Đang tải... (xem toàn văn)
Giao thức điều khiển truyền tin (Internet Control Message Protocol - ICMP)
Mục lục LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 6 I.Định nghĩa và phân loại mạng máy tính 6 1. Định nghĩa mạng máy tính 6 2. Phân loại máy tính 6 2.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý .6 2.2. Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng 7 II.Mô hình tham chiếu OSI 7 1. Giới thiệu mô hình OSI 7 2. Các tầng của mô hình OSI .11 2.1. Tầng vật lý ( Physical layer ) 11 2.2. Tầng liên kết dữ liệu ( Data link layer ) 11 2.3. Tầng mạng ( Network layer ) 11 2.4. Tầng giao vận ( Transport layer ) .12 2.5. Tầng phiên ( Session layer ) 12 2.6. Tầng trình diễn ( Presentation layer ) .12 2.7. Tầng ứng dụng (Application layer) .13 Những vấn đề về OSI .13 III.Giao thức TCP/IP .14 1. Tổng quan 14 2. Ưu điểm củaTCP/IP 14 3. Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP .15 4. Các lớp tương ứng giữa OSI và TCP/IP .15 5. Các tầng của giao thức TCP/IP 15 5.1. Tầng mạng truy cập (Network Access Layer) .15 5.2. Tầng Internet (Internet Layer) 16 5.2.1. Giao thức truyền thông IP (Internet Protocol) .17 5.2.2. Giao thức chuyển địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) .19 5.2.3 Giao thức chuyển ngược địa chỉ RARP ( Reverse Address Resolution Protocol ) .21 5.2.4. Giao thức điều khiển truyền tin (Internet Control Message Protocol - ICMP) 21 5.3. Tầng giao vận ( Transport ) 23 5.3.1. Giao thức không kết nối (User Datagram Protocol - UDP) .24 5.3.2. Giao thức điều khiển truyền tin (Transmission Control Protocol - TCP) .27 5.4. Tầng ứng dụng của TCP/IP 31 5.4.1. Dịch vụ tên miền (Domain Name Service - DNS) 31 5.4.2. Đăng nhập từ xa (Telnet) .32 5.4.3. Thư điện tử (Electronic Mail) 32 5.4.4. Giao thức truyền tệp (File Transfer Protocol - FTP) .33 6. Cơ chế địa chỉ Internet ( Addressing ) .33 a. Địa chỉ lớp A .34 b. Địa chỉ lớp B .34 c. Địa chỉ lớp C 35 d. Mạng con ( Subnet ) và Mặt nạ mạng con ( Subnets Mask) 35 e. Hostname .36 PHẦN II ĐỊNH TUYẾN .37 1. Khái niệm 37 2. Phân loại 37 3.Thuật ngữ định tuyến thông dụng .38 Bảng định tuyến ( routing table ): Các Host và Router trên Internet đều chứa một bảng định tuyến để tính toán các chặn tiếp theo cho gói tin. Bảng định tuyến này gán tương ứng mỗi địa chỉ đích với một địa chỉ Router cần đến ở chặng tiếp theo. Địa chỉ đích trong bảng định tuyến có thể bao gồm cả địa chỉ mạng, mạng con và hệ thống độc lập. Trong bảng định tuyến có thể bao gồm một tuyến mặc định được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0 .38 Vấn đề hội tụ trong mạng ( Convergence time ) 43 4. Phương pháp Vector khoảng cách ( Distance vector ) .44 5. Phương pháp trạng thái liên kết ( Link-state ) .46 PHẦN III 48 THIẾT KẾ VÀ CẤU HÌNH MẠNG CHẠY 48 GIAO THỨC OSPF .48 I. Khái quát về giao thức OSPF ( OSPF overview ) .48 1.Các thuật ngữ sử dụng trong giao thức OSPF 49 2. Các trạng thái của OSPF 51 2.1 Tổng quan .51 2.2. Các trạng thái để thiết lập láng giềng 52 3. Các loại mạng trong OSPF 55 II. Nguyên tắc hoạt động của OSPF 56 1. Qúa trình thiết lập quan hệ láng giềng 56 2. Lựa chọn DR và BDR 57 4. Lựa chọn tuyến đường tối ưu nhất 58 5. Duy trì thông tin định tuyến 58 6. Hạn chế của OSPF trong vùng đơn 59 III. OSPF đa vùng, nguyên tắc hoạt động và các loại vùng trong OSPF .60 1. Các loại router và các loại thông điệp LSA của OSPF đa vùng .60 3. Nguyên tắc hoạt động của OSPF đa vùng 64 4. Liên kết ảo trong OSPF đa vùng ( Virtual link ) 66 IV. Các vấn đề quan tâm khi thiết kế OSPF 67 3.1 . Tài nguyên hiện có .67 3.2. Sự mở rộng sau này .68 V. Cấu hình OSPF đơn vùng 68 1. Cấu hình cơ bản về OSPF .69 2. Cấu hình lựa