Giáo trình Mạng máy tính

y cao 
 - Total Length (16 bits): chỉ độ dài toàn bộ datagram, kể cả phần header (tính 
theo đơn vị bytes), vùng dữ liệu của datagram có thể dài tới 65535 bytes. 
 - Identification (16 bits): cùng với các tham số khác như (Source Address và 
Destination Address) tham số này dùng để định danh duy nhất cho một 
datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên liên mạng. 
 - Flags (3 bits): Liên quan đến sự phân đoạn (fragment) các datagram. Cụ thể 
 Bit 0: reserved chưa sử dụng luôn lấy giá trị 0 
 Bit 1: (DF) = 0 (may fragment) 
 1 (Don’t Fragment) 
 Bit 2: (MF) = 0 (Last Fragment) 
 1 (More Fragment) 
 - Fragment Offset (13 bits): Chỉ vị trí của đoạn (fragment) ở trong datagram, 
tính theo đơn vị 64 bits, có nghĩa là mỗi đoạn (trừ đoạn cuối cùng) phải chứa 
một vùng dữ liệu có độ dài là bội của 64 bits. 
 - Time To Live (TTL-8 bits): Quy định thời gian tồn tại của một gói dữ liệu 
trên liên mạng để tránh tình trạng một datagram bị quẩn trên mạng. Giá trị này 
được đặt lúc bắt đầu gửi đi và sẽ giảm dần mỗi khi gói dữ liệu được xử lý tại 
những điểm trên đường đi của gói dữ liệu (thực chất là tại các router). Nếu giá 
trị này bằng 0 trước khi đến được đích, gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ. 
 - Protocol (8 bits): Chỉ giao thức tầng kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm 
đích (hiện tại thường là TCP hoặc UDP được cài đặt trên IP). 
 - Header checksum (16 bits): Mã kiểm soát lỗi sử dụng phương pháp 
CRC (Cyclic Redundancy Check) dùng để đảm bảo thông tin về gói dữ liệu 
 50 
được truyền đi một cách chính xác (mặc dù dữ liệu có thể bị lỗi). Nếu như việc 
kiểm tra này thất bại, gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ tại nơi xác định được lỗi. Cần chú 
ý là IP không cung cấp một phương tiện truyền tin cậy bởi nó không cung cấp 
cho ta một cơ chế để xác nhận dữ liệu truyền tại điểm nhận hoặc tại những điểm 
trung gian. Giao thức IP không có cơ chế Error Control cho dữ liệu truyền đi, 
không có cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu (flow control). 
 - Source Address (32 bits): Địa chỉ của trạm nguồn. 
 - Destination Address (32 bits): Địa chỉ của trạm đích. 
 - Option (có độ dài thay đổi) sử dụng trong một số trường hợp, nhưng thực tế 
chúng rất ít dùng. Option bao gồm bảo mật, chức năng định tuyến đặc biệt. 
 - Padding (độ dài thay đổi): vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần 
header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits 
- Data (độ dài thay đổi): vùng dữ liệu có độ dài là bội của 8 bits, tối đa là 65535 
bytes. 
2.3. Địa chỉ IP 
2.3.1. Cấu trúc địa chỉ IP 
Thành phần địa chỉ IP 
 Địa chỉ IP là địa chỉ có cấu trúc với một con số có kích thước 32 bit, chia 
thành 4 phần mỗi phần 8 bit gọi là octet hoặc byte. 
 Ví dụ: 
 – 172.16.30.56 
 – 10101100 00010000 00011110 00111000. 
 – AC 10 1E 38 
 Ðịa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. 
Hai host nằm cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác 
nhau. 
 Khi cấp phát các địa chỉ host thì lưu ý không được cho tất cả các bit trong 
phần host_id bằng 0 hoặc tất cả bằng 1. 
 Ðịa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. 
Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Ví dụ: 172.29.0.0 
 Ðịa chỉ Broadcast: là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host 
trong mạng. Phần host_id chỉ chứa các bit 1. Ví dụ: 172.29.255.255 
Các lớp địa chỉ IP 
 51 
Không gian địa chỉ IP được chia thành 5 lớp (class) A, B, C, D và E. Các lớp A, 
B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet, lớp D dùng cho 
các nhóm multicast, còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu. 
 Lớp A: 
 Dành 1 byte cho phần network_id và 3 byte cho phần host_id 
 − Bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dạng nhị phân của octet này là 
 0xxxxxxx 
 − Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 (=00000000(2)) 
 đến 127 (=01111111(2)) sẽ thuộc lớp A. 
