Podstawy Transmisji Danych. Wykład IV. Protokół IPV4. Sieci WAN to połączenia pomiędzy sieciami LAN

Transkrypt

1 Podstawy Transmisji Danych Wykład IV Protokół IPV4 Sieci WAN to połączenia pomiędzy sieciami LAN 1

2 IPv4/IPv6 TCP (Transmission Control Protocol) IP (Internet Protocol) ICMP (Internet Control Message Protocol) ARP (Address Resolution Protocol) RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Transmisja w sieci Internet Przed przystąpieniem do przekazu informacji dane są dzielone na porcje, przenoszone w niezależnych od siebie pakietach Dane do nadania Dane P1 P2 P3 P4 P5 P6 Dane podzielone na pakiety 2

3 Model warstwowy OSI Warstwa aplikacji AH Dane Warstwa prezentacji PH AH Dane Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieci Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna DH NH NH SH PH TH SH PH TH SH PH TH SH PH Bity danych AH AH AH AH Dane Dane Dane Dane Pakiet warstwy n Pakiet (datagram) Ramka DH, NH, TH, SH, PH, AH nagłówki pakietów poszczególnych warstw Wprowadzenie do TCP/IP TCP/IP to zestaw protokołów dla pakietowej sieci rozległej WAN, o nazwie pochodzącej od dwóch protokołów składowych TCP - Transmission Control Protocol IP - Internet Protocol 3

4 Warstwa sieciowa Odpowiada za obsługę komunikację między komputerami. Przyjmuje pakiety z warstwy transportowej razem z informacjami identyfikującymi odbiorcę, sprawdza czy wysłać datagram wprost do odbiorcy czy też do routera. Zajmuje się także datagramami przychodzącym sprawdzając ich poprawność i stwierdzając czy należy je przesłać dalej czy też przetwarzać na miejscu. Do protokołów warstwy sieciowej należą : IP (Internet Protocol) ICMP (Internet Control Message Protocol) ARP (Address Resolution Protocol) RARP (Reverse Address Resolution Protocol) IP - Internet Protocol Protokół IP zawiera trzy definicje: Definicję podstawowej jednostki przesyłanych danych, używanej w sieciach TCP/IP. Określa ona dokładny format wszystkich danych przesyłanych przez sieć. Definicję operacji trasowania, wykonywanej przez oprogramowanie IP, polegającej na wybieraniu trasy, którą będą przesyłane dane. Zbiór reguł, które służą do realizacji zawodnego przenoszenia pakietów, opisują one w jaki sposób węzły i routery powinny przetwarzać pakiety, jak i kiedy powinny być generowane komunikaty o błędach oraz kiedy pakiety mogą być porzucane. 4

5 Adresacja Adresacja fizyczna urządzeń Adresy IP można nazwać adresami wirtualnymi lub programowymi. Wynika to z faktu, iż nie są bezpośrednio interpretowane przez urządzenia sieciowe, a jedynie wykorzystywane do wyznaczenia adresu fizycznego w kolejnym etapie transmisji Nagłowek IP Dane IP Nagłowek ramki Dane warstwy łącza danych W nagłówku ramki jest adresem sprzętowym (MAC) następneo urządzenia na trasie przekazu datagramu (odwzorowanie IP na adres sprzętowy) 5

6 Adresowanie Adresowanie Adresy IP zapisywane są w postaci dziesiętnej, z kropkami jako separatory poszczególnych bajtów adresu odpowiada adresowi Klasa Zakres wartości Ilość sieci Ilość komputerów w sieci A B C D E

7 Adresowanie Adresacja z wykorzystaniem podsieci Identyfikacja sieci Część lokalna Identyfikacja sieci Sieć fizyczna Komputer Określenie 32-bitowej maski każdej podsieci: Bity 1 w masce podsieci odpowiadają bitom adresu IP sieci Bity 0 w masce podsieci odpowiadają bitom adresu IP komputera Maska podsieci: Adres IP urządzenia: Maska podsieci: Adres IP: Sieć: Podsieć: komputer:

8 Bity maski podsieci Zapis binarny Zapis dziesiętny Adres IP Maska podsieci Liczba jedynek w masce podsieci Adres IP w zapisie CIDR = /21 Adresy rozgłoszeniowe ukierunkowane IDENTYFIKATOR SIECI ID KOMP POPRAWNY (STANDARD) SAME JEDYNKI!! nieukierunkowane w ramach sieci lokalnej IDENTYFIKATOR SIECI ID KOMP SAME JEDYNKI!! SAME JEDYNKI!! 8

