SIECI KOPMPUTEROWE I TECHNOLOGIE INTERNETOWE (SKiTI)



Podobne dokumenty
Sieci Komputerowe i Technologie Internetowe (SKiTI)

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

Sieci komputerowe - Wstęp do intersieci, protokół IPv4

Protokoły sieciowe - TCP/IP

Zestaw ten opiera się na pakietach co oznacza, że dane podczas wysyłania są dzielone na niewielkie porcje. Wojciech Śleziak

Plan wykładu. Warstwa sieci. Po co adresacja w warstwie sieci? Warstwa sieci

Adresy w sieciach komputerowych

DR INŻ. ROBERT WÓJCIK DR INŻ. JERZY DOMŻAŁ ADRESACJA W SIECIACH IP. WSTĘP DO SIECI INTERNET Kraków, dn. 24 października 2016r.

Sieci Komputerowe. Wykład 1: TCP/IP i adresowanie w sieci Internet

DR INŻ. ROBERT WÓJCIK DR INŻ. JERZY DOMŻAŁ

MODEL WARSTWOWY PROTOKOŁY TCP/IP

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Adresowanie w sieciach Klasy adresów IP a) klasa A

Warstwa sieciowa. Model OSI Model TCP/IP. Aplikacji. Aplikacji. Prezentacji. Sesji. Transportowa. Transportowa

MODEL OSI A INTERNET

Stos protokołów TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Przesyłania danych przez protokół TCP/IP

Sieci komputerowe w sterowaniu informacje ogólne, model TCP/IP, protokoły warstwy internetowej i sieciowej

Model sieci OSI, protokoły sieciowe, adresy IP

Rok szkolny 2014/15 Sylwester Gieszczyk. Wymagania edukacyjne w technikum. SIECI KOMPUTEROWE kl. 2c

Plan wykładu. Warstwa sieci. Po co adresacja w warstwie sieci? Warstwa sieci

Sieci komputerowe test

Sieci komputerowe. Wykład 3: Protokół IP. Marcin Bieńkowski. Instytut Informatyki Uniwersytet Wrocławski. Sieci komputerowe (II UWr) Wykład 3 1 / 24

TCP/IP. Warstwa łącza danych. mgr inż. Krzysztof Szałajko

Akademickie Centrum Informatyki PS. Wydział Informatyki PS

Sieci komputerowe - administracja

Sieci komputerowe. Zajęcia 3 c.d. Warstwa transportu, protokoły UDP, ICMP

Laboratorium Sieci Komputerowych

Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej

Komunikacja w sieciach komputerowych

Pytanie 1 Z jakich protokołów korzysta usługa WWW? (Wybierz prawidłowe odpowiedzi)

Aby lepiej zrozumieć działanie adresów przedstawmy uproszczony schemat pakietów IP podróżujących w sieci.

ARP Address Resolution Protocol (RFC 826)

Bazy Danych i Usługi Sieciowe

Model OSI. mgr inż. Krzysztof Szałajko

SIECI KOMPUTEROWE I TECHNOLOGIE INTERNETOWE

Laboratorium - Przechwytywanie i badanie datagramów DNS w programie Wireshark

Sieci komputerowe. Wykład 3: Protokół IP. Marcin Bieńkowski. Instytut Informatyki Uniwersytet Wrocławski. Sieci komputerowe (II UWr) Wykład 3 1 / 25

Zarządzanie infrastrukturą sieciową Modele funkcjonowania sieci

Połączenie sieci w intersieci ( internet ) Intersieci oparte o IP Internet

DR INŻ. ROBERT WÓJCIK DR INŻ. JERZY DOMŻAŁ

Plan wykładu. 1. Sieć komputerowa 2. Rodzaje sieci 3. Topologie sieci 4. Karta sieciowa 5. Protokoły używane w sieciach LAN 6.

Plan i problematyka wykładu. Sieci komputerowe IPv6. Rozwój sieci Internet. Dlaczego IPv6? Przykład zatykania dziur w funkcjonalności IPv4 - NAT

Kurs Ethernet przemysłowy konfiguracja i diagnostyka. Spis treści. Dzień 1

Enkapsulacja RARP DANE TYP PREAMBUŁA SFD ADRES DOCELOWY ADRES ŹRÓDŁOWY TYP SUMA KONTROLNA 2 B 2 B 1 B 1 B 2 B N B N B N B N B Typ: 0x0835 Ramka RARP T

TCP/IP formaty ramek, datagramów, pakietów...

