CHƯƠNG 2 ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP 2.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP TCP/IP là một bộ giao thức mở được xây dựng cho mạng Internet mà tiền thân của nó là mạng ARPnet của bộ quốc phòng M ỹ. Do đây là một giao thức mở, nên nó cho phép bất kỳ một đầu cuối nào sử dụng bộ giao thức này đều có thể được kết nối vào m ạng Internet. Chính điều này đã tạo nên sự bùng nổ của Internet toàn cầu trong thời gian gần đây. Trong bộ giao thức này, hai giao th ức được sử dụng chủ yếu đó là giao thức truyền tải tin cậy TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Procol). Chúng cùng làm vi ệc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên m ạng. Điểm khác nhau cơ bản của TCP/IP so với OSI đó l à tầng liên mạng sử dụng giao thức không kết nối (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của mạng Internet. Cùng với các giao thức định tuyến như RIP, OSPF, BGP,… tầng liên mạng IP cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng vật lý khác nhau như: Ethernet, Token Ring, X25… Data Link Physical Session Transport Network Application Presentation Application SMTP FTP TELNET DNS TCP UDP ICMP IGMP ARP RARP IP Data link OSI TCP/IP Hình 2.1: Mô hình TCP/IP và mô hình OSI TCP/IP có kiến trúc phân lớp, gồm 4 lớp chức năng sau: 1) Lớp liên kết dữ liệu (DataLink Layer): Định nghĩa các hàm, thủ tục, phương tiện truyền dẫn đảm bảo sự truyền dẫn an toàn các khung thông tin trên bất kỳ một phương tiện truyền dẫn nào như Ethernet, AT M, token-ring, frame-relay,… 2) Lớp giao thức Internet(Internet Protocol): Chuyển tiếp các gói tin từ nguồn tới đích. Mỗi gói tin chứa địa chỉ đích và IP sử dụng thông tin này để truyền gói tin tới đích của nó. Giao thức IP được chạy trên tất cả các máy chủ (Host) cũng như trong tất cả các thiết bị định tuyến (Router). Lớp IP l à lớp kết nối phi hướng nghĩa là mạng không cần thiết lập bất kỳ một đường dẫn nào đến đích trước khi gói tin được truyền qua mạng đến đích do vậy, mỗi gói đến đích với mỗi đường tối ưu khác nhau và IP không đảm bảo thứ tự đến đích của các gói tin. Mạng Internet hoạt động tr ên bất kỳ phương tiện truyền tải nào (nhờ có lớp DataLink) và có th ể có rất nhiều ứng dụng trên lớp IP nhưng chỉ có một lớp IP với giao thức IP duy nhất là điểm hội tụ của TCP/IP cho phép nó hoạt động một cách linh hoạt và mềm dẻo trên mạng máy tính cực lớn. Hiện nay có hai phiên bản của IP là IPv4 và IPv6 (IPng). IPv4 là phiên b ản đang sử dụng thống nhất hiện nay nhưng do nhu cầu phát triển của mạng và công nghệ truyền thông trong tương lai gần sẽ phải sử dụng phiên bản IPv6. 3) Lớp TCP/UDP: Lớp này chạy trên đỉnh của lớp IP và bao g ồm hai giao thức là TCP và UDP. TCP là một kiểu phương thức hướng kết nối cho phép cung cấp các dịch vụ tin cậy c òn UDP sử dụng phương thức hướng không kết nối cung cấp các dịch vụ kém tin cậy hơn. TCP/UDP chỉ được chạy trên hệ thống máy chủ và được sử dụng bởi mọi dịch vụ lớp ứng dụng. 4) Lớp ứng dụng (Application Layer): Là giao diện giữa người d ùng và mạng Internet, lớp ứng dụng sử dụng các dịch vụ lớp TCP/IP. Các ứng dụng rất đa dạng, phong