13.Protokołyintersieci

Transkrypt

1 Materiały do wykładu 13.Protokołyintersieci Marcin Peczarski Instytut Informatyki Uniwersytet Warszawski 11 czerwca 2013

2 Intersieć zbudowana jest z sieci fizycznych. Siećfizycznaskładasięzwęzłów. Struktura intersieci 13.1 Sieci fizyczne są połączone za pomocą ruterów. Ruter posiada co najmniej dwa interfejsy sieciowe, po jednym dla każdej z łączonych sieci.

3 Adresy IP 13.2 Każdy interfejs sieciowy(węzeł) ma przydzielony unikatowy adres. Adres jest 32-bitową liczbą całkowitą. Adresy zapisujemy jako cztery liczby 8-bitowe z przedziału 0 do 255 oddzielone kropkami, przykładowo Adres składa się z dwóch pól, identyfikujących odpowiednio: sieć(podsieć), węzeł w sieci(podsieci). Pola te są wyznaczone przez maskę podsieci.

4 Adres IP przykład 13.3 adres maska adres/maska /20 adres maska adres sieci adres sieci

5 Klasa A odpowiada masce do Klasa B odpowiada masce do Klasa C odpowiada masce do KlasaD do KlasaE do Adresowanie bezklasowe Klasy adresów IP 13.4

6 Adresy specjalne(1) 13.5 Adres ograniczonego rozgłaszania w bieżącej sieci Adres ukierunkowanego rozgłaszania same jedynki w polu węzła Adrespodsieci samezerawpoluwęzła Nie powinien być przypisywany żadnemu interfejsowi. Adres bieżącego węzła Używany, gdy nadawca nie zna(jeszcze) swojego adresu. Nie jest poprawnym adresem odbiorcy. Adreswęzławbieżącejsieci samezerawpoluadresupodsieci Używany, gdy nadawca nie zna adresu swojej podsieci. Nie jest poprawnym adresem odbiorcy.

7 Adresy rozgłaszania grupowego do Adresy prywatne do do do Adresy reprezentujące bieżący węzeł do zwykle Adresy specjalne(2) 13.6

8 Konfigurowanie interfejsów sieciowych $/sbin/ifconfig Program ifconfig 13.7 lo Link encap:local Loopback inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST LOOPBACK RUNNING MTU:3584 Metric:1 RX packets:2832 errors:0 dropped:0 overruns:0 TX packets:2832 errors:0 dropped:0 overruns:0 eth0 Link encap:ethernet HWaddr 00:60:8C:B3:EB:E2 inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST RUNNING PROMISC MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets: errors:57 dropped:57 overruns:47 TX packets: errors:0 dropped:0 overruns:0 Interrupt:10 Base address:0x300

9 Protokół IP(1) 13.8 Internet Protocol Usługa zawodnego przenoszenie pakietów transport z użyciem dostępnych możliwości gubienie pakietów duplikowanie pakietów zmiana kolejności pakietów Przenoszenie bezpołączeniowe każdy pakiet obsługiwany niezależnie możliwe różne drogi dla pakietów wysłanych do tego samego celu

10 Protokół IP(2) 13.9 Definiuje format pakietu(datagramu), podstawowej jednostki przesyłania danych w intersieciach. Definiuje pojęcie rutera i algorytm wyznaczania tras(trasowania). Definiuje sposób przetwarzania pakietów w węzłach sieci.

11 Nagłówek IP Version IHL Type of Service Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options Padding Nagłówek i dane to razem maksymalnie oktetów

12 Trasowanie Pakiet adresowany do bieżącej podsieci jest przesyłany do odbiorcy bezpośrednio. Pakiet adresowany do innej podsieci jest przesyłany do rutera. Każda maszyna przetwarzająca pakiet używa tablicy tras do wyznaczenia: adresu węzła, do którego wysłać pakiet; interfejsu, po którym wysłać pakiet. Każdy wiersz tablicy tras zawiera: adres podsieci lub węzła łącznie z maską, identyfikator interfejsu, ewentualny adres następnego rutera.

