Mang May Tinh

MẠNG MÁY TÍNH Biên soạn: Trần Bá Nhiệm

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU • Khái niệm về mạng máy tính • Lịch sử phát triển • Mô hình OSI

Mạng máy tính • Một tập hợp của các máy tính độc lập được kết nối bằng một cấu trúc nào đó. • Hai máy tính được gọi là kết nối nếu chúng có thể trao đổi thông tin. Kết nối không cần phải là dây đồng, cáp quang, sóng ngắn, sóng hồng ngoại và truyền vệ tinh đều có thể sử dụng. Mạng bao gồm nhiều kích cỡ, hình thức và dạng khác nhau.

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)

Mô hình tham chiếu • OSI

OSI – Open System Interconnection • Physical layer – – – – –

Truyền bit Tốc độ truyền Giao tiếp điện/cơ Phương tiện truyền dẫn Chế độ truyền dẫn (simplex, half-duplex, fullduplex)

OSI – Open System Interconnection • Data Link layer – – – – –

Đóng Frame Ghi địa chỉ Điều khiển luồng Kiểm soát lỗi Điều khiển truy nhập (mạng broadcast)

OSI – Open System Interconnection • Network layer – Tạo kết nối logic end-to-end – Ghi địa chỉ – Dẫn đường

OSI – Open System Interconnection • Transport layer – Địa chỉ dịch vụ – Phân mảnh và gộp (segmentation & reassembly) – Điều khiển kết nối (connectionless, connectionoriented) – Điều khiển luồng – Kiểm soát lỗi

OSI – Open System Interconnection • Session layer – Thiết lập, duy trì, đồng bộ tương tác (dialog controller)

• Presentation layer – Định dạng (translation): thỏa thuận khuôn dạng dữ liệu để trao đổi dữ liệu – Mã hóa – Nén

• Application layer – giao diện giữa tầng ứng dụng và mạng.

OSI – Open System Interconnection

• Truyền dữ liệu trong OSI

LAN-Mạng cục bộ • Mạng cục bộ (Local area network-LAN), là mạng riêng trong một toà nhà hoặc khu trường mà kích thước có thể lên đến một vài kilometer. • Mạng LAN cổ điển chạy tốc độ tối đa từ 10 Mbps đến 100 Mbps • Các mạng LAN mới hoạt động với tốc độ lên đến 10 Gbps. Trong sách này chúng ta tham khảo mạng cổ điển và đo tốc độ đường truyền bằng megabits/sec (1 Mbps là 1,000,000 bits/sec) và gigabits/sec (1 Gbps là 1,000,000,000 bits/sec).

Kiến trúc LAN

802.3 Ethernet

802.5 Token Ring

Metropolitan Area Networks • Một mạng thành phố (metropolitan area network-MAN), bao trùm một thành phố. Ví dụ tốt nhất về MAN là mạng truyền hình cáp đã có ở nhiều thành phố

WAN • Mạng (wide area network-WAN), mở rộng trên một vùng địa lý lớn, thường là một quốc gia hoặc lục địa. • Nó chứa một tập hợp các máy tính có dự định để chạy các chương trình của người dùng • Các máy trạm (host) được kết nối bởi một mạng truyền thông con (communication subnet) hoặc chỉ gọi vắn tắt là mạng con (subnet).

WAN

• Mạng WAN

Mô hình luân chuyển dữ liệu

Mạng không dây • Truyền thông không dây kỹ thuật số không là ý tưởng mới. Năm 1901, Guglielmo Marconi (nhà vật lý người Ý) đã mô tả một máy điện tín không dây, dùng mã Morse (gồm các dấu chấm và gạch). Các hệ thống không dây hiện đại có thực thi tốt hơn nhưng ý tưởng cơ bản thì giống như vậy. • Mạng không dây có thể chia thành: – LAN không dây – WAN không dây

Mạng không dây

• Bluetooth

• IEEE 802.11

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC CỦA MẠNG (TOPOLOGY)

Các cấu trúc của mạng Có 2 cấu trúc chính là: • point-to-point (điểm – điểm): các đường truyền riêng biệt được thiết lâp để nối các cặp máy tính lại với nhau.

Các cấu trúc của mạng • broadcast (một điểm - nhiều điểm): tất cả các trạm phân chia chung một đường truyền vật lý.