Uniwersalny Konwerter Protokołów

Routing i protokoły routingu

Sieci komputerowe. Zajęcia 2 Warstwa łącza, sprzęt i topologie sieci Ethernet

Test sprawdzający wiadomości z przedmiotu Systemy operacyjne i sieci komputerowe.

Laboratorium 6.7.1: Ping i Traceroute

Warstwa sieciowa. Adresowanie IP. Zadania. Warstwa sieciowa ćwiczenie 5

Unicast jeden nadawca i jeden odbiorca Broadcast jeden nadawca przesyła do wszystkich Multicast jeden nadawca i wielu (podzbiór wszystkich) odbiorców

Wykład 2: Budowanie sieci lokalnych. A. Kisiel, Budowanie sieci lokalnych

ZiMSK NAT, PAT, ACL 1

Sieci komputerowe. Zadania warstwy łącza danych. Ramka Ethernet. Adresacja Ethernet

Sieci Komputerowe Modele warstwowe sieci

Kurs Ethernet przemysłowy konfiguracja i diagnostyka. Spis treści. Dzień 1/2

Protokoły wspomagające. Mikołaj Leszczuk

Skąd dostać adres? Metody uzyskiwania adresów IP. Statycznie RARP. Część sieciowa. Część hosta

Struktura adresu IP v4

Sieci Komputerowe i Technologie Internetowe (SKiTI)

Zarządzanie systemami informatycznymi. Protokoły warstw aplikacji i sieci TCP/IP

Zadania z sieci Rozwiązanie

Zarządzanie ruchem w sieci IP. Komunikat ICMP. Internet Control Message Protocol DSRG DSRG. DSRG Warstwa sieciowa DSRG. Protokół sterujący

Akademickie Centrum Informatyki PS. Wydział Informatyki PS

Plan wykładu. Wyznaczanie tras. Podsieci liczba urządzeń w klasie C. Funkcje warstwy sieciowej

Laboratorium 6.7.2: Śledzenie pakietów ICMP

Sieci Komputerowe i Technologie Internetowe (SKiTI)

ADRESY PRYWATNE W IPv4

Sieci komputerowe - opis przedmiotu

Sieci komputerowe. Wykład dla studentów Informatyki Stosowanej i Fizyki Komputerowej UJ 2007/2008. Michał Cieśla

Adresacja IPv4 (Internet Protocol wersja 4)

Sieci Komputerowe i Technologie Internetowe (SKiTI)

E.13.1 Projektowanie i wykonywanie lokalnej sieci komputerowej / Piotr Malak, Michał Szymczak. Warszawa, Spis treści

SIECI KOMPUTEROWE. Dariusz CHAŁADYNIAK Józef WACNIK

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ

Stos TCP/IP Warstwa Internetu. Sieci komputerowe Wykład 4

Warstwy i funkcje modelu ISO/OSI

Adresacja IPv4 - podstawy

Architektura INTERNET

Sieci komputerowe - Protokoły warstwy transportowej

Podstawy Informatyki. Inżynieria Ciepła, I rok. Wykład 13 Topologie sieci i urządzenia

Zadanie 6. Ile par przewodów jest przeznaczonych w standardzie 100Base-TX do transmisji danych w obu kierunkach?

Akademickie Centrum Informatyki PS. Wydział Informatyki PS

Dr Michał Tanaś(

Sieci komputerowe W4. Warstwa sieciowa Modelu OSI

Sieć komputerowa Adresy sprzętowe Adresy logiczne System adresacji IP (wersja IPv4)

Katedra Inżynierii Komputerowej Politechnika Częstochowska. Zastosowania protokołu ICMP Laboratorium podstaw sieci komputerowych

1. Budowa stosu TCP/IP

Charakterystyka grupy protokołów TCP/IP

Sieci komputerowe. Dr inż. Robert Banasiak. Sieci Komputerowe 2010/2011 Studia niestacjonarne

Programowanie sieciowe

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

1PSI: TEST do wykonania (protokoły sieciowe jedna prawidłowa odp.): Tematy prac semestralnych G. Romotowski. Sieci Komputerowe:

SIECI KOPMPUTEROWE I TECHNOLOGIE INTERNETOWE (SKiTI) Model ISO/OSI i Model TCP/IP

Rywalizacja w sieci cd. Protokoły komunikacyjne. Model ISO. Protokoły komunikacyjne (cd.) Struktura komunikatu. Przesyłanie między warstwami

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) komunikacji otwartej stosem protokołów

