Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng cấu tạo mô hình quản lý mạng phân phối p4

Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng cấu tạo mô hình quản lý mạng phân phối p4

Thể loại: Quản trị mạng
Lượt xem: 133,143Lượt tải: 6Số trang: 11

Mô tả tài liệu

Tham khảo tài liệu 'giáo trình phân tích quy trình ứng dụng cấu tạo mô hình quản lý mạng phân phối p4', công nghệ thông tin, quản trị mạng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Tóm tắt nội dung

Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 34/555 Bước 2: Lớp Data Link kiểm lỗi frame bằng cách kiểm tra FCS trong trailer. Nếu có lỗi thì frame bị bỏ. Sau đó kiểm tra địa chỉ lớp Data Link (địa chỉ MAC) xem có trùng với địa chỉ máy nhận hay không. Nếu đúng thì phần dữ liệu sau khi loại header và trailer sẽ được chuyển lên cho lớp Network. Bước 3: Địa chỉ lớp Network được kiểm tra xem có phải là địa chỉ máy nhận hay không (địa chỉ IP) ? Nếu đúng thì dữ liệu được chuyển lên cho lớp Transport xử lý. Bước 4: Nếu giao thức lớp Transport có hỗ trợ việc phục hồi lỗi thì số định danh phân đoạn được xử lý. Các thông tin ACK, NAK (gói tin ACK, NAK dùng để phản hồi về việc các gói tin đã được gởi đến máy nhận chưa) cũng được xử lý ở lớp này. Sau quá trình phục hồi lỗi và sắp thứ tự các phân đoạn, dữ liệu được đưa lên lớp Session. Bước 5: Lớp Session đảm bảo một chuỗi các thông điệp đã trọn vẹn. Sau khi các luồng đã hoàn tất, lớp Session chuyển dữ liệu sau header lớp 5 lên cho lớp xử lý. Bước 6: Dữ liệu sẽ được lớp xử lý bằng cách chuyển đổi dạng thức dữ liệu. Sau đó kết quả chuyển lên cho lớp Bước 7: Lớp xử lý header cuối cùng. Header này chứa các tham số thoả thuận giữa hai trình ứng dụng. Do vậy tham số này thường chỉ được trao đổi lúc khởi động quá trình truyền thông giữa hai trình ứng dụng. III. MÔ HÌNH THAM CHIẾU TCP/IP. III.1. Vai trò của mô hình tham chiếu TCP/IP. Các bộ phận, văn phòng của Chính phủ Hoa Kỳ đã nhận thức được sự quan trọng và tiềm năng của kĩ thuật Internet từ nhiều năm trước, cũng như đã cung cấp tài chánh cho việc nghiên cứu, để thực sự có được một mạng Internet toàn cầu. Sự hình thành kĩ thuật Internet là kết quả nghiên cứu dưới sự tài trợ của Research Projects Agency Kĩ thuật ARPA bao gồm một tập hợp của các chuẩn mạng, đặc tả chi tiết cách thức mà các máy tính thông tin liên lạc với nhau, cũng như các quy ước cho các mạng và định tuyến giao thông. Tên chính thức là TCP/IP Internet Protocol Suite và thường được gọi là TCP/IP, có thể dùng để thông tin liên lạc qua tập hợp bất kỳ các mạng Nó có thể dùng để liên kết mạng trong một công ty, không nhất thiết phải nối kết với các mạng khác bên ngoài. III.2. Các lớp của mô hình tham chiếu TCP/IP. Hình 2.4 – Mô hình tham chiếu TCP/IP Mô hình tham chiếu TCP/IP tương tự như kiến trúc OSI, sau đây là một số tính chất của các lớp trong mô hình tham chiếu TCP/IP: Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 35/555 - Lớp quản lý các giao thức, như hỗ trợ việc trình bày, mã hóa, và quản lý cuộc gọi. Lớp cũng hỗ trợ nhiều ứng dụng, như: FTP (File Transfer HTTP Transfer SMTP (Simple Mail Transfer DNS (Domain Name System), TFTP (Trivial File Transfer - Lớp đảm nhiệm việc vận chuyển từ nguồn đến đích. Tầng Transport đảm nhiệm việc truyền dữ liệu thông qua hai nghi thức: TCP Control Protocol) và UDP (User Datagram - Lớp Internet: đảm nhiệm việc chọn lựa