13 Program route $/sbin/route-n Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface U eth U eth UG eth0 $/sbin/route Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface * U eth * U eth0 default chello UG eth0 Niektóre flagi: U--trasajestzestawiona(ang.up) H--celjestwęzłem(stacją,ang.host) G-- użyj rutera(bramki, ang. gateway)!-- trasa odrzucenia(ang. reject)

14 ARP Address Resolution Protocol Odwzorowywanie adresów IP na adresy fizyczne Rozgłaszanie ARP Pamięć podręczna adresów

15 Program arp Zarządzanie pamięcią podręczną protokołu ARP $/sbin/arp-n Address HWtype HWaddress Flags Mask Iface ether 00:14:F1:E9:5A:05 C eth0 $/sbin/arp Address HWtype HWaddress Flags Mask Iface melkor.mimuw.edu.pl ether 08:00:20:75:D9:63 C eth0 jaskier.mimuw.edu.pl (incomplete) eth0 zaa.mimuw.edu.pl ether 08:00:20:1D:D3:D4 C eth0 lipa.mimuw.edu.pl ether 00:C0:F0:16:92:E2 C eth0 spider12.mimuw.edu.pl ether 00:00:EF:06:0D:CC C eth0

16 TimetoLive czasżyciapakietu TTL Zapobieganie nieskończonemu krążeniu pakietów w sieci Każdy ruter zmiejsza TTL o liczbę sekund, przez które pakiet oczekujenaobsługę,aleconajmniejo1. GdywartośćTTLspadniedozera,pakietjestporzucany,ado nadawcy wysyłany jest komunikat ICMP o błędzie.

17 Program traceroute WysyłapakietyUDPnanieużywanyportzTTLustawionymna kolejne wartości, począwszy od 1. Rutery odpowiadają komunikatem ICMP TIME EXCEEDED. Host docelowy odpowiada komunikatem ICMP PORT UNREACHABLE. $ traceroute traceroute to uw.edu.pl( ), 30 hops max, 38 byte packets 1 spider2( ) 0.380ms 0.575ms 0.496ms 2 c96( ) 1.868ms 0.982ms 1.053ms 3 kp-mm-r1.rtr.net.icm.edu.pl( ) ms ms ms ms ms

18 Fragmentacja MTUsieci Fragmentacja w ruterze kierującym do sieci o mniejszym MTU Składanie u odbiorcy Maksymalny czas oczekiwania na wszystkie fragmenty Opcja nie fragmentuj

19 Podobny do traceroute Umożliwia odkrycie MTU ścieżki $ tracepath Program tracepath : dyn mimuw.edu.pl( ) 0.427ms pmtu : spider2.mimuw.edu.pl( ) 1.114ms 2: c96.mimuw.edu.pl( ) asymm ms 3: kp-mm-r1.rtr.net.icm.edu.pl( ) asymm ms 4: ms reached Resume:pmtu1500hops4back4

20 UDP User Datagram Protocol Usługa zawodnego dostarczania pakietów, te same własności co IP Niezawodność musi być zapewniona w warstwie aplikacji. W praktyce dobrze zachowuje się w sieciach lokalnych. Rozszerza IP o mechanizm portów.

21 Porty Adres IP identyfikuje węzeł sieci(host, komputer). Adres IP nie rozróżnia użytkowników ani procesów. Adresatem komunikatów sieciowych jest aplikacja(proces). Wskazanie procesu przez jego identyfikator jest niepraktycze. Odbiorca wskazywany jest na podstawie realizowanej funkcji. Port protokołu to abstrakcyjny cel komunikacji Porttoliczbacałkowitazzakresu1do65535 Powszechnie znany przydział portów

22 Nagłówek UDP Source Destination Port Port Length Checksum dataoctets Każdy komunikat zawiera IP i port nadawcy oraz odbiorcy. To umożliwia wysłanie odpowiedzi. Maksymalnadługośćdanychwpakiecieto2 16 9oktetów.

23 Transmission Control Protocol TCP(1) Usługa niezawodnego dostarczania strumienia oktetów Brak struktury strumienia odbiorca nie może stwierdzić, w jakich porcjach nadawca wkłada dane do strumienia. Jeden protokół ogólnego zastosowania Oddzielenie aplikacji od szczegółów pracy sieci Niezależny od sieci bazowej

24 TCP(2) Protokół połączeniowy Połączenie dwukierunkowe Pasywne i aktywne otwarcie połączenia Oddzielne zamykanie połączenia w każdym kierunku Połączenie identyfikowane przez adresipnadawcy port nadawcy adres IP odbiorcy port odbiorcy

25 TCP(3) Ten sam adres i port może być wykorzystywany w wielu istniejących jednocześnie połączeniach. Mechanizm potwierdzania i retransmisji Mechanizm kontroli przepływu

26 Nagłówek TCP Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledgment Number Data U A P R S F Offset Reserved R C S S Y I Window G K H T N N Checksum Urgent Pointer Options Padding data