Wykład VI. Administrowanie szkolną siecią komputerową. dr Artur Bartoszewski

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica

SIECI KOMPUTEROWE wykład dla kierunku informatyka semestr 4 i 5

Transkrypt:

SIECI KOPMPUTEROWE I TECHNOLOGIE INTERNETOWE (SKiTI) Wykład 5 Model TCP/IP protokoły warstw dostępu do sieci oraz internetu Opracowanie: dr inż. Jarosław Tarnawski dr inż. Tomasz Rutkowski Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Kierunek: Automatyka i Robotyka Studia stacjonarne I stopnia: rok I, semestr II

Plan wykładu Model TCP/IP: Warstwa dostępu do sieci: Topologie logiczne sieci definiowane przez IEEE, Kodowanie fizyczne, Metoda dostępu do łącza CSMA/CD, Protokoły: ARP, RARP, Warstwa internetu: Protokół IP: ardesowanie, bezklasowe rutowanie międzydomenowe, mechanizm NAT, Protokół ICMP: ping, traceroute.

Model ISO/OSI a model TCP/IP Model ISO/OSI Model TCP/IP Przykładowe protokoły Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa aplikacji DNS SNMP Telnet, SHH, FTP, SFTP, SMTP, POP, IMAP, HTTP, SHTTP Warstwa transportowa Warstwa transportowa UDP TCP Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa dostępu do sieci ARP, RARP np.: IEEE 80.3, 80.5, 80., 80.4 PPP SLIP... 3

Warstwa dostępu do sieci Topologie logiczne sieci definiowane przez IEEE (ang. Institute of Electrical and Electronics Engineers) 4

Model ISO/OSI a model TCP/IP Model ISO/OSI Model TCP/IP Przykładowe protokoły Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa aplikacji DNS SNMP Telnet, SHH, FTP, SFTP, SMTP, POP, IMAP, HTTP, SHTTP Warstwa transportowa Warstwa transportowa UDP TCP Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa dostępu do sieci ARP, RARP np.: IEEE 80.3, 80.5, 80., 80.4 PPP SLIP... 5

Przykłady topologii zdefiniowanych przez IEEE: IEEE 80.3 IEEE 80.3u IEEE 80.3x IEEE 80.3z IEEE 80.5 IEEE 80. IEEE 80.4. 0 Mb Ethernet 00 Mb Ethernet Full Duplex Ethernet Gb Ethernet Token Ring Wireless LAN Cable Modem 6

Kodowanie fizyczne 7

Przykłady wersji standardu Ethernet 8

Kodowanie Manchester przesyłany bit zamieniany jest na parę bitów 0 -> 0 a -> 0 określone są dwa poziomy napięcia, odpowiednio -0.85V i +0.85V zegar bity danych kod Manchester +0.85V 0V -0.85V 9

Kodowanie 4B/5B i kodowanie MLT-3 w kodowaniu 4B/5B cztery bity danych kodowane są na pięciu bitach fizycznych hex Dane 4B Kod 5B 0 0000 0 000 000 000 000 3 00 00 4 000 000 5 00 00 6 00 00 7 0 0 8 000 000 9 00 00 A 00 00 B 0 0 C 00 00 D 0 0 E 0 00 określone są trzy poziomy napięcia bit 0 oznacza brak zmiany poziomu napięcia bit oznacza zmianę poziomu napięcia (konsekwentnie i odpowiednio w górę i w dół w zakresie V +V) zegar bity danych kod 4B/5B kod MLT-3 +V 0V -V 0 0 0 0 0 0 0 0

Metoda dostępu do łącza CSMA/CD

Wspólne medium komunikacyjne

CSMA (ang. CarrierSensewithMultipleAccess), czyli nasłuch stanu łącza przy wielodostępie z detekcją kolizji (przy wspólnym medium transmisyjnym pojedynczym współdzielonym łączem nazywanym domeną kolizji) gdy żaden komputer nie nadaje nie ma w eterze sygnałów elektrycznych gdy komputer chce rozpocząć nadawanie sprawdza czy żadna inna maszyna nie nadaje, i jeśli tak jest rozpoczyna nadawanie jeśli eter jest zajęty, to komputer czeka na jego zwolnienie 3