9 Adresy specjalne Adresy specjalne są zarezerwowane. Nie są przydzielane żadnemu komputerowi Adresy sieciowe (identyfikują sieć a nie hosta) Adres Pętla zwrotna (localhost, maska ) NAT (Network Adress Translation) Cały system lokalnych hostów widziany jest w Internecie pod jednym wspólnym adresem sieciowym. Wewnątrz sieci lokalnej każde urządzenie posiada oczywiście unikatowy adres IP Adresy prywatne wykorzystywane sieci lokalnej pakiety znajdujące się w Internecie nigdy nie posiadają takich adresów Początek zakresu Koniec zakresu Maska Liczba hostów / / /

10 NAT - podstawowe zasady Pakiet Switch (przełącznik) Pakiet Pakiet Pakiet Router z NAT Sieć publiczna Pakiety IP: IP: Pakiet Konieczna jest zmiana zawartości pakietu IP!! Identyfikacja aplikacji Serwer FTP TCP Port 20, 21 HTTP FTP Serwer HTTP TCP Port 80 TCP UDP sieć Adres IP + port TCP (port UDP) = socket (gniazdo) 10

11 NAT - transmisja do sieci prywatnej Switch (przełącznik) Dla kogo?? Router z NAT Sieć publiczna Pakiety IP: IP: NAT korzysta z identyfikatorów zawartych w protokołach TCP i UDP (warstwa transportowa) Pakiet IP - datagram Nagłowek IP Dane IP Rozmiar datagramu jest określany przez aplikację wysyłającą dane, w zależności od potrzeb i możliwości sieci Maksymalny rozmiar pola danych dla IPv4 wynosi 64kB 11

12 Budowa datagramu IP Słowo 32 bitowe Słowo 16 bitowe Słowo 16 bitowe bajt bajt 4 bity 4 bity 3 bity 13 bitów Wersja Długość protokołu nagłówka IP n*4 Bajty Typ usługi TOS Długość całkowita datagramu w bajtach Identyfikacja Znaczniki Przesunięcie fragmentacji Czas życia Datagramu TTL Protokół przesyłający dane Suma kontrolna nagłówka Adres źródłowy datagramu - aaa.bbb.ccc.ddd Adres docelowy datagramu - xxx.yyy.zzz.vvv Opcje nagłówka (mogą nie występować) Dane przesyłane w pakiecie Protokół Icmp 12

13 ICMP (Internet Control Message Protocol) powstał aby umożliwić routerom oznajmianie o błędach oraz udostępnianie informacji o niespodziewanych sytuacjach protokół ICMP jest traktowany jako wymagana część IP i musi być realizowany przez każdą implementację IP gdy datagram powoduje błąd, ICMP może jedynie powiadomić pierwotnego nadawcę o przyczynie ICMP format pakietu Typ (8 lub 0) Kod CRC Numer sekwencyjny DANE ICMP DA SA TF Nag. IP ICMP IP DATA CRC 13

14 ICMP Typy komunikatów ICMP: 0 Odpowiedź echa 3 Miejsce docelowe nieosiągalne 4 Tłumienie źródła 5 Przekierowanie 8 Żądanie echa 9 Ogłoszenie routera 10 Wybór routera 11 Przekroczenie czasu 12 Problem parametru Echo request Echo reply Ping Inne 14

15 ARP (Address Resolution Protocol) aby dwie maszyny mogą się komunikować zachodzi potrzeba przekształcenia adresu IP na adres fizyczny tak aby informacja mogła być poprawnie przesyłana. przekształcenia adresu IP na adres fizyczny dokonuje protokół odwzorowania adresów ARP, który zapewnia dynamiczne odwzorowanie i nie wymaga przechowywania tablicy przekształcania adresowego. Zasada działania ARP 15

16 RARP (Reverse ARP) protokół odwrotnego odwzorowania adresów RARP umożliwia uzyskiwanie adresu IP na podstawie znajomości własnego adresu fizycznego (pobranego z interfejsu sieciowego). Komputery bez dysku twardego pobierają adres IP z maszyny uprawnionej do świadczenia usług RARP, po przesłaniu zapytania z własnym adresem fizycznym. Zasada działania RARP 16

17 Programy narzędziowe TCP/IP Programy diagnostyczne Arp Hostname Ipconfig Nbtstat Netstat Ping Tracert Programy komunikacyjne Oprogramowanie serwerowe Ftp Telnet SNMP TCP/IP Printing Internet Information Services przykład 17

18 18