›
›

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 4: Giao thức TCP/IP - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

ppt 56 trang hoanguyen 4670
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Chương 4: Giao thức TCP/IP - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_mang_may_tinh_chuong_4_giao_thuc_tcpip_hoc_vien_co.ppt

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Chương 4: Giao thức TCP/IP - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

  1. Giao thức TCP/IP
  2. Địa chỉ IP
  3. Nội dung ◼ Định vị thiết bị đầu cuối trên mạng ◼ Nhắc lại một số khái niệm về số nhị phân ◼ Cấu trúc địa chỉ IP phiên bản 4 ◼ Sự phân lớp địa chỉ ◼ Nguyên tắc cấp phát địa chỉ IP ◼ Phân chia mạng con ◼ Các thông số của địa chỉ IP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 3
  4. Định vị một máy tính trên mạng ◼ Ở 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-7C PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 4
  5. Định vị một máy tính trên mạng ◼ Ở lớp Mạng, tùy theo giao thức mạng được dùng mà có cách nhận diện tương ứng: Giao thức IP: dùng địa chỉ IP Giao thức IPX: dùng địa chỉ IPX Giao thức NetBeui: Dùng tên máy tính  PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 5
  6. Nhắc lại một số khái niệm về số nhị phân ◼ Hệ 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, 2010 Mạng máy tính - VT 6
  7. Bảng quy đổi giữa các hệ đếm PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 7
  8. Chuyển số nhị phân thành thập phân n n-1 1 BnBn-1 B1B0 = Bn*2 + Bn-1*2 + + B1*2 0 +B0*2 Ví dụ: 5 4 3 2 1 1011012 = 1*2 + 0*2 + 1*2 + 1*2 + 0*2 + 0 1*2 = 4510 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 8
  9. Chuyển số thập phân thành nhị phân ◼ Nguyên 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 phân PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 9
  10. Chuyển số thập phân thành nhị phân ◼ Ví 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 1 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 10
  11. Các phép tóan luận lý trên số nhị phân PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 11
  12. Biểu diễn địa chỉ IPv4 ◼ Địa 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, 2010 Mạng máy tính - VT 12
  13. Cấu trúc địa chỉ IPv4 ◼ Để phục vụ cho mục đích quy họach mạng và định tuyến, địa chỉ IP được chia thành 2 phần: NetID HostID NetID dùng để nhận diện một mạng con HostID dùng để nhận diện một máy tính trên mạng con đó PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 13
  14. Biểu diễn địa chỉ IP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 14
  15. Cấu trúc địa chỉ IPv4 ◼ Số bit dành cho NetID và HostID không cố định, nhưng luôn luôn:  NetID + HostID = 32 bit Khi 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 lên PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 15
  16. Sự phân lớp địa chỉ ◼ Để đáp ứng cho các mạng có quy mô khác nhau, không gian địa chỉ IP được chia thành 5 lớp: A, B, C, D, E ◼ Trong đó, chỉ có 3 lớp được dùng để gán cho máy tính là A, B và C PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 16
  17. Sự phân lớp địa chỉ PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 17
  18. Nhận biết lớp địa chỉ ◼ Lớp 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, 2010 Mạng máy tính - VT 18
  19. Nguyên tắc cấp phát địa chỉ 1. Mỗi mạng con có một địa chỉ mạng (NetID) riêng biệt. 2. Tất cả các máy trong một mạng con có phần NetID trong địa chỉ giống nhau, phần HostID của mỗi máy là khác nhau. 3. Không sử dụng các địa chỉ có NetID tòan là bit 1 hoặc tòan là bit 0. 4. 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. 5. 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, 2010 Mạng máy tính - VT 19
  20. Địa 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, 2010 Mạng máy tính - VT 20
  21. Phân 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 quả ◼ Phân chia mạng con là cắt một khoảng địa chỉ thành nhiều phần để cấp phát cho nhiều mạng khác nhau. PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 21
  22. Mặt nạ mạng con ◼ Nguyên tắc xác định NetID bằng subnet mask: NetID = IP address AND subnet mask ◼ Mặt 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 phân PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 22
  23. Mặt nạ mạng con ◼ Ví 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 . 0 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 23
  24. Mặt nạ mạng con ◼ Ví 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 . 192 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 24
  25. Một số ví dụ về mặt nạ mạng con ◼ Cho 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 NetID PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 25
  26. Các thông số của địa chỉ IP ◼ Các thông số cần thiết để cấu hình địa chỉ IP cho một thiết bị đầu cuối: IP address: địa chỉ IP Subnet mask: mặt nạ mạng con Default gateway: Router mặc định DNS server: Địa chỉ của máy chủ tên miền PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 26
  27. Cấu hình địa chỉ IP cho máy tính ◼ Cấu 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 server PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 27
  28. Cấu hình IP tĩnh PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 28
  29. Cấu hình IP động PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 29
  30. Giao thức TCP/IP