 − Ví dụ: 50.14.32.8 
 − Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm ID 
 nhận dạng lớp A, còn lại 7 bit để đánh thứ tự các mạng, ta được 128 (=27 ) 
 mạng lớp A khác nhau. Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt là 0 và 127. Kết quả 
 là lớp A chỉ còn 126 địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0 
 Lớp B: 
Dành 2 byte cho phần network_id và 2 byte cho phần host_id 
 52 
 − Hai bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là 10. Dạng nhị phân của octet này 
 là 10xxxxxx 
 − Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 128 
 (=10000000(2)) đến 191 (=10111111(2)) sẽ thuộc về lớp B 
 − Ví dụ: 172.29.10.1 
 − Phần network_id chiếm 16 bit bỏ đi 2 bit làm ID cho lớp, còn lại 14 bit 
 cho phép ta đánh thứ tự 16384 (=214) mạng khác nhau (128.0.0.0 đến 
 191.255.0.0) 
 − Phần host_id dài 16 bit hay có 65536 (=216) giá trị khác nhau. Trừ đi 2 
 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B. 
 − Ví dụ đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ 172.29.0.1 
 đến 172.29.255.254 
 Lớp C: 
 Dành 3 byte cho phần network_id và 1 byte cho phần host_id 
 − Ba bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là 110. Dạng nhị phân của octet này 
 là 110xxxxx 
 − Những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 192 
 (=11000000(2)) đến 223 (=11011111(2)) sẽ thuộc về lớp C. 
 − Ví dụ: 203.162.41.235 
2.3.2. Chia subnet 
 Mượn một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con 
 53 
 Cấu trúc của địa chỉ IP lúc này sẽ gồm 3 phần: network_id, subnet_id và 
host_id 
 – Số bit dùng trong subnet_id tuỳ thuộc vào chiến lược chia mạng con. Tuy 
 nhiên số bit tối đa có thể mượn phải tuân theo công thức: Subnet_id <= 
 host_id - 2 
 – Số lượng bit tối đa có thể mượn: 
 o Lớp A: 22 (= 24 – 2) bit -> chia được 222 = 4194304 mạng con 
 o Lớp B: 14 (= 16 – 2) bit -> chia được 214 = 16384 mạng con 
 o Lớp C: 06 (= 8 – 2) bit -> chia được 26 = 64 mạng con 
 Thực hiện 3 bước: 
 o Bước 1: Xác định lớp (class) và subnet mask mặc nhiên của địa chỉ. 
 o Bước 2: Xác định số bit cần mượn và subnet mask mới, tính số 
 lượng mạng con, số host thực sự có được. 
 o Bước 3: Xác định các vùng địa chỉ host và chọn mạng con muốn 
 dùng 
2.4. Định tuyến gói IP 
 IP là một địa chỉ của một máy tính khi tham gia vào mạng nhằm giúp cho 
các máy tính có thể chuyển thông tin cho nhau một cách chính xác, tránh thất 
lạc. Có thể coi địa chỉ IP trong mạng máy tính giống như địa chỉ nhà của bạn để 
nhân viên bưu điện có thể đưa thư đúng cho bạn chứ không phải một người nào 
khác. 
 Bất kỳ thiết bị mạng nào—bao gồm bộ định tuyến, bộ chuyển mạch 
mạng, máy vi tính, máy chủ hạ tầng (như NTP, DNS, DHCP, SNMP, v.v.), máy 
in, máy fax qua Internet, và vài loại điện thoại—tham gia vào mạng đều có địa 
chỉ riêng, và địa chỉ này là đơn nhất trong phạm vi của một mạng cụ thể. Vài địa 
 54 
chỉ IP có giá trị đơn nhất trong phạm vi Internet toàn cầu, trong khi một số khác 
chỉ cần phải đơn nhất trong phạm vi một công ty. 
 Địa chỉ IP hoạt động như một bộ định vị để một thiết bị IP tìm thấy và giao 
tiếp với nhau. Tuy nhiên, mục đích của nó không phải dùng làm bộ định 
danh luôn luôn xác định duy nhất một thiết bị cụ thể. Trong thực tế hiện nay, 
một địa chỉ IP hầu như không làm bộ định danh, do những công nghệ như gán 
địa chỉ động và biên dịch địa chỉ mạng. 
 Địa chỉ IP do Tổ chức cấp phát số hiệu Internet (IANA) quản lý và tạo ra. 
IANA nói chung phân chia những "siêu khối" đến Cơ quan Internet khu vực, rồi 
từ đó lại phân chia thành những khối nhỏ hơn đến nhà cung cấp dịch vụ 
Internet và công ty 
3. Các giao thức TCP và UDP 
3.1. Giao thức TCP 
 Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) là một giao thức “có liên 
kết” (connection - oriented), nghĩa là cần thiết lập liên kết (logic), giữa một cặp 
thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. 
