Bài giảng Mạng máy tính: Bài 9 (Chương IV) - ThS. Nguyễn Cao Đạt

Chia sẻ: Dang Trang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Bài giảng Mạng máy tính: Bài 9 (Chương IV)" cung cấp những kiến thức về tầng mạng như: Giao thức thông điệp kiểm soát Internet, Internet Protocol, giải thuật định tuyến. Tài liệu phục vụ cho các bạn chuyên ngành Công nghệ Thông tin.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mạng máy tính: Bài 9 (Chương IV) - ThS. Nguyễn Cao Đạt

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng Mạng máy tính ThS. NGUYỄN CAO ĐẠT E-mail:dat@cse.hcmut.edu.vn
Bài giảng 9: Tầng Mạng(t.t) Tham khảo: Chương 4: “Computer Networking – A top-down approach” Kurose & Ross, 5th ed., Addison Wesley, 2010. Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 2
Chương 4: Tầng Mạng  4.1 Giới thiệu  4.4 Các giải thuật định  4.2 Bên trong bộ định tuyến tuyến là gì?  Trạng thái liên kết Véc-tơ Khoảng cách  4.3 IP: Internet Protocol   Định tuyến phân cấp  Định dạng gói tin  Đánh địa chỉ IPv4  4.5 Định tuyến trong  ICMP Internet  IPv6  RIP  OSPF  BGP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 3
ICMP: Giao thức thông điệp kiểm soát Internet  sử dụng bởi máy tính và bđt để liên lạc thông tin tầng-mạng Loại Mã Chú giải  báo cáo lỗi: máy, mạng, cổng, 0 0 phản hồi echo (ping) giao thức không liên lạc được 3 0 mạng đích ko liên lạc được 3 1 máy đích ko liên lạc được  yêu cầu/phản hồi gói echo (sử 3 2 g/thức đích ko liên lạc được dụng bởi ping) 3 3 cổng đích ko liên lạc được  nằm ở tầng “trên” IP: 3 6 mạng đích không biết  th/điệp ICMP được mang trong 3 7 máy đích không biết gói tin IP 4 0 giảm tốc độ nguồn (kstn –  thông điệp ICMP: loại, mã cùng với không dùng) 8 byte đầu của gói tin IP mà gây ra 8 0 truy vấn echo (ping) lỗi 9 0 quảng bá tuyến đường 10 0 tìm tuyến đường 11 0 TTL hết hạn 12 0 mào đầu IP bị lỗi Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 4
Traceroute và ICMP  Nguồn gửi một loạt khúc UDP  Khi thông điệp ICMP tới, nguồn cho đích sẽ tính RTT  khúc đầu tiên có TTL =1  Traceroute thực hiện việc này 3  khúc thứ 2 có TTL=2, v.v. lần  số cổng không cố định Điều kiện để ngừng lại  Khi gói tin thứ n đến bđt n:  Khúc UDP đến được máy đích  BĐT loại bỏ gói tin  Máy trả về gói ICMP “máy đích  Và gửi lại nguồn một thông điệp không tới được” (loại 3, mã 3) ICMP (loại 11, mã 0)  Khi nguồn nhận được những Thông điệp bao gồm cả tên và  ICMP này, nó sẽ dừng lại. địa chỉ IP của bđt Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 5
Chương 4: Tầng Mạng  4.1 Giới thiệu  4.4 Các giải thuật định  4.2 Bên trong bộ định tuyến tuyến là gì?  Trạng thái liên kết Véc-tơ Khoảng cách  4.3 IP: Internet Protocol   Định tuyến phân cấp  Định dạng gói tin  Đánh địa chỉ IPv4  4.5 Định tuyến trong  ICMP Internet  IPv6  RIP  OSPF  BGP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 6
IPv6  Động lực ban đầu: không gian địa chỉ 32-bit sẽ được cấp phát hết trong t/g ngắn.  Động lực khác:  định dạng mào đầu sẽ giúp tăng tốc xử lý/chuyển tiếp gói tin  thay đổi mào đầu để hỗ trợ QoS Định dạng gói tin IPv6:  mào đầu có độ dài cố định 40 byte  không cho phép phân khúc Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 7
Mào đầu IPv6 (tt) Mức ưu tiên: xác định mức ưu tiên giữa các gói tin Nhãn luồng: xác định các gói tin trong cùng “luồng”. (khái niệm “luồng” chưa thực sự chuẩn). Mào đầu tiếp theo: xác định dữ liệu của giao thức tầng trên Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 8
Những thay đổi khác từ IPv4  Tổng kiểm tra: được loại bỏ hoàn toàn để giảm thời gian xử lý tại mỗi thiết bị  Tùy chọn: cho phép, nhưng nằm ngoài phần mào đầu, chỉ định bởi trường “Next Header”  ICMPv6: phiên bản mới của ICMP  những thông điệp bổ sung, vd: “Gói tin quá lớn”  những chức năng quản lý nhóm gửi-nhiều-đích (multicast) Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 9
Chuyển tiếp Từ IPv4 Tới IPv6  Không thể nâng cấp tất cả bđt ngay một lúc được  Làm sao để mạng có thể làm việc với cả các bộ định tuyến IPv4 và IPv6?  Tạo đường hầm: IPv6 được mang như là dữ liệu của gói tin IPv4 giữa các bđt IPv4 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 10
