Chương 6: Tầng Mạng
Mụctiêu:
 nắm đượccácnguyênlý
đằng sau các dịch vụ của
tầng mạng:
 định tuyến(lựachọn
đường đi)
 giải quyếtcácvấn đề liên
quan đếnsự phát triển
củamạng
 router làm việcnhư thế
nào
 các chủ đề nâng cao:
IPv6, mobility (read!)
 Tìm hiểumộtsố công nghệ
và kỹ thuậtphổ biếntrên
Internet
Tổng quan:
 các dịch vụ củatầng mạng
 các nguyên tắc định tuyến: lựa
chọn đường đi
 định tuyếntheothứ bậc
 giao thứcIP
 các giao thức định tuyếntrên
Internet
 intra-domain
 inter-domain
6-1
Chương 6 - Nộidung
6.1 Giớithiệuvề các mô hình dịch vụ mạng
6.2 Các nguyên tắc định tuyến

6.3 Định tuyếntheothứ bậc
6.4 Giao thức IP – Internet Protocol
6.5 Định tuyến trên Internet
6-2
Các chứcnăng củatầng mạng
 chuyểncácgóitin từ trạm
nguồn đếntrạm đích
 các giao thứcthuộctầng mạng
xuấthiện ở mọitrạmvàrouter
ba chứcnăng quan trọng:

xác đ
ị
nh đ
ườ
ng đi:
là lộ trình
mà các gói tin sẽ đitừ nguồn
đến đích.
Các gi
ả
ithu
ậ
t đ
ị
nh
tuy
ế
n


chuy
ể
nti
ế
p:
chuyểncácgóitin
từ đầuvàocủarouter đến đầu
ra thích hợp

thi
ế
tl
ậ
p kênh truy
ề
n
ả
o:
một
số kiếntrúcmạng yêu cầu
router phảithiếtlậpkênh
truyền ảotrướckhidữ liệu
được truyền đi
network
data link
physical
network
data link
physical
network

data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
6-3
Mô hình dịch vụ mạng
Q: Kênh truyềncóthể cung cấp

những mô hình dịch vụ gì để
chuyểncácgóitin từ nguồn
đến đích?
 đảmbảovề dải thông?
 không bị jitter?
 phân phát không mấtmát?
 phân phát đúng thứ tự?
 phảnhồitìnhtrạng tắcnghẽncho
nơigửi?
?
?
?
mạch ảo
hay
gam dữ liệu?
Khái niệmtrừutượng
quan trọng nhấtmà
tầng mạng cung cấp:
6-4
Mạch ảo
“đường dẫntừ nguồn đến đích hoạt động giống như
mạch điệnthoại”
 sự thựcthithôngminh
 mạng tác động dọctheođường dẫntừ nguồn đến đích
 thiếtlậpvàhủybỏ kênh truyềnchomỗicuộcgọitrướckhidữ
liệucóthể “chảy”
 mỗi gói tin mang một định danh kênh ảo(khôngphảilàđịnh
danh trạm đích)
 mọi router trên đường dẫntừ nguồn đến đích duy trì “trạng
thái” cho mỗikếtnối

 kếtnối ở tầng vậnchuyểnchỉ bao gồmhaihệ thống đầucuối
 các tài nguyên như mốikếtnối, router (bandwidth, buffers)
có thể đượccấpphátchokênhảo
 để đạt đượchiệusuấtnhư mạng chuyểnmạch kênh
6-5
Mạch ảo: các giao thứcbáohiệu
 đượcsử dụng để thiếtlập, duy trì và kếtthúccácmạch ảo
 đượcsử dụng trong các công nghệ mạng như ATM, frame-relay, X.25
 không đượcsử dụng trong Internet ngày nay
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
1. Khởitạocuộcgọi
2. Tín hiệubáokếtnối đến
3. Chấpnhậnkếtnối
4. Cuộcgọi đượcthiếtlập
5. Dữ liệubắt đầu đượctruyền
6. Nhậndữ liệu
6-6
Các mạng Datagram: mô hình Internet
6-7
 không thiếtlậpkếtnốitạitầng mạng
 routers: không lưugiữ trạng thái củacáckếtnốigiữacác

thiếtbị đầucuối
 không có khái niệm“kếtnối” tạimứcmạng

các gói tin đượcchuyểntiếpbằng cách sử dụng địachỉ trạm
đích
 các gói tin giữacùnghaitrạmnguồn–đích có thể đitheocáccon
đường khác nhau
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
1. Gửidữ liệu
2. Nhậndữ liệu
Chương 6 - Nộidung
6.1 Giớithiệuvề các mô hình dịch vụ mạng
6.2 Các nguyên tắc định tuyến
 Định tuyếntheotrạng thái kếtnối
 Định tuyến theo vector khoảng cách
6.3 Định tuyếntheothứ bậc
6.4 Giao thức IP – Internet Protocol
6.5 Định tuyến trên Internet
6-8
Định tuyến
Mụctiêu:xác định đường dẫn

“tốt” (chuỗi các routers) qua
mạng từ nguồn đến đích.
Giao thức định tuyến
A
E
D
CB
F
2
2
1
3
1
1
2
5
3
5
Khái niệmtrừutượng về đồ
thị cho các giảithuật định
tuyến:
 các nút trên đồ thị là các
router
 các cạnh của đồ thị là các
liên kếtvậtlý
 chi phí củakếtnối/liên kết:
độ trễ, giá $, hay mức độ tắc
nghẽn…
 đường dẫn“tốt” :
 thông thường là đường

dẫnvớichi phítốithiểu
 các chính sách khác có
thể đượcápdụng
6-9
Phân loạicácgiảithuật định tuyến
6-10
Thông tin định tuyếnlàtoàncục
hay phi tậptrung?
Toàn cục:
 tấtcả routers có đầy đủ thông tin về
chi phí kếtnốivàhìnhtrạng của
mạng
 các giảithuật“trạng thái kếtnối”
Phi tập trung:
 Mỗirouter biếtcácchi phíliênkết
đếncácrouter bêncạnh có kếtnối
vậtlývớinó
 quátrìnhtínhtoánchi phívàtrao
đổi thông tin vớicácrouter hàng
xóm đượclặp đilặplại
 Các giảithuật“vector khoảng cách”
Tĩnh hay động?
Tĩnh:
 các đường đi đượcthayđổi
chậm qua thờigian
Động:
 các đường đi đượcthayđổi
nhanh chóng
 cậpnhật theo chu kỳ
 đáp lạisự thay đổivề

chi phí kếtnối
Chương 6 - Nộidung
6.1 Giớithiệuvề các mô hình dịch vụ mạng
6.2 Các nguyên tắc định tuyến
6.3 Định tuyếntheothứ bậc
6.4 Giao thức IP – Internet Protocol
6.5 Định tuyến trên Internet
6-11
Định tuyếntheothứ bậc
Các nguyên lý định tuyếnmàchúngtađã đề cậplàmộtsự lý
tưởng hóa
 tấtcả các router là như nhau
 mạng là “bằng phẳng”
…không
đúng trong thựctiễn
mức độ: vớikhoảng 200 triệu
đích đến:
 không thể lưutrữ tấtcả địachỉ
đích trong bảng định tuyến!
 việctraođổi thông tin liên quan
đếnbảng định tuyến đã đủ làm
ngậpcáckếtnối!
sự tự trị trong quảntrị
 liên mạng = mạng củacác
mạng
 các nhà quảntrị mạng có thể
muốnkiểmsoátviệc định
tuyến trong mạng củahọ
6-12
Định tuyếntheothứ bậc

 các router đặcbiệt
trong AS
 chạyintra-AS
routing protocol với
tấtcả các router
khác trong AS

h
ơ
nn
ữ
a
chịutrách
nhiệm định tuyếncho
các mạng đích ngoài
AS
 chạy
inter-AS
routing
protocol
vớicácgateway
routers khác
gateway routers
 Tậphợp các router lại
thành các vùng/miền
gọilà“các hệ thống tự
trị”(AS)
 Các router trong cùng
AS chạycùnggiao
thức định tuyến

 giao thức định tuyến
“bên trong-AS”
 các router thuộcAS
khác nhau có thể chạy
các giao thức định
tuyến“bêntrongAS”
khác nhau
6-13
Intra-AS và Inter-AS routing
Gateways:
•định tuyếngiữa
các AS
•định tuyếnbên
trong AS vớicác
routers khác trong
hệ thống
inter-AS, intra-AS
routing in
gateway A.c
network layer
link layer
physical layer
a
b
b
a
a
C
A
B

d
A.a
A.c
C.b
B.a
c
b
c
6-14
Intra-AS and Inter-AS routing
Host
h2
a
b
b
a
a
C
A
B
d
c
A.a
A.c
C.b
B.a
c
b
Host
h1

Intra-AS routing
within AS A
Inter-AS
routing
between
A and B
Intra-AS routing
within AS B

Minh họa định tuyếngiữa các ASs và bên trong các ASs
 Chúng ta sẽ nghiên cứumộtsố giao thức định tuyếnbêntrong
mộtAS vàgiữacácAS ở phầnsaucủabàigiảng này.
6-15
Chương 6 - Nộidung
6.1 Giớithiệuvề các mô hình dịch vụ mạng
6.2 Các nguyên tắc định tuyến
6.3 Định tuyếntheothứ bậc
6.4 Giao thức IP – Internet Protocol
 6.4.1 Địachỉ IPv4
 6.4.2 Truyềnmộtgóitừ nguồn đến đích
 6.4.3 Khuôn dạng gói IP
 6.4.4 Sự phân mảnh gói IP
 6.4.5 ICMP: Giao thứcthôngđiệp điềukhiểncủa
Internet
 6.4.6 DHCP: Giao thứccấuhìnhhost động
6.5 Định tuyến trên Internet
6-16
The Internet Network layer
Bảng
định tuyến

Các thành phần (chứcnăng) chính củatầng mạng trên Internet
(đượcthựchiệntại các host và router)
Giao thức định tuyến
•chọn đường
•RIP, OSPF, BGP
Giao thứcIP
•qui ướcvề địachỉ
•khuôn dạng gói tin
•Những qui ướcxử lý gói tin
Giao thứcICMP
•báo lỗi
•router “báo hiệu”
Tầng vậnchuyển: TCP, UDP
Tầng liên kếtdữ liệu
Tầng Vậtlý
Network
layer
6-17
Đ
ịnh danh các nút trên mạng
 Tầng mạng có trách nhiệmtruyềndữ liệuqua mộttậpcácmạng
.
 Các protocols hỗ trợ cho
t
ầ
ng m
ạ
ng
sử dụng địachỉ có thứ bậc
(

hierarchical addressing)
 Các protocols (dùng để đánh địachỉ) không có tầng mạng chỉ làm
việc đượctrongcácmạng nộibộ nhỏ
.
 Các protocols không có tầng mạng sử dụng kiểu địachỉ phẳng
(flat
addressing scheme)
thì không mở rộng tốt được
6-18
Địachỉ: Mạng & Trạm
 Địachỉ mạng giúp xác định đường đi qua liên mạng
 Địachỉ mạng đượcchialàmhaiphần:
 Phầnmạng - Network
 Phầntrạm-host

Các giao thứcmạng khác nhau có cách chia địachỉ mạng ra
thành hai phầnmạng và trạm riêng. (ta chỉ thảoluậnvề IP.)
6-19
Xác định lộ trình
Đường dẫn để chuyển gói tin từ
mạng nguồn đếnmạng đích
đượcxácđịnh bởi các giao thức
định tuyến (OSPF, EIGRP, RIP,
vv ) – more later!
6-20
IP – Layer 3
6-21
0 15 16 31
4-bit
Version

4-bit
Header
Length
8-bit Type Of
Service
(TOS)

16-bit Total Length (in bytes)

16-bit Identification

3-bit
Flags

13-bit Fragment Offset

8 bit Time To Live
TTL

8-bit Protocol

16-bit Header Checksum

32-bit Source IP Address


32-bit Destination IP Address


Options (if any)



Data


Application
Header + data
Giớithiệuvề địachỉ IPv4:
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.3.27
 IPv4 address: 32-bits
dùng để định danh cho
host, router
interface

interface:
kếtnốigiữa
host/router và liên
kếtvậtlý
 router thông thường có
nhiềuinterface
 host cũng có thể có

nhiềuinterfaces
 mỗi địachỉ IP đượckết
hợpvớimộtinterface
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001
223
111
6-22
Địachỉ IP (tt)
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.3.27
LAN
 IP address:
 phần địachỉ mạng (các bits
trọng số cao)
 địachỉ trạm(cácbits trọng
số thấp)

Đ
ị
ach
ỉ
m

ạ
ng là gì?
(nhìn
dướikhíacạnh địachỉ IP)
 interfaces củacácthiếtbị
có cùng phần địachỉ mạng
 có thể thông nhau về mặt
vậtlýmàkhôngcần đếnsự
can thiệpcủarouter
Mạng bao gồm3 mạng IP
(đốivới địachỉ IP bắt đầu là 223 thì 24 bits
đầutiênlàmđịachỉ mạng, more later!)
6-23
Địachỉ IP (tt)
Tìm các mạng như thế nào?
 tách mỗiinterface từ router,
host
 tạocác“vùngmạng tách biệt”
223.1.1.1
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.2.6
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.3.27
223.1.1.2
223.1.7.0
223.1.7.1

223.1.8.0223.1.8.1
223.1.9.1
223.1.9.2
Mộthệ thống liên
mạng bao gồm6 mạng
6-24
Tính di động củamáytính
6-25
Địachỉ tầng 2 (Ethernet) và tầng 3 (IP) là cầnthiết:
 Địachỉ MAC/tầng 2
 Được đốt (burn) vào trong ROM củaNIC
 Không thay đổi được
 Là định danh thựccủathiếtbị
 Địachỉ IP/tầng 3
 Được đặtqua phầnmềm
 Là địachỉ “thư từ”củathiếtbị
 Cầnphảithayđổikhithiếtbị dịch chuyển