Bài giảng Mạng máy tính - Chương 7.3: Tầng mạng - Đại học Khoa học tự nhiên TP. HCM

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính - Chương 7.3: Tầng mạng - Đại học Khoa học tự nhiên TP. HCM

1. TầngMạng
2. MỤCTIÊU ¢ Thiếtlậpkếtnốigiữa2 host 04 / 2009 Application B M MM T & V Presentation Session - KH O A CN TT Transport - Network Đ H KH T N P . HCM Data link Physical 2
3. TẦNGMẠNGVSTẦNGVẬNCHUYỂN ¢ Tầngmạng: cungcấp Vídụ: kếtnốilogic giữacác A gởiB 1 bứcthư qua đường host bưu điện ¢ Tầngvậnchuyển: cung ¢ processes = A, B cấpkếtnốilogic giữa ¢ app messages = bứcthư cáctiếntrình ¢ hosts = nhàcủaA, nhàcủaB — Dựatrên, mở rộngdịchvụ củatầngmạng ¢transport protocol ??? ¢ network-layer protocol??? 3
4. NỘIDUNG ¢ Giớithiệu 04 / 2009 ¢ Địnhtuyến–chuyểntiếp ¢ GiaothứcIP B M MM T & V ¢ GiaothứcICMP ¢ GiaothứcNAT - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 4
5. NHẮCLẠI source 04 / 2009 message M application segment Ht M transport B M MM T & V packet Hn Ht M network frame Hl Hn Ht M link physical - link KH O A CN TT physical switch - Đ H KH T N P . HCM destination Hn Ht M network H H H M link M application l n t Hn Ht M physical Ht M transport Hn Ht M network link rou5 ter physical
6. GIỚITHIỆU -1 ¢Thựchiệnchuyểncácsegment từ host gởi đếnhost 04 / 2009 nhận ¢ Tạihost gởi: B M MM T & V — Nhậncácsegment từ transport layer — Đónggóithànhcácpacket ¢ Tạicácnode mạngtrunggian: - KH O A CN TT — Dựavào thôngtin đích đến để chuyểncácpacket đến host nhận ¢ Địnhtuyến - Đ ¢ Chuyểntiếp H KH T N P . HCM ¢ Tạihost nhận: — Nhậncácpacket từ data link layer — Chuyểncácsegment lêntransport layer ¢ Góitin qua tầngnetwork — Thôngtin để thựchiện địnhtuyến 6
7. GIỚITHIỆU -2 04 / 2009 ¢Tầngmạngcungcấp2 loạidịchvụ — Hướngkếtnối(Connection): B M MM T & V ¢ Virtual Circuit (VC) Network ¢ Thiếtlập, quảnlý, duytrìmỗikếtnối ¢ 1 đường đi ảo - KH O A CN TT ¢ Thôngtin địnhtuyến: Virtual Circuit number (VC ID) ¢ tạimỗirouter sẽ có1 bảngchuyển đổiVC ID - Đ — Hướngkhôngkếtnối(Connectionless): H KH T N P . HCM ¢ Datagram Network ¢ Thôngtin địnhtuyến: địachỉđích đến ¢ Mỗirouter sẽ có1 bảng địnhtuyến ¢ Trong1 kiếntrúcmạng: chỉ hỗ trợ duynhất1 loạidịchvụ 7
8. VIRTUALCIRCUITNETWORK VC number 04 / 2009 12 22 32 1 3 2 B M MM T & V interface number - KH O A CN TT Cổngvào3 VC# vào Cổngra VC#ra 1 12 3 22 - Đ 2 63 1 18 H KH T N P . HCM 3 7 2 17 1 97 3 87 Routers duytrìthôngtin về trạngtháikếtnối! 8
9. DATAGRAMNETWORK 04 / 2009 200.245.60.45/24 210.245.10.5/24 B M MM T & V 1 3 2 - interface KH O A CN TT number - Đ H KH T N P . HCM Mạng đích đến Mặtnạ Cổngra 210.245.10.0 255.255.255.0 3 210.245.15.0 255.255.255.0 1 210.245.15.0 255.255.255.192 2 9
