mmt- 04-1.pdf
TRANSCRIPT
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
ThS. NGUYỄN CAO ĐẠT
E-mail:[email protected]
Bài giảng
Mạng máy tính
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
2
Bài giảng 8: Tầng Mạng
Tham khảo:
Chương 4: “Computer Networking – A top-down approach”
Kurose & Ross, 5th ed., Addison Wesley, 2010.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
3
Chương 4: Tầng mạng
Mục tiêu: Hiểu các được nguyên lý đằng sau các dịch vụ tầng
mạng: các mô hình dịch vụ tầng mạng
một bộ định tuyến làm việc như thế nào
định tuyến (chọn đường đi)
xử lý với vấn đề qui mô mạng
chủ đề nâng cao: IPv6, tính di động
diễn giải, hiện thực trong Internet
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
4
Chương 4: Tầng Mạng
4.1 Giới thiệu
4.2 Bên trong bộ định tuyến là gì?
4.3 IP: Internet Protocol
Định dạng gói tin
Đánh địa chỉ IPv4
ICMP
IPv6
4.4 Các giải thuật định tuyến
Trạng thái liên kết
Véc-tơ Khoảng cách
Định tuyến phân cấp
4.5 Định tuyến trong Internet
RIP
OSPF
BGP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
5
Tầng mạng
truyền đoạn dữ liệu từ máy gửi tới máy nhận
máy gửi đóng gói đoạn thành gói tin
máy nhận, phát gói tin lên tầng vận chuyển
giao thức tầng mạng nằm trong mọi máy, BĐT
BĐT kiểm tra trường mào đầu trong mọi gói IP đi qua nó
ứng dụng truyền tải
mạng liên kết dl
vật lý
ứng dụng truyền tải
mạng liên kết dl
vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
mạng
liên kết dl vật lý
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
6
Hai chức năng quan trọng của tầng Mạng
chuyển tiếp: di chuyển các gói tin từ đầu vào của BĐT tới đầu ra thích hợp
định tuyến: xác định đường đi cho gói tin từ nguồn tới đích.
các giao thức định tuyến
ý nghĩa tương đồng: Du lịch
định tuyến: quá trình lập ra đường đi từ điểm xuất phát tới đích
chuyển tiếp: quá trình đi qua một trạm trung gian
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
7
Chương 4: Tầng Mạng
4.1 Giới thiệu
4.2 Bên trong bộ định tuyến là gì?
4.3 IP: Internet Protocol
Định dạng gói tin
Đánh địa chỉ IPv4
ICMP
IPv6
4.4 Các giải thuật định tuyến
Trạng thái liên kết
Véc-tơ Khoảng cách
Định tuyến phân cấp
4.5 Định tuyến trong Internet
RIP
OSPF
BGP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
8
Tổng quan về kiến trúc Bộ Định Tuyến
Hai chức năng chính của BĐT:
chạy giải thuật/giao thức định tuyến (RIP, OSPF, BGP)
chuyển tiếp các gói tin từ đầu vào đến đầu ra
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
9
Chức năng của cổng vào
chuyển mạch không tập trung: cho đích của gói tin, tìm cổng ra sử dụng
bảng chuyển mạch trong bộ nhớ của cổng vào
mục tiêu: hoàn thành xử lý ở cổng vào với ‘tốc độ đường truyền’
xếp hàng: nếu gói tin tới nhanh hơn tốc độ chuyển tiếp vào cơ cấu chuyển mạch
Tầng vật lý: nhận các bit
Tầng liên kết: ở chương sau
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
10
Ba loại cơ cấu chuyển mạch
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
11
Chuyển mạch thông qua Bộ Nhớ
BĐT thế hệ đầu tiên:
máy tính truyền thống với cơ chế chuyển mạch dưới sự điều khiển trực tiếp của CPU
gói tin được chép vào bộ nhớ hệ thống
vận tốc bị hạn chế bởi băng thông của bộ nhớ (mỗi gói đi qua mạch bus 2 hai lần)
Input
Port Output
Port
Memory
System Bus
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
12
Chuyển gói thông qua mạch dẫn Bus
gói tin đi từ bộ nhớ của cổng vào tới bộ nhớ của cổng ra thông qua một mạch chia sẻ (shared bus)
tranh giành bus: tốc độ chuyển mạch bị hạn chế bởi băng thông của bus
32 Gbps bus, Cisco 5600: vận tốc vừa phải cho các BĐT truy cập và xí nghiệp
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
13
Chuyển mạch thông qua một Mạng Liên Kết Lẫn Nhau
khắc phục được hạn chế băng thông của bus
thiết kế cao cấp: chia gói tin thành những ô độ dài xác định, chuyển các ô đó qua cơ cấu c/mạch.