Những cấu trúc chính của LAN • Dạng đường thẳng (Bus)

– Thông số kỹ thuật: đặt tên qui ước theo thông số: tốc độ truyền tín hiệu (1, 10 hoặc 100 Mb/s); BASE (nếu là Baseband) hoặc BROAD (nếu là Broadband).

Mô hình bus • Ưu điểm – Dễ dàng cài đặt và mở rộng – Phù hợp trong điều kiện cần nhanh chóng thiết lập mạng tạm thời – Là mô hình đòi hỏi chi phí thấp – Một máy hỏng không làm ảnh hưởng đến các máy khác.

• Hạn chế – Khó quản trị và tìm nguyên nhân lỗi – Giới hạn chiều dài cáp và số lượng máy tính – Một đoạn cáp bị đứt sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng – Chi phí bảo trì có thể cao hơn khi backbone dài – Hiệu năng giảm khi có máy tính được thêm vào

Những cấu trúc chính của LAN • Dạng vòng tròn (Ring)

– Các máy tính (trạm) được liên kết với nhau thành một vòng tròn theo phương thức “một điểm - một điểm“.

Mô hình Ring • Ưu điểm – Sự phát triển của hệ thống không tác động đáng kể đến hiệu năng – Tất cả các máy tính có quyền truy cập như nhau

• Hạn chế – Chi phí thực hiện cao – Phức tạp – Khi một máy có sự cố thì có thể ảnh hưởng đến các máy tính khác

Những cấu trúc chính của LAN • Dạng hình sao (Star)

– Tất cả các trạm được nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối là phương thức “một điểm - một điểm“.

Mô hình Star • Ưu điểm – Dễ dàng bổ sung hay loại bỏ bớt máy tính – Dễ dàng theo dõi và giải quyết sự cố – Có thể phù hợp với nhiều loại cáp khác nhau

• Hạn chế – Khi hub không làm việc, toàn mạng cũng sẽ không làm việc – Sử dụng nhiều cáp

Các giao thức truy cập đường truyền trên mạng LAN • Để truyền được dữ liệu trên mạng người ta phải có các thủ tục nhằm hướng dẫn các máy tính của mạng làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi các gói dữ kiện. Ví dụ như đối với các dạng bus và ring thì chỉ có một đường truyền duy nhất nối các trạm với nhau, cho nên cần phải có các quy tắc chung cho tất cả các trạm nối vào mạng để đảm bảo rằng đường truyền được truy nhập và sử dụng một cách hợp lý. • Có nhiều giao thức khác nhau để truy nhập đường truyền vật lý nhưng phân thành hai loại: các giao thức truy nhập ngẫu nhiên và các giao thức truy nhập có điều khiển.

Các giao thức truy cập đường truyền trên mạng LAN • • • • • •

Giao thức chuyển mạch (yêu cầu và chấp nhận) Trạm yêu cầu, nếu đường cáp không bận thì đáp ứng; ngược lại từ chối. Giao thức đường dây đa truy cập với cảm nhận va chạm (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection hay CSMA/CD) Trạm tạm chờ đợi một thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi lại bắt đầu kiểm tra đường truyền. Trạm tiếp tục kiểm tra đường truyền đến khi đường truyền rảnh thì truyền dữ liệu đi. Trạm tiếp tục kiểm tra đường truyền đến khi đường truyền rảnh thì truyền dữ liệu đi với xác suất p xác định trước (0 < p < 1).

Các giao thức truy cập đường truyền trên mạng LAN • • • • •

Giao thức dùng thẻ bài vòng (Token Ring) Chuyển thẻ bài (token) quyền truy cập đường truyền vòng quanh trên mạng, trạm nào chiếm giữ thì được phép truyền; hoàn thành thì trả quyền lại. Giao thức dùng thẻ bài dạng đường thẳng (Token Bus) Hình thành một vòng (Ring) logic trong mạng. Khi một trạm có thẻ bài thì nó có quyền sử dụng đường truyền trong một thời gian xác định trước. Khi đã hết dữ liệu hoặc hết thời hạn cho phép, trạm chuyển thẻ bài đến trạm tiếp theo trong vòng logic.

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG

I. GIỚI THIỆU VỀ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN • là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. • Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: – Hữu tuyến ( bounded media) – Vô tuyến (boundless media)

• hệ thống sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog.