10. NỘIDUNG ¢ Giớithiệu 04 / 2009 ¢ Địnhtuyến–chuyểntiếp ¢ GiaothứcIP B M MM T & V ¢ GiaothứcICMP ¢ GiaothứcNAT - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 10
11. ĐỊNHTUYẾN -CHUYỂNTIẾP -1 04 / 2009 ¢Địnhtuyến: — Quyết định“lộ trình” màgóitin dichuyểntừhost nguồn B M MM T & V đếnhost đích đến — Sử dụngcácthuậttoán địnhtuyến - KH O A CN TT — Sử dụngthôngtin toàncục ¢ - Chuyểntiếp: Đ H KH T N P . HCM — Di chuyểngóitin từ cổngvào đếncổngra — Sử dụngthôngtin cụcbộ 11
12. ĐỊNHTUYẾN -CHUYỂNTIẾP -2 04 / 2009 B M MM T & V NS NTMK ừ - ĐH KHTN NS NVC ? KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM ĐH KHTN Vạch ra lộ trình đi: NVCừ à NTMKhai 12
13. ĐỊNHTUYẾN -CHUYỂNTIẾP -3 04 / 2009 routing algorithm B M MM T & V local forwarding table header valueoutput link 0100 3 0101 2 0111 2 - KH O A CN TT 1001 1 value in arriving - Đ packet’s header H KH T N P . HCM 0111 1 2 3 13
14. ĐỊNHTUYẾN -1 ¢Đượcthựchiệnbởicácbộđịnhtuyến. 04 / 2009 — VD: router ¢ Dùngbảng địnhtuyến(routing table) B M MM T & V — destination/subnetmask - — out –interface/next hop KH O A CN TT — chi phí ¢ Tạobảng địnhtuyến: - Đ H KH T N P . HCM — Tĩnh(static): con ngườitựthiếtlập — Động(dynamic): học ¢ Distance Vector ¢ Link state 14
15. ĐỊNHTUYẾN -2 ¢Distance Vector: 04 / 2009 — Gởi theo định kỳ — Gởi toàn bộ bảng định tuyến B M MM T & V — VD: RIP, IGRP, ¢ Link State: - — Gởi khi có thay đổi KH O A CN TT — Gởi tình trạng kết nối — VD: OSPF, ISIS, - Đ H KH T N P . HCM 15
16. 04/2009 BM MMT&VT - KHOA CNTT - ĐH KHTN TP.HCM 16 N Ế TUY NH ĐỊ NG Ả B – N Ế TUY NH Ị Đ
17. ĐỊNHTUYẾN –MINHHỌA 04 / 2009 200.245.60.45/24 210.245.10.5/24 B M MM T & V 1 3 2 - interface KH O A CN TT number - Đ H KH T N P . HCM Mạng đích đến Mặtnạ Cổngra 210.245.10.0 255.255.255.0 3 210.245.15.0 255.255.255.0 1 210.245.15.0 255.255.255.192 2 17
18. NỘIDUNG ¢ Giớithiệu 04 / 2009 ¢ Địnhtuyến–chuyểntiếp ¢ GiaothứcIP B M MM T & V ¢ GiaothứcICMP ¢ GiaothứcNAT - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 18
19. ROUTEDPROTOCOL -1 ¢Giaothức được địnhtuyến(routed protocol): 04 / 2009 — qui địnhcáchthức đónggóidữliệutruyềntrên đường truyền B M MM T & V — VD: IP (IPv4, IPv6), IPSec, - Routing protocol Routed protocol KH O A CN TT Tạobảng địnhtuyến Đónggóigóitin tạitầngmạng - Đ H KH T N P . HCM 19
20. ROUTEDPROTOCOL -2 04 / 2009 IP protocol version 32 bits number total datagram header length head. type of length (bytes) ver Total length B M MM T & V (bytes) len service for “type” of data fragment Identifier flgs fragmentation/ offset reassembly max number time to Internet - Protocol KH O A CN TT remaining hops live checksum (decremented at 32 bit source IP address each router) 32 bit destination IP address - upper layer protocol Đ H KH T N P . HCM to deliver payload to Options (if any) E.g. timestamp, record route data taken, pecify (variable length, list of routers typically a TCP to visit. or UDP segment) 20
