sau: H 3.10 Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tất cả là 6 đường mạng riêng biệt để đặt cho hệ thống mạng của mình, mặc dù trong mỗi mạng chỉ dùng đến vài địa chỉ trong tổng số 65,534 địa chỉ hợp lệ ---> một sự phí phạm to lớn. Thay vì vậy, khi sử dụng kỹ thuật chia mạng con, ta chỉ cần sử dụng một đường mạng 150.150.0.0 và chia đường mạng này thành sáu mạng con theo hình bên dưới: 15
H 3.11 Rõ ràng khi cấp phát địa chỉ cho các hệ thống mạng lớn, người ta phải sử dụng kỹ thuật chia mạng con trong tình hình địa chỉ IP ngày càng khan hiếm. Xét về khía cạn h kỹ thuật, chia mạng con chính là việc dùng một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con. Lúc này cấu trúc của địa chỉ IP gồm 3 phần: network_id, subnet_id và host_id. Số bit dùng trong subnet_id bao nhiêu là tuỳ thuộc và chiến lược chia mạng con của người quản trị, có thể là con số tròn byte (8 bits) hoặc một số bit lẻ vẫn được. Tuy nhiên, ta không để subnet_id chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể là subnet_id ≤ host_id -2. H 3.12 Số lượng host trong mỗi mạng con được xác định bằng số bit trong phần host_id; 2x -2 (trường hợp đặc biệt) là số địa chỉ hợp lệ có thể đặt cho các host trong mạng con. Tương tự số bit trong phần subnet_id xác định số lượng mạng con. Giả sử số bit là y ---> 2y là số lượng mạng con có được. Một số khái niệm mới: Địa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): Bao gồm cả phần network_id và subnet_id, phần host_id chỉ chứa các bit 0. Theo hình trên thì ta có các địa chỉ mạng con sau: 150.150.1.0, 150.150.2.0… 16
Địa chỉ broadcast trong một mạng con: Bật tất cả các bit trong phần host_id lên 1. Ví dụ địa chỉ broadcast của mạng con 150.150.1.0 là 150.150.1.255. Mặt nạ mạng con (subnet mask): Giúp máy tính xác định được địa chỉ mạng con của một địa chỉ host. Để xây dựng mặt nạ mạng con cho một hệ thống địa chỉ, ta bật các bit trong phần host_id thành 0. Ví dụ mặt nạ mạng con dùng cho hệ thống mạng trong mô hình trên là 255.255.255.0 Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ 172.29.8.230) ta không t hể biết được host này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và có nếu chia thì dùng bao nhiêu bit để chia). Chính vì vậy khi ghi nhận địa chỉ IP của một host, ta cũng phải cho biết subnet mask là bao nhiêu, ví dụ 12.29.8.230/255.255.255.0 hoặc 172.29.8.230/24 Địa chỉ riêng (private address) và cơ chế chuyển đổi địa chỉ mạng(network 7. address translate -NAT): Tất cả các IP host khi kết nối vào mạng Internet đều phải có một địa chỉ IP o tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers Authority) cấp phát – gọi là địa chỉ hợp lệ (hay là được đăng ký). Tuy nhiên số lượng host kết nối vào mạng ngày càng gia tăng dẫn đến tình trạng khan hiếm địa chỉ IP. Một giải pháp đưa ra là sử dụng cơ chế NAT kèm theo RFC 1918 quy định danh sách địa chỉ riêng. Các địa chỉ này sẽ không được IANA cấp phát – hay còn gọi là địa chỉ không hợp lệ. Bảng sau liệt kê danh sách các địa chỉ này: Nhóm địa chỉ Lớp Số lượng mạng 10.0.0.0 đến A 1 10.255.255.255 172.16.0.0 đến B 16 172.32.255.255 192.168.0.0 đến C 256 192.168.255.255 17