CD (ang. Collision Detect), czyli detekcja kolizji Jeśli dwa lub więcej komputery rozpoczną nadawanie jednocześnie następuje nakładanie się sygnałów elektrycznych zwane kolizją. Po pojawieniu się kolizji komputery odczekują losowy czas (max czas d) i próbują ponownie nadawać. Jeśli ponownie nastąpi kolizja czas d jest podwajany i ponownie z nowego już zakresu (max d) losowany jest czas opóźnienia przed kolejnym nadawaniem. Mechanizm ten powoduje, że w końcu losowe czasy w komputerach które dokonały kolizji będą się różniły i transmisja będzie możliwa. 4

Metoda CSMA/CD to jeden z ważniejszych aspektów komunikacji sieciowej i właściwie niezmienna od początku Ethernetu. W sieci z CSMA/CD nie występuje centralny ośrodek kontroli, czy przydzielania czasu dla poszczególnych urządzeń sieciowych. Reperkusje dla automatyki niedeterministyczny czas dostępu do łącza brak spełnienia postulatu czasu rzeczywistego. Dlatego pojawia się w metodach dostępu tzw. arbitraż. 5

Protokół CSMA/CD opiera się na trzech prostych mechanizmach: wykrywania kanału rozpoznawania kolizji wyznaczania czasu po którym nastąpi próba retransmisji 6

Warstwa dostępu do sieci Protokół ARP, RARP 7

Model ISO/OSI a model TCP/IP Model ISO/OSI Model TCP/IP Przykładowe protokoły Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa aplikacji DNS SNMP Telnet, SHH, FTP, SFTP, SMTP, POP, IMAP, HTTP, SHTTP Warstwa transportowa Warstwa transportowa UDP TCP Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa dostępu do sieci ARP, RARP np.: IEEE 80.3, 80.5, 80., 80.4 PPP SLIP... 8

Odwzorowywanie adresów: Adresy IP to adresy wirtualne programowe Sprzęt sieciowy nie interpretuje tych adresów, zachodzi więc konieczność odwzorowania adresów IP na adresy sprzętowe(np. MAC) Zadanie to wykonuje protokół ARP (ang. Address Resolution Protocol), protokół określania adresów W systemie Windows tablicę translacji ARP można obejrzeć wpisując w wierszu poleceń komendę: arp -a 9

Założenie: Komputer A chce przesłać dane do komputera B, zna jego adres IP ale nie zna adresu MAC Komputer A Komputer B IP: 9.68.. IP: 9.68..0 MAC: 00:60:55:0A:A8:AF MAC:??? 0

) Rozgłoszenie broadcast komputera A pod adres FF:FF:FF:FF:FF:FF Nagłówek Ethernet Adres źródłowy Adres docelowy Adres źródłowy Nagłówek ARP Adres docelowy 00:60:55:0A:A8:AF FF:FF:FF:FF:FF:FF 9.68.. 9.68..0 Jakijest twój adres MAC? Uproszczona forma zapytania protokołu ARP

) Rozgłoszenie broadcast komputera A pod adres FF:FF:FF:FF:FF:FF Nagłówek Ethernet Adres źródłowy Adres docelowy Adres źródłowy Nagłówek ARP Adres docelowy 00:60:55:0A:A8:AF FF:FF:FF:FF:FF:FF 9.68.. 9.68..0 ) Odpowiedź komputera B do komputera A Nagłówek Ethernet Adres źródłowy Adres docelowy Adres źródłowy Nagłówek ARP Adres docelowy 00:66:50:AA:08:0F 00:60:55:0A:A8:AF 9.68..0 9.68.. Jakijest twój adres MAC? To jest mój adres MAC Uproszczona forma zapytania i odpowiedzi protokołu ARP

Założenie: Komputer A chce przesłać dane do komputera B, zna jego adres IP ale nie zna adresu MAC Komputer A Komputer B IP: 9.68.. IP: 9.68..0 MAC: 00:60:55:0A:A8:AF MAC: 00:66:50:AA:08:0F 3

Protokół RARP (ang. Reverse ARP) : Wykorzystywany do konfiguracji bezdyskowych stacji roboczych Komputer A wykrywa że nie ma nadanego adresu IP, wykonuje wtedy odwrotne zapytanie ARP: Komputer A IP:??? MAC: 00:60:55:0A:A8:AF Nagłówek Ethernet Adres źródłowy Adres docelowy Adres źródłowy Nagłówek ARP Adres docelowy 00:60:55:0A:A8:AF FF:FF:FF:FF:FF:FF 0.0.0.0 55.55.55.55 Jakijest mój adres IP? 4

Domena kolizji a domena rozgłoszeniowa: domenę kolizji tworzą komputery uczestniczące w kolizji, domeny kolizji są dzielone przez switche domenę rozgłoszeniową tworzą komputery, które otrzymują wysłaną ramkę typu broadcast, dla domeny rozgłoszeniowej switche są przezroczyste 5

