Transcript 1_ip

SYSTEMY OPERACYJNE
Adresowanie IP cz1
Adresowanie
• IPX
Internetworking Packet Exchange
• IPv4
Internet Protocol version 4
• IPv6
Internet Protocol version 6
IPX
(InterNetworking Packet Exchange)
Część protokołu IPX/SPX odpowiadający za
adresowanie i kierowanie pakietów w sieciach
NetWare firmy Novell.
Adresowanie - IPX
• Adres sieci (segmentu sieci), np. A0008022,
A0008023, 0001015, ...
• Adres karty (interfejsu, Node ID, węzła), tzw.
MAC adres: 00804801A7CB, 0010A025EF7E,
..
• Pełny adres: A0001001:00804801A7CB lub
A000.1001.0080.4801.A7CB
Adres IP
IPv4 (ang. Internet Protocol version 4) – czwarta wersja protokołu
komunikacyjnego IP przeznaczonego dla Internetu.
Identyfikacja hostów w IPv4 opiera się na adresach IP.
Dane przesyłane są w postaci standardowych datagramów.
Wykorzystanie IPv4 jest możliwe niezależnie od technologii łączącej
urządzenia sieciowe – sieć telefoniczna, kablowa, radiowa, itd.
IPv4 znajduje się obecnie w powszechnym użyciu.
Dostępna jest również nowsza wersja – IPv6.
Dokładny opis czwartej wersji protokołu IP znajduje się w RFC 791.
Adres IP v.4
ADRES IP
identyfikacja docelowej maszyny
ADRES IP
identyfikuje interfejs sieciowy komputera
jeżeli komputer posiada wiele interfejsów
sieciowych (np. do różnych sieci) - będzie też
posiadał wiele adresów IP
!
Tak jak w przypadku telefonów, wszystkie sieci pewnego dnia będą
połączone ze sobą.
IP musi być unikalny w sensie globalnym
przyznawanie IP musi być koordynowane
globalnie
Adres IP v.4
Adres IP – liczba nadawana interfejsowi sieciowemu,
grupie interfejsów (broadcast, multicast), bądź całej sieci
komputerowej opartej na protokole IP, służąca identyfikacji
elementów warstwy trzeciej modelu OSI – w obrębie sieci oraz
poza nią (tzw. adres publiczny).
Adresowanie IP v.4
Adresowanie IPv6 adres
używane są adresy 32 bitowe
co pozwala nadać adresy 232 stacjom
używane są adresy 128-bitowy!!! co
pozwala nadać adresy 2128 stacjom
Adresowanie IP v.4
• Adresowanie 32-bitowe (4 bajty),binarne, zapis
zwyczajowo dziesiętny, np.
11011001.01100000.00001001.00001011 lub
217.96.9.11,
01100101.00000101.00001111.00001011 lub
101.5.15.212, .....
• 5 klas adresowych: A, B, C, D i E ...
ADRES IP
Identyfikator sieci
Identyfikator stacji
Routowanie w sensie globalnym „nie przejmuje się” identyfikowaniem
stacji - uwzględniany jest jedynie identyfikator sieci
Routowanie lokalne (tzn. takie w którym id_sieci = IP_sieci w adresie)
używa jedynie identyfikatora stacji.
Jeżeli komputer zostanie przeniesiony do innej sieci jego adres musi
ulec zmianie.
KLASY SIECI
MAŁE
do 254 stacji
BARDZO DUŻE
do 16 777 214 stacji
DUŻE
do 65 534 stacji
5 KLAS ADRESÓW IP
KLASA
A
0
B
1 0
C
1 1 0
D
1 1 1 0
E
1 1 1 1 0
network
machine
network
NUMER
SIECI
< 128
machine
> 128
< 192
network
machine
multicast
> 192
IP - klasy adresowe
• Klasa A: 0nnnnnnn.nnn ........ - od 00-126.
Od 1.0.0.0 do 126.0.0.0
– maska 255.0.0.0 ( FF.00.00.00)
• Klasa B: 10nnnnnn.nnn ........ - od 128-191.