Các đặ c t ín h củ a p hươn g tiệ n t ruyền dẫ n • • • • • •

Chi phí Yêu cầu cài đặt Băng thông (bandwidth). Băng tầng cơ sở ( baseband) Ðộ suy dần ( attenuation ). Nhiễu điện từ ( Electronmagnetic Interference - EMI) • Nhiễu xuyên kênh ( crosstalk )

II. CÁP (CABL E) • Cáp đồ ng trục (coa xi al ) • Cáp xoắ n đôi – Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP ( Shielded twisted-Pair) – Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair)

• Cáp qua ng ( Flbe r-op ti c cabl e) • So sá nh ưu nhượ c điểm của từng loạ i cáp

Phương tiện truyền dẫn • Cáp xoắn đôi (Twisted pair) – Cấu tạo – Phân loại • UTP / STP • Category (CAT 1 – 5)

– Thông số kỹ thuật • • • • • •

Chiều dài cáp Tốc độ truyền Nhiễu Lắp đặt/bảo trì Giá thành Kết nối

Cáp đồng trục • Cáp đồng trục (Coxial) – Cấu tạo – Phân loại • Thinnet / Thicknet • Baseband / Broadband

– Thông số kỹ thuật • • • • • •

Chiều dài cáp Tốc độ truyền Nhiễu Lắp đặt/bảo trì Giá thành Kết nối

Cáp quang • Cáp quang (Fiber optic) – Thành phần & cấu tạo • Dây dẫn • Nguồn sáng (LED, Laser) • Đầu phát hiện (Photodiode, photo transistor)

– Phân loại • Multimode stepped index • Multimode graded index • Single mode (mono mode)

– Thông số kỹ thuật • Chiều dài cáp • Nhiễu • Giá thành

• Tốc độ truyền • Lắp đặt/bảo trì • Kết nối

Thông số cơ bản của các loại cáp

Wireless • Wireless ? • Các kỹ thuật – – – –

Radio Microwave Infrared Lightwave

Radio • Radio – Đặc điểm • Tần số • Thiết bị: antenna, transceiver

– Phân loại • Single-Frequency – Low power – High power

• Spread-Spectrum – Direct-sequence modulation – Frequency-hopping

Radio (tt) – Thông số kỹ thuật

Microwave - Sóng cực ngắn • Microwave – Đặc điểm – Phân loại • Terrestrial Microwave • Satellite Microwave

– Thông số

Infrared-Sóng hồng ngoại • Infrared – Đặc điểm – Phân loại • Point-to-point Infrared • Broadcast Infrared

– Thông số

Wireless (tt) • Lightwave – Đặc điểm

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

•

Card mạng (NIC hay Network Adapter): là thiết bị nối kết giữa máy tính và cáp mạng. Các chức năng chính của card mạng: – Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng – Gởi dữ liệu đến máy tính khác. – Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp.

Card mạ ng • Địa chỉ MAC (Media Access Control): mỗi card mạng có 1 địa chỉ dành riêng dùng để phân biệt card mạng này với card mạng khác trên mạng. • Địa chỉ này gồm 6 byte (48 bit),có dạng XXXXXX.XXXXXX,3 byte đầu là mã số của nhà sản xuất,3 byte sau là số serial của card mạng.

Card mạ ng

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

• •

Modem: là thiết bị dùng để nối 2 máy tính hay 2 thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại. có 2 loại: internal và external Chức năng của modem là chuyển đổi tín hiệu số digital thành tín hiệu tương tự analog để truyền dữ liệu trên dây điện thoại. Tại đầu nhận, modem chuyển dữ liệu ngược lại từ dạng tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để truyền vào máy tính.

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG • •

•

Repea ter : là thiết bị dùng để khuyếch đại tín hiệu trên các đoạn cáp dài . mở rộng kích thước mạng thì dùng Repeater để khuyếch đại tín hiệu và truyền đi tiếp. Nhưng không thể dùng nhiều repeater vì khi đó dữ liệu sẽ sai lệch do mỗi lần khuyếch đại tín hiệu yếu. Thiết bị này hoạt động ở lớp Ph ysi cal trong mô hình OSI nên nó chỉ chuyể n tín hi ệu đ iện chứ không lọc dữ liệu ở bất kỳ dạng nào.