Warstwa internetu Protokół IP 6

Model ISO/OSI a model TCP/IP Model ISO/OSI Model TCP/IP Przykładowe protokoły Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa aplikacji DNS SNMP Telnet, SHH, FTP, SFTP, SMTP, POP, IMAP, HTTP, SHTTP Warstwa transportowa Warstwa transportowa UDP TCP Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa dostępu do sieci ARP, RARP np.: IEEE 80.3, 80.5, 80., 80.4 PPP SLIP... 7

Protokół IP (ang. Internet Protocol) Ponieważ sieć z założenia może być heterogeniczna, nie można w niej posługiwać się adresami sprzętowymi które to mogą być inne dla każdej podsieci Potrzebny jest abstrakcyjny system adresowania wirtualnej (uogólnionej) sieci, w ten sposób powstaje efekt jednolitej sieci 8

Protokół IP cd. Każdy komputer* otrzymuje jednoznaczny adres który jest wykorzystywany przez oprogramowanie do zadań komunikacji Jest to adres wirtualny istniejący wyłącznie na poziomie oprogramowania! Adres IP: adres węzła w sieci * Adres IP to w przypadku IPv4 ciąg 3 bitów, lub cztery ciągi po 8 bitów oddzielone kropkami (cztery liczby z zakresu 0-55) 9

Protokół IP cd. Adres IP składa się z prefiksu i sufiksu Prefiks opisuje numer sieci, sufiks numer komputera w tej sieci Każdy komputer ma przyznany jednoznaczny adres Numery sieci (prefiksy) muszą być koordynowane globalnie, natomiast sufiksy mogą być ustalane lokalnie 30

Klasy adresów IP: Klasy adresów IP: 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 3 0 3 0 Prefiks Sufiks Klasa A (max liczba sieci 8; komputerów 67776) 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 3 Klasa B (max liczba sieci 6384; komputerów 65536) 3 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 3 0 3 0 Prefiks Sufiks Klasa C (max liczba sieci 0975; komputerów 56) 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 3 0 3 0 Prefiks Sufiks Klasa D 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 3 0 3 0 Adres rozsyłania grupowego

IPv4 umożliwia zaadresowanie: w klasie A max liczba sieci 8; komputerów 67776 w klasie B max liczba sieci 6384; komputerów 65536 w klasie C max liczba sieci 0975; komputerów 56 Daje to obecnie niewystarczającą liczbę adresów! Wdrożenie IPv6 będzie wymagało czasu potrzebne było rozwiązanie bieżące (uwzględniające IPv4)

Adresy IP notacja dziesiętna z kropkami 000000 000000 000000 000000 odpowiada 9.5.48.3 Klasa Zakres wartości A 0-7 B 8-9 C 9-3 D 4-39 E 40-55 33

Adresy IP specjalnego przeznaczenia, są to adresy zarezerwowane, komputerom w sieci nie nadaje się tych adresów. Adres całej sieci 0.0.0.0 Adres całej sieci 0.0.0.0 Adres rozgłoszeniowy do całego internetu 55.55.55.55 Adres pętli zwrotnej 7.0.0. (lokalny komputer - localhost) Adresy prywatne (pula dresów nie przypisana w sieci publicznej): 0.0.0.0 0.55.55.55 (cała sieć 0.0.0.0 klasy A) 7.6.0.0 7.3.55.55 (6 sieci klasy B) 9.68.0.0 9.68.55.55 (56 sieci klasy C)

Bezklasowe rutowanie międzydomenowe (ang. Classless Inter-Domain Routing) Wprowadza pojęcie maski sieci Podobnie jak adres IP, składa się z 4 bajtów Adres IP:.5.9.4 (0000 0000 00 0000) Maska sieci: 55.55.55.9 ( 000000) Adres sieci: 0000 0000 00 0000000 (.5.9.64) Broadcast: 0000 0000 00 0 (.5.9.7) Pierwszy komputer w sieci :.5.9.65 Ostatni komputer w sieci :.5.9.6 35

A gdybyśmy chcieli mieć 4 sieci? Administrujemy przestrzenią adresową: Adres sieci: 000000 00000 0000000 00000000 (9.68..0) Chcemy mieć 4 podsieci: Maska sieci: 000000 (55.55.55.9) Adres podsieci : 00000000000000000000000000 (9.68..0) Adres podsieci : 0000000000000000000000000 (9.68..64) Adres podsieci 3: 0000000000000000000000000 (9.68..8) Adres podsieci 4: 0000000000000000000000000 (9.68..9) 36

