Transcript Sieci_komputerowe_4

Wykład 4
Intersieci – protokoły warstwy
sieciowej i transportowej
TCP/IP - wprowadzenie
Przedmiot: Sieci komputerowe
Ryszard Wiatr
Intersieć - połączenie sieci między sobą
Ruter (bramka intersieciowa) - komputer, który ma połączenie z dwiema
sieciami, należy do obydwóch i tworzy ich
połączenie sieci fizycznych w intersieć
Sieć 1
R
Sieć 2
Ruter identyfikuje pakiety w sieci 1 przeznaczone dla węzłów w sieci 2 i przesyła je tam,
identyfikuje pakiety w sieci 2 przeznaczone do węzłów w sieci 1 i przesyła je tam.
Jest węzłem w każdej z łączonych sieci
Ruter R1 identyfikuje w sieci 1 pakiety przeznaczone zarówno do sieci 2 jak i do sieci 3
Sieć 1
R1
Sieć 2
R2
Sieć 3
Do podejmowania decyzji, gdzie należy skierować pakiet,
rutery używają informacji na temat docelowej sieci, a nie maszyny
Użytkownik postrzega intersieć jako pojedynczą, wirtualną sieć
komputery
komputery
sieć
fizyczna
ruter
inersieć
inersieć
ETHERNET
ARPANET
R
Sieć
z krążącym
znacznikiem
R
Intersieć łączy sieci o różnych technologiach i róznych protokołach
warstw fizycznych (różnych ramkach)
Model
warstwowy
ISO/OSI
Niektóre protokoły
stosowane w Internecie
Stos protokołów
Warstwa aplikacji
Warstwa prezentacji
Warstwa aplikacji
Telnet
FTP
HTTP
SMTP
POP
DNS
NFS
SNMP
RIP
Warstwa sesji
Warstwa transportowa
Warstwa sieciowa
Warstwa łącza danych
Warstwa fizyczna
Warstwa transportowa
TCP
Warstwa sieciowa
(Internetu)
UDP
IP
ICMP
ARP
Warstwa dostępu
do sieci
CSMA/CD
Ethernet
SLIP
PPP
Token Ring
FDDI
inne…
Protokół IP (Internet protocol) - 3 warstwa, sieciowa, modelu OSI
zapewnia międzysieciowy transport danych,
izoluje warstwy aplikacji od warstwy fizycznej
Protokół TCP (Transmission Control Protocol) - 4 warstwa, transportowa, modelu OSI
uzupełnia mechanizmy sieciowe warstwy 3 o niezawodność i integralność
danych na całej długości połączenia;
gwarantuje dostarczanie pakietów wolne od błędów
i w odpowienim uszeregowaniu
Zwykle występują razem jako zespół protokołów TCP/IP
Identyfikatory komputerów:
nazwy - określają, czym maszyna jest
adresy - określają, gdzie maszyna jest
trasy - określają, jak do niej dotrzeć
np.
www.pwsztar.edu.pl - wygodne dla użytkownika
193.193.92.215
- wygodne dla oprogramowania i
protokołów
Standard adresowania w zespole protokołów TCP/IP:
Każdy węzeł intersieci TCP/IP ma przydzielony unikalny adres IP
jest on używany przy wszystkich operacjach wymiany informacji
z konkretnym węzłem
adres IP wyraża się 32-bitową liczbą całkowitą
adres IP określa zarówno konkretną sieć w intersieci,
jak i konkretny węzeł w tej sieci
(a więc nie określa komputera, ale przyłączenie do sieci, np. ruter
może mieć wiele adresów IP - inny dla każdego połączenia z inną siecią)
Główne postacie adresów IP
0 1 2 3
Klasa A 0
8
16
ids
Klasa B 1 0
Klasa C 1 1 0
Klasa D 1 1 1 0
Klasa E 1 1 1 1 0
24
31
idm
ids
idm
ids
adres rozsyłania grupowego
do wykorzystania w przyszłości
idm
Konwencje specjalnych form adresów IP
Dany kompuer
same zera
same zera
komputer
same jedynki
sieć
127
same jedynki
cokolwiek
Komputer w danej sieci
Ograniczone rozgłaszanie
(sieć lokalna)
Ukierunkowane rozgłaszanie
Pętla zwrotna
Niektóre wady systemu adresowania IP
Po przeniesieniu komputera do innej sieci jego adres IP musi ulec zmianie
Po przekroczeniu granicznej ilości komputerów w sieci jej klasa musi ulec zmianie
Trasa pakietu wysyłanego do maszyny z wieloma adresami zależy do użytego adresu
Sieć 1
I1
R
I3
Komp.