 Giao thức TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các 
máy trạm trong hệ thống các mạng. Nó cung cấp thêm các chức năng nhằm 
 55 
kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi đến và bao gồm cả việc gửi lại dữ liệu 
khi có lỗi xảy ra. Giao thức TCP cung cấp các chức năng chính sau: 
 1. Thiết lập, duy trì, kết thúc liên kết giữa hai quá trình. 
 2. Phân phát gói tin một cách tin cậy. 
 3. Đánh số thứ tự (sequencing) các gói dữ liệu nhằm truyền dữ liệu một cách 
tin cậy. 
 4. Cho phép điều khiển lỗi. 
 5. Cung cấp khả năng đa kết nối với các quá trình khác nhau giữa trạm 
nguồn và trạm đích nhất định thông qua việc sử dụng các cổng. 
 6. Truyền dữ liệu sử dụng cơ chế song công (full-duplex). 
3.2. Giao thức UDP 
 Giao thức UDP là giao thức đơn giản, phi liên kết và cung cấp dịch vụ trên 
tầng giao vận với tốc độ nhanh. Nó hỗ trợ liên kết một-nhiều và thường được sử 
dụng thường xuyên trong liên kết một-nhiều bằng cách sử dụng các datagram 
multicast và unicast. 
4. Một số giao thức điều khiển 
4.1. Giao thức ICMP 
 ICMP ((Internet Control Message Protocol) là một giao thức điều khiển của 
mức IP, được dùng để trao đổi các thông tin điều khiển dòng số liệu, thông báo 
lỗi và các thông tin trạng thái khác của bộ giao thức TCP/IP. Ví dụ: 
 - Điều khiển lưu lượng dữ liệu (Flow control): khi các gói dữ liệu đến quá 
nhanh, thiết bị đích hoặc thiết bị định tuyến ở giữa sẽ gửi một thông điệp ICMP 
trở lại thiết bị gửi, yêu cầu thiết bị gửi tạm thời ngừng việc gửi dữ liệu. 
 - Thông báo lỗi: trong trường hợp địa chỉ đích không tới được thì hệ thống sẽ 
gửi một thông báo lỗi "Destination Unreachable". 
 - Định hướng lại các tuyến đường: một thiết bị định tuyến sẽ gửi một thông 
điệp ICMP "định tuyến lại" (Redirect Router) để thông báo với một trạm là nên 
dùng thiết bị định tuyến khác để tới thiết bị đích. Thông điệp này có thể chỉ 
được dùng khi trạm nguồn ở trên cùng một mạng với cả hai thiết bị định tuyến. 
 - Kiểm tra các trạm ở xa: Một trạm có thể gửi một thông điệp ICMP "Echo" 
để kiểm tra xem một trạm có hoạt động hay không. 
 56 
 Sau đây là mô tả một ứng dụng của giao thức ICMP thực hiện việc định 
tuyến lại (Redirect): 
 Định tuyến trong giao thức ICMP 
 Ví dụ: Giả sử host gửi một gói dữ liệu IP tới Router R1. Router R1 thực hiện 
việc quyết định tuyến vì R1 là router mặc định của host đó. R1 nhận gói dữ liệu 
và tìm trong bảng định tuyến và nó tìm thấy một tuyến tới R2. Khi R1 gửi gói 
dữ liệu tới R2 thì R1 phát hiện ra rằng nó đang gửi gói dữ liệu đó ra ngoài trên 
cùng một giao diện mà gói dữ liệu đó đã đến (là giao diện mạng LAN mà cả 
host và hai Router nối đến). Lúc này R1 sẽ gửi một thông báo ICMP Redirect 
Error tới host, thông báo cho host nên gửi các gói dữ liệu tiếp theo đến R2 thì tốt 
hơn. 
 Tác dụng của ICMP Redirect là để cho mọt host với nhận biết tối thiểu về 
định tuyến xây dựng lên một bảng định tuyến tốt hơn theo thời gian. Host đó có 
thể bắt đầu với một tuyến mặc định (có thể R1 hoặc R2 như ví dụ trên) và bất kỳ 
lần nào tuyến mặc định này được dùng với host đó đến R2 thì nó sẽ được Router 
mặc định gửi thông báo Redirect để cho phép host đó cập nhật bảng định tuyến 
của nó một cách phù hợp hơn. Khuôn dạng của thông điệp ICMP redirect như 
sau: 
 57 
 Dạng thông điệp ICMP direct 
 Có bốn loại thông báo ICMP redirect khác nhau với các giá trị mã (code) như 
bảng sau: 
 Bảng các loại định hướng lại của gói dữ liệu ICMP 
 Redirect chỉ xảy ra khi cả hai Router R1 và R2 cùng nằm trên một mạng 
với host nhận direct đó. 
4.2. Giao thức ARP và RARP 
 Địa chỉ IP được dùng để định danh các host và mạng ở tầng mạng của mô 
hình OSI, chúng không phải là các địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC) của các 
trạm đó trên một mạng cục bộ (Ethernet, Token Ring,...). Trên một mạng cục bộ 
hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau. 