Od 128.1.0.0 do 191.254.0.0
– maska 255.255.0.0 ( FF.FF.00.00)
• Klasa C: 110nnnnn.nnn ........ - od 192-223
od 192.0.1.0 do 223.255.254.0
– maska 255.255.255.0 ( FF.FF.FF.00)
IP - klasy adresowe
• Klasa D: 1110nnnn.nnn ....... - od 224-239
od 224.0.0.0 do 239.255.255.254
– (zarezerwowana dla „multicastingu”)
• Klasa E: 1111nnnn.nnn...... - od 240-254
– zdefiniowana,ale zarezerwowana dla badań
InterNIC - Internet Network Information Centre
Klasy adresów IP
Klasa
Najniższy adres
Najwyższy adres
A
0.1.0.0
126.0.0.0
B
128.0.0.0
191.255.0.0
C
192.0.1.0
223.255.255.0
D
224.0.0.0
239.255.255.255
E
240.0.0.0
247.255.255.255
Adresy IP, maski adresowe
• Adres :
192 . 160 . 5 . 11
11000000.10100000.00000101.00001011
• Maska sieci: 255 . 255 . 255 . 0
11111111.11111111.11111111.00000000
FF . FF . FF . 00
• Adres sieci: 192 . 160 . 5 . 0
• Adres rozgłoszeniowy: 192.160.5.255
Paradoks ???
• Adres 192.168.5.130 z maską FF.FF.FF.00
należy do sieci 192.168.5.0
• Adres 192.168.5.130 z maską FF.FF.FF.80
należy do sieci 192.168.5.128
•
!!!! To są różne sieci !!!!
NOTACJA ADRESÓW IP - „kropkowana” dziesiętna
przykład
130.104.29.10
128<130<192
klasa B
Stacja nr 29.10
ADRESY SPECJALNE
0 oznacza
„this” - określenie aktualnej sieci
wszystkie bity = 1
wszystkie maszyny w danej sieci
(Broadcast address)
127.0.0.1
lokalna pętla umożliwiająca TCP/IP
komunikację pomiędzy procesami na
lokalnej maszynie
169.254.0.1 – 169.254.255.254
z domyślną maską 255.255.0.0
automatyczne przydzielanie adresu IP
APIPA (ang. Automatic Private IP Addressing),
AutoNet
„PODSIECI” - SUBNETS
Aby uprościć routing w dużych sieciach które posiadają wiele LANów
dzielimy sieci na podsieci.
Dla każdej podsieci możemy zdefiniować maskę (subnet mask) aby
identyfikować stacje w tej podsieci.
PRZYKŁAD:
130.104.29.10
maska = 11111111 11111111 11111111 10000000
lub decymalnie 255.255.255.128
Ta maska dzieli sieć klasy B ( 130.104 ) na 512 podsieci o, co najwyżej
126 stacjach każda.
Podsieć :
29.0
Stacja:
10
Maska nie jest widziana na zewnątrz sieci! Nikt na zewnątrz rozpatrywanej
nie widzi podsieci!
„PODSIECI” - SUBNETS
16 bitów
65536 stacji
PRZYKŁAD cd....
ADRES: 130.104.29.10
=
10000010 01101000 00011101 00001010
Nr sieci
Nr stacji
KLASA SIECI: B
MASKA PODSIECI:
255.255.255.128
= 11111111 11111111 11111111 10000000
9 bitów
512 stacji
7 bitów
128 stacji
PROBLEMY Z ADRESAMI IP
Adresy dla sieci klasy B są już prawie wyczerpane
Nie stworzono klas dla średnich wielkości sieci (pomiędzy 256 a 5000 stacji)
Rozmiary tablic routingu wymykają się spod kontroli
nie ma związku z numerem sieci i jej lokalizacją
w backbone routerach w tablicach routingu znajduje się po jednej
linii dla każdego adresu IP na świecie !
