DCN - Giao thức lớp mạng

Mỗi máy tính trong mạng đều có một địa chỉ IP mà nó có thể được xác định và định địa chỉ duy nhất. Địa chỉ IP là địa chỉ logic Lớp-3 (Lớp mạng). Địa chỉ này có thể thay đổi mỗi khi máy tính khởi động lại. Một máy tính có thể có một IP tại một thời điểm và một IP khác tại một số thời điểm khác nhau.

Giao thức phân giải địa chỉ (ARP)

Trong khi giao tiếp, máy chủ cần địa chỉ Lớp-2 (MAC) của máy đích thuộc cùng một miền hoặc mạng quảng bá. Địa chỉ MAC được ghi vào thẻ giao diện mạng (NIC) của máy tính và nó không bao giờ thay đổi.

Mặt khác, địa chỉ IP trên miền công cộng hiếm khi bị thay đổi. Nếu NIC được thay đổi trong trường hợp có lỗi nào đó, địa chỉ MAC cũng thay đổi. Bằng cách này, để giao tiếp Lớp-2 diễn ra, cần phải có ánh xạ giữa hai lớp.

Để biết địa chỉ MAC của máy chủ từ xa trên miền quảng bá, một máy tính muốn bắt đầu giao tiếp sẽ gửi thông báo phát sóng ARP hỏi, "Ai có địa chỉ IP này?" Bởi vì nó là một chương trình phát sóng, tất cả các máy chủ trên phân đoạn mạng (miền quảng bá) đều nhận được gói tin này và xử lý nó. Gói ARP chứa địa chỉ IP của máy chủ đích, máy chủ gửi muốn nói chuyện với. Khi một máy chủ nhận được một gói ARP dành cho nó, nó sẽ trả lời lại bằng địa chỉ MAC của chính nó.

Khi máy chủ nhận được địa chỉ MAC đích, nó có thể giao tiếp với máy chủ từ xa bằng giao thức liên kết Lớp-2. Ánh xạ MAC sang IP này được lưu vào bộ đệm ARP của cả máy gửi và máy nhận. Lần tới, nếu họ yêu cầu giao tiếp, họ có thể tham khảo trực tiếp bộ nhớ cache ARP tương ứng của họ.

Reverse ARP là một cơ chế mà máy chủ biết địa chỉ MAC của máy chủ từ xa nhưng yêu cầu biết địa chỉ IP để giao tiếp.

Giao thức thông báo điều khiển Internet (ICMP)

ICMP là giao thức báo cáo lỗi và chẩn đoán mạng. ICMP thuộc bộ giao thức IP và sử dụng IP làm giao thức sóng mang. Sau khi xây dựng gói ICMP, nó được đóng gói trong gói IP. Bởi vì bản thân IP là một giao thức không đáng tin cậy, ICMP cũng vậy.

Mọi phản hồi về mạng sẽ được gửi trở lại máy chủ lưu trữ ban đầu. Nếu một số lỗi trong mạng xảy ra, nó sẽ được báo cáo bằng ICMP. ICMP chứa hàng chục thông báo chẩn đoán và báo cáo lỗi.

ICMP-echo và ICMP-echo-reply là các thông báo ICMP được sử dụng phổ biến nhất để kiểm tra khả năng tiếp cận của các máy chủ end-to-end. Khi một máy chủ nhận được yêu cầu ICMP-echo, nó nhất định phải gửi lại ICMP-echo-reply. Nếu có bất kỳ vấn đề nào trong mạng chuyển tuyến, ICMP sẽ báo cáo vấn đề đó.

Giao thức Internet Phiên bản 4 (IPv4)

IPv4 là lược đồ địa chỉ 32-bit được sử dụng làm cơ chế định địa chỉ máy chủ lưu trữ TCP / IP. Định địa chỉ IP cho phép mọi máy chủ lưu trữ trên mạng TCP / IP có thể nhận dạng duy nhất.

IPv4 cung cấp lược đồ đánh địa chỉ phân cấp cho phép nó chia mạng thành các mạng con, mỗi mạng có số lượng máy chủ được xác định rõ ràng. Địa chỉ IP được chia thành nhiều loại:

• Class A  - nó sử dụng octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và ba octet cuối cùng để định địa chỉ máy chủ

• Class B  - nó sử dụng hai octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và hai octet cuối cùng để định địa chỉ máy chủ

• Class C  - nó sử dụng ba octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và một octet cuối cùng để định địa chỉ máy chủ

• Class D  - nó cung cấp lược đồ địa chỉ IP phẳng trái ngược với cấu trúc phân cấp cho ba địa chỉ trên.

• Class E  - Nó được dùng làm thí nghiệm.

IPv4 cũng có không gian địa chỉ được xác định rõ ràng để sử dụng làm địa chỉ riêng (không thể định tuyến trên internet) và địa chỉ công cộng (do ISP cung cấp và có thể định tuyến trên internet).

Mặc dù IP không đáng tin cậy; nó cung cấp cơ chế 'Nỗ lực-Phân phối tốt nhất'.

Giao thức Internet Phiên bản 6 (IPv6)

Sự cạn kiệt địa chỉ IPv4 đã sinh ra Giao thức Internet thế hệ tiếp theo phiên bản 6. IPv6 định địa chỉ các nút của nó với địa chỉ rộng 128 bit, cung cấp nhiều không gian địa chỉ cho tương lai sẽ được sử dụng trên toàn bộ hành tinh hoặc xa hơn.

IPv6 đã giới thiệu địa chỉ Anycast nhưng đã loại bỏ khái niệm truyền phát. IPv6 cho phép các thiết bị tự lấy địa chỉ IPv6 và giao tiếp trong mạng con đó. Cấu hình tự động này loại bỏ tính đáng tin cậy của máy chủ Giao thức cấu hình máy chủ động (DHCP). Bằng cách này, ngay cả khi máy chủ DHCP trên mạng con đó bị hỏng, các máy chủ vẫn có thể giao tiếp với nhau.

IPv6 cung cấp tính năng mới về tính di động của IPv6. Máy được trang bị IPv6 di động có thể chuyển vùng xung quanh mà không cần thay đổi địa chỉ IP của chúng.

IPv6 vẫn đang trong giai đoạn chuyển tiếp và dự kiến ​​sẽ thay thế hoàn toàn IPv4 trong những năm tới. Hiện tại, có rất ít mạng đang chạy trên IPv6. Có một số cơ chế chuyển tiếp có sẵn cho các mạng hỗ trợ IPv6 để nói chuyện và chuyển vùng xung quanh các mạng khác nhau một cách dễ dàng trên IPv4. Đó là:

• Triển khai ngăn xếp kép
• Tunneling
• NAT-PT