Internet, /IP Architektura INTERNET OST INTERNET OST OST BRAMA (ang. gateway) RUTER (ang. router) - lokalna sieć komputerowa (ang. Local Area Network) Bramy (ang. gateway) wg ISO ruter (ang. router) separuje i jednocześnie łączy różne sieci pomiędzy sobą na poziomie warstwy sieciowej. ost (ang. host) - urządzenie sieciowe obsługujące protokół IP. Sieć fizyczna - oznacza sieć opartą o dowolną technikę transmisji zgodną z warstwą łącza danych, np.: Ethernet, Frame Relay, ATM itd. Sieci fizyczne są jednolite względem warstwy sieciowej i protokołu IP, czyli pozostające w jednej grupie adresów IP. Każda sieć fizyczna posiada własny adres IP, pierwszy należący do swojej grupy adresowej. Rutery posiadają adresy IP dla każdego z portów osobno, należące do poszczególnych grup adresowych sieci, do których są dołączone.
Internet, /IP 2 Wnioski: ADRESACJA IP Sieć Internet jest siecią wirtualną powstałą z połączenia ruterami wielu sieci fizycznych ; System adresacji leży u podstaw działania Internetu, każdy host, sieć fizyczna i port rutera posiadają unikalny adres IP; DNS (Domain Name Service) Dla ułatwienia komunikacji oraz dla lepszego posługiwania się adresami wprowadzono postać symboliczną adresów oraz domeny adresowe, np. zr.ita.pwr.wroc.pl jest urządzeniem, które nazywa się zr w domenie ita.pwr.wroc.pl, organizacyjnie należy do ita oraz pwr, a zainstalowane jest we wroc, który leży w pl. Każda domena ma swój serwer domen DNS (ang. Domain Name Server), który jeśli zapytany potrafi znaleźć i podać adres numeryczny tego urządzenia 56.7.3.00, który jest bezwzględnie potrzebny do nawiązania komunikacji, a przede wszystkim odnalezienia hosta w sieci.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! UWAGA!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! KAŻDY OST W SIECI INTERNET POWINIEN BYĆ ZAREJESTROWANY W DNS POWINIEN POSIADAĆ WŁASNĄ NAZWĘ SYMBOLICZNĄ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Internet, /IP 3 ADRESACJA IP Adres IP OSTA: Część adresu AAAAAAAA.BBBBBBBB.CCCCCCCC.DDD DDDDD SIECI OSTA Maska:... 00000 Operacja AND: Adres sieci: AAAAAAAA.BBBBBBBB.CCCCCCCC.DDD 00000 Operacja NOT AND: Adres OSTA w sieci: 00000000.00000000.00000000.000 DDDDD Złote reguły: Każdy host, sieć fizyczna oraz port rutera posiadają unikalny adres IP. Część bitów w adresie IP interpretowana jest jako adres sieci, część jest adresem hosta w sieci. Maska sieciowa wskazuje na granicę pomiędzy adresem sieci i adresem hosta w sieci w miejscu, gdzie kończą się jedynki i zaczynają zera. Adres sieci ma zera w polu hosta adres hosta jest numerem kolejnym w sieci fizycznej począwszy od jeden, w polu sieci ma same zera. Broadcast ma same jedynki w polu hosta ostatni adres z zakresu. Pojemność adresowa sieci fizycznej jest określona w masce przez wielkość pola hosta po odjęciu adresów zastrzeżonych dla adresu sieci i adresu grupowego (ang. broadcast).
Internet, /IP 4 ADRESY SPECJALNE IP 0 2 3 8 6 24 3 ost w sieci Broadcast lokalny Broadcast do sieci Loopback Pytanie o adres w protokole RARP 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Adres hosta 0. 0. 255. 255. 255. 255 Adres sieci A. B C. D. 255. 255 27. 0. 0. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0. 0. 0. 0 KLASY ADRESÓW IP Klasa 0 2 3 4 8 6 24 3 A 0 Adres sieci Adres hosta Zakres 0 27 B 0 Adres sieci Adres hosta 28 9 C 0 Adres sieci Adres hosta 92 223 D 0 Adres grupowy (ang. multicast) 224 239 E 0 Zarezerwowane do przyszłych zastosowań 240 248 Adresy prywatne, które nie pojawiają się w sieci Internet to cały zakres sieci 0.0.0.0 oraz 92.68.0.0 (zgodnie z RFC98). Specjalne funkcje NAT (Network Address Translation), które tłumaczą adresy w sieci prywatnej na adresy w sieci Internet.