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

Hub : là thiết bị giống như Repeater nhưng nhiều port hơn cho phép nhiều máy tính nối tập trung về thiết bị này. Chức năng và hoạt động giống như repeater. Hub gồm 3 loại: • Passive Hub (Hub bị động) • Active Hub (Hub chủ động) • Intelligent Hub (Hub thông minh)

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

Bridge : là thiết bị cho phép nối kết 2 nhánh mạng, có chức năng chuyển có chọn lọc các gói tin đến nhánh mạng chứa máy nhận gói tin. Để lọc các gói tin và biết được gói tin nào thuộc nhánh mạng nào thì Bridge phải chứa bảng địa chỉ MAC, do đó Bridge hoạt động ở lớ p Da ta link .

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG • •

•

Bridge Ưu điểm: cho phép mở rộng cùng 1 mạng logic với nhiều kiểu cáp khác nhau. Chia mạng thành nhiều phân đoạn khác nhau nhằm giảm lưu lượng trên mạng. Nhược điểm: chậm hơn Repeater vì phải xử lý các gói tin chưa tìm được đường đi tối ưu trong trường hợp có nhiều đường đi.

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG • •

Sw it ch : Là thiết bị giống như bridge

nhưng nhiều port hơn cho phép nối nhiều đoạn mạng với nhau. Ngoài các tính năng cơ bản, Switch còn có mở rộng như sau: – – – – –

Store an d Fo rw ar d Cu t Thr ough (h ay cò n gọ i là frag me nt free ) Tr unki ng (MA C Bas e) VL AN Span nin g Tree

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

•

Rout er : Là thiết bị dùng để nối kết các thiết bị logic lại với nhau, kiểm soát và lọc các gói tin nên hạn chế được lưu lượng trên các mạng logic . Router dùng bảng định tuyến (routing table) để lưu trữ thông tin về mạng dùng trong trường hợp tìm đường đi tối ưu cho các gói tin. Bảng định tuyến chứa các thông tin về đường đi, thông tin về ước lượng thời gian, khoảng cách... Bảng này có thể cấu hình tĩnh hay tự động. Router hiểu được địa chỉ logic IP nên thông thường router hoạt động ở lớ p Net wor k hoặc cao hơn.

III . CÁC THI ẾT BỊ M ẠNG •

Ga teway ( Pr oxy): Là thiết bị trung gian dùng để nối kết mạng nội bộ bên trong và mạng bên ngoài. Nó có chức năng kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu ra đi và vào mạng nhằm ngăn chặn được hacker tấn công. Ðồng thời thiết bị này cũng hỗ trợ chúng ta chia sẻ một số dịch vụ ( như chia sẻ internet).

CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TCP/IP

TỔNG QUAN • TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển. TCP là một giao thức "có kết nối" (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết giữa hai thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. • IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. IP là một giao thức kiểu “không kết nối” (connectionless)

Mô hình tham chiếu • Mô hình tham chiếu TCP/IP Mô hình tham chiếu có khả năng liên kết các mạng và vẫn tương thích với những giao thức hiện có

Mô hình TCP/IP và mối tương quan với mô hình OSI

So sánh OSI và TCP/IP • Đều dựa trên khái niệm chồng giao thức, chức năng các tầng tương đối giống nhau • OSI phân biệt rõ: dịch vụ, giao tiếp và giao thức. TCP/IP không phân biệt rõ ràng dịch vụ, giao tiếp và giao thức  thay thế dễ dàng khi công nghệ thay đổi. • OSI được thiết lập trước giao thức  khá tổng quát. TCP/IP là mô tả của giao thức  giao thức luôn hợp với mô hình, nhưng mô hình không hợp với bất kỳ chồng giao thức nào khác • OSI hỗ trợ cả truyền thông có kết nối và không kết nối trong tầng mạng, nhưng chỉ hỗ trợ truyền thông có kết nối trong tầng vận chuyển TCP/IP chỉ có một chế độ làm việc không kết nối trong tầng mạng nhưng hỗ trợ cả hai chế độ có kết nối và không kết nối trong tầng vận chuyển

KHUÔN DẠNG GÓI TIN IP VER

IHL

Type of services

Identification Time to live

Total lenght Flags

Protocol

Header checksum

Source address Destination address Options + Padding Data

Fragment offset

KHUÔN DẠNG GÓI TIN TCP Source port

Destination port

Sequence number Acknowledge numbers Data Rese- UG AC PS RST SIN FIN Window offset rved R K H Checksum

Urgent Points Options + Padding TCP Data

ĐỊA CHỈ IP • Địa chỉ IP là địa chỉ có cấu trúc, là một con số có kích thước 32 bit, chia thành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bit , gọi là octet hoặc byte.

