Bài giảng Giao thức TCP/IP (Bản hay)

Giao thức TCP/IPĐịa chỉ IPNội dungĐịnh vị thiết bị đầu cuối trên mạngNhắc lại một số khái niệm về số nhị phânCấu trúc địa chỉ IP phiên bản 4Sự phân lớp địa chỉNguyên tắc cấp phát địa chỉ IPPhân chia mạng conCác thông số của địa chỉ IPPTIT, 20103Mạng máy tính - VTĐịnh vị một máy tính trên mạngỞ lớp Data link, mỗi máy tính được nhận diện bằng địa chỉ MAC (Media Access Control), hay còn gọi là địa chỉ vật lý (physical address).Địa chỉ MAC là số nhị phân 48 bit, được biểu diễn dưới dạng số hexa (12 ký tự hexa), ví dụ: 00-0D-60-37-5B-7CPTIT, 20104Mạng máy tính - VTĐịnh vị một máy tính trên mạngỞ lớp Mạng, tùy theo giao thức mạng được dùng mà có cách nhận diện tương ứng:Giao thức IP: dùng địa chỉ IPGiao thức IPX: dùng địa chỉ IPXGiao thức NetBeui: Dùng tên máy tínhPTIT, 20105Mạng máy tính - VTNhắc lại một số khái niệm về số nhị phânHệ đếm nhị phân dùng hai ký hiệu là 1 và 0 để biểu diễn số đếm.Hệ đếm thập phân quen thuộc với đời sống hằng ngày nhưng không thích hợp để xử lý trên máy tính.Các hệ đếm khác có thể được dùng thay cho số nhị phân khi biểu diễn trên máy tính như hệ bát phân, thập lục phân, PTIT, 20106Mạng máy tính - VTBảng quy đổi giữa các hệ đếmPTIT, 20107Mạng máy tính - VTChuyển số nhị phân thành thập phânBnBn-1B1B0 = Bn*2n + Bn-1*2n-1 + + B1*21 +B0*20Ví dụ: 1011012 = 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 = 4510 PTIT, 20108Mạng máy tính - VTChuyển số thập phân thành nhị phânNguyên tắc: Lấy số thập phân chia 2 rồi lấy số dư, chia nhiều lần cho đến khi số bị chia bằng 0, sắp xếp các số dư theo thứ tự ngược với thứ tự sinh ra để thành số nhị phânPTIT, 20109Mạng máy tính - VTChuyển số thập phân thành nhị phânVí dụ:Chuyển số 13 thập phân thành nhị phân: 13/2 = 6 dư 1 6/2 = 3 dư 0 3/2 = 1 dư 1 1/2 = 0 dư 1PTIT, 201010Mạng máy tính - VTCác phép tóan luận lý trên số nhị phânPTIT, 201011Mạng máy tính - VTBiểu diễn địa chỉ IPv4Địa chỉ IP phiên bản 4 là một số nhị nhân 32 bit.Để cho dễ đọc, 32 bit này được chia thành 4 nhóm (mỗi nhóm 8 bit)Để cho dễ nhớ, từng nhóm lại được chuyển thành số thập phân. Như vậy, địa chỉ IP có dạng A . B . C . D(Với A, B, C, D là số thập phân từ 0 đến 255)PTIT, 201012Mạng máy tính - VTCấu trúc địa chỉ IPv4Để phục vụ cho mục đích quy họach mạng và định tuyến, địa chỉ IP được chia thành 2 phần:NetID dùng để nhận diện một mạng conHostID dùng để nhận diện một máy tính trên mạng con đóNetIDHostIDPTIT, 201013Mạng máy tính - VTBiểu diễn địa chỉ IPPTIT, 201014Mạng máy tính - VTCấu trúc địa chỉ IPv4Số bit dành cho NetID và HostID không cố định, nhưng luôn luôn: NetID + HostID = 32 bitKhi NetID chiếm nhiều bit, số lượng mạng con nhiều lên và số máy trong từng mạng con giảm xuống.Khi NetID chiếm ít bit, số lượng mạng con ít đi nhưng