Cisco 12000: chuyển 60 Gbps thông qua một mạng kết nối lẫn nhau
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
14
Cổng ra
Việc nhớ tạm diễn ra khi các gói tin đến từ cơ cấu c/mạch nhanh hơn tốc độ truyền tải
Nguyên lý lập lịch sẽ lựa chọn giữa những gói tin đang xếp hàng để truyền tải
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
15
Xếp hàng ở Cổng Ra
nhớ tạm khi mà tốc độ tới vượt quá tốc độ của đường đi ra
xếp hàng (trễ) và mất gói là do tràn bộ nhớ tạm của cổng ra!
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
16
Nhớ tạm bao nhiêu thì đủ?
RFC 3439: bộ nhớ đệm trung bình bằng RTT “trung bình” (khoảng 250 msec) nhân với băng thông của liên kết C
vd, C = 10 Gbps :bộ nhớ 2.5 Gbit
Giá trị khuyến cáo: với N luồng, bộ nhớ tạm bằng
RTT C .
N
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
17
Xếp hàng ở cổng vào
Cơ cấu chuyển mạch chậm hơn tốc độ cổng vào -> xếp hàng có thể xảy ra ở cổng vào
Khóa đầu-dòng (HOL) : gói tin xếp ở đầu dòng ngăn các gói khác di chuyển về trước
độ trễ xếp hàng và mất gói là do tràn bộ nhớ tạm ở cổng vào!
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
18
Chương 4: Tầng Mạng
4.1 Giới thiệu
4.2 Bên trong bộ định tuyến là gì?
4.3 IP: Internet Protocol
Định dạng gói tin
Đánh địa chỉ IPv4
ICMP
IPv6
4.4 Các giải thuật định tuyến
Trạng thái liên kết
Véc-tơ Khoảng cách
Định tuyến phân cấp
4.5 Định tuyến trong Internet
RIP
OSPF
BGP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
19
Tầng mạng của Internet
bảng chuyển tiếp
Chức năng của tầng mạng của máy tính, BĐT
G/thức định tuyến •chọn đường đi •RIP, OSPF, BGP
giao thức IP •qui tắc đánh địa chỉ •định dạng gói tin •qui tắc xử lí gói tin
giao thức ICMP •báo cáo lỗi •gửi tín hiệu tới bđt
Tầng truyền tải: TCP, UDP
Tầng liên kết
tầng vật lý
Tầng Mạng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
20
Chương 4: Tầng Mạng
4.1 Giới thiệu
4.2 Bên trong bộ định tuyến là gì?
4.3 IP: Internet Protocol
Định dạng gói tin
Đánh địa chỉ IPv4
ICMP
IPv6
4.4 Các giải thuật định tuyến
Trạng thái liên kết
Véc-tơ Khoảng cách
Định tuyến phân cấp
4.5 Định tuyến trong Internet
RIP
OSPF
BGP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
21
Định dạng gói tin IP
ver length
32 bits
dữ liệu (độ dài bất kì,
thông thường là một đoạn TCP hoặc UDP)
16-bit identifier
header checksum
time to live
32 bit địa chỉ IP nguồn
phiên bản giao thức IP
độ dài mào đầu(bytes)
thời gian sống
dùng cho phân đoạn/ ghép đoạn
tổng độ dài gói tin (bytes)
giao thức tầng trên
head. len
type of service
“loại” dữ liệu flgs
fragment offset
upper layer
32 bit địa chỉ IP đích
Tùy chọn (nếu có) vd, tem thời điểm, lưu đường đi, danh sách bđt sẽ đi qua.
chi phí cho TCP?