ROZWIĄZANIE: CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
generalizacja idei maskowania
fuzja klas A,B i C
sieć identyfikowana przez parę <prefix maska>
Wyczerpywanie się zasobów IPv4
Apele o zwrot przydzielonych zasobów
Adresowanie IPv6 adres 128-bitowy!!!
IPv6 / IPNG Internet Protocol version 6 / Internet Protocol Next Generation)
Ipv4 == ~8 adresów /1 km2
Ipv6 == ~6,7*1017 adresów /1 mm2
postać heksadecymalna, ciąg 8 liczb z dwukropkiem co 16 bitów
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
2001:0db8:0:0:0:0:1428:57ab
2001:0db8:0:0::1428:57ab
2001:0db8::1428:57ab
2001:db8::1428:57ab
Budowa adresu IPv6
Adresy IPv4 reprezentowane są w formie
dziesiętno-kropkowej. 32-bitowy adres podzielony
jest kropkami na 8 bitowe fragmenty, które
konwertowane są do swojego dziesiętnego
odpowiednika.
Dla IPv6 128 bitowy adres dzieli się na 16 bitowe
fragmenty dzielone dwukropkami.
Każdy 16-bitowy blok konwertowany jest do
postaci szesnastkowej, ograniczony jest
dwukropkiem.
Oto rezultat:
21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A
Adres sieci
Adres samej sieci zapisujemy tak samo, jak zwykły
adres. Jedyna różnica polega na tym,
że końcówka adresu, normalnie używana do
adresowania hostów w danej sieci, jest
zastępowana zerami.
Przykładowo adres 1234:5678:9ABC:DEF0::123/24
oznacza host
o adresie DEF0::123 znajdujący się w sieci
1234:5678:9ABC::/24.
Podział adresów
W całej puli adresowej wydzielone zostały obszary
o specjalnym znaczeniu.
Każdy adres należy do jednego z zdefiniowanego
obszarów.
Przynależność określa się za pomocą prefiksu.
Sposoby konfiguracji hostów
W IPv6 nie jest wymagana ręczna konfiguracja węzłów przed
włączaniem ich do sieci.
IPv6 definiuje 2 typy automatycznej adresacji:
Stateless Address Autoconfiguration to wymagany i podstawowy
element systemu autokonfiguracji. W prostszych konfguracjach jest
to jedyna metoda konfiguracji hosta
Stateful Address Autoconfiguration stosowane w przypadkach, kiedy
wymagana jest większa kontrola nad przydzielanymi adresami.
Przydzielaniem i zarządzaniem adresami w całej sieci zajmuje się
serwer DHCP. Należy zauważyć, że jest to rozszerzona wersja
konfiguracji hosta i działa ona w połączeniu z autokonfiguracją typu
stateless.
Warto zauważyć, że w obydwóch przypadkach nie jest konfigurowana
domyślna brama. Za poprawne ustalenie domyślnego routingu
odpowiedzialny jest protokół Router Renumbering.
PROTOKÓŁ IPv6: ZAŁOŻENIA
•
Obsługa milionów hostów, nawet przy nieefektywnym przydzielaniu przestrzeni adresowej
•
Zmniejszenie rozmiaru tablic routingu
•
Uprościć protokoły, by routery mogły szybciej przetwarzać pakiety
•
Zapewnić wyższe bezpieczeństwo (uwierzytelnianie i prywatność) niż bieżące IP
•
Zwrócić uwagę na typy usług, patrz transmisja danych w czasie rzeczywistym
•
Wspomagać rozsyłanie grupowe poprzez umożliwienie definiowania zakresów
•
Umożliwić przenoszenie hosta bez zmiany adresu
•
Pozwolić na ewolucję protokołu w przyszłości
•
Umożliwić egzystencję IPv4 i IPv6
Związek: adres IP - adres fizyczny
ADRES IP (stacji)
1 do 3 bajtów
=
ADRES FIZYCZNY
6 bajtów
Adres fizyczny nie może zostać użyty jako część identyfikująca stację w
adresie IP
Adres fizyczny odpowiadający adresowi IP musi zostać gdzieś zapisany
jedna z możliwości:
operator wprowadza do każdej stacji
w lokalnej sieci tabelę połączeń pomiędzy
adresami IP i fizycznymi stacji sieci lokalnej
PROBLEM:
administrowanie tymi tablicami !!!
zapytanie wysłane do serwera sieci lokalnej, którego adres jest
ogólnie znany
serwer odpowiada na zasadzie Broadcastu: protokół ARP
Adresowanie w sieci
Statyczne - administrator, ... InterNIC ...