  31. Nội dung ◼ Các thành phần của TCP/IP ◼ Giao thức IP ◼ Giao thức TCP ◼ Giao thức UDP ◼ Các giao thức phụ trợ (ARP, ICMP) PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 31
  32. TCP/IP trên mạng Internet Host Host Internet TCP/IP •Là giao thức truyền thống, bắt buộc đối với mạng Internet. PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 32
  33. Lớp ứng dụng của TCP/IP Dịch vụ truyền file: FTP Dịch vụ tên miền: DNS Application Dịch vụ Web: HTTP Dịch vụ mail: SMTP và POP Transport Dịch vụ quan lý mạng: SNMP Internet Network interface PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 33
  34. Lớp Vận chuyển trong TCP/IP Transmission Control Giao thức có Application Protocol (TCP) kết nối Transport User Datagram Giao thức Protocol (UDP) không kết nối Internet Network Interface PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 34
  35. Lớp Liên kết mạng trong TCP/IP Internet Protocol (IP) Application Internet Control Message Transport Protocol (ICMP) Internet Address Resolution Protocol (ARP) Network interface Reverse Address Resolution Protocol (RARP) PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 35
  36. Giao thức IP ◼ IP 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 nhận PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 36
  37. Cấu trúc gói dữ liệu IP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 37
  38. Giao thức ICMP ◼ Kiểm tra kết nối (echo request) Reply from : Kết nối họat động tốt Request timeout: Kết nối không tồn tại Destination unreachable: Định tuyến sai ◼ Dò đường đi (Route tracing) Gói dữ liệu đi qua những router nào để đến đích? PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 38
  39. Kiểm tra Giao thức ICMP kết nối Dò đường đi PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 39
  40. Giao thức ARP ◼ Tìm 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, 2010 Mạng máy tính - VT 40
  41. Giao thức ARP: ARP request MAC MAC IP IP What is your MAC Addr? A.B.C.1.3.3 ff.ff.ff.ff.ff.ff 197.15.22.33197.15.22.35 Gởi bản tin ARP request theo cơ chế broadcast 197.15.22.33 197.15.22.34 197.15.22.35 A.B.C.1.3.3 A.B.C.4.3.4 A.B.C.7.3.5 A B C PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 41
  42. Giao thức ARP: ARP reply MAC MAC IP IP My MAC Addr: A.B.C.7.3.5 A.B.C.7.3.5 A.B.C.1.3.3 197.15.22.35197.15.22.33 Trả lời bằng bản tin ARP reply trực tiếp cho máy hỏi 10.0.2.1 10.0.2.5 10.0.2.9 A.B.C.1.3.3 A.B.C.4.3.4 A.B.C.7.3.5 A B C PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 42
  43. Giao thức ARP: Caching Ghi lại kết quả truy vấn trong bộ nhớ cache PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 43
  44. Lớp Vận chuyển trong TCP/IP Transmission Control Giao thức có Application Protocol (TCP) kết nối Transport User Datagram Giao thức Protocol (UDP) không kết nối Internet Data Link Chức năng: Vận chuyển gói dữ liệu từ nguồn đến đích Physical theo 1 trong 2 phương thức: •Tin cậy (TCP): Có sửa lỗi và điều khiển •Không tin cậy (UDP): Không sửa lỗi, không điều khiển PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 44
  45. Giao thức TCP Tiến trình 1 Tiến trình 2 Port x Port y Port z Port a Port b Port c TCP Tin cậy TCP IP Không tin cậy IP Host A Host B PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 45
  46. Cấu trúc gói dữ liệu TCP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 46
  47. Thủ tục thiết lập kết nối TCP Thủ tục bắt tay 3 chiều (three way handshake) A B PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 47
  48. Cơ chế truyền dữ liệu trong TCP Gởi dữ liệu và chờ xác nhận của đối phương PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 48
  49. TCP: cơ chế truyền đơn giản Sender Receiver Send 1 Receive 1 Send ACK 2 Receive ACK 2 Send 2 Receive 2 Send ACK 3 Receive ACK 3 Send 3 Receive 3 Receive ACK 4 Send ACK 4 ◼ Window size = 1 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 49
  50. TCP: cơ chế truyền đơn giản Source Dest. Sequence Acknowledgement Port Port # # Source Dest. Seq. Ack. 1028 23 10 100 Source Dest. Seq. Ack. 23 1028 100 11 Source Dest. Seq. Ack. 1028 23 11 101 Source Dest. Seq. Ack. 23 1028 101 12 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 50
  51. TCP: Cơ chế dịch cửa sổ Giảm thời gian chờ, tăng hiệu suất truyền Phía gởi Phía nhận Window size = 3 Window size = 3 Send 1 Window size = 3 Send 2 Window size = 3 Send 3 Gói số 3 lỗi ACK 3 Window size = 2 Window size = 3 Send 3 Window size = 3 Send 4 ACK 5 Window size = 2 PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 51
  52. Đặc điểm giao thức TCP ◼ Là 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 vụ PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 52
  53. Giao thức UDP Cấu trúc gói dữ liệu rất đơn giản, không có các trường điều khiển như TCP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 53
  54. Đặc điểm của giao thức UDP ◼ Là giao thức không có kết nối ◼ Họat 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, 2010 Mạng máy tính - VT 54
  55. Đóng gói dữ liệu trong TCP/IP Lớp ứng dụng Data TCP Giao thức TCP Data header TCP IP Data Giao thức IP header header PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 55
  56. Tóm tắt bộ giao thức TCP/IP Application DNS POP HTTP SMTP DHCP SNMP Transport TCP UDP Internetwork IP ICMP ARP Network Giao tiếp mạng interface Mô hình TCP/IP Giao thức TCP/IP PTIT, 2010 Mạng máy tính - VT 56