Protokół IP cd. Adres IP nie identyfikuje komputera a punkt przyłączenia tego komputera do sieci Pojedynczy komputer może posiadać wiele połączeń sieciowych zatem wiele adresów IP Router posiada więcej niż jeden adres IP ponieważ łączy różne sieci 37

Komunikacja komputerów/hostów: Zorientowana na połączenie Protokoły TCP/IP zawierają obsługę zarówno komunikacji bezpołączeniowej i połączeniowej (podstawowa wersja wykorzystuje jednak kom. bezpołączeniową) Protokół IP jest protokołem bezpołączeniowym, nie ustawia połączenia, nie sprawdza gotowości odległego komputera do odebrania przesłanych danych 38

Transmisja bezpołączeniowa wiadomość (dane) przesyłane są za pomocą porcji danych pakietów przez sieć niezależnie od siebie Nadawca tworzy pakiet i umieszcza w nagłówku adres odbiorcy i przesyła do najbliższego rutera, ten przekazuje do kolejnego rutera, aż pakiet może być przekazany do konkretnego komputera/hosta Pakiet ma charakter wirtualny (programowy) sprzęt nie rozróżnia pakietów Różne sieci mają różne ramki, format pakietu musi być zatem uogólniony 39

Pakiet internetowy datagram IP: Format ogólny Nagłówek Pole danych Rozmiar datagramu określa program wysyłający dane, bowiem mogą być różne potrzeby. Dzięki temu protokół IP nadaje się do wielu różnych zastosowań. Max rozmiar datagramu wraz z nagłówkiem (IPv4) to 65 536 bajtów 40

Format datagramu IPv4 Bity 0-3 4-7 8-5 6-8 9-3 0 Wersja Długość nagłówka Typ usługi Całkowita długość 3 Numer identyfikacyjny znaczniki Kontrola przesunięcia 64 Czas życia pakietu Protokół warstwy wyższej 96 Adres źródłowy IP 8 Adres docelowy IP Suma kontrolna nagłówka 60 Opcje IP (mogą być pominięte) Uzupełnienie 9 Dane 4

Każdy ruter w drodze pakietu przez sieć wydobywa z nagłówka adres odbiorcy pakietu i wykorzystuje go do wykonania następnego kroku albo przesłania do kolejnego rutera albo do końcowego odbiorcy Wybór następnego etapu oparty jest o tablicę tras rutera Tablica inicjowana jest przy starcie routera, uaktualniania na bieżąco (awarie, wyłączenia, zmiana topologii) S S3 R R S Odbiorca Następny etap S R S bezpośrednio S3 bezpośrednio 4

Protokół IP nie zabezpiecza przed: Duplikowaniem datagramów Dostarczaniem z opóźnieniem Dostarczanie nie w kolejności Uszkodzeniem danych Utratą datagramów Do obsługi powyższych aspektów potrzebny jest protokół wyższego rzędu (z wyższej warstwy) 43

Kapsułkowanie IP: Datagram IP wysyłany jest konkretnym sprzętem sieciowym, który operuje na ramkach a nie pakietach Pakiet wirtualny (programowy) kapsułkowany (ang. encapsulation) jest w sprzętową ramkę Nagłówek IP Dane Nagłówek ramki Adres w nagłówku ramki jest adresem sprzętowym MAC następnego etapu na trasie pakietu. Wynika z odwzorowania adresu IP na adres sprzętowy (protokoły warstwy dostępu do sieci) 44

Rożne techniki sieciowe mają różne metody transmisji danych i różne rozmiary ramek MTU (ang. maximaltransfer unit) to maksymalny rozmiar ramki w danej technice sieciowej Ruter może łączyć sieci o różnych MTU Gdy pakiet jest większy niż MTU w danej sieci stosuje się metodę nazywaną fragmentacją Ruter dzieli pakiet na fragmenty mniejsze niż MTU i przesyła osobno, wykorzystując do tego celu pola (znacznik oraz przesuniecie fragmentu) w nagłówku IP 45

NAT (ang. Network Address Translation) Koncepcja polega na przydzieleniu firmie/instytucji jednego lub kilku adresów IP do komunikacji z Internetem. Wewnątrz firmy/instytucji każdy adres jest unikalny. Na potrzeby komunikacji zewnętrznej adres jest tłumaczony. Wszystkie komputery z zewnątrz funkcjonują pod jednym adresem.