Tạo đường hầm A B E F Góc nhìn luận lí: đường hầm IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 A B E F Góc nhìn vật lí: IPv6 IPv6 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 11
Tạo đường hầm A B E F Góc nhìn luận lí: đường hầm IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 A B C D E F Góc nhìn vật lí: IPv6 IPv6 IPv4 IPv4 IPv6 IPv6 Flow: X Src:B Src:B Flow: X Src: A Dest: E Dest: E Src: A Dest: F Dest: F Flow: X Flow: X Src: A Src: A data Dest: F Dest: F data data data A-tới-B: E-tới-F: B-tới-C: B-tới-C: IPv6 IPv6 IPv6 bên trong IPv6 bên trong Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính IPv4 IPv4 Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 12
Chương 4: Tầng Mạng  4.1 Giới thiệu  4.4 Các giải thuật định  4.2 Bên trong bộ định tuyến tuyến là gì?  Trạng thái liên kết Véc-tơ Khoảng cách  4.3 IP: Internet Protocol   Định tuyến phân cấp  Định dạng gói tin  Đánh địa chỉ IPv4  4.5 Định tuyến trong  ICMP Internet  IPv6  RIP  OSPF  BGP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 13
Tương tác giữa định tuyến, chuyển tiếp giải thuật định tuyến bảng chuyển tiếp cục bộ gtrị mào đầu đầu ra 0100 3 0101 2 0111 2 1001 1 giá trị trong mào đầu của gói tới 0111 1 3 2 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 14
Trừu tượng hóa bằng đồ thị 5 v 3 w 2 5 u 2 z 3 1 1 x 2 Đồ thị: G = (N,E) y 1 N = tập các bđt = { u, v, w, x, y, z } E = tập các đg liên kết ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) Lưu ý: Trừu tượng hóa bằng đồ thị cũng hữu dụng trong những phạm trù mạng khác Ví dụ: P2P, với N là tập các thành viên và E là tập các kết nối TCP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 15
Trừu tượng hóa bằng đồ thị: chi phí 5 • c(x,x’) = chi phí của đường (x,x’) v 3 w 2 5 - vd: c(w,z) = 5 u 2 z 3 1 • chi phí có thể luôn bằng 1, hoặc 1 x 2 nghịch đảo với băng thông, y 1 hoặc nghịch đảo với tắc nghẽn chi phí của đường đi c(x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) Câu hỏi: Đường đi nào ít chi phí nhất giữa u và z ? Giải thuật định tuyến: tìm ra đường đi ít tốn kém nhất Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 16
Phân loại giải thuật định tuyến Thông tin tổng quát hay phân Tĩnh hay động? tán? Tĩnh: Tổng quát:  tuyến đường chậm thay tất cả bđt đều có thông tin đầy  đổi theo t/gian đủ về đồ hình mạng và chi phí liên kết Động:  g/thuật “trang thái kết nối”  tuyến đường thay đổi Phân tán: nhanh hơn  bđt biết hàng xóm kết nối vật lý  cập nhật theo chu kì tới nó, chi phí tới họ  để phản ánh lại sự thay đổi  quá trình tính toán, trao đổi trong chi phí đường liên kết thông tin với hàng xóm được lặp đi lặp lại  g/thuật “véc tơ khoảng cách” Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 17
Chương 4: Tầng Mạng  4.1 Giới thiệu  4.4 Các giải thuật định  4.2 Bên trong bộ định tuyến tuyến là gì?  Trạng thái liên kết Véc-tơ Khoảng cách  4.3 IP: Internet Protocol   Định tuyến phân cấp  Định dạng gói tin  Đánh địa chỉ IPv4  4.5 Định tuyến trong  ICMP Internet  IPv6  RIP  OSPF  BGP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 18
Một g/thuật trạng thái-liên kết giải thuật Dijkstra Kí hiệu:  tất cả nốt đều biết đồ hình  c(x,y): chi phí từ nốt x tới y; mạng, chi phí liên kết = ∞ nếu không phải hàng xóm  thực hiện bởi “phát tán trạng trực tiếp thái liên kết”  D(v): giá trị hiện tại của chi phí  mọi nốt có cùng th/tin của tuyến đường từ nguồn tới  tính tuyến đường rẻ nhất từ 1 đích v nốt tới tất cả nốt khác  p(v): nốt liền trước trên đường  tạo bảng chuyển tiếp cho nốt đi từ nguồn tới v đó  lặp: sau k lần lặp, biết được  N': tập các nốt mà đã biết được đường đi xác định rẻ nhất tuyến đường rẻ nhất tới k đích tới chúng Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 19
Giải thuật Dijsktra 1 Khởi tạo: 2 N' = {u} 3 với mọi nốt v 4 nếu v kề với u 5 thì D(v) = c(u,v) 6 ngoài ra D(v) = ∞ 7 8 Lặp 9 tìm w không thuộc N' sao cho D(w) là min 10 thêm w vào N' 11 cập nhật D(v) cho tất cả v kề với w và ko thuộc N' : 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 13 /* chi phí mới tới v hoặc là chi phí cũ tới v hoặc là chi phí 14 tuyến ngắn nhất tới w cộng với chi phí từ w tới v */ 15 tới khi tất cả các nốt đều thuộc N' Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính Bài giảng 3 - Chương 4: Tầng Mạng © 2011 20