số máy trong mỗi mạng nhiều lênPTIT, 201015Mạng máy tính - VTSự phân lớp địa chỉĐể đáp ứng cho các mạng có quy mô khác nhau, không gian địa chỉ IP được chia thành 5 lớp: A, B, C, D, ETrong đó, chỉ có 3 lớp được dùng để gán cho máy tính là A, B và CPTIT, 201016Mạng máy tính - VTSự phân lớp địa chỉPTIT, 201017Mạng máy tính - VTNhận biết lớp địa chỉLớp A: Bit đầu tiên của địa chỉ là bit 0. Do đó nhóm đầu tiên có dạng: 0XXXXXXX Lớp B: hai bit đầu tiên là 10. Do đó nhóm đầu tiên có dạng: 10XXXXXX Lớp C: Ba bit đầu tiên là 110. Do đó nhóm đầu tiên có dạng: 110XXXXX PTIT, 201018Mạng máy tính - VTNguyên tắc cấp phát địa chỉMỗi mạng con có một địa chỉ mạng (NetID) riêng biệt.Tất cả các máy trong một mạng con có phần NetID trong địa chỉ giống nhau, phần HostID của mỗi máy là khác nhau.Không sử dụng các địa chỉ có NetID tòan là bit 1 hoặc tòan là bit 0.Địa chỉ IP có HostID tòan là bit 1 được dùng làm địa chỉ chung cho tòan mạng (broadcast address), do đó không cấp phát cho máy tính.Địa chỉ IP có HostID tòan là bit 0 là địa chỉ dành riêng để chỉ mạng hiện tại, cũng không dùng để gán cho máy tính.PTIT, 201019Mạng máy tính - VTĐịa chỉ mạng riêng (private address)Là các khỏang địa chỉ được dành riêng để sử dụng tự do trong mạng nội bộ, không cần đăng ký.PTIT, 201020Mạng máy tính - VTPhân chia mạng con (subnetting)Không gian địa chỉ IP được chia thành 3 lớp ứng với 3 quy mô mạng khác nhau.Địa chỉ IP đang cạn kiệt, việc cấp phát tòan bộ một khoảng địa chỉ cho mỗi mạng máy tính là không hiệu quảPhân chia mạng con là cắt một khoảng địa chỉ thành nhiều phần để cấp phát cho nhiều mạng khác nhau.PTIT, 201021Mạng máy tính - VTMặt nạ mạng conNguyên tắc xác định NetID bằng subnet mask: NetID = IP address AND subnet maskMặt nạ mạng con là một số nhị phân 32 bit, và số bit 1 ở đầu bằng với số bit dành cho NetID trong địa chỉ IP tương ứng.Mặt nạ mạng con cũng được chia thành 4 nhóm và chuyển thành số thập phânPTIT, 201022Mạng máy tính - VTMặt nạ mạng conVí dụ: Địa chỉ IP : 192.168.1.10 Biết rằng địa chỉ này có NetID = 24 bit => NetID là:11111111.11111111.11111111.00000000 255 . 255 . 255 . 0PTIT, 201023Mạng máy tính - VTMặt nạ mạng conVí dụ: Một mạng máy tính có 55 máy được cấp phát khoảng địa chỉ IP vừa đủ để sử dụng. Xác định Subnet mask. Ta có: 55 máy => cần 6 bit (26=64) => NetID = 26 bit. Subnet mask là:11111111.11111111.11111111.11000000 255 . 255 . 255 . 