20 byte của TCP
20 byte của IP
= 40 bytes + mào đầu của ứ/dụng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
22
Phân đoạn & ghép đoạn IP
liên kết trong mạng có kích thước truyền tải tối đa MTU – là kích thước lớn nhất có thể của một khung dữ liệu lớp liên kết.
các loại liên kết khác nhau sẽ có MTU khác nhau
gói tin IP lớn được chia ra (“phân đoạn”)
một gói tin trở thành vài gói tin
chỉ “ghép đoạn” tại đích đến cuối cùng
các bit trong mào đầu IP được dùng để xác định và sắp thứ tự các đoạn
sự phân đoạn: vào: một gói tin lớn ra: 3 gói nhỏ hơn
ghép đoạn
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
23
Phân đoạn & ghép đoạn IP
ID =x
offset =0
fragflag =0
length =4000
ID =x
offset =0
fragflag =1
length =1500
ID =x
offset =185
fragflag =1
length =1500
ID =x
offset =370
fragflag =0
length =1040
Một gói tin lớn bị chia thành vài gói tin nhỏ hơn
Ví dụ
gói tin 4000 byte
MTU = 1500 bytes
1480 bytes trong trường dữ liệu
khoảng cách = 1480/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
24
Chương 4: Tầng Mạng
4.1 Giới thiệu
4.2 Bên trong bộ định tuyến là gì?
4.3 IP: Internet Protocol
Định dạng gói tin
Đánh địa chỉ IPv4
ICMP
IPv6
4.4 Các giải thuật định tuyến
Trạng thái liên kết
Véc-tơ Khoảng cách
Định tuyến phân cấp
4.5 Định tuyến trong Internet
RIP
OSPF
BGP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
25
Đánh địa chỉ IP: giới thiệu
địa chỉ IP: 32-bit là kí hiệu định danh cho máy, và giao diện của bđt
giao diện: liên kết giữa máy/bđt và liên kết vật lý
bđt thông thường có nhiều giao diện
máy tính thường chỉ có 1 giao diện
địa chỉ IP liên kết với mỗi giao diện
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4 223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2 223.1.3.1
223.1.3.27
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001
223 1 1 1
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
26
Mạng con (subnet)
Địa chỉ IP:
phần mạng con (các bit bậc cao)
phần máy (các bít bậc thấp)
Mạng con là gì ? giao diện của thiết bị với
cùng phần mạng con trong địa chỉ IP
có thể giao tiếp với nhau về mặt vật lý mà không cần qua bộ định tuyến
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4 223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2 223.1.3.1
223.1.3.27
mạng chứa 3 mạng con
subnet
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
27
Mạng con
Công thức
Để xác định mạng con, tháo mỗi giao diện ra khỏi máy tính hoặc bđt, tạo ra những vùng mạng bị cách ly. Mỗi mạng bị cách ly như vậy được gọi là mạng con.
223.1.1.0/24 223.1.2.0/24
223.1.3.0/24
Subnet mask: /24
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
28
Mạng con
Có bao nhiêu mạng con trong hình bên?
223.1.1.1
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.2.2/24 223.1.2.1/24
223.1.2.6/24
223.1.3.2 223.1.3.1
223.1.3.27
223.1.1.2
223.1.7.1/30
223.1.7.2/30 223.1.7.6/30 223.1.7.5/30
223.1.7.10/30
223.1.7.9/30
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
29
Đánh địa chỉ IP: CIDR
CIDR: Classless InterDomain Routing Định tuyến liên miền không phân lớp phần mạng con có độ dài bất kì
định dạng của địa chỉ: a.b.c.d/x, với x là số bit của phần mạng con trong địa chỉ
11001000 00010111 00010000 00000000
phần mạng con
phần máy
200.23.16.0/23
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
30
Địa chỉ IP: làm sao để lấy?
Hỏi: Làm thế nào máy tính lấy được địa chỉ IP?