Cách trình bày địa chỉ

• Ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted-decimal notation). Ví dụ: 172.16.30.56 • Ký pháp nhị phân. Ví dụ: 10101100 00010000 00011110 00111000. • Ký pháp thập lục phân. Ví dụ: AC 10 1E 38.

Kh ái n iệ m v à Th uật n gữ • Ðịa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau. Quy luật dùng cho Host ID là

tất cả các bit không thể đều là 0 hay 1. • Ðịa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Ví dụ 172.29.0.0 • Ðịa chỉ Broadcast: là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. Phần host_id chỉ chứa các bit 1. Ví dụ 172.29.255.255.

Các hệ thống số • Nhị phân: chỉ sử dụng số 0 và 1. • Bát phân: chỉ sử dụng số 0 đến 7. • Thập lục phân: sử dụng số 0 đến 9 và các chữ cái A, B, C, D, E, F tương ứng với các số từ 10 đến 15.

Chuyển đổi giữa các hệ thống số • Thập phân  Nhị phân: – Ví dụ: 108(10)  số nhị phân 108 54 27 13 6 3 1 0

0 0 1 1 0 1 1

Kết quả

108 (10) = 1101100 (2)

Chuyển đổi giữa các hệ thống số • Nhị phân  Thập phân: Đánh trọng số cho số nhị phân, tăng dần kể từ phải sang trái; trọng số đầu tiên là 0. Các trọng số 6543 210

– Ví dụ: 1101100 (2) =

26+25+23+22 =108

Chuyển đổi giữa các hệ thống số • Nhị phân  Bát phân: Gom nhóm cho số nhị phân, mỗi nhóm 3 chữ số nhị phân kể từ phải sang trái; mỗi nhóm như vậy tương ứng một chữ số ở hệ bát phân – Ví dụ: 1’101’100 (2) =

154 (8)

• Nhị phân  Thập lục phân: Tương tự như trên, nhưng mỗi nhóm 4 chữ số nhị phân – Ví dụ: 110’1100 (2) =

6C (16)

Cá c p hép t oá n là m vi ệc trên b it A

B

A and B

A or B

1 1 0 0

1 0 1 0

1 0 0 0

1 1 1 0

CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP • Không gian địa chỉ IP ( gồm 232 địa chỉ) được chia thành 5 lớp (class) để dễ quản lý đó là: 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 multicast, còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu.

LỚP A (CLASS A) Dành 1 byte cho phần network_id và 3 byte cho phần host_id.

LỚP A (CLASS A) • Bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dạng nhị phân của octet này là 0XXXXXXX • Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 (00000000) đến 127 (01111111) sẽ thuộc lớp A. • Ví dụ: 50.14.32.8.

LỚP A (CLASS A) • Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm ID nhận dạng lớp A, còn lại 7 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 địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0.

LỚP A (CLASS A) • Phần host_id chiếm 24 bit, nghĩa là có 224 = 16777216 host khác nhau trong mỗi mạng. Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt (phần host_id chứa toàn các bit 0 và bit 1) . Còn lại: 16777214 host. • Ví dụ đối với mạng 10.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến 10.255.255.254.

LỚP B (CLASS B) Dành 2 byte cho phần network_id và 2 byte cho phần host_id.

LỚP B (CLASS B) • Hai bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là 10. Dạng nhị phân của octet này là 10XXXXXX • Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 128 (10000000) đến 191 (10111111) sẽ thuộc về lớp B • Ví dụ: 172.29.10.1 .

LỚP B (CLASS B) • Phần network_id 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 (128.0.0.0 đến 191.255.0.0).

LỚP B (CLASS B) • Phần host_id dài 16 bit hay có 65536 (=216) giá trị khác nhau. Trừ đi 2 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B. • Ví dụ đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ 172.29.0.1 đến 172.29.255.254.

LỚP C (CLASS C) Dành 3 byte cho phần network_id và 1 byte cho phần host_id.

LỚP C (CLASS C) • Ba bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là 110. Dạng nhị phân của octet này là 110XXXXX • Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 192 (11000000) đến 223 (11011111) sẽ thuộc về lớp C. • Ví dụ: 203.162.41.235

LỚP D VÀ E (CLASS D & CLASS E) • Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 256 là các địa chỉ thuộc lớp D hoặc E.