Phần 4: Các thiết bị mạng Card giao tiếp mạng (NIC – Network Interface Card): I. Khái niệm: 1. Card giao tiếp mạng là một loại card mở rộng được gắn thêm trên máy tính, cung cấp giao tiếp vật lý và logic giữa máy tín h với các thiết bị mạng, hệ thống mạng thông qua phương tiện tru yền dẫn. NIC được gắn trên bo mạch chính của má y tính thông qua các khe cắm mở rộng như: ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral Component Interconnect), USB (Un iversal Serial Bus), PC MCIA (Personal Computer Memo ry Card International Association)-chức năng Plug and Play, PCI-Exp ress hoặc được tích hợp sẵn trên bo mạch chính. Trước khi nói về việc giao tiếp của NIC với các phương tiện truyền dẫn ta xét đến môi trường tru yền dẫn trong mạng má y tính. Môi trường tru yền trong mạng máy tính được chia làm hai loại: Vô tu yến, Hữu tuyến. Ở môi trường tru yền Hữu tu yến ứng với phương tiện tru yền là Cáp dẫn điện. Ở môi trường truyền Vô tu yến ứng với phương tiện tru yền là Sóng điện từ (từ tần số Radio đến tần số Hồng ngoại). Phần giao tiếp với các dạng Cáp dùng các chuẩn đầu nối: BNC, RJ-45, RJ-11, AUI, USB, Fiber connectors - đầu nối cáp quang. Phần giao tiếp với các dạng sóng điện từ đ ược thực hiện bởi 1 card W ireless có Angten tích hợp trên bo mạch của NIC hoặc card wireless rời sử dụng giao tiếp PC MCIA. Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ không dây, đặc biệt là sự ra đời của công nghệ Centrino dành cho Laptop-máy tính xách ta y đã làm cho các quan niệm kết nối mạng trước đâ y trở n ên mờ nhạt theo năm tháng. Ứng với mỗi loại mạng riêng biệt, như Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCNET ta có những loại NIC khác nhau được thiết kế phù hợp với các loại mạng đó dựa trên các chuẩn công nghệ đặc thù của loại mạng. Ứng với mỗi loại đầu nối (BNC, RJ-45, AUI…) có nh ững loại Cáp khác nhau để đấu nối. Trên mỗi NIC có một mã số được in ngay trên bề mặt của card. Mã số nà y gọi là đ ịa ch ỉ MAC (Media Access Control) ha y còn gọi địa chỉ vật lý của NIC. Đ ịa chỉ nà y do IEEE- Viện Công Nghệ Điện và Điện Tử cấp cho các nhà sản xuất NIC. Do đó đối với mỗi NIC địa chỉ nà y là du y nhất trên thế giới, bao gồm 6 b ytes có dạng XX-XX- XX-XX-XX- XX trong đó 3 bytes đầu là mã số của nhà sản xuất, 3 b ytes sau là serial của N IC do hãng 18
đó sản xuất. Mã số này được ghi vĩnh viễn vào trong ROM của NIC . Trên hầu hết các NIC đều được thiết kế sẵn 1 khe cắm PR OM remote-boot lưu trữ các chương trình khởi động từ xa. Dùng cho các máy trạm không có ổ cứng, chúng được khởi động từ một má y chủ hỗ trợ dịch vụ nà y. Các chức năng chính của NIC: 2. Chuẩn bị dữ liệu đ ưa lên mạng: trước khi đưa lên mạng, d ữ liệu phải được chu yển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền đi trên cáp, tín hiệu sóng điện từ để truyền ra không trung. Gởi và thỏa thuận các qu y tắc tru yền dữ liệu giữa má y tính với các thiết bị mạng. Kiểm soát luồng d ữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp. Giới thiệu các dạng NI C hiện nay đang được sử dụng: 3. Hình 4.1: NIC PC I tích hợp 3 cổng giao tiếp BNC,AUI,RJ-45 trên cùng 1 card. Hình 4.2: NIC ISA tích hợp RJ-45 và ST,SC để nối cáp quang. 19