Dynamiczne - dostawca usług, DHCP
Pseudo-statyczne - dostawca usług, DHCP
DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol
DNS - Domain Name Services
Przypisania adresów IP dwóm ruterom
Komputer, podłączony do wielu sieci (multi-homed),
nie musi być ruterem,
ma wiele adresów IP (po jednym na każde połączenie).
Połączenie do wielu sieci może być wykorzystywane do
podnoszenia niezawodności systemu,
może zwiększać wydajność poprzez ominięcie ruterów,
przy przesyłaniu danych (problem przeciążenia ruterów).
Pytania
Adresy IP specjalnego przeznaczenia:
Nie wszystkie adresy sieci i komputerów są dostępne dla użytkowników. IP określa zestaw adresów o
szczególnej postaci, które są zarezerwowane. Takie adresy nie są nigdy przyznawane komputerom, są
ograniczone do pewnego rodzaju zastosowań:
adres sieciowy (postać x.x.0.0 – dowolny komputer w sieci x.x) – adres, który oznacza prefiks przyznany
danej sieci, IP rezerwuje adres zerowy węzła i wykorzystuje go przy odwołaniu się do sieci, adres odnosi się
do samej sieci, a nie do komputerów podłączonych do niej, np. 26.0.0.0 oznacza sieć 26.
adres rozgłoszenia ukierunkowanego - broadcast sieciowy ( postać x.x.255.255 – wszystkie komputery w
sieci x.x)– adres, w którym części adresu komputera składa się z samych jedynek i jest dodana do prefiksu.
Oznacza wszystkie komputery w danej sieci np. 130.1.255.255 – wszystkie komputery sieci 130.1.
adres rozgłoszenia ukierunkowanego typu Berkeley (postać x.x.0.0) – sufiks złożony z samych zer, wiele
implementacji umożliwia wybranie pomiędzy standardem TCP/IP a rozwiązaniem typu Berkeley.
adres rozgłoszenia ograniczonego - ograniczony broadcast (postać 255.255.255.255) – adres wszystkich
hostów w sieci lokalnej, stosowany przy starcie systemu przez komputery, które nie znają w tym momencie
numeru sieci, nigdy nie jest przekazywane przez rutery.
adres bieżącego komputera (0.0.0.0 – ten komputer w tej sieci) - podawany jako adres źródłowy w trakcie
uruchamiania komputera, gdy nie zna on jeszcze swojego IP, każdy pakiet musi zawierać adres odbiorcy i
nadawcy. Komputer korzystając z protokołów uruchomieniowych, nie może podać prawidłowego adresu IP
nadawcy, dlatego zarezerwowano adres, który składa się z samych zer, na oznaczenie bieżącego komputera.
adres pętli zwrotnej- loopback (postać 127.x.y.z) – pakiet wysłany na taki adres, nie może zostać wysłany
poza komputer. Pozwala aplikacjom pracującym na tym samym komputerze komunikować się poprzez stos
TCP/IP, wykorzystywany przy testowaniu programów sieciowych. Protokół IP rezerwuje prefiks sieciowy klasy
A równy 127 na adres pętli zwrotnej, sufiks jest tutaj bez znaczenia (najczęściej stosuje się 127.0.0.1).
adres komputera w danej sieci (postać 0.x.y.z – komputer x.y.z w tej sieci) - podawany podczas
uruchamiania jako adres źródłowy w komputerze posiadającym niekompletne informacje.