TỔNG KẾT Lớp

Byte đầu tiên

A B C D E

0xxxxxxx 10xxxxxx 110xxxxx 1110xxxx 11110xxx

MẠNG CO N

1. CHIA MẠNG CON • Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tất cả là 6 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. Điều này dẫn đến một sự phí phạm to lớn.  Sử dụng kỹ thuật chia mạng con, chỉ cần sử dụng một đường mạng 150.150.0.0 và chia đường mạng này thành 6 mạng con theo hình bên dưới:

Mạng con kết quả sau khi chia

Kỹ thuật chia mạng con • 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 3 phần: network_id, subnet_id và host_id. • Số bit dùng trong subnet_id tuỳ thuộc vào chiến lược chia mạng con, có thể là con số tròn byte (8 bit) hoặc một số bit lẻ. Tuy nhiên không để subnet_id chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể là subnet_id <= host_id - 2.

Cấ u t rúc củ a địa ch ỉ IP tron g v iệ c ch ia mạn g con

Có thể mượn bao nhiêu bit? • Tất cả các bit trong subnet là: – 0  dành cho địa chỉ mạng con – 1  dành cho địa chỉ broadcast

• Số lượng bit tối thiểu có thể mượn: 2 • Số lượng bit tối đa có thể mượn: – Lớp A: 22 (= 24 – 2) bit  chia được 222 – 2 = 4194302 mạng con – Lớp B: 14 (= 16 – 2) bit  chia được 214 – 2 = 16382 mạng con – Lớp C: 06 (= 8 – 2) bit  chia được 26 – 2 = 62 mạng con

Kỹ thuật chia mạng con • Số bit trong phần subnet_id xác định số lượng mạng con. • Giả sử số bit là y, suy ra 2y - 2 là số lượng mạng con có được. • Ngược lại từ số lượng mạng con cần thiết theo nhu cầu, suy ra được phần subnet_id cần bao nhiêu bit. Ví dụ: chia 6 mạng con thì cần 3 bit (23-2=6), chia 12 mạng con thì cần 4 bit (24-2>=12).

Một s ố k hái n iệm mớ i • Ðịa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): gồm cả phần network_id và subnet_id, phần host_id chỉ chứa các bit 0 • Ðịa chỉ broadcast trong một mạng con: tất cả các bit trong phần host_id là 1. • Mặt nạ mạng con (subnet mask): tất cả các bit trong phần host_id là 0, các phần còn lại là 1.

Ví d ụ ch o mô hìn h t rên • Ðịa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): 150.150.1.0, 150.150.2.0. • Ðịa chỉ broadcast trong một mạng con: địa chỉ broadcast của mạng con 150.150.1.0 là 150.150.1.255 . • Mặt nạ mạng con (subnet mask): 255.255.255.0

Quy ư ớc g hi địa ch ỉ I P • Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ 172.29.8.230) ta không thể biết được host này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và có nếu 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 • Ví dụ: 172.29.8.230/255.255.255.0 hoặc 172.29.8.230/24 (có nghĩa là dùng 24 bit đầu tiên cho NetworkID).

Tín h t oá n ch ia mạ ng con Thực hiện 3 bước: • Bước 1: Xác định lớp (class) của địa chỉ và subnet mask mặc nhiên. • Bước 2: Xác định cần mượn bao nhiêu bit và subnet mask mới, tính số lượng mạng con, số host thực sự có được. • Bước 3: Xác định các vùng địa chỉ host và chọn mạng con muốn dùng

IV. BÀI TẬP Bài 1: Cho địa chỉ IP sau: 172.16.0.0. Hãy chia thành 8 mạng con và có 1000 host trên mỗi mạng con đó. Giải: Địa chỉ trên viết dưới dạng nhị phân 10101100.00010000.00000000.00000000

Bước 1 : Xá c đ ịn h c las s và

subn et mask mặ c n hiên

 Xác định lớp của IP trên: → Lớp B  Xác định Subnet mask mặc nhiên: → 255.255.0.0

Bước 2: Số bit cần mượn…  Cần mượn bao nhiêu bit: → N = 4, bởi vì: → Số mạng con có thể: 24 – 2 = 14 > 8. → Số host của mỗi mạng con có thể: 2(16–4) = 212 = 4096 > 1000.

 Xác định Subnet mask mới: → 11111111.11111111.11110000.00000000

→ hay 255.255.240.0

Bước 3: Xác định vùng địa chỉ host S T T

SubnetID

0

172.16.0.0

172.16.0.1 -172.16.15.254

172.16.15.255

Không

1

172.16.16.0

172.16.16.1 -172.16.31.254

172.16.31.255

Có

Vùng HostID Broadcast D 10101100.00010000.00000000.00000001 Đến ùng 10101100.00010000.00000000.00000000 10101100.00010000.00001111.11111111 10101100.00010000.00001111.11111110 được ?

