Bài viết này mô tả thực tế cách truyền thông xảy ra trên mạng sử dụng Internet Protocol version 4.
Packet Flow in Network
Tất cả các máy chủ trong môi trường IPv4 được gán địa chỉ IP logic duy nhất. Khi một host muốn gửi một số dữ liệu đến máy chủ khác trên mạng, nó cần biết địa chỉ vật lý (MAC) của máy chủ đích. Để có được địa chỉ MAC, một chương trình phát sóng thông điệp ARP và yêu cầu để cung cấp cho các địa chỉ MAC ai là chủ sở hữu của địa chỉ IP đích. Tất cả các host trên phân khúc này nhận được gói tin ARP, nhưng chỉ có các máy chủ phù hợp với IP của nó với một trong các thông điệp ARP, trả lời với địa chỉ MAC của nó. Khi người gửi nhận địa chỉ MAC của các trạm tiếp nhận, dữ liệu được gửi trên các phương tiện vật lý.
Trong trường hợp các IP không thuộc mạng con nội bộ, dữ liệu được gửi đến đích bằng phương tiện Gateway của subnet. Để hiểu được đường đi của gói, đầu tiên chúng ta phải hiểu các thành phần sau:
- Địa chỉ MAC: Media Access Control Địa chỉ là nhà máy 48-bit mã hóa cứng địa chỉ vật lý của thiết bị mạng mà duy nhất có thể được xác định. Địa chỉ này được gán bởi các nhà sản xuất thiết bị.
- Địa chỉ giao thức phân giải: Address Resolution Protocol được sử dụng để có được địa chỉ MAC của một máy chủ có địa chỉ IP được biết đến. ARP là một gói tin Broadcast mà được nhận bởi tất cả các máy chủ trong các đoạn mạng. Nhưng chỉ có các máy chủ có IP được đề cập trong ARP ứng với sự cung cấp địa chỉ MAC của nó.
- Proxy Server: Để truy cập Internet, các mạng sử dụng một máy chủ proxy trong đó có một IP công cộng được giao. Tất cả các máy tính yêu cầu các Proxy Server cho máy chủ trên Internet. Proxy Server trên thay mặt cho PCS gửi yêu cầu đến máy chủ và khi nó nhận được một phản ứng từ các Server, Proxy Server chuyển tiếp nó vào máy tính của khách hàng. Đây là một cách để kiểm soát truy cập Internet trong mạng máy tính và nó giúp thực hiện các chính sách trên web.
- Dynamic Host Control Protocol: DHCP là một dịch vụ mà một máy chủ được gán địa chỉ IP từ một pre-defined địa chỉ được xác định trước. DHCP server cũng cung cấp thông tin cần thiết như Gateway IP, DNS Server Address, IP được mượn, vv Bằng cách sử dụng dịch vụ DHCP, người quản trị mạng có thể quản lý phân công địa chỉ IP thoải mái.
- Domain Name System: Rất có khả năng rằng một người dùng không biết địa chỉ IP của một máy chủ từ xa anh ấy muốn kết nối tới. Nhưng anh biết tên được gán cho nó, ví dụ,sinhvientot.net. Khi sử dụng tên của một máy chủ từ xa anh ấy muốn kết nối tới, localhost phía sau màn hình sẽ gửi một truy vấn DNS. Hệ thống tên miền là một phương pháp để có được địa chỉ IP của các máy chủ có tên miền được biết đến.
- Network Address Translation: Hầu như tất cả các máy tính trong một mạng máy tính được chỉ định địa chỉ IP riêng mà không phải là khả năng định tuyến trên Internet. Để truy cập vào các máy chủ trên địa chỉ tin công cộng, mạng máy tính sử dụng một dịch vụ dịch địa chỉ, dịch giữa các địa chỉ công cộng và tư nhân, gọi là Network Address Translation. Khi một máy tính gửi một gói tin IP trên một mạng riêng, NAT thay đổi địa chỉ IP riêng với địa chỉ IP công cộng và ngược lại.
Bây giờ chúng ta có thể mô tả dòng dữ liệu gói. Giả sử rằng người dùng muốn truy cập sinhvientot.net từ máy tính cá nhân của mình. Cô ấy có kết nối internet từ ISP của mình. Các bước sau đây sẽ được thực hiện bởi hệ thống để giúp cô ấy tiếp cận trang web đích.
Step: 1 – Acquiring an IP Address (DHCP)
Khi khởi động máy tính của người sử dụng lên, nó tìm kiếm một máy chủ DHCP để có được một địa chỉ IP. Ví dụ như, máy tính sẽ gửi một phát sóng DHCPDISCOVER, nó được nhận bởi một hoặc nhiều máy chủ DHCP trên mạng con và tất cả đều phản ứng với DHCPOFFER bao gồm tất cả các chi tiết cần thiết như IP, subnet, Gateway, DNS, vv.. Các máy tính sẽ gửi DHCPREQUEST gói tin để yêu cầu các địa chỉ IP được chào bán. Cuối cùng, DHCP sẽ gửi gói tin DHCPACK để cho máy tính mà nó có thể giữ IP cho một số lượng nhất định của thời gian đó được gọi là thuê IP.
Ngoài ra, một máy tính có thể được gán một địa chỉ IP bằng tay mà không cần dùng bất cứ sự giúp đỡ từ DHCP server. Khi một máy tính được cấu hình tốt với các chi tiết địa chỉ IP, nó có thể giao tiếp máy tính khác trên tất cả các mạng IP được kích hoạt.
Step: 2 – DNS Query
Khi người dùng mở một trình duyệt web và truy cập sinhvientot.net, đó là một tên miền và một máy tính không hiểu làm thế nào để giao tiếp với các máy chủ sử dụng tên miền, sau đó máy tính sẽ gửi một truy vấn DNS trên mạng để có được địa chỉ IP liên quan đến tên miền. Các máy chủ DNS được cấu hình sẵn để đáp ứng các truy vấn với địa chỉ IP của tên miền cụ thể.
Step: 3 – ARP Request
Các máy tính thấy rằng địa chỉ IP đích không thuộc phạm vi địa chỉ IP riêng của mình và nó có để chuyển tiếp các yêu cầu đến Gateway. The Gateway trong kịch bản này có thể là một router hoặc một Proxy Server. Mặc dù địa chỉ IP của Gateway được biết là máy của khách hàng nhưng máy tính không trao đổi dữ liệu về địa chỉ IP, thay vì họ cần địa chỉ phần cứng của máy đó là Layer-2 nhà máy mã hóa địa chỉ MAC. Để có được địa chỉ MAC của Gateway, các máy tính khách hàng chương trình phát sóng một yêu cầu ARP nói “Ai sở hữu địa chỉ IP này?” Gateway đáp ứng với truy vấn ARP sẽ gửi địa chỉ MAC của nó. Khi nhận được địa chỉ MAC, máy tính gửi các gói tin đến Gateway.
Một gói tin IP có cả địa chỉ nguồn và đích và nó kết nối các máy chủ với một máy chủ từ xa một cách hợp lý, trong khi địa chỉ MAC giúp hệ thống trên một đoạn mạng duy nhất để chuyển dữ liệu thực tế. Điều quan trọng là địa chỉ nguồn và địa chỉ MAC đích thay đổi khi chúng di chuyển qua mạng Internet (đoạn bởi phân khúc) nhưng nguồn và địa chỉ IP đích không bao giờ thay đổi.