21. ROUTEDPROTOCOL -3 ¢Version (4) 04 / 2009 — Số version của IP ¢ Header Length (4): B M MM T & V — Chiều dài IP header — Đơn vị tính: byte - ¢ Type of service (8) KH O A CN TT — Chứa định thông tin ưu tiên — Ít sử dụng - Đ ¢ Total length (16) H KH T N P . HCM — Tổng chiều dài của datagram (tính cả header) — Đơn vị tính: byte 21
22. ROUTEDPROTOCOL -4 ¢Identifier (16): — Khimộtgóitin IP bị chianhỏ rathànhnhiều đoạn, thì mỗi đoạn đượcgáncùngsốID — Dùngkhitổnghợp ¢Flag (3) DF MF — DF ¢ Don’t fragment, khôngchianhỏ — MF ¢ More fragment, còngóitin nhỏ tiếp ¢ Khi1 góitin bị chianhỏ, tấtcảcácgóinhỏ (trừ góitin cuối cùng), bit này đượcbậtlên 22
23. ROUTEDPROTOCOL -5 ¢Fragment offset (13) 04 / 2009 — Vị trígóinhỏ tronggóitin ban đầu ¢ Time to live –TTL (8) — Thờigiansốngcủagóitin B M MM T & V — Hop count, giảmmỗikhigóitin đến1 router mới — Khihop count =0 thìgóitin bị loạibỏ - ¢Protocol (8) KH O A CN TT — Chỉ ranghithứcnào ở tầngtransport màgóitin đangsử dụng — VD: TCP = 6, UDP =17 - Đ ¢ Internet (Header) checksum (16) H KH T N P . HCM — Kiểmtratính đúng đắnnộidung củaIP header — Khôngtheocáchkiểmtratuầntự 23
24. ROUTEDPROTOCOL -6 ¢Source and destination addr(32) 04 / 2009 — Địachỉ IP củabêngửivàbênnhận ¢ Options (32) B M MM T & V — Cóthể dài đến40 bytes — DùngchocáctínhnăngmởrộngcủaIP — Vd: source routing, security, record route, - KH O A CN TT ¢ Data: — Dữ liệu ở tầngtransport gởixuống - Đ H KH T N P . HCM 24
25. NỘIDUNG ¢ Giớithiệu 04 / 2009 ¢ Địnhtuyến–chuyểntiếp ¢ GiaothứcIP B M MM T & V ¢ GiaothứcICMP ¢ GiaothứcNAT - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 25
26. GIAOTHỨC ICMP 04 / 2009 ¢ ICMP (Internet Control Message Protocol) ¢ Thông điệpICMP được đónggóitronggóitin IP B M MM T & V ¢ Đượcsửdụngbởicáchost vàrouter để trao đổi - thôngtin ở tầngmạng KH O A CN TT — Báolỗi: - ¢ Mạng, host, protocol, port khôngvươn đến được Đ H KH T N P . HCM — Báomạngbịtắtnghẽn — Báotimeout — Echo request/reply (ping) 26
27. GÓITINICMP 04 / 2009 Protocol = 1 B M MM T & V IP header Source, Destination Address, TTL, - KH O A CN TT ICMP MSG - Đ Message type, Code, Checksum, H KH T N P . HCM Data 27
28. CẤUTRÚCTHÔNG ĐIỆPICMP -1 0 8 16 32 Type Code Checksum Unsused Data 28
29. CẤUTRÚCTHÔNG ĐIỆPICMP -2 ICMP Type Code Description 0 0 echo reply 3 0 destination network unreachable 3 1 destination host unreachable 3 2 destination protocol unreachable 3 3 destination port unreachable 3 6 destination network unknown 3 7 destination host unknown 4 0 source quench (congestion control) 8 0 echo request 9 0 router advertisement 10 0 router discovery 11 0 TTL expired 29 12 0 IP header bad