lưu cứng bởi quản trị viên hệ thống trong một tệp
Windows: control-panel->network->configuration->tcp/ip->properties
UNIX: /etc/rc.config
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: lấy địa chỉ IP động từ một máy chủ
“plug-and-play”
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
31
DHCP: Giao thức cấu hình máy động
Mục đích: cho phép máy lấy địa chỉ IP động tự động từ máy chủ trong mạng khi nó tham gia vào mạng
Có thể làm mới địa chỉ
Cho phép sử dụng lại địa chỉ
Hỗ trợ người dùng di động (laptop) khi họ muốn tham gia vào mạng
Tổng quan DHCP:
máy khách phát tán thông điệp “DHCP discover”
máy chủ DHCP trả lời với thông điệp “DHCP offer”
khách yêu cầu địa chỉ IP: th/điệp “DHCP request”
máy chủ DHCP gửi địa chỉ: t/điệp “DHCP ack”
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
32
Kịch bản khách-chủ DHCP
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4 223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2 223.1.3.1
223.1.3.27
A
B
E
máy chủ DHCP
khách DHCP đến cần địa chỉ của mạng này
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
33
Kịch bản khách-chủ DHCP máy chủ DHCP: 223.1.2.5 khách
t/g
DHCP discover
src : 0.0.0.0, 68
dest.: 255.255.255.255,67
yiaddr: 0.0.0.0
transaction ID: 654
DHCP offer
src: 223.1.2.5, 67
dest: 255.255.255.255, 68
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 654
Lifetime: 3600 secs DHCP request
src: 0.0.0.0, 68
dest:: 255.255.255.255, 67
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 655
Lifetime: 3600 secs
DHCP ACK
src: 223.1.2.5, 67
dest: 255.255.255.255, 68
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 655
Lifetime: 3600 secs
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
34
Địa chỉ IP: đặt một địa chỉ ntn?
Hỏi: Làm thế nào mà mạng tìm ra phần mạng con của địa chỉ IP?
Đáp: lấy phần được phân phối trong không gian địa chỉ của nhà cung cấp của nó
ISP's 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
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
35
Đánh địa chỉ phân cấp: gộp tuyến đường (route aggregation)
“Gửi cho tôi các gói tin với địa chỉ bắt đầu bằng 200.23.16.0/20”
200.23.16.0/23
200.23.18.0/23
200.23.30.0/23
ISP-1
Tổ chức 0
Tổ chức 7 Internet
Tổ chức 1
ISP-ABC “Gửi cho tôi các gói tin với địa chỉ bắt đầu bằng 199.31.0.0/16”
200.23.20.0/23
Tổ chức 2
.
.
.
.
.
.
Đánh địa chỉ phân cấp cho phép quảng bá thông tin định tuyến một cách hiệu quả:
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
36
Đánh địa chỉ phân cấp: những tuyến đường cụ thể hơn
ISP-ABC có đường đi cụ thể hơn tới Tổ chức 1
“Gửi cho tôi các gói tin với địa chỉ bắt đầu bằng 200.23.16.0/20”
200.23.16.0/23
200.23.18.0/23
200.23.30.0/23
ISP-1
Tổ chức 0
Tổ chức 7 Internet
Tổ chức 1
ISP-ABC “Gửi cho tôi các gói tin với địa chỉ bắt đầu bằng 199.31.0.0/16 hoặc 200.23.18.0/23”
200.23.20.0/23
Tổ chức 2
.
.
.
.
.
.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
37
Đánh địa chỉ IP: Làm sao để có IP?
H: Làm sao ISP lấy được một khối địa chỉ?
Đ: ICANN: Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers
cấp phát địa chỉ
quản lí DNS
đăng kí tên miền, giải quyết tranh chấp
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
38
NAT: Sự dịch địa chỉ mạng
10.0.0.1
10.0.0.2
10.0.0.3
10.0.0.4
138.76.29.7
mạng cục bộ (vd, mạng gia đình)
10.0.0/24
phần còn lại của Internet
Các gói tin với mà nguồn và đích đều nằm trong mạng này
sẽ có địa chỉ 10.0.0/24 cho nguồn và đích (như b/thường)
Tất cả gói tin đi ra khỏi mạng nội bộ đều có cùng một địa chỉ IP NAT
nguồn: 138.76.29.7, và số cổng khác nhau
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
39
NAT: Sự dịch địa chỉ mạng
Động lực: mạng nội bộ sử dụng chỉ một địa chỉ IP cho việc liên lạc với bên ngoài:
không cần một dải địa chỉ từ ISP: chỉ một địa chỉ IP cho tất cả các thiết bị
có thể thay đổi địa chỉ của thiết bị trong mạng cục bộ mà không ảnh hưởng đến thế giới bên ngoài
có thể thay đổi ISP mà không thay đổi địa chỉ của thiết bị trong mạng cục bộ
các thiết bị trong mạng cục bộ không được đánh địa chỉ công cộng, có thể thấy đươc bởi mạng ngoài (một điểm cộng cho bảo mật).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
40
NAT: Sự dịch địa chỉ mạng
Hiện thực: bộ định tuyến NAT phải: gói tin đi ra: thay thế (IP nguồn, số cổng) của mọi gói tin đi ra
thành (IP NAT, số cổng mới)
. . . khách/chủ từ xa sẽ trả lời sử dụng (IP NAT, số cổng mới) làm địa chỉ đích.