chọn các thông số .70 VI. Cấu hình OSPF đa vùng 73 1. Cấu hình vùng Stub, Totally stub và NSSA .73 2. Cấu hình liên kết ảo trong OSPF 75 3. Cấu hình gộp tuyến đường trong OSPF đa vùng 76 VII. So sánh OSPF và các giao thức khác 79 1. So sánh về sự hội tụ .79 2. So sánh về sự mở rộng, việc sử dụng băng thông 82 3. Nhược điểm của OSPF 83 PHẦN IV. .85 Kiểm Tra và Gỡ Rối .85 Mạng OSPF 85 I.Kiểm tra và giám sát mạng OSPF .85 1. Kiểm tra bằng các lệnh xem cấu hình của router 85 Khi kiểm ta cấu hình của Router ta có thể kiểm tra theo mô hình OSI, nghĩa là kiểm tra từng tầng một. Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này em chỉ xem xét việc kiểm tra tại tầng mạng ( network ) trong mô hình OSI 85 2. Kiểm tra với các lệnh của riêng giao thức OSPF .89 II. Gỡ rối mạng OSPF bằng các lệnh debug 100 VÍ DỤ XÉT TẠI ROUTER HANOI 100 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TRÊN TA THẤY KHI TA SHUTDOWN MỘT CỔNG F0/0 TRÊN HANOI THÌ TRẠNG THÁI OSPF CHUYỂN NGAY XUỐNG DOWN, VÀ KHÔNG CÓ DR, BDR TRÊN MIỀN BROADCAST NÀY. 103 KẾT LUẬN Lời nói đầu Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, công nghệ viễn thông, công nghệ mạng máy tính, và đặc biệt là mạng toàn cầu Internet đã có những bước phát triển nhảy vọt trong việc cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Không còn nghi ngờ gì nữa, Internet ngày nay đã trở thành mạng dữ liệu công cộng lớn nhất khiến cho việc trao đổi thông tin trở nên nhanh chóng và thuận tiện hơn nhiều so với trước đây. Khối lượng thông tin trao đổi qua Internet được tăng theo cấp số nhân mỗi ngày. Ngày càng nhiều các tổ chức, công ty, cá nhân . sử dụng Internet cho các mục đích khác nhau. Rõ ràng, Internet đã và đang làm thay đổi cuộc sống của con người, làm cải thiện công việc kinh doanh, giải trí, giáo dục cũng như phương thức liên lạc . và thực sự Internet đã đưa xã hội con người vào một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ thông tin. Sự phát triển cuả Internet cũng đồng nghĩa với việc tăng trưởng về quy mô và công nghệ nhiều loại mạng LAN, WAN . và đặc biệt là lưu lượng thông tin trên mạng tăng đáng kể. Chính điều đó đã làm cho vấn đề định tuyến thông tin trên mạng trở lên quan trọng hơn bao giờ hết. Trong đó việc thiết kế mạng và lựa chọn giao thức định tuyến sao cho phù hợp với chi phí, tài nguyên của tổ chức là rất quan trọng. Internet phát triển càng mạnh lượng người truy nhập càng tăng yêu cầu định tuyến càng phải tin cậy, tốc độ chuyển mạch nhanh và không gây ra lặp trên mạng. Hơn nữa khi nhiều tổ chức tham gia vào mạng thì nhiều giao thức được đưa vào sử dụng dẫn đến sự phức tạp về định tuyến cũng gia tăng, và số lượng các giao thức để phục vụ cho việc định tuyến cũng có rất nhiều. Việc hiểu biết và thiết kế các mạng thông tin cỡ lớn có sử dụng các thiết bị định tuyến đang trở thành một nhu cầu vô cùng cấp thiết trong thực tế. Nó đòi hỏi người thiết kế mạng phải có sự hiểu biết sâu về giao thức mình thiết kế cũng như các loại giao thức định tuyến khác. Chính vì những lý do trên mà đồ án của em nghiên cứu về vấn đề thiết kế mạng với đề tài là “ Thiết kế và cấu hình mạng thông tin sử dụng giao thức định tuyến OSPF ” Đồ án được chia làm bốn phần: Phần I: Tổng quan về mạng máy tính Phần II: Định tuyến và các giao thức định tuyến Phần III: Thiết kế và cấu hình mạng sử dụng giao thức OSPF Phần IV: Kiểm tra và gỡ rối mạng sử dụng giao thức OSPF Thiết kế mạng là một đề tài rất phức tạp, đòi hỏi các kỹ sư phải có sự hiểu biết rất sâu về hoạt động của mô hình OSI, mô hình TCP/IP cũng như hoạt động của các giao thức định tuyến. Trong phạm vi đề tài này em chỉ xem xét vấn đề thiết kế mạng khi sử dụng giao thức OSPF, chắc chắn trong quá trình làm không tránh phải các thiếu sót, em rất mong các thầy cô chỉ bảo để đồ án của em có thể hoàn thành tốt đẹp. Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô trường ĐHBKHN đã dìu dắt em trong suốt 5 năm học đại học tại trường và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Khang, thầy Nguyễn Khắc Kiểm là các thầy trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp em, đã đôn đốc chỉ bảo tận tình cho em trong thời gian học, thời gian thực tập cũng như thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Nhân đây, em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Chương trình Học Viện Mạng CISCOBACHKHOA ( www.bkacad.com ) đã tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình thực tập tốt nghiệp, cung cấp tài liệu cũng như chỉ bảo em một cách tận tình trong suốt quá trình thực hiện bản đồ án này. Phần I Tổng quan về mạng máy tính I. Định nghĩa và phân loại mạng máy tính 1. Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Mạng máy tính cho ta rất nhiều ưu điểm như: Sử dụng chung tài nguyên ( Resource sharing ): Chương trình, dữ liệu, thiết bị có thể được dùng chung bởi người dùng từ các máy tính trên mạng. Tăng độ tin cậy của hệ thống thông tin ( Reliability ): Nếu một máy tính hay một đơn vị dữ liệu nào đó bị hỏng thì luôn có thể sử dụng một máy tính khác hay một bản sao khác của dữ liệu, nhờ đó, khả năng mạng bị ngừng sử dụng được giảm thiểu. Tạo ra môi trường truyền thông mạnh giữa nhiều người sử dụng trên phạm vi địa lý rộng: Mục tiêu này ngày càng trở nên quan trọng nhất là khi mạng máy tính đã phát triển trên phạm vi toàn cầu như ngày nay. Tiết kiệm chi phí: Do tài nguyên được dùng chung, hệ thống tin cậy hơn nên chi phí thiết bị và bảo dưỡng của mạng máy tính thấp hơn so với trường hợp máy tính riêng lẻ. 2. Phân loại máy tính 2.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý Phân loại theo khoảng cách địa lý là cách phổ biến và thông dụng nhất. Theo cách phân loại này ta có các loại mạng sau: Mạng cục bộ ( Local Area Networks- viết tắt là LAN ): Là mạng được cài đặt trong một phạm vi nhỏ ( trong một toà nhà, một trường học .), khoảng cách tối đa giữa các máy tính chỉ vài km trở lại. Mạng đô thị ( Metropolitan Area Networks - viết tắt là MAN ): Là mạng được cài đạt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội, khoảng cách tối đa giữa các máy tính vào khoảng 100 km trở lại Mạng diện rộng ( Wide Area Networks – viết tắt là WAN ): Phạm vi của mạng trải rộng trong phạm vi một quốc gia, hoặc giữa các quốc gia trên toàn thế giới. Mạng toàn cầu ( Global Area Network – viết tắt là GAN ): Kết nối các máy tính từ các châu lục khác nhau. Các kết nối này thường được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. 2.2. Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng Ngoài cách phân loại trên, người ta còn có thể phân loại mạng theo kiến trúc mạng ( topo mạng và giao thức sử dụng ). Theo cách phân loại này, có các loại mạng như: • Mạng SNA ( Systems Network Architecture ) của IBM. • Mạng NA ( Digital Network Architecture ) của DEC • Mạng ISO ( theo kiến trúc chuẩn quốc tế ) • Mạng TCP/IP II. Mô hình tham chiếu OSI 1. Giới thiệu mô hình OSI Mô hình mạng máy tính do tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ( International Standard Organization – ISO ) đưa ra năm 1983 được gọi là mô hình tham chiếu các hệ thống mở ( Open Systems Interconect referent model - OSI). Các điều khoản mô tả trong mô hình được sử dụng rộng rãi trong lý thuyết truyền thông, do đó, trong thực tế khó có thể nói về truyền thông mà không sử dụng thuật ngữ của OSI. Mô hình tham chiếu OSI bao gồm 7 lớp như sau: Hình 1-1: Mô hình OSI Quá trình truyền tin giữa hai máy tính được mô tả theo hình vẽ dưới đây: Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Ứng dụng Trình diễn Phiên Giao vận Mạng Liên kết DL Vật lý Hình 1-2: Phương thức xác lập các gói tin trong mô hình OSI Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới và ngược lại. Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần tiêu đề ( Header ) đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi. Nói cách khác, từng gói tin sẽ bao gồm 2 phần Header và phần dữ liệu ( Payload ). Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một phần tiêu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng ( đường truyền vật lý ) để đến bên nhận. Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần tiêu đề trên từng tầng tương ứng và đây cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào. Mô hình tham chiếu OSI chứa 7 tầng mô tả chức năng của các giao thức truyền thông. Trong đó, mỗi tầng sẽ thực hiện một chức năng cụ thể: Tầng ứng dụng : Bao gồm các trình ứng dụng sử dụng mạng. Tầng trình diễn : Tiêu chuẩn hoá dữ liệu cung cấp cho tầng ứng dụng. Tầng phiên : Quản trị các phiên làm việc giữa các ứng dụng. Tầng giao vận : Cung cấp kết nối trạm-trạm, xử lý lỗi. Tầng mạng : Thực hiện việc kết nối qua mạng cho các tầng trên. Tầng liên kết dữ liệu : Cung cấp phân phát dữ liệu tin cậy qua đường truyền vật lý. Tầng vật lý : Định rõ các đặc thù của thiết bị mạng. Việc phân tầng của OSI tuân theo một số nguyên tắc sau : -Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng. -Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa các quy tắc chuẩn hoá quốc tế. -Danh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham số cho chương trình con là ít ). -Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp. Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết. Các mức con có thể lại bị loại bỏ. -Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung ( cài đặt cùng một giao thức truyền thông ). -Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung. -Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của tầng. -Mỗi mức ngang hàng giao thức truyền thông ( sự bổ xung của các giao thức cùng mức tương đương trên hệ thống khác). Mỗi mức phải được chuẩn hoá để giao tiếp với mức tương đương với nó. Trên lý thuyết, giao thức chỉ biết đến những gì liên quan tới lớp của nó mà không quan tâm tới mức trên hoặc dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự thoả thuận để chuyển dữ liệu giữa các tầng trên một máy tính, bởi mỗi tầng lại liên quan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng tới một ứng dụng tương đương trên một máy khác. Tầng cao hơn dựa vào tầng thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía dưới. Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ tầng này xuống tầng thấp hơn cho tới khi được truyền qua mạng nhờ giao thức của tầng vật lý. Ở đầu nhận, dữ liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận. Những tầng riêng lẻ không cần biết các tầng trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển nhận thông tin từ các tầng đó. Sự cô lập các hàm truyền thông trên các tầng khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổi tầng vật lý của mạng, phần cứng có thể được bổ sung mà không cần viết lại các phần mềm ứng dụng. [...]... phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều hành TCP/IP là giao thức lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên Internet Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token ring, mạng quay số (Dial-up line), mạng X.25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền... đánh địa chỉ mạng con và m bit 0 dùng để đánh địa chỉ máy trong mạng con với n+m=32 0 16 Network Number Host Number Network Number 1111111 11111111 Subnet Number Host Number 11111111 00000000 Hình 1-19 : Mạng con và mặt nạ Mặt nạ subnet phải được cấu hình cho mỗi máy tính trong mạng và phải được định nghĩa cho mỗi giao diện Router Như vậy, ta phải dùng cùng một Subnet mask cho toàn bộ mạng vật lý cùng... truyền dẫn trên mạng và chuyển địa chỉ IP thành địa chỉ vật lý sử dụng bởi mạng máy tính Một trong số các điểm mạnh của TCP/IP là địa chỉ của nó được phối hợp sao cho trên mạng Internet không có một thiết bị mạng nào cùng tên Địa chỉ này phải được chuyển đổi thích hợp với địa chỉ mạng vật lý nơi mà dữ liệu được truyền đi 5.2 Tầng Internet (Internet Layer) Hình 1-4 : Mô hình TCP/IP và các giao thức... dụng Mô hình quá phức tạp cho việc cài đặt làm cho OSI khó có thể ứng dụng rộng rãi trên thực tế III Giao thức TCP/IP 1 Tổng quan Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet TCP ( Transmission Control Protocol ) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP ( Internet Protocol ) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI... trên mạng Internet Hình 1-18 : Cấu trúc địa chỉ lớp A.B và C a Địa chỉ lớp A Lớp A sử dụng byte đầu tiên của 4 byte để đánh địa chỉ mạng Như hình trên nó được nhận ra bởi bit đầu tiên trong byte đầu tiên của điạ chỉ có 0 3 byte còn lại được sử dụng để đánh địa chỉ máy trong mạng Dải địa chỉ mạng : 1.0.0.0 - 126.0.0.0 Có 126 địa chỉ lớp A (được đánh địa chỉ trong byte thứ nhất) với số máy tính trong mạng. .. các thiết bị được kết nối trực tiếp Nó mô tả cách sử dụng mạng để truyền một gói thông tin IP Không giống những giao thức của tầng cao hơn là sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng trên, giao thức của tầng mạng cần phải biết chi tiết của mạng vật lý phía dưới (cấu trúc của gói, địa chỉ, vv ) để định dạng đúng thông tin sẽ được truyền tuân theo những ràng buộc của mạng Tầng mạng. .. trong mạng, thường phân mảnh các mạng lớn trong các lớp mạng (A, B, C) thành các mạng nhỏ hơn Các mạng nhỏ này gọi là các subnet Quá trình này được thực hiện bằng cách lấy một số bit ở phần định danh host để sử dụng cho việc đánh địa chỉ mạng Tuỳ theo cách sử dụng của người quản trị mạng ( số subnet và số host trên mỗi subnet) mà số lượng bit lấy ở phần hostid nhiều hay ít Để tách biệt giữa địa chỉ mạng. .. bảo header kết thúc tại một địa chỉ bội của 32 Source IP address, destination IP address: Chứa địa chỉ của Host gửi và địa chỉ của Host đích Tầng IP làm công việc định tuyến các gói tin qua mạng Internet từ máy tính này tới máy tính khác, qua các mạng khác nhau cho tới khi nó đến được trạm đích hoặc bị lỗi Việc truyền gói tin qua các mạng được thực hiện thông qua một thiết bị kết nối giữa hai mạng gọi... Addressing ) Mạng Internet dùng hệ thống địa chỉ Ipv4 (32 bit) để xác định các máy tính liên kết với nó Có hai cách đánh địa chỉ phụ thuộc vào cách liên kết của từng máy tính cụ thể : Nếu các máy tính được kết nối trực tiếp với mạng Internet thì trung tâm thông tin Internet (Network Information Centre-NIC) sẽ cấp cho các máy tính đó một địa chỉ IP (IP Address) Nếu các máy tính không kết nối trực tiếp với mạng. .. TCP/IP được phân làm 4 tầng : Tầng truy nhập mạng (Network Layer) Tầng Internet (Internet Layer) Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng ứng dụng (Application Layer) 4 Các lớp tương ứng giữa OSI và TCP/IP Hình 1-3 :Tương quan giữa hai mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP 5 Các tầng của giao thức TCP/IP 5.1 Tầng mạng truy cập (Network Access Layer) Tầng mạng truy cập là tầng thấp nhất của giao thức