phú và ngày càng nhiều như Telnet, FTP, HTTP, SMTP,… 2.2 Đánh địa chỉ IP Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (HOST) trong liên mạng. Địa chỉ IP có độ dài 32 bít đối với IPv4 và 128 bít với IPv6. Nó có thể được biểu thị dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân và nhị phân. Có hai cách cấp phát địa chỉ IP phụ thuộc vào cách thức ta kết nối mạng. Nếu mạng của ta kết nối vào mạng Internet, địa chỉ mạng được xác nhận bởi NIC (Network Information Center). Nếu mạng của ta không kết nối với Internet, người quản trị mạng sẽ cấp phát địa chỉ IP cho mạng n ày. V ề cơ bản, khuôn dạng địa chỉ IP gồm hai phần: Network Number và Host Number như h ình vẽ: Trong đó, phần Network Number là địa chỉ mạng c òn Host Number là địa chỉ các máy trạm làm việc trong mạng đó. Do việc tăng các WW theo hàm mũ trong những năm gần đ ây vì số lượng WW mở ra rất nhiều, nên với địa chỉ IP là 32 bít là r ất ít do vậy để mở rộng khả năng đánh điạ chỉ cho mạng IP và vì nhu c ầu sử dụng có rất nhiều quy mô mạng khác nhau, nên người ta chia các điạ chỉ IP th ành 5 lớp ký hiệu là A, B, C, D và E có cấu trúc như sau: Network number Host number 0 16 31 Lớp A (/8): Được xác định bằng bít đầu tiên trong byte thứ nhất là 0 và dùng các bít còn lại của byte này để định danh mạng. Do đó, nó cho phép định danh tới 126 mạng, vớ i 16 triệu máy trạm trong mỗi mạng. Lớp B (/16): Được xác định bằng hai bít đầu tiên nhận giá trị 10, và sử dụng byte thứ nhất và thứ hai cho định danh mạng. Nó cho phép định danh 16.384 mạng với tối đa 65.535 máy trạm tr ên m ỗi mạng. Lớp C (/24): Được xác định bằng ba bít đầu tiên là 110 và dùng ba byte đầu để định danh mạng. Nó cho phép định danh tới 2.097.150 mạng với tối đa 254 máy trạm trong mỗi máy trạm trong mỗi mạng. Do đó, nó được sử dụng trong các mạng có quy mô nhỏ. Lớp D: Được xác định bằng bốn bít đầu tiên là 1110, nó được dùng để gửi các IP datagram tới một nhóm các host trên một NetID SubnetID HostID Líp A 0 7 8 15 16 31 NetID 0 15 SubnetID HostID 23 24 16 Líp B NetID 0 23 SubnetID HostID 3 26 27 31 31 Líp C NetID HostID 0 26 31 NetID Líp D Líp E Hình 2.2: Các kiểu địa chỉ IP mạng. Tất cả các số lớn hơn 233 trong trường đầu là thuộc nhóm D. Lớp E: Được xác định bằng năm bít đầu tiên là 11110, được dự phòng cho tương lai. Với phương thức đánh địa chỉ IP như trên, số lượng mạng và s ố máy tối đa trong mỗi lớp mạng là cố định. Do đó, sẽ nảy sinh vấn đề đó là có các địa chỉ không được sử dụng trong mạng của một doanh nghiệp, trong khi một doanh nghiệp khác lại không có địa chỉ mạng để dùng. Do đó để tiết kiệm địa chỉ mạng, trong nhiều trường hợp một mạng có thể được chia thành nhiều mạng con (subnet). Khi đó, có thể đưa thêm các vùng subnetid để định danh cho các mạng con. Vùng subnetid này được lấy từ v ùng hostid của các lớp A, B và C. . 0 15 SubnetID HostID 23 24 16 Líp B NetID 0 23 SubnetID HostID 3 26 27 31 31 Líp C NetID HostID 0 26 31 NetID Líp D Líp E Hình 2. 2: Các kiểu địa chỉ IP. SMTP,… 2. 2 Đánh địa chỉ IP Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (HOST) trong liên mạng. Địa chỉ IP có độ dài 32 bít đối