ghi nhớ (trong bảng dịch NAT) mọi cặp dịch từ (IP nguồn, số cổng) tới (IP NAT, số cổng mới)
gói tin đi vào: thay thế (IP NAT, số cổng mới) trong trường đích của mọi gói tin đi vào bằng (IP nguồn, số cổng) tương ứng lưu trong bảng NAT
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
41
NAT: Sự dịch địa chỉ mạng
10.0.0.1
10.0.0.2
10.0.0.3
S: 10.0.0.1, 3345 D: 128.119.40.186, 80
1
10.0.0.4
138.76.29.7
1: máy 10.0.0.1 gửi gói tin tới 128.119.40.186, 80
bảng dịch NAT Địa chỉ WAN địa chỉ LAN
138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345 …… ……
S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 3345
4
S: 138.76.29.7, 5001 D: 128.119.40.186, 80 2
2: bđt NAT đổi địa chỉ nguồn của gói tin từ 10.0.0.1, 3345 thành 138.76.29.7,5001, cập nhật bảng
S: 128.119.40.186, 80 D: 138.76.29.7, 5001
3
3: Gói trả lời tới địa chỉ đích: 138.76.29.7, 5001
4: bđt NAT đổi địa chỉ đích của gói tin từ 138.76.29.7, 5001 thành 10.0.0.1, 3345
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
42
NAT: Sự dịch địa chỉ mạng
trường số-cổng 16-bit:
60,000 kết nối đồng thời với một địa chỉ LAN!
NAT đang bị tranh cãi:
bđt nên chỉ làm việc ở lớp 3
vi phạm nguyên lý đầu cuối-tới-đầu cuối
NAT phải được xem xét khi thiết kế các ứng dụng, ví dụ: ứng dụng P2P
sự thiếu địa chỉ nên được giải quyết bằng IPv6
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
43
Vấn đề truy cập vào trong NAT
khách muốn truy cập vào máy chủ với địa chỉ 10.0.0.1 máy chủ địa chỉ 10.0.0.1 chỉ
dùng trong LAN (khách không thể dùng nó làm địa chỉ đích)
chỉ có một địa chỉ nhìn thấy từ bên ngoài là địa chỉ NAT: 138.76.29.7
giải pháp 1: cấu hình NAT tĩnh, để chuyển tiếp yêu cầu kết nối tới cổng nhất định nào đó sang máy chủ vd: (123.76.29.7, cổng 2500)
luôn luôn được chuyển tới 10.0.0.1, cổng 25000
10.0.0.1
10.0.0.4
bđt NAT
138.76.29.7
Khách ?
Chủ
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
44
Vấn đề truy cập vào trong NAT
giải pháp 2: Giao thức Universal
Plug and Play (UPnP) Internet
Gateway Device (IGD). Cho
phép máy trong mạng NAT: học địa chỉ IP công cộng
(138.76.29.7) thêm/xóa các ánh xạ cổng (với thời gian cho thuê)
vd, cấu hình ánh xạ cổng NAT tự
động, tĩnh
10.0.0.1
10.0.0.4
NAT router
138.76.29.7
IGD
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2011
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN
Bài giảng 1 - Chương 4: Tầng Mạng
45
Vấn đề truy cập vào trong NAT
giải pháp 3: chuyển tiếp gói (dùng trong Skype)
khách trong NAT thiết lập kết nối tới máy chủ chuyển tiếp
khách bên ngoài kết nối tới MCCT
MCCT tạo cầu nối gói tin giữa 2 kết nối
138.76.29.7
Client
10.0.0.1
bđt NAT
1. kết nối tới MCCT khởi tạo bởi máy trong NAT
2. kết nối tới MCCT khởi tạo bởi máy ngoài NAT
3. chuyển tiếp được thiết lập