1
I4
Sieć 2
I2
Komp.
2
I5
Zapis IP w postaci dziesiętnej
np. 10000000 00001001 000011101 00000110 = 128.9.29.6
zakresy dla poszczególnych klas:
klasa
adres najniższy
A
B
C
D
E
0.1.0.0
128.0.0.0
192.0.1.0
224.0.0.0
240.0.0.0
adres najwyższy
126.0.0.0
191.255.0.0
223.255.255.0
239.255.255.255
247.255.255.255
Protokół ARP (Address Resolution Protocol)
docelowo komunikacja przeprowadzana jest przy pomocy sieci fizycznych
o różnych technologiach
ARP to odwzorowywanie adresów IP na adresy fizyczne
w końcowym etapie drogi pakietu ostatni ruter musi
ustalić fizyczny adres komputera docelowego w końcowej sieci
na każdym etapie należy ustalić adres fizyczny rutera
Protokół ARP
address resolution protocol
np.
komputer A chce ustalić adres fizyczny komputera B
Rozgłaszanie prośby
ARP zawierającej IB
B wysyła do A
odpowiedź ARP
zawierającą
parę (IB, PB)
A
B
A
B
Format protokołu ARP
0
8
16
24
Rodzaj sprzętu
Dł. dla sprzętu
Rodzaj protokołu
Dł. dla protokołu
Operacja
Adres sprzętowy nadawcy (oktety 0-3)
Adres sprzętowy nadawcy (oktety 4-5)
Adres IP nadawcy (oktety 2-3)
Adres IP nadawcy (oktety 0-1)
Adres sprzętowy odbiorcy (oktety 0-1)
Adres sprzętowy odbiorcy (oktety 2-5)
Adres IP odbiorcy (oktety 0-3)
Przykład formatu komunikatu ARP/RARP dla sieci Ethernet:
Rodzaj sprzętu Rodzaj protokołu -
wartośc 1 dla Ethernet
wartość 080016 dla adresów IP
Operacja -
1 - prośba ARP
2 - odpowiedź ARP
3 - prośba RARP
4 - odpowiedź RARP
31
Kapsułkowanie komunikatu ARP w fizycznej ramce sieci
Komunikat ARP
NAGŁÓWEK RAMKI
CZĘŚĆ RAMKI Z DANYMI
Ramki Ethernetu zawierające komunikaty ARP mają pole typu równe 080616
Protokół RARP
reverse address resolution protocol
Pozyskiwanie własnego adresu IP w przypadku komputerów bezdyskowych
np.
komputer A rozgłasza zapytanie RARP wskazując na siebie jako odbiorcę
A
B
C
D
Komputery uprawnione do usługi RARP wysyłaja odpowiedź bezpośrednio do A
A
B
C
B
D
Komputery wykorzystują adresy fizyczne przy adresowaniu komunikatów RARP
Format datagramu IP
0
4
wersja
8
dł. nagł.
16
typ obsługi
24
długość całkowita
identyfikacja
czas życia TTL
19
znaczniki
protokół
przesunięcie fragmentu
suma kontrolna nagłówka
adres IP nadawcy
adres IP odbiorcy
opcje (jeżeli trzeba)
DANE
.............
uzupełnienie
31
Format datagramu intersieci, cd.
Struktura pola TYP OBSŁUGI datagramu IP
0
1
pierwszeństwo
2
3
4
5
O
S
P
6
7
nie używane
Określa sposób, w jaki datagram ma być obsłużony
Pierwszeństwo: wartość 3-bitowa od 0 (mały stopień ważności) do 7 (sterowanie siecią
bit O - prośba o krótkie czasy oczekiwania
bit S - prośba o przesyłanie szybkimi łączami
bit P - prośba o dużą pewność przesyłania
}
podpowiedzi dla
algorytmów
trasowania
Kapsułkowanie datagramu
nagłówek datagramu
nagłówek ramki
część datagramu z danymi
część ramki z danymi
16-bitowe pole „długość” datagramu ogranicza jego długość do 216 = 65535 oktetów
pole typu w ramce Ethernet, gdy ramka przenosi datagram IP, ma wartość 080016
MTU (maximum transfer unit)
Fragmentacja pakietów - podział pakietu na jednostki mniejsze,
przy przechodzeniu przez sieć o małym MTU
Węzeł A
Węzeł B
Sieć 3
Sieć 1
MTU=1500
MTU=1500
Sieć 2
R1
MTU=620
R2
przykład fragmentacji datagramu o 1400 oktetach danych, dla sieci o
MTU = 620
ustawiony bit
„więcej
fragmentów”
{
nagłówek
datagramu
dane1
600 oktetów
nagłówek
fragmentu 1
dane1
Fragment 1
przesunięcie 0
nagłówek
fragmentu 2
dane2
Fragment 2
przesunięcie 600
nagłówek
fragmentu 3
dane3
dane2
600 oktetów
dane3
200 oktetów
Fragment 3
przesunięcie 1200
Format datagramu intersieci, cd.