… …

… … … 10101100.00010000.00010000.00000000 10101100.00010000.00011111.11111111 10101100.00010000.00010000.00000001 14 172.16.224.0 172.16.224.1 – 172.16.239.255 có Đến 172.16.239.254 10101100.00010000.00011111.11111110 15 172.16.240.0

172.16.240.1 – 172.16.255.254

172.16.255.255

Không

IV. BÀI TẬP (tiếp theo) Bài 2: Cho 2 địa chỉ IP sau: 192.168.5.9/28 192.168.5.39/28 – – –

Hãy cho biết các địa chỉ network, host của từng IP trên? Các máy trên có cùng mạng hay không ? Hãy liệt kê tất cả các địa chỉ IP thuộc các mạng vừa tìm được?

Địa chỉ IP thứ nhất: • • •

192.168.5.9/28

Chú ý: 28 là số bit dành cho NetworkID Đây là IP thuộc lớp C Subnet mask mặc nhiên: 255.255.255.0 IP (thập phân)

192

168

5

9

IP (nhị 11000000 10101000 00000101 00001001 phân)

Subnet mask thực sự: 255.255.240.0 IP

11000000 10101000 00000101 00001001

Subnet 11111111 11111111 11111111 11110000 mask Kết quả 11000000 10101000 00000101 00000000 AND

Kết quả 11000000 10101000 00000101 00000000 AND

Net ID

192

168

5

0

00001001 Host ID

9

Địa chỉ IP thứ hai: 192.168.5.39/28 IP IP (nhị phân) Subnet Mask AND Network ID HostID

192

168

5

39

11000000 10101000 00000101 00100111 11111111 11111111 11111111 11110000 11000000 10101000 00000101 00100000

192

168

5

32 7

Hai địa chỉ trên có cùng mạng? • •

192.168.5.9/28 192.168.5.39/28 Net ID của địa chỉ thứ 1 Net ID của địa chỉ thứ 2

Kết luận: Hai địa chỉ trên không cùng mạng

192

168

5

0

192

168

5

32

Liệt kê tất cả các địa chỉ IP Mạng tương ứng với IP

Vùng địa chỉ HostID với dạng nhị phân 11000000.10101000.00000101.00000001

1

Đến 11000000.10101000.00000101.00001110 11000000.10101000.00000101.00100001

2

Đến 11000000.10101000.00000101.00101110

Vùng địa chỉ HostID với dạng thập phân 192.168.5.1/28 Đến 192.168.5.14/28 192.168.5.33/28 Đến 192.168.5.46/28

IV. BÀI TẬP (tiếp theo) Bài 3: Hãy xét đến một địa chỉ IP class B, 139.12.0.0, với subnet mask là 255.255.0.0 (có thể viết là: 139.12.0.0/16, ở đây số 16 có nghĩa là 16 bits được dùng cho NetworkID). Một Network với địa chỉ thế này có thể chứa 65534 nodes hay computers (65534 = 216 – 2). Đây là một con số quá lớn, trên mạng sẽ có đầy broadcast traffic. Hãy chia network thành 4 mạng con.

Các bước thực hiện Bao gồm 3 bước: • Xác định Subnet mask • Liệt kê ID của các Subnet mới • Cho biết vùng địa chỉ IP của các HostID trong mỗi Subnet

Bước 1: Xác định Subnet mask • Để chia thành 4 mạng con thì cần thêm 3 bit (vì 23 - 2 > 4). • •

Do đó Subnet mask sẽ cần: 16 (bits trước đây) + 3 (bits mới) = 19 bits Địa chỉ IP mới sẽ là 139.12.0.0/19 (để ý con số 19 thay vì 16 như trước đây).