đường đi tốt nhất cho các gói tin. Nghi thức được sử dụng chính ở tầng này là nghi thức IP (Internet - Lớp Network có tính chất tương tự như hai lớp Data Link và Physical của kiến trúc OSI. III.3. Các bước đóng gói dữ liệu trong mô hình TCP/IP. Data Hình 2.5 – Các bước đóng gói trong mô hình TCP/IP III.4. So sánh mô hình OSI và TCP/IP. UDP IP, ARP, Hình 2.6 – So sánh mô hình OSI và mô hình TCP/IP Các điểm giống nhau: - Cả hai đều có kiến trúc phân lớp. - Đều có lớp mặc dù các dịch vụ ở mỗi lớp khác nhau. - Đều có các lớp Transport và Network. - Sử dụng kĩ thuật chuyển packet - Các nhà quản trị mạng chuyên nghiệp cần phải biết rõ hai mô hình trên. Các điểm khác nhau: - Mô hình TCP/IP kết hợp lớp và lớp Session vào trong lớp - Mô hình TCP/IP kết hợp lớp Data Link và lớp Physical vào trong một lớp. Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 36/555 - Mô hình TCP/IP đơn giản hơn bởi vì có ít lớp hơn. - Nghi thức TCP/IP được chuẩn hóa và được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới. Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 37/555 Bài 3 ĐỊA CHỈ IP Tóm tắt Lý thuyết 5 tiết - Thực hành 5 tiết Mục tiêu Các mục chính Bài tập bắt buộc Bài tập làm thêm Kết thúc bài học này cung cấp học viên kiến thức về cấu trúc của một địa chỉ IP, các lớp địa chỉ, kỹ thuật chia mạng con, kỹ thuật NAT… I. Tổng quan về địa chỉ IP. II. Giới thiệu các lớp địa chỉ. III. Các ví dụ khi tính toán trên địa chỉ mạng. Dựa vào bài tập môn mạng máy tính. Dựa vào bài tập môn mạng máy tính. Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 38/555 I. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHỈ IP Là địa chỉ có cấu trúc, được chia làm hai hoặc ba phần là: hoặc Là một con số có kích thước 32 bit. Khi trình bày, người ta chia con số 32 bit này thành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bit, gọi là octet hoặc byte. Có các cách trình bày sau: - Ký pháp thập phân có dấu chấm Ví dụ: - Ký pháp nhị phân. Ví dụ: 10101100 00010000 00011110 00111000. - Ký pháp thập lục phân. Ví dụ: AC 10 1E 38. Không gian địa chỉ IP (gồm 232 địa chỉ) được chia thành nhiều lớp (class) để dễ quản lý. Đó là các lớp: A, B, C, D và E; trong đó các lớp A, B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet; lớp D dùng cho các nhóm còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Địa chỉ IP còn được gọi là địa chỉ logical, trong khi địa chỉ MAC còn gọi là địa chỉ vật lý (hay địa chỉ II. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN. là giá trị để xác định đường mạng. Trong số 32 bit dùng địa chỉ IP, sẽ có một số bit đầu tiên dùng để xác định Giá trị của các bit này được dùng để xác định đường mạng. là giá trị để xác định host trong đường mạng. Trong số 32 bit dùng làm địa chỉ IP, sẽ có một số bit cuối cùng dùng để xác định host_id. Host_id chính là giá trị của các bit này. Địa chỉ host: là địa chỉ IP, có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm thuộc cùng một mạng sẽ có giống nhau và host_id khác nhau. Mạng một nhóm nhiều host kết nối trực tiếp với nhau. Giữa hai host bất kỳ không bị phân cách bởi một thiết bị layer 3. Giữa mạng này với mạng khác phải kết nối với nhau bằng thiết bị layer 3. Địa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Địa chỉ này không thể dùng để đặt cho một Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Ví dụ là một địa chỉ mạng. Mạng con (subnet