Internet, /IP 5 PROTOKOŁY sieci INTERNET Warstwa APLIKACJI PREZENTACJI SESJI Wybrane protokoły sieci INTERNET SMTP TELNET FTP TTP SNMP RIP/OSPF PING TRANS- PORTOWA UDP SIECIOWA ARP RARP IP ICMP ŁĄCZA DANYC LLC (IEEE 802.2) MAC IP - Internet Protocol, ICMP - Internet Control Message Protocol, - Transport Control Protocol, UDP - User Datagram Protocol, Telnet - remote terminal protocol, FTP - File Transfer Protocol, TTP ypertext Transfer Protocol, SMTP - Simple Mail Transport Protocol, SNMP - Simple Network Management Protocol, ARP - Address Resolution Protocol, RARP - Reverse Address Resolution Protocol, Ping - Packet Internet Groper. RIP Router Internet Protocol OSPF Open Short Path First LLC Logical Link Control MAC Medium Access Control
Internet, /IP 6 Słowo (32 bity) 2 Datagram IP 0 4 8 6 9 24 3 Wersja protokołu Długość nagłówka Typ usługi Długość całkowita [oktet] Identyfikacja Flagi Przesunięcie fragmentu od początku 3 4 5 Czas życia Rodzaj protokołu Suma kontrolna nagłówka Adres nadawcy Adres odbiorcy 6 Opcje (jeśli występują) Dopełnienie do słowa 7 8 D A N E * * * Typ usługi Flagi 0 2 3 4 5 6 7 0 2 Priorytet D T R Nie wykorzystane DF MF D - (ang. Delay) Żądanie minimalnego opóżnienia T - (ang. Throughput) Żądanie maksymalnej przepustowości R - (ang. Reliability) Żądanie maksymalnej niezawodności DF - (ang. Don't Fragment) Fragmentacja zabroniona MF - (ang. More Fragments) Kolejny fragment Kapsułkowanie protokołów w sieci Internet WARSTWA: JEDNOSTKA DANYC TRANSPORTOWA KOMUNIKAT SIECIOWA IP DATAGRAM ŁĄCZA DANYC FCS RAMKA
Internet, /IP 7 Fragmentacja IP SEGMENT WARSTWA TRANSPORTOWA KOMUNIKAT WARSTWA SIECIOWA IP IP MF=0 DATAGRAM IP IP IP IP IP MF= MF= MF= MF= MF=0 FRAGMENTY - DATAGRAMY IP RAMKI WARSTWA ŁĄCZA DANYC Datagram IP maksymalny rozmiar pakietu to 64 kbajt - 6 bitów w polu Długość całkowita (65535 oktetów) Fragmentacja dopasowuje rozmiar datagramów do MTU (Maximum Transfer Unit) dla warstwy łącza danych interfejsu, przez który przesyłany jest datagram. Kolejne fragmenty otrzymują ten sam nagłówek IP zmodyfikowany o pola mechanizmu fragmentacji (ten sam numer pola Identyfikacja różne wartości Przesunięcie od początku, flaga More Fragments MF, nowa Suma kontrolna nagłówka). Przykład fragmentacji w IP RUTER RUTER RUTER Intersieć Intersieć 2 2 MTU = 500 MTU = 000 MTU = 500 MTU = 500 IP IP IP IP IP IP IP IP IP Dłg. = 400 Dłg. = 000 Dłg.=40 Dłg.=500 Dłg.=500 Dłg.=420 Dłg.=500 Dłg.=500 Dłg.=420
Internet, /IP 8 Protokół ICMP Komunikaty ICMP w zależności od pełnionej funkcji mają różną konstrukcję. Pierwsze 32 bitowe słowo składa się z następującymi pól: Typ komunikatu (8 bitów) określa rodzaj komunikatu oraz jej format (patrz tabela), Kod komunikatu (8 bitów) określa przyczynę wysłania komunikatu, Suma kontrolna (6 bitów) suma kontroluje poprawność wiadomości ICMP. TYP Typ komunikatu ICMP 0 Odpowiedź echa - (Echo Reply) 3 Adresat nieosiągalny - (Destination Unreachable) 4 Przytłumić Nadawcę - (Source Quench) 5 Zmiana trasy - (Redirect) 8 Żądanie odpowiedzi echa - (Echo request) Przeterminowanie datagramu - (Time Exceeded for datagram) 2 Problem z parametrami pakietu - (Parameter Problem on a datagram) 3 Żądanie znacznika czasu - (Timestamp Request) 4 Odpowiedź ze znacznikiem czasu - (Timestamp Reply) 5 Nieużywane - (Information Request) 6 Nieużywane - (Information Reply) 7 Żądanie maski adresu - (Address Mask Request) 6 Odpowiedź z maską adresu - (Address Mask Reply) Najczęściej wykorzystywane funkcje ICMP to: Sprawdzanie osiągalności wskazanych adresów IP - program PING wysyła komunikaty Echo Request i oczekuje Echo Reply w zadanym czasie time-out; Wyznaczanie trasy datagramów IP - program Traceroute wysyła datagramy UDP z kolejnymi wartościami Czas Życia począwszy od ; Wyznaczanie MTU ścieżki, co ma sens dla dobrania rozmiaru pierwotnych datagramów z danymi, które już nie będą podlega fragmentacji wewnątrz sieci polega na wysyłaniu datagramu IP z bitem DF=, o maksymalnej długości MTU łącza bezpośredniego i oczekiwanie odpowiedzi: w przypadku odrzucenia datagram jest skracany i testowany itd.