30. CẤUTRÚCTHÔNG ĐIỆPICMP -3 ¢Không đến được đích: 04 / 2009 — Nguyên nhân: liên kết mạng bị đứt, đích đến không tìm thấy, B M MM T & V — Type = 3 — Code: - KH O A CN TT ¢ 0: unreachable network ¢ 1: unreachable host ¢ 2: unreachable protocol - Đ H KH T N P . HCM ¢ 3: unreachable port ¢ 4: không được phép fragment ¢ 5:source route bị sai 30
31. CẤUTRÚCTHÔNG ĐIỆPICMP -4 ¢Quá hạn: 04 / 2009 — Nguyên nhân: ¢ TTL = 0 trước khi đến đích B M MM T & V ¢ Quá hạn thời gian tái lắp ghép các fragment — Type = 11 — Code: - KH O A CN TT ¢ 0: TTL ¢ 1: hết thời gian tái lắp ghép - Đ H KH T N P . HCM 31
32. GIAOTHỨC ICMP ¢ Các trường hợp GỞI ICMP msg: 04 / 2009 — Datagram không đạt đến đích — Time out B M MM T & V — Error xuất hiện trong header — Router/host bị tắt nghẽn - KH O A CN TT ¢ Các trường hợp KHÔNG gởi ICM msg: — Bản thân ICMP msg có lỗi - Đ — Broadcast, multicast (gói DL định tuyến) H KH T N P . HCM — Những fragment khác với fragment đầu tiên 32
33. NỘIDUNG ¢ Giớithiệu 04 / 2009 ¢ Địnhtuyến–chuyểntiếp ¢ GiaothứcIP B M MM T & V ¢ GiaothứcICMP ¢ GiaothứcNAT - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 33
34. ĐẶTVẤNĐỀ 04 / 2009 rest of local network Internet (e.g., home network) B M MM T & V 10.0.0/24 10.0.0.1 10.0.0.4 - 10.0.0.2 KH O A CN TT 138.76.29.7 10.0.0.3 - Đ H KH T N P . HCM Tấtcảcácgóitin khirangoàiInternet Cáchost bêntronglocal phảidùng địachỉ Public network sử dụng địachỉ Private 34
35. NAT -1 ¢NAT = Network Address Translation 04 / 2009 — private IP ó public IP — RFC 2663, 3022 B M MM T & V ¢ DùngNAT translation table (WAN IP, WAN Port) ó (LAN IP, LAN Port) - ¢ NAT router phải: KH O A CN TT — Khicó1 góitin đi: thaythế (SrcIP, Port #) bằng(NAT IP, Port#) - Đ — LưulạitrongNAT table cặp(SrcIP, Port#) và(NAT IP, Port#) H KH T N P . HCM — Khicógóitin đến: thaythế (DestIP, Port#) bằng(NAT IP, Port#) 35
36. NAT –MINHHỌA 04 / 2009 NAT translation table 1: host 10.0.0.1 2: NAT router WAN side addr LAN side addr sends datagram to changes datagram B M MM T & V 138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345 source addr from 128.119.40.186, 80 10.0.0.1, 3345 to 138.76.29.7, 5001, S: 10.0.0.1, 3345 - updates table D: 128.119.40.186, 80 KH O A CN TT 10.0.0.1 1 S: 138.76.29.7, 5001 2 D: 128.119.40.186, 80 10.0.0.4 - 10.0.0.2Đ H KH T N P . HCM 138.76.29.7 S: 128.119.40.186, 80 D: 10.0.0.1, 3345 4 S: 128.119.40.186, 80 3 D: 138.76.29.7, 5001 4: NAT router 10.0.0.3 3: Reply arrives changes datagram dest. address: dest addr from 138.76.29.7, 5001 138.76.29.7, 5001 to 10.0.0.1, 3345 36
37. TÀILIỆUTHAMKHẢO ¢ Slide củaJ.F Kurose and K.W. Ross về Computer 04 / 2009 Networking: A Top Down Approach B M MM T & V - KH O A CN TT - Đ H KH T N P . HCM 37