network): là mạng có được khi một địa chỉ mạng (thuộc lớp A, B, C) được phân chia nhỏ hơn (để tận dụng số địa chỉ mạng được cấp phát). Địa chỉ mạng con được xác định dựa vào địa chỉ IP và mặt nạ mạng con (subnet mask) đi kèm (sẽ đề cập rõ hơn ở phần sau). Địa chỉ là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. Phần host_id chỉ chứa các bit 1. Địa chỉ này cũng không thể dùng để đặt cho một host được. Ví dụ là một địa chỉ Các phép toán làm việc trên bit: Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 39/555 Phép AND Phép OR A B A and B A B A or B 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 Ví dụ sau minh hoạ phép AND giữa địa chỉ và mask = = = Mặt nạ mạng (network mask): là một con số dài 32 bit, là phương tiện giúp máy xác định được địa chỉ mạng của một địa chỉ IP (bằng cách AND giữa địa chỉ IP với mặt nạ mạng) để phục vụ cho công việc routing. Mặt nạ mạng cũng cho biết số bit nằm trong phần host_id. Được xây dựng theo cách: bật các bit tương ứng với phần (chuyển thành bit 1) và tắt các bit tương ứng với phần host_id (chuyển thành bit 0). Mặt nạ mặc định của lớp A: sử dụng cho các địa chỉ lớp A khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị Mặt nạ mặc định của lớp B: sử dụng cho các địa chỉ lớp B khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị Mặt nạ mặc định của lớp C: sử dụng cho các địa chỉ lớp C khi không chia mạng con, mặt nạ có giá trị III. GIỚI THIỆU CÁC LỚP ĐỊA CHỈ. III.1. Lớp A. Dành một byte cho phần và ba byte cho phần host_id. host_id Để nhận diện ra lớp A, bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dưới dạng nhị phân, byte này có dạng 0xxxxxxx. Vì vậy, những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 đến 127 sẽ thuộc lớp A. Ví dụ địa chỉ là một địa chỉ lớp A (50 < 127). Byte đầu tiên này cũng chính là trừ đi bit đầu tiên làm ID nhận dạng lớp A, còn lại bảy bit để đánh thứ tự các mạng, ta được 128 (27) mạng lớp A khác nhau. Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt là 0 và 127. Kết quả là lớp A chỉ còn 126 (27-2) địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 40/555 Phần host_id chiếm 24 bit, tức có thể đặt địa chỉ cho (224) host khác nhau trong mỗi mạng. Bỏ đi một địa chỉ mạng (phần host_id chứa toàn các bit 0) và một địa chỉ broadcast (phần host_id chứa toàn các bit 1) như vậy có tất cả (224-2) host khác nhau trong mỗi mạng lớp A. Ví dụ, đối với mạng 10.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến network network maïng host 126 maïng khaùc nhau Hình 3.1 – Mô tả các mạng lớp A kết nối với nhau III.2. Lớp B. Dành hai byte cho mỗi phần và host_id. host_id Dấu hiệu để nhận dạng địa chỉ lớp B là byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng hai bit 10. Dưới dạng nhị phân, octet có dạng 10xxxxxx. Vì vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 128 đến 191 sẽ thuộc về lớp B. Ví dụ là một địa chỉ lớp B (128 < 172 < 191). Phần chiếm 16 bit bỏ đi 2 bit làm ID cho lớp, còn lại 14 bit cho phép ta đánh thứ tự 16.384 (214) mạng khác nhau đến Phần host_id dài 16 bit hay có 65536 (216) giá trị khác nhau. Trừ 2 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B. Ví dụ, đối với mạng thì các địa chỉ host hợp lệ là từ đến network network maïng chöùa 65534 maïng khaùc nhau Hình 3.2 – Mô tả các mạng lớp B kết nối với nhau III.3. Lớp C. Dành ba byte cho phần và một byte cho phần host_id. host_id Byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng ba bit 110 và dạng nhị phân của octet này là 110xxxxx. Như vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 192 đến 223 sẽ thuộc về lớp C. Ví dụ một địa chỉ lớp C là (192 < 203 < 223). Phần dùng ba byte hay 24 bit, trừ đi 3 bit làm ID của lớp, còn lại 21 bit hay 2.097.152 (221) địa chỉ mạng (từ 192.0.0.0 đến Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 41/555 Phần host_id dài một byte cho 256 (28) giá trị khác nhau. Trừ đi hai trường hợp đặc biệt ta còn 254 host khác nhau trong một mạng lớp C. Ví dụ, đối với mạng các địa chỉ host hợp lệ là từ đến III.4. Lớp D và E. Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 255 là các địa chỉ thuộc lớp D hoặc E. Do các lớp này không phục vụ cho việc đánh địa chỉ các host nên không trình bày ở đây. III.5. Bảng tổng kết. Lớp A Lớp B Lớp C Giá trị của byte đầu tiên 0 – 127 128 – 191 192 – 223 Số byte phần 1 2 3 Số byte phần Host_id 3 2 1 Network mask 255.0.0.0 Network Address XX.0.0.0 XX.XX.0.0 Số đường mạng 128 16.384 2.097.152 Số host trên mỗi đường mạng 65.534 254 * Ghi chú: XX là số bất kỳ trong miền cho phép. III.6. Ví dụ cách triển khai đặt địa chỉ IP cho một hệ thống mạng. Hình 3.3 – Minh họa một hệ thống mạng III.7. Chia mạng con Giả sử ta phải tiến hành đặt địa chỉ IP cho hệ thống có cấu trúc như sau: Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 42/555 Hình 3.4 – Hệ thống mạng có 6 đường mạng Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tất cả là sáu đường mạng riêng biệt để đặt cho hệ thống mạng của mình, mặc dù trong mỗi mạng chỉ dùng đến vài địa chỉ trong tổng số 65534 địa chỉ hợp lệ, đó là một sự phí phạm to lớn. Thay vì vậy, khi sử dụng kỹ thuật chia mạng con, ta chỉ cần sử dụng một đường mạng và chia đường mạng này thành sáu mạng con theo hình bên dưới: Hình 3.5 – Hệ thống mạng có 6 đường mạng (sau khi chia Subnet) Rõ ràng khi tiến hành cấp phát địa chỉ cho các hệ thống mạng lớn, người ta phải sử dụng kỹ thuật chia mạng con trong tình hình địa chỉ IP ngày càng khan hiếm. Ví dụ trong hình trên hoàn toàn chưa phải là chiến lược chia mạng con tối ưu. Thật sự người ta còn có thể chia mạng con nhỏ hơn nữa, đến một mức độ không bỏ phí một địa chỉ IP nào khác. Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 43/555 Xét về khía cạnh kỹ thuật, chia mạng con chính là việc mượn một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con. Lúc này, cấu trúc của địa chỉ IP gồm có ba phần: subnet_id và host_id. Số bit dùng cho phần subnet_id bao nhiêu là tuỳ thuộc vào chiến lược chia mạng con của người quản trị, có thể là một con số tròn byte (8 bit) hoặc một số bit lẻ vẫn được. Tuy nhiên subnet_id không thể chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể là (số bit làm ≤ (số bit làm Hình 3.6 – Số lượng Subnet tối đa được phép Số lượng host trong mỗi mạng con được xác định bằng số bit trong phần host_id; 2x – 2 là số địa chỉ hợp lệ có thể đặt cho các host trong mạng con. Tương tự, số bit trong phần subnet_id xác định số lượng mạng con. Giả sử số bit là y 2y – 2 là số lượng mạng con có được (trường hợp đặc biệt thì có thể sử dụng được 2y mạng con). Một số khái niệm mới: - Địa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): bao gồm cả phần và phần host_id chỉ chứa các bit 0. Theo hình bên trên thì ta có các địa chỉ mạng con sau: … - Địa chỉ broadcast trong một