27 Problem wyczerpywania adresów AdresówIPv4jestmniejniż2 32. Przy obserwowanym tempie rozwoju Internetu już dawno zabrakłoby adresów. Adresowanie bezklasowe NAT network address translation

28 IPv bitowe adresy FF05:0:0:0:0:0:0:B3 FF05::B3 :: Uproszczony format nagłówka Opcje i rozszerzenia protokołu w dodatkowych nagłówkach Wsparcie dla rezerwowania zasobów IPsec obowiązkowy w IPv6(opcjonalny w IPv4)

29 Nagłówek IPv Version Traffic Class Flow Label PayloadLength NextHeader HopLimit Source Address Destination Address + + +

30 DNS Domain Name System Trudno jest pamiętać adresy IP. Łatwiejsze do zapamiętania są adresy z czymś się kojarzące. Struktura hierarchiczna, drzewiasta Główny poziom hierarchii com,edu,gov,mil,net,org,int,pl,de,cz,sk,ru,... Nazwa może oznaczać adres maszyny, skrzynki pocztowej itp. Zapytania odwrotne

31 Protokół DNS KorzystazUDPnaporcie53. Przeszukiwanie iteracyjne lub rekurencyjne Typy rekordów A adresip CNAME nazwa kanoniczna MX wymiennikpoczty NS serwernazw PTR nazwadziedziny SOA części hierarchii, za które odpowiada dany serwer...

32 $ dig Program dig(domain information groper) ; <<>> DiG <<>> ;; global options: printcmd ;; Got answer: ;;->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: ;;flags:qrrdra;query:1,answer:2,authority:5,additional:5 ;; QUESTION SECTION: ; IN A ;; ANSWER SECTION: IN CNAME uw.edu.pl. uw.edu.pl. 23 IN A ;; AUTHORITY SECTION: uw.edu.pl. uw.edu.pl. uw.edu.pl. uw.edu.pl. uw.edu.pl IN NS arwena.nask.waw.pl IN NS ns2.net.icm.edu.pl IN NS dns.fuw.edu.pl IN NS ns1.net.icm.edu.pl IN NS wask.wask.wroc.pl.

33 Program dig(2) ;; ADDITIONAL SECTION: wask.wask.wroc.pl IN A dns.fuw.edu.pl. 398 IN A arwena.nask.waw.pl IN A ns2.net.icm.edu.pl IN A ns1.net.icm.edu.pl IN A ;;Querytime:4msec ;; SERVER: #53( ) ;;WHEN:WedJun 409:42: ;;MSGSIZE rcvd:266 $dig-x ;<<>>DiG9.3.1<<>>-x ;; global options: printcmd ;; Got answer: ;;->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 8821 ;;flags:qraardra;query:1,answer:1,authority:3,additional:3 ;; QUESTION SECTION: ; in-addr.arpa. IN PTR

34 Program dig(3) ;; ANSWER SECTION: in-addr.arpa IN PTR students.mimuw.edu.pl. ;; AUTHORITY SECTION: 10.in-addr.arpa. 10.in-addr.arpa. 10.in-addr.arpa IN NS rainbow.mimuw.edu.pl IN NS intra-ns.mimuw.edu.pl IN NS paranoja.mimuw.edu.pl. ;; ADDITIONAL SECTION: intra-ns.mimuw.edu.pl IN A rainbow.mimuw.edu.pl IN A paranoja.mimuw.edu.pl IN A ;;Querytime:4msec ;; SERVER: #53( ) ;;WHEN:WedJun 409:52: ;;MSGSIZE rcvd:190

35 $ dig students.mimuw.edu.pl MX Program dig(4) ; <<>> DiG <<>> students.mimuw.edu.pl MX ;; global options: printcmd ;; Got answer: ;;->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 5230 ;;flags:qraardra;query:1,answer:0,authority:1,additional:0 ;; QUESTION SECTION: ;students.mimuw.edu.pl. IN MX ;; AUTHORITY SECTION: mimuw.edu.pl IN SOA intra-ns.mimuw.edu.pl. hostmaster.mimuw.edu.pl ;;Querytime:4msec ;; SERVER: #53( ) ;;WHEN:WedJun 409:55: ;;MSGSIZE rcvd:95

36 Pliki configuracyjne $ cat/etc/hosts localhost paranoja.mimuw.edu.pl paranoja $ cat/etc/resolv.conf search mimuw.edu.pl nameserver nameserver nameserver