Kontrola fragmentacji pakietu przy pomocy pól datagramu IP:
Pole Identyfikacja:
liczba całkowita jednoznacznie identyfikująca datagram,
pole skopiowane z nagłówka oryginału datagramu do fragmentów
Pole Znaczniki:
bit „nie fragmentuj” - ustawiony na 1 nie pozwala na fragmentację
bit „dalsze fragmenty” - określa czy to dane ze środka datagramu
czy z ostatniego fragmentu
Pole Przesunięcie fragmentu:
przesunięcie z oryginału datagramu dla danych
przenoszonych za pomocą tego fragmentu;
wyrażane w jednostkach 8-oktetowych (dla zaoszczędzenia miejsca
w nagłówku), począwszy od przesunięcia 0
Format datagramu intersieci, cd.
Wersja - informacja o wersji protokołu IP, któa była stosowana
przy tworzeniu datagramu, 4 bity
Długość nagłówka - długość nagłówka datagramu, mierzona w słowach
32-bitowych, 4 bity
Długość całkowita - długość całości datagramu, wyrażona w oktetach, 16 bitów
Czas życia TTL (time to live) - zmniejsza się o 1 podczas przechodzenia przez
każdy ruter i liczbe sekund na ruterze przy przec.
Protokół: - określa, który protokół wyższego poziomu został użyty
do utworzenia treści w polu Dane
Suma kontrolna nagłówka - sprawdzenie ew. przekłamań w nagłówku, dodanie
do siebie elementów nagłówka przy uzyciu arytmetyki uzupełnienia do 1
Adres IP nadawcy: 32 bity
Adres IP odbiorcy: 32 bity
Format datagramu intersieci, cd.
Opcje datagramów w sieci:
0
1
kopiuj
2
klasa opcji
Klasa opcji
0
1
2
3
3
4
5
6
numer opcji
znaczenie
kontrola datagramów lub sieci
zarezerwowane do przyszłego użytku
poprawianie błędów i pomiary
zarezerwowane do przyszłego użytku
7
oktet
kodu
opcji
Niektóre możliwe opcje IP
Klasa opcji
Numer opcji
Długość
Opis
0
0
-
Koniec listy opcji - używane, gdy opcje
nie kończą się z końcem nagłówka
0
2
11
0
3
zm.
0
7
zm.
0
8
4
0
9
zm.
2
4
zm.
Ograniczenia związane z bezpiecz.
I obsługą
Swobodne trasowanie wg nadawcy do prowadzenia datagramu
kresloną ścieżką
0 Zapisuj trasę - używana do
śledzenia trasy
Identyfikator strumienia
Rygorystyczne trasowanie wg nadawcy
do prowadzenia datagramu
okresloną ścieżką
Datownik - używana do zapisywania
czasów wzdłuz ścieżki
Format datagramu intersieci, cd.
Opcja zapisywania trasy
0
8
KOD (7)
16
DŁUGOŚĆ
24
WSKAŹNIK
PIERWSZY ADRES IP
DRUGI ADRES IP
..............................................
31
Format datagramu intersieci, cd.
Opcja trasowania wg nadawcy
0
8
KOD (137)
16
DŁUGOŚĆ
24
WSKAŹNIK
ADRES IP PIERWSZEGO ETAPU
ADRES IP DRUGIEGO ETAPU
..............................................
Trasowanie :
- rygorystyczne: kolejne adresy na liście określają dokładnie ścieżkę
którą datagram musi przebyć
- swobodne: dozwolone przeskoki między kolejnymi adresami z listy
31
Format datagramu intersieci, cd.
Opcja „zapisuj czas”
0
8
KOD (137)
16
24
DŁUGOŚĆ WSKAŹNIK PRZEPEŁNIENIE
PIERWSZY ADRES IP
PIERWSZY ZNACZNIK
..............................................
31
ZNACZNIKI