192PTIT, 201024Mạng máy tính - VTMột số ví dụ về mặt nạ mạng conCho khỏang địa chỉ từ 192.168.1.0 đến 192.168.1.127. Chia khỏang địa chỉ này thành 4 mạng con bằng nhau. Xác định subnet mask, khoảng địa chỉ từng mạng, NetID của từng mạng.Cho địa chỉ IP 203.162.44.174, biết subnet mask là 255.255.255.224, xác định NetIDPTIT, 201025Mạng máy tính - VTCác thông số của địa chỉ IPCác thông số cần thiết để cấu hình địa chỉ IP cho một thiết bị đầu cuối:IP address: địa chỉ IPSubnet mask: mặt nạ mạng conDefault gateway: Router mặc địnhDNS server: Địa chỉ của máy chủ tên miềnPTIT, 201026Mạng máy tính - VTCấu hình địa chỉ IP cho máy tínhCấu hình tĩnh: người sử dụng tự khai báo các thông số cần thiết gồm IP address, Subnet mask, Default gateway và DNS server.Cấu hình động: máy tính tự động nhận các thông số cấu hình từ DHCP serverPTIT, 201027Mạng máy tính - VTCấu hình IP tĩnhPTIT, 201028Mạng máy tính - VTCấu hình IP độngPTIT, 201029Mạng máy tính - VTGiao thức TCP/IPNội dungCác thành phần của TCP/IPGiao thức IPGiao thức TCPGiao thức UDPCác giao thức phụ trợ (ARP, ICMP)PTIT, 201031Mạng máy tính - VTTCP/IP trên mạng InternetHostInternetTCP/IPHostLà giao thức truyền thống, bắt buộc đối với mạng Internet.PTIT, 201032Mạng máy tính - VTLớp ứng dụng của TCP/IPApplicationTransportInternetNetwork interfaceDịch vụ truyền file: FTPDịch vụ tên miền: DNSDịch vụ Web: HTTPDịch vụ mail: SMTP và POPDịch vụ quan lý mạng: SNMPPTIT, 201033Mạng máy tính - VTLớp Vận chuyển trong TCP/IPTransmission ControlProtocol (TCP)User Datagram Protocol (UDP)ApplicationTransportInternetNetwork InterfaceGiao thức có kết nốiGiao thức không kết nốiPTIT, 201034Mạng máy tính - VTLớp Liên kết mạng trong TCP/IPInternet Protocol (IP)Internet Control MessageProtocol (ICMP)Address ResolutionProtocol (ARP)Reverse AddressResolution Protocol (RARP)ApplicationTransportInternetNetwork interfacePTIT, 201035Mạng máy tính - VTGiao thức IPIP là giao thức không có kết nối (connectionless protocol), do đó không có thủ tục thiết lập và giải tỏa kết nối.IP không kiểm tra lỗi trên phần dữ liệu, do đó giao thức lớp trên (TCP) phải thực hiện chức năng này.Chức năng cơ bản của IP là tìm đường chuyển gói dữ liệu đến đúng nơi nhậnPTIT, 201036Mạng máy tính - VTCấu trúc gói dữ liệu IPPTIT, 201037Mạng máy tính - VTGiao thức ICMPKiểm tra kết nối (echo request)Reply from : Kết nối họat động tốtRequest timeout: Kết nối không tồn tạiDestination unreachable: Định tuyến saiDò đường đi (Route tracing)Gói dữ liệu đi qua những router nào để đến đích?PTIT, 201038Mạng máy tính - VTGiao thức ICMPKiểm tra kết nốiDò đường điPTIT, 201039Mạng máy tính - VTGiao thức ARPTìm địa chỉ vật lý (MAC address) của máy đích trong mạng nội bộ (local network) khi biết địa chỉ IP.Họat động theo cơ chế broadcast.Lưu lại kết quả truy vấn cho các lần gởi kế tiếp.PTIT, 201040Mạng máy tính - VTGiao thức ARP: ARP request197.15.22.33A.B.C.1.3.3197.15.22.35A.B.C.7.3.5197.15.22.34A.B.C.4.3.4ABCMAC A.B.C.1.3.3MACff.ff.ff.ff.ff.ffIP197.15.22.33IP197.15.22.35What is your MAC Addr?Gởi bản tin ARP request theo cơ chế broadcastPTIT, 201041Mạng máy tính - VTGiao thức ARP: ARP