 Như vậy vấn đề đặt ra là phải thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa 
chỉ vật lý (48 bits) của một trạm. Giao thức ARP (Address Resolution Protocol) 
đã được xây dựng để chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý khi cần thiết. 
 58 
 Ngược lại, giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol) được 
dùng để chuyển đổi địa chỉ vật lý sang địa chỉ IP. Các giao thức ARP và RARP 
không phải là bộ phận của IP mà IP sẽ dùng đến chúng khi cần. 
 a. Giao thức ARP 
 Giao thức TCP/IP sử dụng ARP để tìm địa chỉ vật lý của trạm đích. Ví dụ khi 
cần gửi một gói dữ liệu IP cho một hệ thống khác trên cùng một mạng vật lý 
Ethernet, hệ thông gửi cần biết địa chỉ Ethernet của hệ thống đích để tầng liên 
kết dữ liệu xây dựng khung gói dữ liệu. 
 Thông thường, mỗi hệ thống lưu giữ và cập nhật bảng thích ứng địa chỉ IP-
MAC tại chỗ (còn được gọi là bảng ARP cache). Bảng thích ứng địa chỉ được 
cập nhật bởi người quản trị hệ thống hoặc tự động bởi giao thức ARP sau mỗi 
lần ánh xạ được một địa chỉ thích ứng mới. Khuôn dạng của gói dữ liệu ARP 
được mô tả trong hình: 
 Mô tả khuôn dạng của gói ARP 
 Trong đó: 
 - Data link type: cho biết loại công nghệ mạng mức liên kết (ví dụ đối với 
 mạng Ethernet trường này có giá trị 01). 
 - Network type: cho biết loại mạng (ví dụ đối với mạng IPv4, trường này 
có giá trị 080016). 
 - Hlen (hardware length): độ dài địa chỉ mức liên kết (6 byte). 
 - Plen (Protocol length): cho biết độ dài địa chỉ mạng (4 byte) 
 - Opcode (operation code): mã lệnh yêu cầu: ; mã lệnh trả lời . 
 - Sender data link: địa chỉ mức liên kết của thiết bị phát gói dữ liệu này. 
 59 
 - Sender network : địa chỉ IP của thiết bị phát. 
 - Tagret data link: trong yêu cầu đây là địa chỉ mức liên kết cần tìm 
(thông thường được điền 0 bởi thiết bị gửi yêu cầu); trong trả lời đây là địa chỉ 
mức liên kết của thiết bị gửi yêu cầu. 
 - Tagret network : trong yêu cầu đây là địa chỉ IP mà địa chỉ mức liên kết 
tương ứng cần tìm; trong trả lời đây là địa chỉ IP của thiết bị gửi yêu cầu. 
 Mỗi khi cần tìm thích ứng địa chỉ IP - MAC, có thể tìm địa chỉ MAC tương 
ứng với địa IP đó trước tiên trong bảng địa chỉ IP - MAC ở mỗi hệ thống. Nếu 
không tìm thấy, có thể sử dụng giao thức ARP để làm việc này. 
 Trạm làm việc gửi yêu cầu ARP (ARP_Request) tìm thích ứng địa chỉ IP-
MAC đến máy phục vụ ARP - server. Máy phục vụ ARP tìm trong bảng thích 
ứng địa chỉ IP - MAC của mình và trả lời bằng ARP_Response cho trạm làm 
việc. Nếu không, máy phục vụ chuyển tiếp yêu cầu nhận được dưới dạng quảng 
bá cho tất cả các trạm làm việc trong mạng. Trạm nào có trùng địa chỉ IP được 
yêu cầu sẽ trả lời với địa chỉ MAC của mình. 
 Tóm lại tiến trình của ARP được mô tả như sau: 
 Tiến trình ARP 
 Trong đó: 
 1. IP yêu cầu địa chỉ MAC. 
 2. Tìm kiếm trong bảng ARP. 
 3. Nếu tìm thấy sẽ trả lại địa chỉ MAC. 
 4. Nếu không tìm thấy, tạo gói ARP yêu cầu và gửi tới tất cả các trạm. 
 5. Tuỳ theo gói dữ liệu trả lời, ARP cập nhật vào bảng ARP và gửi địa chỉ 
 MAC đó cho IP. 
 b. Giao thức RARP 
 60 
Giao thức RAPP hay Reverse ARP (Reverse Address Resolution Protocol) là 
giao thức giải thích ứng địa chỉ AMC - IP. Quá trình này ngược lại với quá trình 
giải thích ứng địa chỉ IP - MAC mô tả ở trên, nghĩa là cho trước địa chỉ mức liên 
kết, tìm địa chỉ IP tương ứng. 
 61