Internet, /IP 9 Warstwa transportowa Dwa protokoły realizujące niezawodną transmisję pomiędzy systemami końcowymi: (ang. Transport Control Protocol), który obsługuje tryb połączeniowy, UDP (ang. User Datagram Protocol), który realizuje tryb bezpołączeniowy. UDP jedynie faza transferu danych - brak opóźnień związanych z fazą zestawiania połączenia wirtualnego prostej budowie nagłówka, chętnie stosowany jest przez aplikacje wykonujące uproszczone operacje, np. TFTP, SNMP oraz usługi multimedialne generujące stałe strumienie danych, np. telefonia, video po IP. 0 6 3 (UDP) PORT NADAWCY (UDP) PORT ODBIORCY (UDP) DŁUGOŚĆ PAKIETU SUMA KONTROLNA... Nagłówek datagramu UDP zawiera jedynie 3 słowa 32 bitowe: numery portów obsługujących aplikację, całkowitą długość datagramu UDP podaną w oktetach, pole sumy kontrolnej CRC dla całego datagramu UDP. UDP sprawdza poprawność datagramu, jednak w odróżnieniu do nie realizuje retransmisji. Numer portu Słowo kluczowe nazwa w UNIX'ie Opis 0 - - Zarezerwowane 7 ECO echo Echo 9 DISCARD discard odrzucenie USERS users aktywni użytkownicy 37 TIME time obowiązujący czas 67 BOOTPS bootps Protokół serwera 68 BOOTPC bootpc Protokół klienta 69 TFTP tftp Trivial File Transfer 6 - snmp Monitor SNMP 62 - snmp-trap Alarmy SNMP
Internet, /IP 0 w pełni dwukierunkową, strumieniową usługę transportową z potwierdzeniami, gwarantującą w wysokim stopniu poprawny transfer danych od końca do końca połączenia wirtualnego. mechanizmy sterowania przepływem oraz przeciwdziałaniu przeciążeniom tzw. wolny start, które obserwują aktualne opóźnienia i straty danych, wyniki obserwacji poddają obróbce statystycznej i w rezultacie dopasowują rozmiar generowanego ruchu do rzeczywistych i zmieniających się warunków transferu. w przypadku zgubienia lub przekłamania przesyłanych danych następuje retransmisja, zamienione fragmenty informacji są ustawiane we właściwej kolejności, usuwane są duplikaty. o dowolnej długości Komunikat 0 4 0 6 24 3 Słowo Port nadawcy () Port odbiorcy () 2 Numer w sekwencji 3 Numer potwierdzenia 4 Długość nagłówka Zarezerwowane Pole kontrolne Okno 5 Suma kontrolna Wskażnik ponaglenia 6 Opcje (jeżeli są używane) Dopełnienie do słowa... Pole kontrolne 0 2 3 4 5 URG ACK PS RST SYN FIN URG - wskaznik ponaglenia jest aktywny ACK - przesyłane jest porwierdzenie PS - żądanie wysłania bez przetrzymywania w buforze RST - wznowienie połączenia SYN - synchronizacja numerów w sekwencji FIN - koniec przesyłanego strumienia bajtów
Internet, /IP Porty i aplikacje USŁUGI na SERWERAC nasłuchują na portach warstwy transportowej ma określonych numerach (często nadanych przez IEEE), np. Telnet port 23, SMTP port 25, WWW port 80, POP3 port 0, FTP port 2 itd. Architektura KLIENT - SERWER Aplikacje klientów danych usług sieciowych łączą się z portem serwera wybierając właściwy numer portu usługi, po swojej stronie jeden z portów z dostępnego zakresu, który nie zostanie użyty do innych celów. Tworzone są dwie pary adresów: Adres IP nadawcy i numer portu źródła (ang. source), Adres IP odbiorcy i numer portu usługi ( ang. destination), które jednoznacznie identyfikują połączenia wirtualne warstwy transportowej w sieci Internet. Przykład komunikacji dla usługi Telnet Source: 35 Dest: 23 Source: 23 Dest: 35 A B C Source: 350 Dest: 23 Source: 23 Dest: 350 Source: 400 Dest: 23 Source: 23 Dest: 400