reply10.0.2.1A.B.C.1.3.310.0.2.9A.B.C.7.3.510.0.2.5A.B.C.4.3.4ABCMAC A.B.C.7.3.5MACA.B.C.1.3.3IP197.15.22.35IP197.15.22.33My MAC Addr: A.B.C.7.3.5Trả lời bằng bản tin ARP reply trực tiếp cho máy hỏiPTIT, 201042Mạng máy tính - VTGiao thức ARP: CachingGhi lại kết quả truy vấn trong bộ nhớ cachePTIT, 201043Mạng máy tính - VTLớp Vận chuyển trong TCP/IPTransmission ControlProtocol (TCP)User Datagram Protocol (UDP)ApplicationTransportInternetData LinkPhysicalGiao thức có kết nốiGiao thức không kết nốiChức năng: Vận chuyển gói dữ liệu từ nguồn đến đích theo 1 trong 2 phương thức: Tin cậy (TCP): Có sửa lỗi và điều khiểnKhông tin cậy (UDP): Không sửa lỗi, không điều khiểnPTIT, 201044Mạng máy tính - VTGiao thức TCPTiến trình 1Port xPort yPort zTCPPort aPort bPort cTCPTiến trình 2IPIPTin cậyKhông tin cậyHost AHost BPTIT, 201045Mạng máy tính - VTCấu trúc gói dữ liệu TCPPTIT, 201046Mạng máy tính - VTThủ tục thiết lập kết nối TCPABThủ tục bắt tay 3 chiều (three way handshake)PTIT, 201047Mạng máy tính - VTCơ chế truyền dữ liệu trong TCPGởi dữ liệu và chờ xác nhận của đối phươngPTIT, 201048Mạng máy tính - VTWindow size = 1 Sender ReceiverSend 1Receive 1Receive ACK 2 Send ACK 2Send 2Receive 2Receive ACK 3Send ACK 3Send 3Receive 3Receive ACK 4Send ACK 4TCP: cơ chế truyền đơn giảnPTIT, 201049Mạng máy tính - VTTCP: cơ chế truyền đơn giảnSourcePortDest.PortSequence#Acknowledgement#102823SourceDest.11Seq.101Ack.102823SourceDest.10Seq.100Ack.102823SourceDest.11Seq.100Ack.102823SourceDest.12Seq.101Ack.PTIT, 201050Mạng máy tính - VTWindow size = 3Send 2TCP: Cơ chế dịch cửa sổPhía gởiWindow size = 3Send 1Window size = 3Send 3ACK 3Window size = 2Gói số 3 lỗiWindow size = 3Send 4Window size = 3Send 3ACK 5Window size = 2Phía nhậnWindow size = 3Giảm thời gian chờ, tăng hiệu suất truyềnPTIT, 201051Mạng máy tính - VTĐặc điểm giao thức TCPLà giao thức có kết nối (connection-oriented), sử dụng thủ tục bắt tay 3 chiều để thiết lập kết nối.Truyền dữ liệu tin cậy (có sửa sai, sắp xếp gói theo thứ tự).Dùng port để nhận dạng dữ liệu của từng dịch vụPTIT, 201052Mạng máy tính - VTGiao thức UDPCấu trúc gói dữ liệu rất đơn giản, không có các trường điều khiển như TCPPTIT, 201053Mạng máy tính - VTĐặc điểm của giao thức UDPLà giao thức không có kết nốiHọat động đơn giản, không có các chức năng điều khiển.Truyền dữ liệu không tin cậy.Thích hợp với các dịch vụ có lượng dữ liệu nhỏ, tính đáp ứng nhanh.PTIT, 201054Mạng máy tính - VTĐóng gói dữ liệu trong TCP/IPDataLớp ứng dụngGiao thức TCPDataTCP headerGiao thức IPDataTCP headerIP headerPTIT, 201055Mạng máy tính - VTTóm tắt bộ giao thức TCP/IPGiao tiếp mạngIPICMPARPTCPUDPHTTPSMTPPOPDHCPDNSSNMPApplicationTransportInternetworkNetwork interfaceMô hình TCP/IPGiao thức TCP/IPPTIT, 201056Mạng máy tính - VT