mạng con: Giữ nguyên các bit dùng làm địa chỉ mạng con, đồng thời bật tất cả các bit trong phần host_id lên 1. Ví dụ địa chỉ broadcast của mạng con là - Mặt nạ mạng con (subnet mask): giúp máy tính xác định được địa chỉ mạng con của một địa chỉ host. Để xây dựng mặt nạ mạng con cho một hệ thống địa chỉ, ta bật các bit trong phần và subnet_id lên 1, tắt các bit trong phần host_id thành 0. Ví dụ mặt nạ mạng con dùng cho hệ thống mạng trong hình trên là Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ ta không thể biết được host này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và nếu có chia thì dùng bao nhiêu bit để chia). Chính vì vậy khi ghi nhận địa chỉ IP của một host, ta cũng phải cho biết subnet mask là bao nhiêu (subnet mask có thể là giá trị thập phân, cũng có thể là số bit dùng làm subnet mask). Box . Tài liệu hướng dẫn giảng dạy Học phần 3 - Quản trị mạng Microsoft Windows Trang 44/555 + Ví dụ địa chỉ IP ghi theo giá trị thập phân của subnet mask là + Hoặc địa chỉ IP ghi theo số bit dùng làm subnet mask là III.8. Địa chỉ riêng (private address) và cơ chế chuyển đổi địa chỉ mạng (Network Address - NAT) Tất cả các IP host khi kết nối vào mạng Internet đều phải có một địa chỉ IP do tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers cấp phát – gọi là địa chỉ hợp lệ (hay là được đăng ký). Tuy nhiên số lượng host kết nối vào mạng ngày càng gia tăng dẫn đến tình trạng khan hiếm địa chỉ IP. Một giải pháp đưa ra là sử dụng cơ chế NAT kèm theo là RFC 1918 qui định danh sách địa chỉ riêng. Các địa chỉ này sẽ không được IANA cấp phát - hay còn gọi là địa chỉ không hợp lệ. Bảng sau liệt kê danh sách các địa chỉ này: Nhóm địa chỉ Lớp Số lượng mạng 10.0.0.0 đến A 1 đến B 16 đến C 256 III.9. Cơ chế NAT NAT được sử dụng trong thực tế là tại một thời điểm, tất cả các host trong một mạng LAN thường không truy xuất vào Internet đồng thời, chính vì vậy ta không cần phải sử dụng một số lượng tương ứng địa chỉ IP hợp lệ. NAT cũng được sử dụng khi nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) cung cấp số lượng địa chỉ IP hợp lệ ít hơn so với số máy cần truy cập Internet. NAT được sử dụng trên các router đóng vai trò là gateway cho một mạng. Các host bên trong mạng LAN sẽ sử dụng một lớp địa chỉ riêng thích hợp. Còn danh sách các địa chỉ IP hợp lệ sẽ được cấu hình trên Router NAT. Tất cả các packet của các host bên trong mạng LAN khi gửi đến một host trên Internet đều được router NAT phân tích và chuyển đổi các địa chỉ riêng có trong packet thành một địa chỉ hợp lệ trong danh sách rồi mới chuyển đến host đích nằm trên mạng Internet. Sau đó nếu có một packet gửi cho một host bên trong mạng LAN thì Router NAT cũng chuyển đổi địa chỉ đích thành địa chỉ riêng của host đó rồi mới chuyển cho host ở bên trong mạng LAN. Một cơ chế mở rộng của NAT là PAT (Port Address cũng dùng cho mục đích tương ứng. Lúc này thay vì chỉ chuyển đổi địa chỉ IP thì cả địa chỉ cổng dịch vụ (port) cũng được chuyển đổi (do Router NAT quyết định). IV. MỘT SỐ CÂU HỎI THƯỜNG ĐẶT RA KHI LÀM VIỆC VỚI ĐỊA CHỈ IP. IV.1. Ví dụ 1. Người ta ghi nhận được địa chỉ IP của một host như sau: hãy trả lời các câu hỏi sau: - Hãy cho biết mạng chứa host đó có chia mạng con hay không? Nếu có thì cho biết có bao nhiêu mạng con tương tự như vậy? Và có bao nhiêu host trong mỗi mạng con? - Hãy cho biết host nằm trong mạng có địa chỉ là gì? Box .