Chương 4 : Bộ giao thức TCP/IP và mạng Internet

1. Giới thiệu chung về TCP/IP và Internet

- Lịch sử của TCP/IP và Internet

- Mô hình TCP/IP

- Mạng Internet

- Bộ giao thức TCP/IP

2. Giao thức IP

2.1. Giới thiệu về giao thức IP

- Là một giao thức ở tầng mạng

- Hai chức năng cơ bản

• Chọn đường (Routing): Xác định đường đi của gói tin từ nguồn đến đích

• Chuyển tiếp (Forwarding): Chuyển dữ liệu từ đầu vào tới đầu ra của bộ định tuyển (router)

- Là giao thức không hướng kết nối

- Nhiệm vụ:

• Định nghĩa khuôn dạng gói dữ liệu (IP packet)

• Định nghĩa phương thức đánh địa chỉ IP

• Chon đường (Routing)

• Cắt/hợp dữ liệu (Fragmentation/ Reassembly)

2.2. Khuôn dạng gói tin IP

- Version (4 bit): IPv4 hoặc IPv6

- HLEN (4bit) : độ dài phần header theo từ 4 byte

- Total Length : kích thước toàn bộ gói tin

- ID : số hiệu gói tin để xác định chuỗi các gói tin của dữ liệu bị phân mảnh

- Flag : cờ báo trạng thái phân mảnh

- Fragment Offset : số thứ tự của gói tin phân mảnh

- Time to live TTL (8 bit) : thời gian sống của gói tin. Nếu TTL = 0 gói tin bị hủy.

- Source Addr. : Địa chỉ IP nguồn

- Destination : địa chỉ IP đích

- Data : dữ liệu chính của gói tin

2.3. Địa chỉ IP

2.3.1. Địa chỉ IPv4

- Dùng để định danh cho các nút trên mạng

- Độ dài : 32 bit

- Biểu diễn:

- 4 số nhị phân 8 bit, cách nhau bởi dấu chấm

- Thành phần : HostID, NetworkID

• Địa chỉ mạng

• Địa chỉ quảng bá

- Phân lớp địa chỉ IP

- Không gian địa chỉ IP

2.3.2. Mặt nạ mạng - Mạng con

- Mặt nạ mạng

• Xác định phần địa chỉ mạng

• Xác định kích thước mạng

- Mạng con

2.4. Định tuyến

2.4.1. Khái niệm

- Định tuyến là quá trình tìm và chọn đường đi cho gói tin trên mạng

- Các thành phần định tuyến:

• Bảng định tuyến

• Thông tin định tuyến

• Giải thuật định tuyến

- Giao thức định tuyến là giao thức chỉ ra nội dung và phương thức trao đổi thông tin định tuyến và bảng định tuyến giữa các router.

2.4.2. Thông tin định tuyến

- Băng thông

- Thời gian trễ : thời gian gói tin đi từ nguồn tới đích

- Tải : đường truyền và router

- Độ tin cậy : tỉ lệ lỗi

- Số hop.

- Tick : thời gian trễ trên 1 liên kết (1 tick ~1/18s)

- Chi phí.

2.4.3. Bảng định tuyến

Chỉ ra danh sách các đường đi có thể được lưu trong bộ nhớ của router.

- Destination: mạng đích

- Next hop : địa chỉ router (đại diện bởi cổng giao tiếp) hoặc máy trạm tiếp theo trên đường đi của gói tin.

- Port : địa chỉ cổng đi ra trên router.

- Cost : chi phí chuyển gói tin từ hop hiện thời tới đích.

Destination (NetID/Netmask) Nexthop Port Cost

2.4.4. Giải thuật định tuyến

- Cập nhật thông tin bảng định tuyến

- Định tuyến tĩnh và định tuyến động

• Định tuyến tĩnh : Bảng chọn đường được cập nhật bởi nhà quản trị mạng. Hình thức này chỉ phù hợp cho các mạng nhỏ, có hình trạng đơn giản, ít bị thay đổi. Nhược điểm của loại này là không cập nhật kịp thời bảng chọn đường khi hình trạng mạng bị thay đổi do gặp sự cố về đường truyền.

• Định tuyến động : Router tự động tìm kiếm đường đi đến những điểm khác nhau trên mạng. Loại này thích hợp cho các mạng lớn, hình trạng phức tạp. Nó có thể ứng phó kịp thời với những thay đổi về hình trạng mạng.

- Định tuyến nội vùng và định tuyến ngoại vùng:

• Vùng tự trị

• Backbone router

- Định tuyến theo vec-tơ khoảng cách và định tuyến theo trạng thái đường liên kết

• Định tuyến theo vec-tơ khoảng cách

(1) Đầu tiên mỗi router sẽ cập nhật đường đi đến các mạng nối kết trực tiếp với mình vào bảng chọn đường.

(2) Theo định kỳ, một router phải gởi bảng chọn đường của mình cho các router láng giềng.

(3) Khi nhận được bảng chọn đường của một láng giềng gởi sang, router sẽ tìm xem láng giềng của mình có đường đi đến một mạng nào mà mình chưa có hay một đường đi nào tốt hơn đường đi mình đã có hay không. Nếu có sẽ đưa đường đi mới này vào bảng chọn đường của mình với Next hop để đến đích chính là láng giềng này.