Bước 2: Liệt kê ID của các Subnet mới

Subnet mask với dạng nhị phân

Subnet mask với dạng thập phân

11111111.11111111.11100000.00000000 255.255.224.0

NetworkID của bốn Subnets mới S ubn et

Subnet ID với dạng nhị phân

Subnet ID với dạng thập phân

1

10001011.00001100.00100000.00000000

139.12.0.32/19

2

10001011.00001100.01000000.00000000

139.12.64.0/19

3

10001011.00001100.01100000.00000000

139.12.96.0/19

4

10001011.00001100.10000000.00000000 139.12.128.0/19

Bước 3: Cho biết vùng địa chỉ IP của các HostID S ubn et

1 2 3 4

HostID với dạng nhị phân 10001011.00001100.00100000.00000001 10001011.00001100.00111111.11111110 10001011.00001100.01000000.00000001 10001011.00001100.01011111.11111110 10001011.00001100.01100000.00000001 10001011.00001100.01111111.11111110 10001011.00001100.10000000.00000001 10001011.00001100.10011111.11111110

HostID với dạng thập phân 139.12.32.0/19 139.12.63.254/19 139.12.64.1/19 -139.12.95.254/19 139.12.96.1/19 -139.12.127.254/19 139.12.128.0/19 -139.12.159.254/19

2. ÐỊA CHỈ RIÊNG (PRIVATE ADDRESS) • 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 Authority ) 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 RFC 1918 quy 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.

Danh sách địa chỉ không hợp lệ Nhóm địa chỉ

Lớp

Số lượng mạng

10.0.0.0 đến 10.255.255.255

A

1

172.16.0.0 đến 172.32.255.255

B

16

192.168.0.0 đến 192.168.255.255

C

256

3. CƠ CHẾ NAT (NETWORK ADDRESS TRANSLATION) •

Giới thiệu chung về NAT: Khi có hai máy tính ở trên cùng một lớp mạng (cùng subnet), các máy tính này kết nối trực tiếp với nhau, nghĩa là chúng có thể gởi và nhận dữ liệu trực tiếp với nhau. Nếu những máy tính này không trên cùng một lớp mạng và không có kết nối trực tiếp thì dữ liệu sẽ được chuyển tiếp qua lại giữa những lớp mạng này và như thế phải cần một router (có thể là phần mềm hoặc phần cứng).

Hoạt động của NAT • NAT làm việc như một router, công việc của nó là chuyển tiếp các gói tin (packets) giữa những lớp mạng khác nhau trên một mạng lớn. • NAT sử dụng IP của chính nó làm IP công cộng cho mỗi máy con (client) với IP riêng. Khi một máy con thực hiện kết nối hoặc gởi dữ liệu tới một máy tính nào đó trên internet, dữ liệu sẽ được gởi tới NAT, sau đó NAT sẽ thay thế địa chỉ IP gốc của máy con đó rồi gửi gói dữ liệu đi với địa chỉ IP của NAT.

Hoạt động cụ thể của NAT • Chuyển đổi địa chỉ IP nguồn thành địa chỉ IP của chính nó, có nghĩa là dữ liệu nhận được bởi máy tính từ xa (remote computer) giống như nhận được từ máy tính có cấu hình NAT. • Gởi dữ liệu tới máy tính từ xa và nhớ được gói dữ liệu đó đã sử dụng cổng dịch vụ nào. • Dữ liệu khi nhận được từ máy tính từ xa sẽ được chuyển tới cho các máy con.

LỜI CẢM ƠN • Trân trọng cảm ơn các anh/chị đã tham dự buổi học này. • Chúc các anh/chị học tập và thi đạt kết quả tốt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO • Computer Networks 4th, Andrew S. Tanenbaum, ISBN: 0-13-066102-3 • Giáo trình Mạng máy tính, Trung tâm Điện toán, ĐH Bách khoa Tp.HCM • Giáo trình Mạng máy tính, KS. Nguyễn Bình Dương, ThS. Đàm Quang Hồng Hải • Tài liệu học và ôn thi chứng chỉ CCNA, Cisco

ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC • Email: 1. [email protected] 2. [email protected] 3. [email protected]

• Địa chỉ cơ quan: Trung tâm Phát triển Công nghệ Thông tin – 34, Trương Định, Q.3, Tp.HCM

PHỤ LỤC: TÍNH NHANH VÙNG ĐỊA CHỈ IP • n – số bit làm subnet • Số mạng con: S = 2n - 2 • Số gia địa chỉ mạng con, ví dụ lớp C: I = 28-n (n<8)

Ví dụ: • 192.168.10.9/24 • N=3 (= 24/8), I = 32 (= 28-3)  – – – – – –

0: 1-30 (~: 192.168.10.1–192.168.10.30) 32:33-62 (~: 192.168.10.33–192.168.10.62) 64: 96: 128: 160: