SLIDE tieu luan data and computercommunications

CHƯƠNG

TNTERNET PROTOCOLS
ô
i
18.1 Hàm Giao thức Cơ bản

18.2 Nguyên tắc làm việc internet
18.3 Thao tác Giao thức Internet
18.4 Giao thức Internet
18.5 IPv6
18.6 Mạng riêng ảo và Bảo mật IP

18.7 Các trang web và đọc được đề xuất
18.8 Điều khoản chính, Xem lại Câu hỏi và Vấn đề

556

18


Bản đồ tàu điện ngầm London, có thể được nhìn thấy bên trong mỗi chuyến tàu, đã được gọi là một
mơ hình của loại hình này, một tác phẩm nghệ thuật. Nó trình bày mạng lưới ngầm như một lưới hình
học. Tất nhiên, các đường ống khơng nằm ở góc vuông với nhau như đường phố Manhattan. Chúng
cũng không phân nhánh ở các góc độ cấp tính hoặc tạo thành những vết thn dài hồn hảo.
—Tấm thảm của vua Solomon. Barbara Vine (Ruth Rendell)

ĐIỂM CHÍNH
•

Các chức năng chính thường được thực hiện bởi một giao thức bao gồm

đóng gói, phân mảnh và lắp ráp lại, kiểm soát kết nối, phân phối theo lệnh,
kiểm soát luồng, kiểm soát lỗi, giải quyết và bội số.

•

Internet bao gồm nhiều mạng riêng biệt được kết nối với nhau bởi các bộ
định tuyến. Dữ liệu được truyền trong các gói từ một hệ thống nguồn đến
một điểm đến trên một con đường liên quan đến nhiều mạng và bộ định
tuyến. Thông thường, một oper oper không kết nối hoặc datagramđược sử
dụng. Một bộ định tuyến chấp nhận các bảng dữ liệu và chuyển tiếp chúng
về đích của chúng và chịu trách nhiệm xác định tuyến đường, giống như
cách các nút chuyển mạch gói hoạt động.
Giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để làm việc internet là Internet
Protocol (IP). IP gắn tiêu đề vào dữ liệu lớp trên (ví dụ: TCP) để tạo thành
biểu đồ dữ liệu IP. Tiêu đề bao gồm địa chỉ nguồn và đích, thơng tin được
sử dụng để phân mảnh và lắp ráp lại, trường timeto-live, trường loại dịch
vụ và checkum.
Một IP thế hệ tiếp theo, được gọi là IPv6, đã được xác định. IPv6 cung cấp
các trường địa chỉ dài hơn và nhiều chức năng hơn IP hiện tại.

•

•

Mục đích của chương này là kiểm tra Giao thức Internet, là nền tảng mà tất cả các giao
thức dựa trên internet và dựa trên internet. Đầu tiên, sẽ rất hữu ích để xem xét các chức
năng cơ bản của các giao thức mạng. Đánh giá này phục vụ để tóm tắt một số tài liệu
được giới thiệu trước đây và tạo tiền đề cho việc nghiên cứu các giao thức ased internetB trong Phần năm và Sáu. Sau đó chúng tơi chuyển sang thảo luận về kết nối internet.
Tiếp theo, chương tập trung vào hai giao thức internet tiêu chuẩn: IPv4 và IPv6.Cuối
cùng, chủ đề bảo mật IP được giới thiệu.

Tham khảo Hình 2.5 để xem vị trí within bộ TCP / IP của các giao thức được thảo
luận trong chương này.

557


18.1 / HÀM GIAO THỨC CƠ BẢN 3

18.1 CHỨC NĂNG GIAO THỨC CƠ BẢN
Trước khi chuyển sang thảo luận về các giao thức internet, chúng ta hãy xem xét một tập
hợp các chức năng khá nhỏ tạo thành cơ sở của tất cả các giao thức. Không phải tất cả các
giao thức đều có tất cả các chức năng; Điều này sẽ liên quan đến một sự trùng lặp đáng kể
của nỗ lực. Tuy nhiên, cónhiều trường hợp cùng loại chức năng có mặt trong các giao thức
ở các cấp độ khác nhau. Chúng ta có thể nhóm các hàm giao thức thành các loại sau:
• Đóng gói
• Phân mảnh và lắp ráp lại
• Điều khiển kết nối
• Giao hàng đã đặt hàng
• Kiểm sốt luồng
• Điều khiển lỗi
• Địa chỉ
• Bội số
• Dịch vụ truyền dẫn

Đóng gói
Đối với hầu như tất cả các giao thức, dữ liệu được truyền theo khối, được gọi là đơn vị dữ
liệu giao thức (PDU). Mỗi PDU khơng chỉ chứa dữ liệu mà cịn kiểm sốt thơng tin. Thật
vậy, một số PDU khơngchỉ có thơng tin kiểm sốt và khơng có dữ liệu. Thơng tin kiểm sốt
rơi vào ba loại chung:
• Địa chỉ: Địa chỉ của người gửi và/hoặc người nhận có thể được chỉ định.

• Mã phát hiện lỗi: Một số loại trình tự kiểm tra khung hình thường được bao gồm để
phát hiện lỗi.
• Kiểm sốt giao thức: Thơng tin bổ sung được bao gồm để thực hiện các chức năng
giao thức được liệt kê trong phần còn lại của phần này.
Việc bổ sung thơng tin kiểm sốt vào dữ liệuđược gọi là đóng gói. Dữ liệu được chấp
nhận hoặc tạo ra bởi một thực thể và được gói gọn trong PDU có chứa dữ liệu đó cộng với
thơng tin kiểm sốt. Thông thường, thông tin điều khiển được chứa trong tiêu đề PDU; một
số PDU lớp liên kết dữ liệu bao gồm một trailer như well. Nhiều ví dụ về PDU xuất hiện
trong các chương trước [ví dụ: TFTP (Hình 2.13), HDLC (Hình 7,7), chuyển tiếp khung
hình (Hình 10,16), ATM (Hình 11.4), LLC (Hình 15,7), IEEE 802.3 (Hình 16.3), IEEE
802.11 (Hình 17,8)].

Phân mảnh và lắp ráp lại1
Một giao thức liên quan đến việc trao đổi dữ liệu giữa hai thực thể. Thơng thường, việc
chuyển giao có thể được đặc trưng là bao gồm một chuỗi các PDU có kích thước giới hạn.
1 Thuật ngữ Phân đoạn được sử dụng trong các tài liệu liên quan đến OSI, nhưng trong các thông số kỹ thuật giao
thức liên quan đến bộ giao thức TCP / IP, thuật ngữ phân mảnh được sử dụng. Ý nghĩa là tanh ta cũng vậy.


4

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Cho dù thực thể ứng dụng gửi dữ liệu trong tin nhắn hoặc trong một luồng liên tục,các giao
thức lowe r-level thường tổ chức dữ liệu thành các khối. Hơn nữa, một giao thức có thể cần
phải chia một khối nhận được từ một lớp cao hơn thành nhiều khối có kích thước giới hạn
nhỏ hơn. Q trình này được gọi là phân mảnh.
Có một số động lực cho sự phân mảnh, tùy thuộc vào bối cảnh. Trong số các lý do điển hình
cho sự phân mảnh là:
• Mạng truyền thơng chỉ có thể chấp nhận các khối dữ liệu lên đến một kích thước nhất định.

Ví dụ, một mạng lưới ATM được giới hạn trong các khối 53 octets; Ether net áp đặt kích
thước tối đa là 1526 octets.
• Kiểm sốt lỗi có thể hiệu quả hơn với kích thước PDU nhỏ hơn. Với các PDU nhỏ hơn, ít bit
cần được truyền lại khi PDU bị lỗi.
• Quyền truy cập cơng bằng hơn vào các cơ sở truyền tải chung, vớisự chậm trễ ngắn hạn, có
thể được cung cấp. Ví dụ, nếu khơng có kích thước khối tối đa, một trạm có thể độc quyền
một phương tiện đa điểm.
• Kích thước PDU nhỏ hơn có thể có nghĩa là các thực thể nhận có thể phân bổ bộ đệm nhỏ
hơn.
• Một thực thể có thể yêu cầu truyền dữ liệu đến một số loại "đóng cửa" theo thời gian, cho
các hoạt động kiểm tra và khởi động lại / phục hồi.
tốt:

Có một số nhược điểm đối với sự phân mảnh lập luận cho việc làm cho PDU càng lớn càng
• Bởi vì mỗi PDU chứa một lượng thông tin điều khiển nhất định, các khối r nhỏcó tỷ lệ phần
trăm chi phí cao hơn.
• Pdu đến có thể tạo ra một gián đoạn phải được phục vụ. Các khối nhỏ hơn dẫn đến nhiều
ngắt hơn.
• Nhiều thời gian hơn được dành để xử lý các CPU nhỏ hơn, nhiều hơn.

Tất cả các yếu tố này phải được tính đến bởi nhà thiết kế giao thức trong việc xác định kích
thước PDU tối thiểu và tối đa.
Đối tác của sự phân mảnh được lắp ráp lại. Cuối cùng, dữ liệu được phân đoạn phải được
lắp ráp lại thành các tin nhắn phù hợp với mức độ ápdụng. Nếu PDU đến không đúng thứ tự,
nhiệm vụ sẽ rất phức tạp.

Điều khiển Kết nối
Một thực thể có thể truyền dữ liệu đến một thực thể khác theo cách mà mỗi PDU được xử lý độc
lập với tất cả các PDU trước đó.Điều này được gọi là truyền dữ liệu không kết nối; example là
việc sử dụng biểu đồ dữ liệu, được mô tả trong Chương 10.Mặc dù chế độ này rất hữu ích, một kỹ

thuật quan trọng không kém là truyền dữ liệu định hướng kết nối, trong đó mạch ảo, cũng được
mơ tả trong Chương 10, là một ví dụ.
Nsfer tra dữ liệu định hướng kết nốiđược ưa thích (thậm chí được yêu cầu) nếu các trạm dự
đoán một cuộc trao đổi dữ liệu dài và / hoặc một số chi tiết nhất định của giao thức của họ phải
được giải quyết một cách linh hoạt. Một liên kết logic, hoặc kết nối, được thiết lập giữa các thực
thể. Ba giai đoạn xảy ra (Figure 18.1):


18.1 / HÀM GIAO THỨC CƠ BẢN 5

• Thiết lập kết nối
• Truyền dữ liệu
• Chấm dứt kết nối

Thời
gian

Protocol
thực
thể

C onnEcttonre

quest
ơ
ept
Connecitionacc

Datm
ộ

t GmeNt
Ackn cú

Protocol
thực
thể

Nhiều
Trao đổi

TErMiNate-kế
t nối tonr EquE
st
ô
i
nn eCtttrê chấp
Term tr Ăn -Đồ
ôn nhận
on ng
i
g đoạn của việc truyền dữ liệu định hướng kết nối
Biểu đồ 18.1 Các giai

Với các giao thức phức tạp hơn, cũng có thể có các giai đoạn ngắt kết nối và phục hồi để đối
phó với các lỗi và các loại gián đoạn khác.
Trong giai đoạn thiết lập kết nối, hai đơn vị đồng ý trao đổi dữ liệu. Thông thường, một trạm
sẽtôi ssue một yêu cầu kết nối (theo cách không kết nối) với trạm kia. Một cơ quan trung ương có
thể hoặc khơng thể tham gia. Trong các giao thức đơn giản hơn, thực thể nhận chấp nhận hoặc từ
chối yêu cầu và, trong trường hợp trước, kết nối được coi là es đượcthiết lập. Trong các đề xuất
phức tạp hơn, giai đoạn này bao gồm một cuộc đàm phán liên quan đến cú pháp, ngữ nghĩa và thời

gian của giao thức. Tất nhiên, cả hai thực thể phải sử dụng cùng một giao thức. Nhưng giao thức
có thể cho phép một số tính năng tùy chọn nhất định và chúng phải được thỏa thuận bằng phương
tiện đàm phán. Ví dụ: giao thức có thể chỉ định kích thước PDU lên tới 8000 octets; một trạm có
thể muốn hạn chế điều này ở mức 1000 octets.
Sau khi thiết lập kết nối, giai đoạn truyền dữ liệu được nhập. Trong thời gian này,cả dữ liệu
và thông tin điều khiển (ví dụ: kiểm sốt dịng chảy, kiểm sốt lỗi) được trao đổi. Hình 18.1 cho
thấy một tình huống trong đó tất cả các luồng dữ liệu theo một hướng, với sự thừa nhận được trả
về theo hướng khác. Thông thường hơn, dữ liệu vàments thừa nhậnchảy theo cả hai hướng. Cuối
cùng, bên này hoặc bên kia muốn chấm dứt kết nối và làm như vậy bằng cách gửi yêu cầu chấm
dứt. Ngoài ra, một cơ quan trung ương có thể buộc chấm dứt kết nối.
Một đặc điểm chính của nhiều giao thức truyền dữ liệu định hướng kết nốilà trình tự được
sử dụng (ví dụ: HDLC, IEEE 802.11). Mỗi bên tuần tự đánh số các PDU mà nó gửi sang phía bên
kia. Bởi vì mỗi bên nhớ rằng nó đang tham gia vào một kết nối logic, nó có thể theo dõicác số đi


6

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

both, mà nó tạo ra và các số đến, được tạo ra bởi phía bên kia. Thật vậy, về cơ bản người ta có thể
định nghĩa việc truyền dữ liệu theo định hướng kết nối là chuyển giao trong đó cả hai bên đều
đánh số PDU và theo dõi cảsố đến vàđi. Giải trình tự hỗ trợ ba chức năng chính: giao hàng theo
lệnh, kiểm sốt luồng và kiểm sốt lỗi.
Trình tự khơng được tìm thấy trong tất cả các giao thức định hướng kết nối. Ví dụ bao gồm
chuyển tiếp khung và ATM. Tuy nhiên, tất cả các giao thức định hướng kết nối bao gồmđịnh dạng
PDU một số cách để xác định kết nối, có thể là mã định danh kết nối duy nhất hoặc kết hợp địa chỉ
nguồn và đích.

Giao hàng đã đặt hàng
Nếu hai thực thể giao tiếp ở trong các máy chủ khác nhau được 2 kết nối bởi một mạng, có nguy cơ

các PDU sẽ khơng đến theo thứ tự mà chúng được gửi, bởi vì chúng có thể đi qua các đường dẫn
khác nhau thông qua mạng. Trong các giao thức định hướng kết nối, thường yêu cầu duy trì thứ tự
PDU. Ví dụ: nếu một tệp được transferred giữa hai hệ thống, chúng tôi muốn được đảm bảo rằng
các bản ghi của tệp nhận được theo thứ tự tương tự như của tệp được truyền và không bị xáo trộn.
Nếu mỗi PDU được đưa ra một số duy nhất và các số được gán tuần tự, thì đó làmột nhiệm vụ đơn
giản về mặt logic để thực thể nhận để sắp xếp lại các PDU đã nhận trên cơ sở số thứ tự. Một vấn
đề với sơ đồ này là, với một trường số thứ tự hữu hạn, các số chuỗi lặp lại (modulo một số tối đa).
Rõ ràng,số thứ tự maximum phải lớn hơn số lượng PDU tối đa có thể nổi bật bất cứ lúc nào. Trên
thực tế, số lượng tối đa có thể cần phải gấp đơi số lượng PDU tối đa có thể nổi bật (ví dụ: ARQ
lặp lại có chọn lọc; xem Chương 7).

Flow Control
Kiểm sốt dịng chảy là một hàm được thực hiện bởi một thực thể nhận để giới hạn số lượng hoặc
tốc độ dữ liệu được gửi bởi một thực thể truyền.
Hình thức kiểm sốt dịng chảy đơn giản nhất là quy trình dừng và chờ đợi, trong đó mỗi
PDU phải được thừa nhận trước khicó thể gửi tiếp theo. Các giao thức hiệu quả hơn liên quan đến
một số hình thức tín dụng được cung cấp cho máy phát, đó là lượng dữ liệu có thể được gửi mà
không cần thừa nhận. Kỹ thuật cửa sổ trượt HDLC là một ví dụ về cơ chế này (Chương 7).
Kiểm sốt dịng chảy là một ví dụ điển hình về một hàm phải được thực hiện trong một số
giao thức. Hãy xem xét Hình 18.2, lặp lại Hình 2.1.Mạng sẽ cần thực hiện kiểm soát luồng đối với
máy chủ A thông qua giao thức truy cập mạng, để thực thi kiểm sốt lưu lượng mạng. Đồng thời,
mơ-đun truy cập mạng của B có khơng gian đệm hữu hạn và cần thực hiện kiểm sốt dịng chảy
đối với việc truyền của A; nó có thể làm điều này thơng qua giao thức vận chuyển. Cuối cùng,
mặc dù mô-đun truy cập mạng của B có thể kiểm sốt luồng dữ liệu của nó, ứng dụng của B có thể
dễ bị tràn. Ví dụ: ứng dụng có thể bị treo lên chờ truy cập đĩa. Do đó, kiểm sốt dịng chảy cũng là
cần thiết trên giao thức định hướng ứng dụng.

Điều khiển Lỗi
Các kỹ thuật kiểm soát lỗi là cần thiết để bảo vệ chống lại sự mất mát hoặc thiệt hại của dữ liệu và
kiểm sốt thơng tin. Thơng thường, kiểm sốt lỗi được thực hiện như hai riêng biệt.

2 Thuật ngữ chủ nhà Đề cập đến bất kỳ hệ thống kết thúc nào được gắn vào mạng, chẳng hạn như PC, máy trạm hoặc máy
chủ.


18.1 / HÀM GIAO THỨC CƠ BẢN 7

Host A

Máy chủ
B

Ứng
dụng X

Ứng
dụng Y

1

2

Cảng
(điểm truy cập dịch vụ
)
3

Kết nối Lô-gic
(Kết nối TCP

TCP

2
)

6

IP

Truy nhập mạng
giao thức #1
Phần đính kèm mạng con
địa chỉ điểm
Router J

Vật lý

4

TCP

Internet tồn cầu
địa chỉ

IP

Ứng
dụng Y

Ứng

dụng X

Kết nối Lơ-gic
(Ví dụ: mạch ảo

Truy nhập mạng
giao thức #2
)

Vật lý

IP
Mạng 1
(N1)

GIẤC
GIẤC
NGỦ
NGỦ
Vật lý
TRƯA 1 TRƯA 2

Mạng 2
(N2)

Biểu đồ 18.2 Khái niệm TCP/IP

hàm:phát hiện lỗi và truyền lại. Để đạt được phát hiện lỗi, người gửi chèn mã phát hiện lỗi trong
PDU đã truyền, là một chức năng của các bit khác trong PDU. Người nhận kiểm tra giá trị của mã
trên PDU đến. Nếuphát hiện lỗi n, người nhận sẽ loại bỏ PDU. Khi không nhận được sự thừa nhận

cho PDU trong một thời gian hợp lý, người gửi sẽ truyền lại PDU. Một số giao thức cũng sử dụng
mã sửa lỗi, cho phép người nhận không chỉ giải quyếtlỗi mà trong một số trườnghợp, sửa lỗi.
Như với kiểm sốt dịng chảy, kiểm sốt lỗi là một hàm phải được thực hiện ở các lớp giao
thức khác nhau. Hãy xem xét lại Hình 18.2. Giao thức truy cập mạng nên bao gồm kiểm soát lỗi
để đảm bảo rằng dữ liệu are được trao đổi thành cơng giữa trạm và mạng. Tuy nhiên, một gói dữ
liệu có thể bị mất bên trong mạng và giao thức vận chuyển sẽ có thể phục hồi từ sự mất mát này.

Địa chỉ
Khái niệm giải quyết trong kiến trúc truyền thông là một khái niệm phức tạp và bao gồm một số
vấn đề, bao gồm
• Mức độ địa chỉ
• Phạm vi địa chỉ
• Định danh kết nối
• Chế độ địa chỉ


8

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Trong cuộc thảo luận này, chúng tôi minh họa các khái niệm bằng Cách sử dụng Hình 18.2,
cho thấy cấu hình sử dụng kiến trúc TCP / IP. Cáckhái niệm của ông về cơ bản giống nhau đối với
kiến trúc OSI hoặc bất kỳ kiến trúc truyền thông nào khác.
Cấp độ địa chỉ đề cập đến mức độ trong kiến trúc truyền thông mà tại đó một thực thể được
đặt tên. Thơng thường, một địa chỉ duy nhất được liên kết với mỗi hệ thống cuối (ví dụ: máy trạm
hoặc máy chủ) và mỗi hệ thống trung gian (ví dụ: bộ định tuyến) trong một cấu hình. Một địa chỉ
như vậy, nói chung, là một địa chỉ cấp mạng. Trong trường hợp của kiến trúc TCP / IP, điều này
được gọi là địa chỉ IP hoặc đơn giản là địachỉ trongternet. Trong trường hợp của kiến trúc OSI,
điều này được gọi là điểm truy cập dịch vụ mạng (NSAP). Địa chỉ cấp mạng được sử dụng để định
tuyến PDU thông qua mạng hoặc mạng đến một hệ thống được chỉ định bởi một địa chỉ cấp mạng

trong PDU.
Once dữ liệu đến một hệ thống đích, chúng phải được chuyển đến một số quy trình hoặc ứng
dụng trong hệ thống. Thông thường, một hệ thống sẽ hỗ trợ nhiều ứng dụng và một ứng dụng có
thể hỗ trợ nhiều người dùng. Mỗi ứng dụng và, có lẽ, mỗi người dùng đồng thời của một ứng dụng
được gán một mã định danh duy nhất, được gọi là cổng trong kiến trúc TCP / IP và là điểm truy
cập dịch vụ (SAP) trong kiến trúc OSI. Ví dụ: một hệ thống máy chủ có thể hỗ trợ cả ứng dụng
thư điện tử và ứng dụngnsfer tratệp. Tối thiểu mỗi ứng dụng sẽ có một số cổng hoặc SAP duy nhất
trong hệ thống đó. Hơn nữa, ứng dụng chuyển tệp có thể hỗ trợ nhiều lần chuyển đồng thời, trong
trường hợp đó, mỗi lần chuyển được tự động gán mộtsố cổng unique hoặc SAP.
Hình 18.2 minh họa hai cấp độ giải quyết trong một hệ thống. Đây thường là trường hợp của
kiến trúc TCP / IP. Tuy nhiên, có thể có giải quyết ở mỗi cấp độ của một kiến trúc. Ví dụ, một
SAP duy nhất có thể được gán cho từng cấp độ của kiến trúc OSI.
Một vấn đề khác liên quan đến địa chỉ của một hệ thống cuối hoặc hệ thống trung gian là
phạm vi giải quyết. Địa chỉ internet hoặc địa chỉ NSAP được đề cập trước đây là một địa chỉ toàn
cầu. Các đặc điểm chính của một địa chỉ tồn cầu như sau:
• Sự khơng mơ hồ tồn cầu: Một địa chỉ tồn cầu xác định một hệ thống độc đáo. Từ đồng
nghĩa được cho phép. Đó là, một hệ thống có thể have nhiều hơn một địa chỉ tồn cầu.
• Khả năng ứng dụng tồn cầu: Có thể ở bất kỳ địa chỉ toàn cầu nào để xác định bất kỳ địa
chỉ toàn cầu nào khác, trong bất kỳ hệ thống nào, bằng địa chỉ tồn cầu của hệ thống khác.
Bởi vì một địa chỉ tồn cầu là duy nhất và có thể áp dụng trên tồn cầu, nó cho phép internet
định tuyến dữ liệu từ bất kỳ hệ thống nào được gắn vào bất kỳ mạng nào đến bất kỳ hệ thống nào
khác được gắn vào bất kỳ mạng nào khác.
Hình 18.2 minh họa rằng một mức độ giải quyết khác có thể được u cầu. Mỗi mạng phải
duy trì một địa chỉ duy nhất cho mỗi giao diện băng devtrên mạng. Ví dụ: địa chỉ MAC trên mạng
IEEE 802 và địa chỉ máy chủ ATM. Địa chỉ này cho phép mạng định tuyến các đơn vị dữ liệu (ví
dụ: khung MAC, ô ATM) thông qua mạng và đưa chúng đến hệ thống đính kèm dự định. Chúng ta
có thể tham khảo một địa chỉ như địa chỉ điểm đính kèm mạng.
Vấn đề phạm vi giải quyết thường chỉ liên quan đến các địa chỉ cấp mạng. Một cổng hoặc
SAP trên cấp độ mạng là duy nhất trong một hệ thống nhất định nhưng khơng cần phải là uniq ue
trên tồncầu. Ví dụ, trong Hình 18.2, có thể có một cổng 1 trong hệ thống A và một cổng 1 trong

hệ thống B.Việc chỉ định đầy đủ của hai cổng này có thể được thể hiện là A.1 và B.1, đó là các chỉ
định duy nhất.
Khái niệm nhận dạng kết nối phát sinh khi chúng ta xem xét truyền dữ liệu theo định
hướng kết nối (ví dụ: mạch ảo) thay vì truyền dữ liệu khơng kết nối (ví dụ: datagram). Để truyền


18.1 / HÀM GIAO THỨC CƠ BẢN 9

dữ liệu không kết nối, mã định danh toàn cầu được sử dụng với mỗi lần truyền dữ liệu. Đối với
chuyển giao theo định hướng kết nối, đôikhi tôichỉ nên sử dụng mã định danh kết nối trong giai
đoạn truyền dữ liệu. Kịch bản là: Thực thể 1 trên hệ thống A yêu cầu kết nối với thực thể 2 trên hệ
thống B, có lẽ sử dụng địa chỉ tồn cầu B.2. Khi B.2 chấp nhận kết nối, mộtđịnh danh c onnection
(thường là một số) được cung cấp và được sử dụng bởi cả hai thực thể cho việc truyền trong tương
lai. Việc sử dụng mã định danh kết nối có một số lợi thế:
• Giảm chi phí: Số nhận dạng kết nối thường ngắn hơn số nhận dạng tồn cầu. Ví dụ: trong
giao thức chuyển tiếp khung hình (được thảo luận trong Chương 10), các gói yêu cầu kết nối
chứa cả trường địa chỉ nguồn và đích. Sau khi kết nối logic, được gọi là kết nối liên kết dữ
liệu, được thiết lập, khung dữ liệu chứamã định danh liên kết dữ liệu(DLCI) là 10, 16 hoặc
23 bit.
• Định tuyến: Trong thiết lập kết nối, một tuyến cố định có thể được xác định. Mã định danh
kết nối phục vụ để xác định tuyến đường đến các hệ thống trung gian, chẳng hạn như các nút
chuyển mạch gói, để xử lý các TỆP PDF trong tương lai.
• Multiplexing: Chúng tơi giải quyết chức năng này bằng các thuật ngữ chung hơn sau này.
Ở đây chúng tôi lưu ý rằng một thực thể có thể muốn tận hưởng nhiều hơn một kết nối cùng
một lúc. Do đó, các PDU đến phải được xác định bằng mã định danh kết nối.
• Sử dụng thơng tin trạng thái: Một khi connection được thiết lập, các hệ thống cuối có thể
duy trì thơng tin trạng thái liên quan đến kết nối. Điều này cho phép các chức năng như
kiểm soát luồng và kiểm soát lỗi bằng cách sử dụng số thứ tự. Chúng ta thấy các ví dụ về
điều này với HDLC (Chương 7) và IEEE 802.11 (Chương 17).
Figure 18.2 hiển thị một số ví dụ về kết nối. Kết nối logic giữa router J và host B ở cấp độ

mạng. Ví dụ: nếu mạng 2 là mạng chuyển tiếp khung hình, thì kết nối logic này sẽ là kết nối liên
kết dữ liệu. Ở một level caohơn, nhiều giao thức cấp vận tải, chẳng hạn như TCP, hỗ trợ kết nối
logic giữa những người sử dụng dịch vụ vận tải. Do đó, TCP có thể duy trì kết nối giữa hai cổng
trên các hệ thống khác nhau.
Một khái niệm địa chỉ khác là chế độ giải quyết. Chỉ commnhất, một địa chỉ đề cập đến một
hệ thống hoặc cổng duy nhất; trong trường hợp này nó được gọi là địa chỉ cá nhân hoặc unicast.
Cũng có thể cho một địa chỉ để tham khảo nhiều hơn một thực thể hoặc cổng. Một địa chỉ như vậy
xác định nhiều người nhận đồng thời fhoặc dữliệu. Ví dụ: người dùng có thể muốn gửi bản ghi
nhớ cho một số cá nhân. Trung tâm điều khiển mạng có thể muốn thông báo cho tất cả người dùng
rằng mạng đang bị sập. Một địa chỉ cho nhiều người nhận có thể được phát sóng, dành cho tất cả
các thực thểtrong một miền hoặc multicast,dành cho một tập hợp con cụ thể của các thực thể.
Bảng 18.1 minh họa các khả năng.

Bội số
Liên quan đến khái niệm giải quyết là của multiplexing. Một hình thức multiplexing được hỗ trợ
bởi nhiều kết nối vào một hệ thống duy nhất. Cho
Chế độ địa chỉ Bảng 18.1
Cổng
Unicast

Địa chỉ Hệ thống Địa chỉ

MạngĐích / Địa

Cá nhân cá

chỉ SAP
nhân

Nhóm

cá nhân


10

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Cá

nhân

multicast Tất cả các
Tất cả các

Cá
Phát sóng

cá nhân
Tất

nhân
tất

nhóm
nhóm
tất cả
cả

cả

ví dụ, với chuyển tiếp khung hình, có thể có nhiều kết nối liên kết dữ liệu chấm dứt trong một hệ
thống đầu duy nhất; chúng ta có thể nói rằng các kết nối liên kết dữ liệu này được chia nối trên
giao diện vật lý duy nhất giữa hệ thống cuối và mạng. Multiplexing can cũng được thực hiện
thông qua tên cổng, cũng cho phép nhiều kết nối đồng thời. Ví dụ: có thể có nhiều kết nối TCP
chấm dứt trong một hệ thống nhất định, mỗi kết nối hỗ trợ một cặp cổng khác nhau.
Multiplexing cũng được sử dụng trong bối cảnh another, cụ thể là lập bản đồ các kết nối từ
cấp độ này sang cấp độ khác. Hãy xem xét lại Hình 18.2.Mạng 1 có thể cung cấp dịch vụ định
hướng kết nối. Đối với mỗi kết nối quy trình đến quy trình được thiết lập ở cấp độ cao hơn tiếp
theo, một liên kết dữ liệu cóthể được tạo ra ở cấp truy cậpmạng. Đây là một mối quan hệ một-một,
nhưng nó khơng cần phải như vậy. Multiplexing có thể được sử dụng theo một trong hai hướng.
Multiplexing trở lên, hoặc multiplexing bên trong, xảy ra khi nhiều kết nối cấp cao hơn được
multiplexed trên, hoặc chia sẻ, một kết nối cấp thấp hơn duy nhất. Điều này có thể cần thiết để sử
dụng hiệu quả hơn dịch vụ cấp thấp hơn hoặc cung cấp một số kết nối cấp cao hơn trong một mơi
trường chỉ có một kết nối cấp thấp hơn duy nhất tồn tại. Giảm multiplexing, hoặc tách, có nghĩa là
một kết nối cấp cao hơn duy nhất được xây dựng trên đầu trang của nhiều kết nối cấp thấp hơn, và
lưu lượng truy cập trên kết nối cao hơn được chia cho các kết nối thấp hơn khác nhau.
Kỹ thuật này có thể được sử dụng để cung cấpsự ility reliab, hiệu suất hoặc hiệu quả.

Dịch vụ truyền dẫn
Một giao thức có thể cung cấp một loạt các dịch vụ bổ sung cho các thực thể sử dụng nó. Chúng
tơi đề cập ở đây ba ví dụ phổ biến:
• Ưu tiên: Một số thư nhất định, chẳng hạn như tin nhắn điều khiển, có thể cần phải thơng
qua thực thể đích với độ trễ tối thiểu. Một example sẽ là một yêu cầu chấm dứt kết nối. Do
đó, ưu tiên có thể được chỉ định trên cơ sở tin nhắn. Ngồi ra, ưu tiên có thể được chỉ định
trên cơ sở kết nối.
• Chất lượng dịch vụ: Một số loại dữ liệu nhất định có thể yêu cầu thơng lượng tối thiểu
hoặc ngưỡng độ trễ tối đa.
• Bảo mật: Các cơ chế bảo mật, hạn chế quyền truy cập, có thể được gọi.
Tất cả các dịch vụ này phụ thuộc vào hệ thống truyền tải cơ bản và bất kỳ thực thể cấp thấp

nào can thiệp. Nếu có thể cung cấp các dịch vụ này từ bên dưới, protocol có thể được hai thực thể
sử dụng để thực hiện các dịch vụ đó.

18.2 NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC INTERNET
Các mạng chuyển mạch gói và phát sóng gói phát triển từ nhu cầu cho phép người dùng
máy tính có quyền truy cập vào các tài ngun ngồi tài ngun có sẵn trong hệ thống
single. Theo cách tương tự, tài nguyên của một mạng duy nhất thường không đủ để đáp
ứng nhu cầu của người dùng. Bởi vì các mạng có thể được quan tâm thể hiện rất nhiều sự


18.1 / HÀM GIAO THỨC CƠ BẢN 11

khác biệt, thật không thực tế khi xem xét hợp nhất chúng vào một mạng duy nhất. Đúng
hơn, điều cần thiết là khả năng kết nối các mạng khác nhau để bất kỳ hai trạm nào trên
bất kỳ mạng cấu thành nào cũng có thể giao tiếp.
Bảng 18.2 liệt kê một số thuật ngữ thường được sử dụng liên quan đến kết nối
mạng hoặc làm việc internet. Một tập hợp các mạng được kết nối với nhau, từ quan điểm
của người dùng, có thể xuất hiện đơn giản như một mạng lớn hơn. Tuy nhiên, nếu mỗi
mạng cấu thành vẫn giữ nguyên danh tính của nó và cần có các cơ chế đặc biệt để giao
tiếp qua nhiều mạng, thì tồn bộ cấu hình thường được tham chiếu như một mạng
internet.
Mỗi mạng cấu thành trong internet hỗ trợ liên lạc giữa các thiết bị được gắn vào
mạng đó;các thiết bị này được gọi là hệ thống cuối (ESs). Ngoài ra, các mạng được kết
nối bởi devices được gọi trong các tài liệu ISO là các hệ thống trung gian (ISs). Các hệ
thống trung gian cung cấp một đường dẫn liên lạc
Bảng 18.2Điều khoản làm việc trên Internet
Mạng truyền thông
Một cơ sở cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu giữa các thiết bị gắn liền với mạng.
Internet
Một bộ sưu tập các mạng truyền thông được kết nối với nhau bằng cầu và / hoặc bộ định tuyến.

Intranet
Internet được sử dụng bởi một tổ chức cung cấp các ứng dụng Internet quan trọng, đặc biệt là Thế giới
Web rộng. Một mạng nội bộ hoạt động trong tổ chức cho các mục đích nội bộ và có thể tồn tại như một mạng riêng biệt,
Internet khép kín, hoặc có thể có liên kết đến Internet.
Mạng con
Đề cập đến một mạng cấu thành của internet. Điều này tránh sự mơ hồ vì tồn bộ internet, từ người dùng
quan điểm, là một mạng duy nhất.
Hệ thống kết thúc (ES)
Một thiết bị được gắn vào một trong những mạng của internet được sử dụng để hỗ trợ các ứng dụng hoặc dịch vụ người
dùng cuối.
Trung gian System (IS)
Một thiết bị được sử dụng để kết nối hai mạng và cho phép liên lạc giữa các hệ thống cuối được gắn vào các mạng khác
nhau.
Cầu
IS được sử dụng để kết nối hai LAN sử dụng các giao thức LAN tương tự. Cây cầu hoạt động như một bộ lọc địa chỉ,
thu thập các gói từ trênE LAN dành cho một điểm đến trên một mạng LAN khác và chuyển các gói đó. Cây cầu khơng
sửa đổi nội dung của các gói và khơng thêm bất cứ điều gì vào gói. Cây cầu hoạt động ở lớp 2 của mơ hình OSI.
Router
IS được sử dụng để kết nối hai mạng có thể hoặc không giống nhau. Bộ định tuyến sử dụng một giao thức internet có
mặt trong mỗi bộ định tuyến và mỗi hệ thống cuối của mạng. Bộ định tuyến hoạt động ở lớp 3 của mơ hình OSI.


18.2 / NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC INTERNET

12

và thực hiện các chức năng chuyển tiếp và định tuyến cần thiết để dữ liệu có thể được trao đổi
giữa các thiết bị được gắn vào các mạng khác nhau trên internet.
Hai loại IS được quan tâm đặc biệt là cầu và bộ định tuyến. Sự khác biệt giữa chúng liên
quan đến các loại giao thức được sử dụng cho logic làm việc internet. Về bản chất, một cầu hoạt

động ở lớp 2 của kiến trúc bảy lớp kết nối hệ thống mở (OSI) và hoạt động như một bộ chuyển
tiếp của các khung giữa các mạng tương tự; cầu được thảo luận trong Chapter 15. Một bộ định
tuyến hoạt động ở lớp 3 của kiến trúc OSI và định tuyến các gói tuyến giữa các mạng lưới có
khả năng khác nhau. Cả cầu nối và bộ định tuyến đều giả định rằng các giao thức lớp trên tương
tự đang được sử dụng.
Chúng tôi bắt đầu kiểm tra internetworking với một cuộc thảo luận về các nguyên tắc cơ
bản của internetworking. Sau đó, chúng tôi kiểm tra cách tiếp cận kiến trúc quan trọng nhất để
làm việc internet: bộ định tuyến không kết nối.

Yêu cầu
Các yêu cầu tổng thể cho một cơ sở làm việc internet như sau (chúng tôi đề cập đến Hình 18.2
làm ví dụ trong suốt):
1. Cung cấp một liên kết giữa các mạng. Tối thiểu, một kết nối kiểm soát vật lý và liên kết là
cần thiết. (Bộ định tuyến J có liên kết vật lý đến N1 ad N2 và trên mỗi liên kết có một
giao thức liên kết dữ liệu.)
2. Cung cấp cho việc định tuyến và phân phối dữ liệu giữa các quy trình trên các mạng khác
nhau. (Ứng dụng X trên máy chủ Một trao đổi dữ liệu với ứng dụng X trên máy chủ B.)
3. Cung cấp một dịch vụ kế toán giữ track của việc sử dụng các mạng và bộ định tuyến khác
nhau và duy trì thơng tin trạng thái.
4. Cung cấp các dịch vụ vừa được liệt kê theo cách không yêu cầu sửa đổi kiến trúc mạng
của bất kỳ mạng cấu thành nào. Điều này có nghĩa làcơ sở làm việc thực tập phải phù hợp
với một số khác biệt giữa các mạng. Chúng bao gồm
• Các sơ đồ địa chỉ khác nhau: Các mạng có thể sử dụng tên và địa chỉ điểm cuối khác
nhau và các sơ đồ bảo trì thư mục. Một số hình thức giải quyết mạng toàn cầu phải
được cung cấp, cũng như dịch vụ thư mục. (Máy chủ A và B và router J có địa chỉ IP
độc đáo trên tồn cầu.)
• Kích thước gói tối đa khác nhau: Các gói từ một mạng có thể phải được chia thành
các mảnh nhỏ hơn cho một mạng khác. Quá trình này được gọi là fragmentation. (N1
và N2 có thể đặt giới hạn trên khác nhau về kích thước gói.)
• Các cơ chế truy cập mạng khác nhau: Cơ chế truy cập mạng giữa trạm và mạng có

thể khác nhau đối với các trạm trên các mạng khác nhau. (Ví dụ, N1 có thể là một
frame rel ay network và N2 một mạng Ethernet.)
• Thời gian chờ khác nhau: Thông thường, một dịch vụ vận tải định hướng kết nối sẽ
chờ sự thừa nhận cho đến khi hết thời gian chờ, tại thời điểm đó nó sẽ truyền lại khối
dữ liệu của mình. Nói chung, thời gian dài hơn là cần thiết fhoặc phân phối thành công


18.3 / THAO TÁC GIAO THỨC INTERNET 13

trên nhiềumạng. Các quy trình thời gian làm việc trên Internet phải cho phép truyền tải
thành công để tránh các giao dịch lại khơng cần thiết.

• Khơi phục lỗi: Các quy trình mạng có thể cung cấp bất cứ điều gì từ khơng có khơi
phục lỗi cho đếndịch vụ đầu cuối đáng tin cậy(trong mạng). Dịch vụ internetwork
không nên phụ thuộc hoặc bị can thiệp bởi bản chất của khả năng khôi phục lỗi của
mạng riêng lẻ.
• Báo cáo trạng thái: Các mạng khác nhau báo cáo trạng thái và hiệu suất khác nhau.
Tuy nhiên, cơ sở làm việc internet phải có khả năng cung cấp thông tin như vậy về
hoạt động internetworking cho các quy trình quan tâm và được ủy quyền.
• Kỹ thuật định tuyến: Định tuyến intranetwork có thể phụ thuộc vào các kỹ thuật phát
hiện lỗi và kiểm soát tắc nghẽn đặc biệt cho từng mạng. Cơ sở làm việc internet phải có
khả năng phối hợp các cơ sở này để định tuyến dữ liệu thích ứng giữa các trạm trên các
mạng khác nhau.
• Giới thiệu truy cập người dùngl: Mỗi mạng sẽ có kỹ thuật kiểm sốt truy cập người
dùng riêng (ủy quyền sử dụng mạng). Chúng phải được gọi bởi cơ sở internetwork khi
cần thiết. Hơn nữa, một kỹ thuật kiểm soát truy cập internetwork riêng biệt có thể được
u cầu.
• Kết nối, connectionless: Các mạng riêng lẻ có thể cung cấp dịch vụ kết nối (ví dụ:
mạch ảo) hoặc khơng kết nối (datagram). Nó có thể là mong muốn cho các dịch vụ
internetwork không phụ thuộc vào bản chất của các dịch vụ kết nối của các mạng riêng

lẻ.
Giao thức Internet (IP) đáp ứng một số yêu cầu này. Những người khác yêu cầu phần
mềm kiểm soát và ứng dụng bổ sung, như chúng ta sẽ thấy trong chương này và chương tiếp
theo.

Hoạt động không kết nối
Trong hầu hết các triển khai, internetworking liên quan đến hoạt động không hắt hơiở cấp độ
của Giao thức Internet.Trong khi hoạt động định hướng kết nối tương ứng với cơ chế mạch ảo
của mạng chuyển mạch gói (Hình 10.10), hoạt động chế độ không kết nối tương ứng với cơ chế
datagram của mạng chuyển mạch gói (Hình 10.9). Mỗi đơn vị dữ liệu giao thức mạng được xử
lý độc lập và được chuyển từ ES nguồn đến ES đích thông qua một loạt các bộ định tuyến và
mạng. Đối với mỗi đơn vị dữ liệu được truyền bởi A,A đưa ra quyết định về việc router sẽ nhận
được đơn vị dữ liệu. Đơn vị dữ liệu nhảy qua internet từ bộ định tuyến này sang bộ định tuyến
tiếp theo cho đến khi nó đến mạng đích. Tại mỗi bộ định tuyến, một quyết định định tuyến được
thực hiện (độc lập cho mỗi đơn vị dữ liệu) liên quan đến bước nhảy tiếp theo. Do đó, cácđơn vị
dữ liệu nt khác nhaucó thể đi các tuyến đường khác nhau giữa nguồn và điểm đến ES.
Tất cả các ES và tất cả các bộ định tuyến đều chia sẻ một giao thức lớp mạng chung được
gọi chung là Giao thức Internet.An Giao thức Internet (IP) ban đầu được phát triển cho darpa
internet project và được xuất bản dưới tên RFC 791 và đã trở thành một Tiêu chuẩn Internet.
Bên dưới Giao thức Internet này, một giao thức là cần thiết để truy cập vào một mạng cụ thể.
Do đó, thường có hai giao thức hoạt động trong mỗi ES và router ở lớp mạng: mộtlớp sutrên
cung cấp chức năng làm việc internet và một lớp con thấp hơn cung cấp truy cập mạng. Hình
18.3 cho thấy một ví dụ.


14

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

t1, t6, t7, t10, t11, t16

IP-H

t2, t5
t3, t4

MAC1H

TCPH

Dữ
liệu

LLC1-

IP-H

TCP-H

Dữ liệu

H
LLC1-H

IP-H

TCP-H

Dữ liệu

t8, t9

FR-H

t12, t15

LLC2-

IP-H

TCP-H

Dữ liệu

H
LLC2-H

IP-H

TCP-H

Dữ liệu

MAC2H

t13, t14
Trailer

TCP-H

Dữ
liệu

MACi-T MAC của TCP-H TCP

Tiêu đề IP-H IPtiêu đề chuyển tiếp
LLCi-H
LLC tiêu đề
FR-T
MACi-H MAC tiêu đề

Biểu đồ 18.3

IP-H

FR-H
Frame
Frame rơle trailer

Ví dụ về hoạt động giao thức Internet

MAC1T
FR-T

MAC2T


18.3 / THAO TÁC GIAO THỨC INTERNET 15

18.3 HOẠT ĐỘNG GIAO THỨC INTERNET

Trong phần này, chúng tôi kiểm tra các chức năng thiết yếu của giao thức internetwork.
Để thuận tiện, chúng tôi đề cập cụ thể đến IPv4 tiêu chuẩn Internet, nhưng câu chuyện
trong phần này áp dụng cho bất kỳ Giao thức Internet khơng có kết nối nào, chẳng hạn
như IPv6.

Operation của Sơ đồ làm việc Internet không kết nối
IP cung cấp một dịch vụ không kết nối hoặc datagram giữa các hệ thống cuối. Có một số lợi thế
cho cách tiếp cận này:
• Một cơ sở internet khơng kết nối là linh hoạt. Nó có thể đối phó với một loạt các
mạng,ome trong số đó là bản thân khơng có kết nối. Về bản chất, IP địi hỏi rất ít từ các
mạng cấu thành.
• Một dịch vụ internet khơng kết nối có thể được thực hiện rất mạnh mẽ. Về cơ bản, đây là
lập luận tương tự được thực hiện cho dịch vụ mạng datagram so vớidịch vụ mạch tual vir.
Để thảo luận thêm, hãy xem Phần 10.5.
• Một dịch vụ internet không kết nối là tốt nhất cho các giao thức vận chuyển khơng kết
nối, bởi vì nó khơng áp đặt chi phí khơng cần thiết.
Hình 18.3 mơ tả một ví dụ điển hình sử dụng IP, trong đó hai LAN được kết nối với nhau
bằng WAN chuyển tiếp khung hình. Hình này mơ tả hoạt động của Giao thức Internet để trao
đổi dữ liệu giữa máy chủ A trên một mạng LAN (mạng 1) và máy chủ B trên mạng LAN khác
(mạng 2) thông qua WAN. Con số này cho thấy kiến trúc giao thức và định dạng của đơn vị dữ
liệu ở mỗi giai đoạn. Các hệ thống cuối cùng và rbên ngoài đều phải chia sẻ một Giao thức
Internetchung. Ngoài ra, các hệ thống cuối phải chia sẻ các giao thức tương tự trên IP. Các bộ
định tuyến trung gian chỉ cần thực hiện thông qua IP.
IP tại A nhận được các khối dữ liệu được gửi đến B từ một lớp cao hơn của software trong
A (ví dụ: TCP hoặc UDP). IP đính kèm một tiêu đề (tại thời điểm ) chỉ định, trong sốt 1 thứ
khác, địa chỉ internet toàn cầu của B. Địa chỉ đó hợp lý trong hai phần: nhận dạng mạng và nhận
dạng hệ thống cuối. Sự kết hợp của tiêu đề IP vàdữ liệu cấp trên được gọi là đơn vị dữ liệu Giao
thức Internet(PDU), hoặc đơn giản là biểu đồ dữ liệu. Biểu đồ dữ liệu sau đó được gói gọn bằng
giao thức LAN (tiêu đề LLC ở t 2; Tiêu đề MAC và trailer tại ) và được gửi đến bộ định tuyến,

loại bỏ các trường LANt3 để đọc tiêu đề IP (t 6). Bộ định tuyến sau đó gói gọn biểu đồ dữ liệu với
các trường giao thức chuyển tiếp khung hình (t 8)và truyền nó qua WAN đến một bộ định tuyến
khác. Bộ định tuyến này loại bỏ các trường chuyển tiếp khung hình và khơi phục biểu đồ dữ
liệu, sau đó nó bọc trong các trường LAN thích hợp với LAN 2 và gửi nó đến B.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét ví dụ này chi tiết hơn. Hệ thống cuối A có một datagram để
truyền đến cuối hệ thống B;datagram bao gồm địa chỉ internet của mô-đun IP B.The trong A
nhận ra rằng đích (B) là trên mạng another. Vì vậy, bước đầu tiên là gửi dữ liệu đến bộ định
tuyến, trong trường hợp này là bộ định tuyến X.To làm điều này, IP chuyển datagram xuống lớp
dưới tiếp theo (trong trường hợp này là LLC) với hướng dẫn gửi nó đến bộ định tuyến X.LLC
lần lượt chuyển thông tin này xuống lớp MAC, chèn địa chỉ cấp MAC của bộ định tuyến X vào
tiêu đề MAC. Do đó, khối dữ liệu được truyền vào LAN 1 bao gồm dữ liệu từ một lớp hoặc lớp
phía trên TCP, cộng với tiêu đề TCP, tiêu đề IP, tiêu đề LLC và tiêu đề và trailer MAC (thời
gian t3 trong Hình 18.3).


16

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Tiếp theo, gói đi qua mạng 1 đến router X. Bộ định tuyến loại bỏ các trường MAC và
LLC và phân tích tiêu đề IP để xác định đích đến cuối cùng của dữ liệu, trong trường hợp này là
B.Bộ định tuyến bây giờ phải đưa ra quyết định định tuyến. Có ba khả năng:
1. Trạm đích B được kết nối trực tiếp với một trong các mạng mà bộ định tuyến được gắn
vào. Nếu vậy, bộ định tuyến sẽ gửi datagram trực tiếp đến đích.
2. Để đến đích, một hoặc nhiều bộ định tuyến bổ sung phải được đi qua. Nếu vậy, một quyết
định routing phải được thực hiện: Bộ định tuyến nào nên được gửi đến bộ định tuyến nào?
Trong cả hai trường hợp 1 và 2, mô-đun IP trong bộ định tuyến sẽ gửi datagram xuống lớp
dưới tiếp theo với địa chỉ mạng đích. Xin lưu ý rằng chúng tơi đang nói ở đây về mộtđịa
chỉ lớp r lowe đề cập đến mạngnày.
3. Bộ định tuyến khơng biết địa chỉ đích. Trong trường hợp này, bộ định tuyến trả về thông

báo lỗi về nguồn của datagram.
Trong ví dụ này, dữ liệu phải đi qua bộ định tuyến Y trước khi đạt đến destination. Vì vậy,
router X xây dựng một khung hình mới bằng cách phụ lục tiêu đề chuyển tiếp khung hình
(LAPF) và rơ moóc vào biểu đồ dữ liệu IP. Tiêu đề chuyển tiếp khung hình cho biết kết nối
logic với router Y. Khi khung này đến bộ định tuyến Y, tiêu đề khung và trailer được bán tháo
dải. Bộ định tuyến xác định rằng đơn vị dữ liệu IP này được định sẵn cho B, được kết nối trực
tiếp với mạng mà bộ định tuyến này được gắn vào. Do đó, bộ định tuyến tạo ra một khung với
địa chỉ đích lớp 2 của B và gửi nó lên LAN 2. Dữ liệu cuối cùng cũng đến B, nơi các tiêu đề
LAN và IP có thể bị tước đi.
Tại mỗi bộ định tuyến, trước khi dữ liệu có thể được chuyển tiếp, bộ định tuyến có thể cần
phải phân mảnh biểu đồ dữ liệu để phù hợp với giới hạn kích thước gói tối đa nhỏ hơn trên
mạng đi. Nếu vậy, đơn vị dữ liệu được chia thành hai hoặc nhiều mảnh, mỗi mảnh trở thành một
datagram IP độc lập. Mỗi đơn vị dữ liệu mới được bọc trong một gói lớp thấp hơn và xếp hàng
để truyền. Bộ định tuyến cũng có thể giới hạn độ dài của hàng đợi của nó cho mỗi mạng để
which nó đính kèm để tránh có một mạng chậm phạt một mạng nhanh hơn. Khi đạt đến giới hạn
hàng đợi, các đơn vị dữ liệu bổ sung chỉ đơn giản là bị bỏ.
Quá trình này vừa được mơ tả tiếp tục thơng qua nhiều bộ định tuyến như cần thiết để đơn
vị dữ liệu đạt đượcsự khử trùng của nó. Như với một bộ định tuyến, hệ thống kết thúc đích phục
hồi datagram IP từ gói mạng của nó. Nếu sự phân mảnh đã xảy ra, mơ-đun IP trong hệ thống
cuối đích đệm dữ liệu đến cho đến khi toàn bộ trường dữ liệu ban đầu có thể được reassembled.
Khối dữ liệu này sau đó được chuyển đến một lớp cao hơn trong hệ thống cuối.3
Dịch vụ này được cung cấp bởi IP là một dịch vụ khơng đáng tin cậy. Đó là, IP không
đảm bảo rằng tất cả dữ liệu sẽ được phân phối hoặc dữ liệu được phân phối sẽ đến theo thứ tự
thích hợp. Trách nhiệm của lớp cao hơn tiếp theo (ví dụ: TCP) để phục hồi từ bất kỳ lỗi nào xảy
ra. Cách tiếp cận này cung cấp rất nhiều sự linh hoạt.
Với cách tiếp cận Giao thức Internet, mỗi đơn vị dữ liệu được truyền từ bộ định tuyến đến
bộ định tuyến trong nỗ lực đi từ nguồn đến đích. Bởi vì giao hàng khơng được đảm bảo, khơng
có u cầu độ tin cậy cụ thể trên bất kỳ mạng nào. Do đó, giao thức sẽ hoạt động với bất kỳ sự
kết hợp nào của các loại mạng. Bởi vì trình tự phân phối khơng đượcđảm bảo, các đơn vị dữ liệu
liên tiếp có thể đi theo các đường dẫn khác nhau thông quainternet. Điều này cho phép giao thức

phản ứng với cả tắc nghẽn và thất bại trong internet bằng cách thay đổi các tuyến đường.
3 Phụ lục L cung cấp một ví dụ chi tiết hơn, cho thấy sự tham gia của tất cả các lớp giao thức.


18.3 / THAO TÁC GIAO THỨC INTERNET 17

Vấn đề thiết kế

Với bản phác thảo ngắn gọn về hoạt động của internet ed điều khiểnIP, bây giờ chúng tôi kiểm
tra một số vấn đề thiết kế chi tiết hơn:
• Routing
• Tuổi thọ Datagram
• Phân mảnh và lắp ráp lại
• Điều khiển lỗi
• Kiểm sốt luồng
Khi chúng tơi tiến hành cuộc thảo luận này, lưu ý nhiều điểm tương đồng với các vấn đề
thiết kế và kỹ thuật liên quan đến mạng chuyển mạch gói. Để xem lý do cho điều này, hãy xem
xét Hình 18.4, so sánh kiến trúc internet với kiến trúc mạng. Các bộ định tuyến (R1, R2, R3)
trong internet tương ứng

S2

S1
T1

P1

P3

T2

T3
P2

(a) Kiến trúc mạng chuyển mạch gói

N1
P

R1

S1

P

P

P
P

N2

P

P
R2

S2

R3

P

N3

P

(b) Kiến trúc Internetwork

Hình 18.4

Internet như một mạng (dựa trên [HIND83])


18

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

đến các nút chuyển mạch gói (P1, P2, P3) trong mạng và các mạng (N1, N2, N3) trên internet
tương ứng với các liên kết truyền dẫn (T1, T2, T3) trong mạng. Các bộ định tuyến thực hiện các
chức năng tương tự như các nút chuyển mạch gói và sử dụng các mạng intervening theo cách
tương tự như các liên kết truyền dẫn.
Định tuyến Với mục đích định tuyến, mỗi hệ thống đầu cuối và bộ định tuyến duy trì một bảng
định tuyến liệt kê, cho mỗi mạng đích có thể, bộ định tuyến tiếp theo mà dữ liệu internet should
được gửi.
Bảng định tuyến có thể là tĩnh hoặc động. Tuy nhiên, một bảng tĩnh có thể chứa các tuyến
đường thay thế nếu một bộ định tuyến cụ thể khơng có sẵn. Một bảng động linh hoạt hơn trong
việc đáp ứng cả điều kiện lỗi và tắc nghẽn. Trong Internet, fhoặc ví dụ, khi một bộ định tuyến bị
hỏng, tất cả các nước láng giềng của nó sẽ gửi báo cáo trạng thái, cho phép các bộ định tuyến và
trạm khác cập nhật bảng định tuyến của họ. Một kế hoạch tương tự có thể được sử dụng để kiểm

soát tắc nghẽn. Kiểm soát tắc nghẽn là đặc biệt quan trọng beclạm dụng sự không phù hợp về
năng lực giữa mạng cục bộ và rộng khu vực. Chương 19 thảo luận về các giao thức định tuyến.
Bảng định tuyến cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ các dịch vụ làm việc internet khác,
chẳng hạn như bảo mật và ưu tiên. Ví dụ: các mạng riêng lẻ có thể được phân loại để xử lý dữ
liệu theo phân loại bảo mật nhất định. Cơ chế định tuyến phải đảm bảo rằng dữ liệu của một
mức độ bảo mật nhất định không được phép đi qua các mạng khơng được xóa để xử lý dữ liệu
đó.
Một kỹ thuật định tuyến khác là định tuyến nguồn. Trạm nguồn chỉ định tuyến đường
bằng cách bao gồm một danh sách tuần tự các bộ định tuyến trong biểu đồ dữ liệu. Điều này,
một lần nữa, có thể hữu ích cho các yêu cầu bảo mật hoặc ưu tiên.
Cuối cùng, chúng tôi đề cập đến một dịch vụ liên quan đến định tuyến: ghi tuyến đường.
Để ghi lại một tuyến đường, mỗi bộ định tuyến thêm địa chỉ internet của nó vào danh sách các
địa chỉ trong biểu đồ dữ liệu. Tính năng này rất hữu ích cho mục đích thử nghiệm và gỡ lỗi.

Nếu định tuyến động hoặc thay thế được sử dụng, tiềm năng tồn tại cho một datagram vịng
vơ thời hạn qua internet. Điều này là khơng mong muốn vì hai lý do. Đầu tiên, một biểu đồ dữ
liệu lưu hành vô tận tiêu thụ tài nguyên. Thứ hai, chúng ta sẽ thấy trong Chương 20 rằng một
col nguyên thủy vận chuyểncó thể phụ thuộc vào sự tồn tại của một ràng buộc trên về tuổi
thọdatagram. Để tránh những vấn đề này, mỗi datagram có thể được đánh dấu bằng cả đời. Khi
tuổi thọ hết hạn, datagram sẽ bị loại bỏ.
Một cách đơn giản để thực hiện cuộc sống là sử dụng số lượng hop. Mỗi lần một datagram
đi qua một bộ định tuyến, số lượng bị phá hủy. Ngồi ra, cuộc sống có thể là một thước đo thời
gian thực sự. Điều này đòi hỏi các bộ định tuyến bằng cách nào đó phải biết đã bao lâu kể từ khi
datagram hoặc mảnh vỡ cuối cùng vượt qua một bộ định tuyến, để biết bao nhiêu để phá hủy
trường trọn đời. Điều này dường như đòi hỏi một số cơ chế đồng hồ toàn cầu. Ưu điểm của việc
sử dụng một biện pháp thời gian thực là nó có thể được sử dụng trong thuật tốn lắp ráp lại,
được mô tả tiếp theo.
Phân mảnh và lắp ráp lại các mạng idual indivtrong internet có thể chỉ định các kích
thước gói tối đa khác nhau. Sẽ khơng hiệu quả và khó sử dụng khi cố gắng ra lệnh kích thước
gói thống nhất trên các mạng. Do đó, các bộ định tuyến có thể cần phải phân mảnh các biểu đồ

18.3 / THAO TÁC GIAO THỨC INTERNET 19

dữ liệu đến thành các phần nhỏ hơn, được gọi là segment hoặc mảnh vỡ, trước khi truyền sang
mạng tiếp theo.

Nếu các biểu đồ dữ liệu có thể bị phân mảnh (có lẽ nhiều hơn một lần) trong quá trình di
chuyển của chúng, câu hỏi đặt ra là chúng nên được lắp ráp lại ở đâu. Giải pháp dễ nhất là chỉ
lắp ráp lại tạiđiểm đến. Nhược điểm chính của cách tiếp cận này là các mảnh vỡ chỉ có thể nhỏ
hơn khi dữ liệu di chuyển qua internet. Điều này có thể làm giảm hiệu quả của một số mạng.
Tuy nhiên, nếu cho phép lắp ráp lại bộ định tuyến trung gian,các nhược điểm following sẽ dẫn
đến:
1. Bộ đệm lớn được yêu cầu tại các bộ định tuyến và có nguy cơ tất cả không gian đệm sẽ
được sử dụng hết để lưu trữ các biểu đồ dữ liệu một phần.
2. Tất cả các mảnh vỡ của datagram phải đi qua cùng một bộ định tuyến. Điều này ức chế
việc sử dụngđịnh tuyến mic dyna.
Trong IP, các mảnh datagram được lắp ráp lại tại hệ thống đích. Kỹ thuật phân mảnh IP sử
dụng các thơng tin sau đây trong tiêu đề IP:
• Mã định danh đơn vị dữ liệu (ID)
• Độ dài dữ liệu4
• Bù đắp
• Cờ khác
ID là một phương tiện để xác định duy nhất một datagram có nguồn gốc từ hệ thống cuối.
Trong IP, nó bao gồm các địa chỉ nguồn và đích, một số tương ứng với lớp giao thức tạo ra dữ
liệu (ví dụ: TCP) và nhận dạng được cung cấp bởilớp protocol đó. Độ dài dữ liệu là chiều dài
của trường dữ liệu người dùng trong octets và Offset là vị trí của một đoạn dữ liệu người dùng
trong trường dữ liệu của biểu đồ dữ liệu ban đầu, trong bội số 64 bit.
Hệ thống đầu nguồn tạo ra một datagram với Độ dài Dữ liệu bằng toàn bộ chiều dài của
trường dữ liệu, với Offset 0 và Cờ nhiều hơn được đặt thành 0 (sai). Để phân mảnh một

datagram dài thành hai phần, một mô-đun IP trong bộ định tuyến thực hiện các tác vụ sau:
1. Tạo hai biểu đồ dữ liệu mới và sao chép các trường tiêu đề của biểu đồ dữ liệu đến thành
cả hai.
2. Chia trường dữ liệu người dùng đến thành hai phần dọc theo ranh giới 64 bit (đếm từ
đầu), đặt một phần trong mỗi biểu đồ dữ liệu mới. Phần đầu tiên phải là bội số của 64 bit
(8 octets).
3. Đặt Đạtđộ dài của biểu đồ dữ liệu mới đầu tiên theo chiều dài của dữ liệu được chèn và
đặt Cờ Nhiều hơn thành 1 (đúng). Trường Offset không thay đổi.
4. Đặt Độ dài dữ liệu của biểu đồ dữ liệu mới thứ hai vào chiều dài của dữ liệu được chèn
và thêm chiều dài củaion cổng dữ liệu đầu tiên chia cho8 vào trường Offset. Lá cờ nhiều
hơn vẫn giữ nguyên.

4 Trong tiêu đề IPv6, có một fie Độ dài tải trọngld tương ứng với Độ dài Dữ liệu trong cuộc thảo luận này. Trong tiêu
đề IPv4, có trường Total Length có giá trị là chiều dài của tiêu đề cộng với dữ liệu; độ dài dữ liệu phải được tính bằng
cách trừ chiều dài tiêu đề.


20

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Hình 18.5 đưa ra một ví dụ trong đó hai mảnh được tạo ra từ một datagram IP gốc. Thủ
tục dễ dàng được khái quát hóa thành mộtn-way chia. Trong ví dụ này, tải trọng của datagram
IP ban đầu là một phân đoạn TCP, bao gồm một

Ví

dụ về hình 18.5F

Tiêu đề TCP và dữ liệu ứng dụng. Tiêu đề IP từ biểu đồ dữ liệu ban đầu được sử dụng trong

cả hai đoạn, với những thay đổi thích hợp đối với các trường liên quan đến phân mảnh. Lưu
ý rằng mảnh đầu tiên chứa tiêu đề TCP; tiêu đề nàyđược sao chép trong đoạn thứ hai, bởi vì
tất cả tải trọng IP, bao gồm tiêu đề TCP trong suốt với IP. Đó là, IP khơng liên quan đến nội
dung của tải trọng của datagram.
Để lắp ráp lại một datagram, phải có đủ khơng gian đệm tại điểm lắp ráp lại. Khi các
mảnh có cùng ID đến, các trường dữ liệu của chúng được chèn vào vị trí thích hợp trong bộ
đệm cho đến khi tồn bộ trường dữ liệu được lắp ráp lại, đạt được khi một tập hợp dữ liệu
liền kề tồn tại bắt đầu bằng Offset bằng không và kết thúc bằng dữ liệu từ một mảnh có Cờ
nhiều hơn giả .
Một tình huống phải được xử lý là một hoặc nhiều mảnh vỡ có thể khơng được thơng
qua: Dịch vụ IP khơng đảm bảogiao hàng. Một số phương pháp là cần thiết để quyết định
khi nào nên từ bỏ nỗ lực lắp ráp lại để giải phóng khơng gian đệm. Hai cách tiếp cận thường


18.3 / THAO TÁC GIAO THỨC INTERNET 21

được sử dụng. Đầu tiên, gán một cuộc đời lắp ráp lại cho mảnh đầu tiên đến. Đây là một
đồng hồ địa phương, thời gian thực được gán bởi chức năng lắp ráp lại và bị phá hủy trong
khi các mảnh của biểu đồ dữ liệu ban đầu đang được đệm.

Nếu thời gian hết hạn trước khi lắp ráp lại hoàn toàn, các mảnh nhận được sẽ bị loại bỏ.
Cách tiếp cận thứ hai là sử dụng tuổi thọ datagram, là một phần của tiêu đề của mỗi mảnh
đến. Trường trọn đời tiếp tục bị suy giảm bởi chức năng lắp ráp lại; như với cách tiếp cận
đầu tiên, nếu tuổi thọ hết hạn trước khi lắp ráp lại hoàn toàn, các mảnh nhận được sẽ bị
loại bỏ.

Lỗi Control Cơ sở internetwork không đảm bảo cung cấp thành công mọi datagram.
Khi một datagram bị loại bỏ bởi một bộ định tuyến, bộ định tuyến nên cố gắng trả lại một
số thông tin cho nguồn, nếu có thể. Thực thể Giao thức Internet nguồn có thể sử dụng
thlà thơng tin để sửa đổi chiến lược truyền tải của mình và có thể thơng báo cho các lớp

caohơn. Để báo cáo rằng một datagram cụ thể đã bị loại bỏ, một số phương tiện nhận
dạng datagram là cần thiết. Việc nhận dạng như vậy được thảo luận trong phần tiếp theo.
Datagram có thể bị loại bỏ vì một số lý do, bao gồm hết hạn suốt đời, tắc nghẽn và
lỗi FCS. Trong trường hợp thứ hai, thơng báo là khơng thể vì trường địa chỉ nguồn có thể
đã bị hư hỏng.
Kiểm sốt luồng Internet kiểm sốt dịng chảy cho phép các bộ định tuyến và / hoặc

rtrạm eceiving giới hạn tốc độ mà họ nhận được dữ liệu. Đối với loại dịch vụ không kết
nối mà chúng tôi đang mô tả, các cơ chế kiểm sốt dịng chảy bị hạn chế. Cách tiếp cận
tốt nhất dường như là gửi các gói điều khiển dịng chảy, yêu cầu giảm luồng dữ liệu, đến
các bộ định tuyến và trạm nguồn khác. Chúng ta sẽ thấy một ví dụ về điều này với Giao
thức Thông báo Điều khiển Internet (ICMP), được thảo luận trong phần tiếp theo.

18.4 GIAO THỨC INTERNET
Trong phần này, chúng ta xem xét phiên bản 4 của IP, được xác định chính thức trong
RFC 791.Mặc dù dự định rằng IPv4 cuối cùng sẽ được thay thế bằng IPv6, nhưng hiện tại
nó là IP tiêu chuẩn được sử dụng trong mạng TCP / IP.
Giao thức Internet (IP) là một phần của bộ TCP / IP và là giao thức làm việc
internet được sử dụng rộng rãi nhất. Như với bất kỳ tiêu chuẩn giao thức nào, IP được chỉ
định trong hai phần (xem Hình 2.9):
• Giao diện với một lớp cao hơn (ví dụ: TCP), chỉ định các dịch vụ mà IP cung cấp
• Định dạng và cơ chế giao thức thực tế
Trong phần này, chúng tôi kiểm tra các dịch vụ IP đầu tiên và sau đó là giao thức.
Đây là follokết hợp bằng một cuộc thảo luận về các định dạng địa chỉ IP. Cuối cùng,
Giao thức Tin nhắn Điều khiển Internet (ICMP), một phần không thể thiếu của IP, được
mô tả.


22

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Dịch vụ IP
Các dịch vụ được cung cấp trên các lớp giao thức liền kề (ví dụ: giữa IP và TCP) được
thể hiện dưới dạng nguyên thủy và các tham số. Một nguyên thủy chỉ định chức năng
được thực hiện và các tham số được sử dụng để truyền dữ liệu và kiểm sốt thơng tin.
Hình thức thực tế của một nguyên thủy là phụ thuộc vào thực hiện. Một ví dụ là một cuộc
gọi thủ tục.


18.4 / GIAO THỨC INTERNET 23

IP cung cấp hai dịch vụ nguyên thủy tại giao diện cho lớp cao hơn tiếp theo. Send nguyên
thủy được sử dụng để yêu cầu truyền một đơn vị dữ liệu. Deliver primitive được IP sử dụng để
thông báo cho người dùng về sự xuất hiện của một đơn vị dữ liệu. Các tham số liên quan đến hai
nguyên thủy như sau:
• Địa chỉ nguồn: Địa chỉ Internetwork của việc gửi thực thể IP.
• Địa chỉ đích: Địa chỉ Internetwork của thực thể IP đích.
• Giao thức: Thực thể giao thức người nhận (người dùng IP, chẳng hạn như TCP).
• Các chỉ báo e loại dịchvụ: Được sử dụng để chỉ định việc xử lý đơn vị dữ liệu trong việc
truyền tải thông qua các mạng thành phần.
• Nhận dạng: Được sử dụng kết hợp với địa chỉ nguồn và đích và giao thức người dùng để
xác định đơn vị dữ liệu duy nhất. Tham số này tôicần thiết để lắp ráp lại và báo cáo lỗi.
• Khơng phân mảnh định danh: Cho biết liệu IP có thể phân mảnh dữ liệu để hồn thành
phân phối hay khơng.
• Thời gian sống: Được tính bằng giây.
• Độ dài dữ liệu: Độ dài của dữ liệu được truyền đi.
• Dữ liệu tùy chọn: Tùy chọn theo yêu cầu củangười dùng IP.
• Dữ liệu: Dữ liệu người dùng được truyền đi.
Nhận dạng, không phân mảnh nhận dạngvà thời gian để sống các tham số có mặt trong Gửi

nguyên thủy nhưng không phải trong Deliver primitive. Ba tham số này cung cấp hướng dẫn cho
IP mà người dùng IP người nhận không quan tâm.
Tham số tùy chọn cho phép mở rộng trong tương lai và bao gồm các máy đo pathường
không được gọi. Các tùy chọn hiện được xác định như sau:
• Bảo mật: Cho phép gắn nhãn bảo mật vào datagram.
• Định tuyến nguồn: Một danh sách các địa chỉ bộ định tuyến được sắp xếp theo dõi. Định
tuyến có thể be nghiêm ngặt(chỉ có thể truy cập các bộ định tuyến được xác định) hoặc lỏng
lẻo (các bộ định tuyến trung gian khác có thể được truy cập).
• Ghi tuyến đường: Một trường được phân bổ để ghi lại chuỗi bộ định tuyến được truy cập
bởi datagram.
• Nhận dạng luồng: Tên dành riêng cho tài nguyên được sử dụngdịch vụ luồng for. Dịch vụ
này cung cấp xử lý đặc biệt cho lưu lượng truy cập định kỳ dễ bay hơi (ví dụ: giọng nói).
• Dấu thời gian: Thực thể IP nguồn và một số hoặc tất cả các bộ định tuyến trung gian thêm
dấu thời gian (độ chính xác đến mili giây) vào đơn vị dữ liệu khi nó đi qua.

Giaothức Interne t
Giao thức giữa các thực thể IP được mô tả tốt nhất với tham chiếu đến định dạng datagram IP,
được hiển thị trong Hình 18.6.Các trường như sau:
• Phiên bản (4 bit): Chỉ ra số phiên bản, để cho phép tiến hóa giao thức; giá trị là 4.


24

CHƯƠNG 18 / GIAO THỨC INTERNET

Bit:

0

4

Phiên bản

8

IHL

14
DS

ECN

20

octets

Xác định
Thời gian để
sống

16

19

31
Tổng chiều dài

Cờ
Protocol

Bù đắp mảnh vỡ
Checkum tiêu đề

Địa chỉ Nguồn
Địa chỉ Đích
Tùy chọn Padding

Hình 18.6

Tiêu đề IPv4

• Chiều dài tiêu đề Internet (IHL) (4 bit): Chiều dài tiêu đề trong các từ 32 bit. Giá trị tối
thiểu là năm, cho chiều dài tiêu đề tối thiểu là 20 octets.
• DS/ECN (8 bit): Trước khi giới thiệu các dịch vụ khác biệt, trường này được gọi là trường
Loại Dịch vụ và các thông số độ tin cậy, ưu tiên, độ trễ và thơng lượng được chỉ định. Cách
giải thích này hiện đã được thay thế. Sáu bit đầu tiên của trường này hiện được gọi là trường
DS (Dịch vụ khác biệt), được thảo luận trong Chương 19.2 bit còn lại được dành riêng
chotrường ECN(Thông báo tắc nghẽn rõ ràng), hiện đang trong q trình tiêu chuẩn hóa.
Trường ECN cung cấp tín hiệu rõ ràng về tắc nghẽn theo cách tương tự như đã thảo luận để
chuyển tiếp khung hình (Mục 13.5).
• Tổng chiều dài (16 bit): Tổng số datagram length, bao gồm tiêu đề cộng với dữ liệu, trong
octets.
• Nhận dạng (16 bit): Một số thứ tự, cùng với địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và giao thức người
dùng, nhằm xác định một biểu đồ dữ liệu duy nhất. Do đó, con số này phải là duy nhất
chođịa chỉ nguồn, địa chỉ đích và giao thức người dùng của datagram trong thời gian mà
datagram sẽ vẫn cịn trong internet.
• Flags (3 bit): Hiện tại chỉ có hai trong số các bit được xác định. More bit được sử dụng để
phân mảnh và lắp ráp lại, như previogiải thích. Bit Don't Fragment cấm phân mảnh khi đặt.
Bit này có thể hữu ích nếu người ta biết rằng đích đến khơng có khả năng lắp ráp lại các
mảnh vỡ. Tuy nhiên, nếu bit này được thiết lập, datagram sẽ bị loại bỏ nếu nó mở rakích

thước tối đa của một mạng trênđường. Do đó, nếu bit được thiết lập, có thể nên sử dụng định
tuyến nguồn để tránh các mạng có kích thước gói tối đa nhỏ.
• Fragment Offset (13 bit): Chỉ ra nơi trong biểu đồ dữ liệu ban đầu, mảnh này thuộc về,
được đo bằng đơn vị 64 bit. Điều này ngụ ý rằng các mảnh vỡ khác ngoài mảnh cuối cùng
phải chứa một trường dữ liệu có chiều dài 64 bit.


18.4 / GIAO THỨC INTERNET 25

• Thời gian để sống (8 bit): Xác định thời gian, trong vài giây, một datagram được phép ở lại
trong internet. Erất router xử lý một datagram phải giảm TTL ít nhất một, vì vậy TTL tương
tự như số lượng hop.
• Giao thức (8 bit): Chỉ ra giao thức cấp cao hơn tiếp theo là nhận trường dữ liệu tại đích;do
đó, trường này xác định anhta loại tiêu đề tiếp theo trong gói sau tiêu đềIP. Giá trị ví dụ là
TCP = 6; UDP = 17; ICMP = 1. Một danh sách đầy đủ được duy trì ở
bài tập / số giao thức.
• Tiêu đề Checksum (16 bit): Mã phát hiện lỗi chỉ áp dụng cho tiêu đề. Bởi vì một số trường
tiêu đề có thể thay đổi trong q trình vận chuyển (ví dụ: Thời gian để sống, các trường liên
quan đến phân mảnh), điều này được tơn kính và uy tín tại mỗi bộ định tuyến. Các checkum
được hình thành bằng cách lấy những bổ sung của những cái 16 bit bổ sung cho thêmkhẩu
phần của tất cả các từ16 bit trong tiêu đề. Đối với mục đích tính tốn, trường checksum tự
nó được khởi tạo thành giá trị bằng khơng.5
• Địa chỉ nguồn (32 bit): Được mã hóa để cho phép phân bổ biến các bit để chỉ định mạng và
hệ thống cuối được gắn vào mạng được chỉ định, như đã thảo luận sau đó.
• Địa chỉ đích (32 bit): Các đặc điểm tương tự như địa chỉ nguồn.
• Tùy chọn (biến): Mã hóa các tùy chọn theo yêu cầu của người dùng gửi.
• Padding (biến): Được sử dụng để đảm bảo rằng tiêu đề datagram có chiều dài 32 bit.
• Dữ liệu (biến): Trường dữ liệu phải là bội số nguyên dài 8 bit. Chiều dài tối đa của
datagram (trường dữ liệu cộng với tiêu đề) là 65.535 octets.
Cần phải rõ ràng các dịch vụ IP được chỉ định trong bản đồ Gửi và Phân phối nguyên thủy

vào các trường của biểu đồ dữ liệu IP như thế nào.

Địa chỉ IP
Các trường địa chỉ nguồn và đích trong tiêu đề IP chứa địa chỉ internet toàn cầu 32 bit, thường bao
gồm mã định danh mạng và mã định danh máy chủ.

Mạng Classes Địa chỉ được mã hóa để cho phép phân bổ thay đổi các bit để chỉ định mạng và
máy chủ, như được mơ tả trong Hình 18.7. Mã hóa này cung cấp sự linh hoạt trong việc gán địa
chỉ cho máy chủ và cho phép kết hợp kích thước mạng trên internet. Balớp mạng principal phù
hợp nhất với các điều kiện sau:
• Lớp A: Ít mạng, mỗi mạng có nhiều máy chủ
• Lớp B: Số lượng mạng trung bình, mỗi mạng có số lượng máy chủ trung bình
• Lớp C: Nhiều mạng, mỗi mạng có một vài máy chủ

5 Một cuộc thảo luận về checkum này là có trong Phụ lục K.