• Định tuyến theo trạng thái đường liên kết

(1) Mỗi router sẽ gởi thông tin về trạng thái nối kết của mình (các mạng nối kết trực tiếp và các router láng giềng) cho tất cả các router trên toàn mạng. Các router sẽ thu thập thông tin về trạng thái nối kết của các router khác, từ đó xây dựng lại hình trạng mạng, chạy các giải thuật tìm đường đi ngắn nhất trên hình trạng mạng có được. Từ đó xây dựng bảng chọn đường cho mình.

(2) Khi một router phát hiện trạng thái nối kết của mình bị thay đổi, nó sẽ gởi một thông điệp yêu cầu cập nhật trạng thái nối kết cho tất các các router trên toàn mạng. Nhận được thông điệp này, các router sẽ xây dựng lại hình trạng mạng, tính toán lại đường đi tối ưu và cập nhật lại bảng chọn đường của mình.

2.4.5. Nguyên tắc hoạt động

Kiểm tra TTL

(1) Lấy địa chỉ đích từ gói tin

(2) Mặt nạ hóa với Netmask trong cột Destination của bảng định tuyến.

(3) So sánh kết quả mặt nạ hóa với NetID.

(4) Kiểm tra còn mục tiếp theo trong bảng định tuyến hay không?

(5) Kiểm tra sự tồn tại của cổng mặc định

(6) Gửi gói tin ra cổng mặc định

(7) Báo lỗi

(8) Gửi gói tin đến cổng ra, giảm TTL đi 1

3. Cài đặt và cấu hình TCP/IP cho một nút mạng

3.1. Thiết lập các thông số

3.2. Kiểm soát thông số

3.2.1. Lệnh ipconfig

- Xem cấu hình TCP/IP

- Các tùy chọn

• /all

• /release

• /renew

3.2.2. Lệnh ping

- Bình thường

- Thông báo "Destination Unreachable", "Network unreachable" hoặc "Host or port unreachable"

• Thiết bị mạng chưa được cấu hình TCP/IP hoặc IP, default gateway

• Router chưa cấu hình đầy đủ TCP/IP, cổng giao tiếp, giao thức định tuyến

- Thông báo "Requets timeout" : lỗi server dịch vụ

- Thông báo " Ping request could not find host ... Please check the name and try again"

• Tên host không tồn tại

• Lỗi DNS servers

- Tham số

-t : ping liên tục đến khi Ctrl + C

-n count : số gói dữ liệu gửi đi

-l length : kich thước gói <65527

3.2.3. Lệnh netstat

- Hiển thị tình hình hoạt động của các giao thức và các kết nối TCP/IP hiện tại

- Các tùy chọn

-a hiển thị tất cả các kết nối và các cổng đang lắng nghe.

-e hiển thị các thông kê về Ethernet.

-n hiển thị địa chỉ và số cổng dưới định dạng số.

-s hiển thị trạng thái của từng giao thức.

-p protocol hiển thị các kết nối giao thức được chỉ tên TCP hoặc UDP.

-r hiển thị nội của bảng lộ trình.

3.2.4. Lệnh tracert

Kiểm tra đường đi của gói tin, tối đa 30 hops

3.2.5. Lệnh pingpath

Kết hợp ping và tracert

4. Một số dịch vụ trên mạng Internet

4.1. World Wide Web

4.1.1. Các khái niệm cơ bản

- HTML

- HTTP

- Website

- Web Browser

- Hyper link

- URL

4.1.2. Hoạt động của HTTP

- Nguyên lý hoạt động

• Server mở một TCP socket chờ tại cổng 80 (default)

• Client khởi tạo một liên kết TCP tới server

• Server chấp nhận yêu cầu tạo liên kết

• Trao đổi thông điệp HTTP (giao thức ứng dụng)

 HTTP Requests

 HTTP Response

• Đóng liên kết TCP

- Phân loại

• HTTP không duy trì (HTTP 1.0) : Chỉ một đối tượng web được gửi qua liên kết TCP.

• HTTP duy trì (HTTP 1.1) : Nhiều đối tượng có thể được gửi qua một liên kết TCP.

- Sử dụng cơ chế pipeline để tăng hiệu suất

4.2. DSN

- Tên miền là chuỗi ký tự gợi nhớ để định danh cho một máy trạm trong mạng.

- Tại sao cần tên miền ?

- DNS : là hệ thống thông tin quản lý tên miền

- Quy tắc đặt tên miền:

• Độ dài tối đa : 255 ký tự

• Độ dài tối đa của label : 63 ký tự

• Label phải bắt đầu bằng số hoặc chữ, chỉ chứa số, chữ, "-", "."

- Phân cấp tên miền : gốc, cấp 1, cấp 2...

- Các thành phần của hệ thống DNS:

• Không gian tên miền và các bản ghi

• Các máy chủ quản lý thông tin

• Bộ phân giải tên miền

- Dịch vụ DNS

4.3. Dịch vụ e-mail