NAT (cd.) Adresy prywatne, nierutowalne do wykorzystania w sieciach lokalnych. Adres początku Adres końca zakresu zakresu Liczba hostów 0.0.0.0 0.55.55.55 67776 7.6.0.0 7.3.55.55 048576 9.68.0.0 9.68.55.55 65536

NAT idea działania Pakiety Pakiety 9.68.. 53.9.44.53 9.68.. K o n 9.68.. c e n t 9.68..3 r a t o 9.68..4 r 9.68.. 53.9.44.53 9.68..4 Ruter Konwerter NAT Internet 53.9.44.53 9.68..5

NAT identyfikacja komputera z zewnątrz Jak dostarczyć pakiet, który trafia z Internetu do sieci wewnętrznej (np. w wyniku żądania przeglądarki WWW)? Posiada on tylko adres całej sieci. 9.68.. 9.68.. 9.68..3 Ko nc en t ra to r???.???.?.? Ruter Konwerter NAT 53.9.44.53 Internet 9.68..4

Format pakietu IPv4 Bity 0-3 4-7 8-5 6-8 9-3 0 Wersja Długość nagłówka Typ usługi Całkowita długość 3 Numer identyfikacyjny znaczniki Kontrola przesunięcia 64 Czas życia pakietu Protokół warstwy wyższej 96 Adres źródłowy IP 8 Adres docelowy IP Suma kontrolna nagłówka 60 Opcje IP (mogą być pominięte) Uzupełnienie 9 Dane 50

W nagłówku IP nie ma miejsca na dodatkowe informacje Wprowadzenie takiej poprawki wymagałoby wprowadzenia modyfikacji we wszystkich ruterach pracujących w sieci. W NAT korzysta się z informacji zawartych w protokołach TCP i UPD - warstwy wyższej (transportowej)

Protokoły TCP i UDP posiadają w nagłówkach tzw. nr portów źródłowego i docelowego, które są wykorzystywane przez NAT. Gdy pakiet trafia z komputera w sieci wewnętrznej do konwertera NAT: pole ramki adres IP zastępowane jest adresem zewnętrznym, natomiast pole port źródłowy (protokołu TCP i UDP) zastępowane jest indeksem do tablicy translacji w konwerterze NAT, następnie są przeliczane i uaktualniane w pakietach sumy kontrolne CRC.

Gdy pakiet z Internetu trafia do konwertera NAT pole port źródłowy stanowi indeks w tablicy odwzorowań do adresu IP w sieci wewnętrznej oraz oryginalny numer portu źródłowego. Dwa komputery w sieci mogą korzystać z tej samej usługi (ten sam nr portu) ale posiadają różne IP, stąd tablica odwzorowań musi zawierać nr portu i adres IP.

Krytyka NAT: IP z NAT nie jest jednoznaczny w sieci światowej Sieć bezpołączeniowa zmienia się w sieć połączeniową NAT zmienia podstawową zasadę warstwowości protokołów NAT obsługuje wyłącznie TCP i UDP Uniemożliwienie działania niektórych protokołów (np. FTP), które adres IP wpisują w treść danych pakietu Ograniczenie pola port źródłowy do 6bitów Spowolnienie wdrażania IPv6

IP v4 Protokół IP obecnie stosowany (IPv4) odniósł wielki sukces. Jest stosowany od ~30lat i wypełnił swoje zadanie w bardzo różnych warunkach (zmiany sprzętu, ogromny wzrost liczby urządzeń etc.). Niemniej protokół IPv4 ma ograniczenia. Główne to przestrzeń adresowa - 3bity. Aby obecny rozwój nie był ograniczony potrzeba zwiększenia przestrzeni adresowej. Potrzeba również obsługi mediów strumieniowych (obraz, dźwięk). 55

Nowa wersja protokołu IP -IPv6 Protokół IPv6 jest również bezpołączeniowy i posiada wiele cech poprzednika Najważniejsze zmiany to: Rozmiar adresu 8bitów Format nagłówka Nagłówki dodatkowe Wsparcie dla mediów strumieniowych Rozszerzalność protokołu 56

Ogólna postać datagramu IPv6 Nagłówek podstawowy Nagłówek dodatkowy Nagłówek dodatkowy N Dane Format nagłówka podstawowego IPv6 Bity 0-3 4 - - 5 6-3 3-3 0 Wersja Priorytet Etykieta strumieniowa 3 Długość pola danych Następny nagłówek Liczba etapów 64 Adres nadawcy (8 bitów) 9 Adres odbiorcy (8 bitów) 57

Notacja adresów w IPv6 Przykładowy adres węzła IPv6 notacja dziesiętna 05.0.36.00.55.55.55.55.0.0.8.8.40.0.55.55 notacja hex 69DC:8864:FFFF:FFFF:0:80:8C0A:FFFF notacja z kompresją zer (przewiduje się wiele zer w adresach) FF0C:0:0:0:0:0:0:B można zapisać FF0C::B 58

Podsumowanie zadań spełnianych przez protokół IP: Definiuje format i znaczenie poszczególnych pól datagramu Określa schemat adresowania wykorzystywany w całym Internecie Zapewnia wybór trasy poruszania się datagramu w trakcie podróży przez Internet W przypadku napotkania po drodze sieci niemogącej zaakceptować rozmiaru przenoszonych danych zapewnia podział danych na odpowiednie fragmrnty i łączenie tych danych po dotarciu do celu 59

Najważniejsze cechy protokołu IP: Operuje w warstwie sieciowej Protokół bezpołączeniowy Protokół zawodny Jest realizowany przez urządzenia sieciowe: rutery Wyróżnia się w nim 5 grup adresów IP Obecnie funkcjonuje w dwóch wersjach: IPv4 IPv6

Warstwa internetu Protokół ICMP 6

Model ISO/OSI a model TCP/IP Model ISO/OSI Model TCP/IP Przykładowe protokoły Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa aplikacji DNS SNMP Telnet, SHH, FTP, SFTP, SMTP, POP, IMAP, HTTP, SHTTP Warstwa transportowa Warstwa transportowa UDP TCP Warstwa sieciowa Warstwa Internetu IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna Warstwa dostępu do sieci ARP, RARP np.: IEEE 80.3, 80.5, 80., 80.4 PPP SLIP... 6

Protokół ICMP (ang. Internet Control Message Protocol): Jest transportowany wewnątrz protokołu IP Jest protokołem kontrolnym Internetu Jego funkcją jest obsługa i wykrywanie awarii oraz różnych nietypowych sytuacji podczas pracy protokołu IP Jego popularne polecenia to ping i traceroute (w Windows tracert) 63

Próbkowanie sieci ping Microsoft Windows XP [Wersja 5..600] (C) Copyright 985-00 Microsoft Corp. C:\>ping wp.pl Badanie wp.pl[.77.00.0] z użyciem 3 bajtów danych: Odpowiedź z.77.00.0: bajtów=3 czas=ms TTL= Odpowiedź z.77.00.0: bajtów=3 czas=ms TTL= Odpowiedź z.77.00.0: bajtów=3 czas=ms TTL= Odpowiedź z.77.00.0: bajtów=3 czas=ms TTL= Statystyka badania ping dla.77.00.0: Pakiety: Wysłane = 4, Odebrane = 4, Utracone = 0 (0% straty), Szacunkowy czas błądzenia pakietów w millisekundach: Minimum = ms, Maksimum = ms, Czas średni = ms 64

Próbkowanie sieci traceroute (windows tracert) Microsoft Windows XP [Wersja 5..600] (C) Copyright 985-00 Microsoft Corp. C:\>tracert www.wp.pl Trasa śledzenia do www.wp.pl[.77.00.0] przewyższa maksymalną liczbę przeskoków 30 <ms < ms < ms 9.68.6. < ms < ms < ms 0.50.. 3 < ms < ms ms host006.nice.hnet.pl [3.9.87.6] 4 ms ms ms 3.9.65.7 5 09 ms 99 ms 99 ms kom-wp-gw.task.gda.pl[3.9.64.6] 6 ms ms ms do-r4.rtrd.adm.wp-sa.pl [.77.96.06] 7 ms ms ms www.wp.pl[.77.00.0] Śledzenie zakończone. 65

Bibliografia [] Sieci komputerowe i intersieci, Douglas E. Comer, WNT, 000 [] Sieci komputerowe, Andrew S. Tanenbaum, Helion, 004 [3] Okablowanie strukturalne sieci, Rafał Pawlak, Helion, 006 [4] Wydanie specjalne miesięcznika NetWorld Vademecum Teleinformatyka - Sieci komputerowe, Indeks 3880; ISSN 3-873, Czerwiec 998 [5] Ethernet sieci, mechanizmy, Krzysztof Nowicki, Infotech, 006 66

Dziękuję za uwagę 67