Sieci komputerowe 1 Sieci komputerowe 2 Plan wykładu Warstwa sieci Miejsce w modelu OSI/ISO Funkcje warstwy sieciowej Adresacja w warstwie sieciowej Protokół IP Protokół ARP Protokoły RARP, BOOTP, DHCP DNS Sieci komputerowe 3 Warstwa sieci Sieci komputerowe Po co adresacja w warstwie sieci? Warstwa sieci modelu OSI/ISO warstwa aplikacji warstwa prezentacji warstwa sesji warstwa transportowa warstwa sieci warstwa łącza danych warstwa fizyczna Jej zadaniem jest dostarczenie logicznej adresacji. Warstwa ta odpowiada także za znalezienie najlepszej drogi łączącej dwa hosty, które mogą się znajdować w oddzielnych z punktu widzenia warstwy łącza danych sieciach. Jednym z protokołów pracujących w warstwie sieciowej jest Internet Protocol(IP) (inne: IPX, AppleTalk, NetBEUI). Mamy adresy Ethernet unikalne w skali światowej, ale: Istnieją różne standardy komunikacji, nie tylko Ethernet Adresy Ethernet mają PŁASKĄ przestrzeń adresową nieskalowalne brak powiązania z geograficznym rozmieszczeniem
Sieci komputerowe 5 Sieci komputerowe 6 Adresacja IP Jest niezależna od warstwy łącza danych Jest HIERARCHICZNA Powiązana z położeniem geograficznym adresowanych urządzeń, dzięki temu można znaleźć łatwo drogę do odbiorcy Jest skalowalna Podobieństwo do numerów telefonicznych + 617 392 3 Adresy IPv Najbardziej popularna adresacja Mają 32 bity podzielone na dwie części: sieci i hosta 111 1111 11111 111 Sieć Host Mniejsza przestrzeń adresowa niż w Ethernecie (ok.,3mld) kłopoty Część niewykorzystana Część zarezerwowana UMTS Sieci komputerowe 7 Skąd można uzyskać adres IP? Ethernet adres zaszyty na karcie sieciowej W przypadku braku podłączenia do sieci globalnej można nadawać dowolne adresy. W przeciwnym przypadku: numer sieci należy uzyskać od NIC (Network Information Center) lub od Internet Provider. numery hostów przydzielane są według własnego uznania (lokalny administrator) Sieci komputerowe Do czego przypisujemy adres IP? Adres IP nie jest powiązany z urządzeniem (komputer, drukarka itp.) tylko z kartą sieciową. Host może mieć wiele kart sieciowych, a więc wiele adresów IP. Każda karta sieciowa komputera w sieci IP ma przypisany co najmniej 1 adres IP. Wszystkie hosty dołączone do tej samej z punktu widzenia warstwy łącza danych sieci mają identyczny adres sieci.
Sieci komputerowe 9 Sieci komputerowe 1 Adresy sieci i hosta Routery podstawy Router S3.H1 Token Ring S2.H6 S2.H5 S2.H S2.H3 S2.H2 S2.H1 Router S1.H5 S1.H Symbol Zadania: Wyznaczają drogę pakietom Pozwalają łączyć sieci o różnych standardach warstwy drugiej Ograniczają domeny rozgłoszeniowe S3.H6 S3.H7 S1.H6 S1.H7 S1.H1 S1.H2 S1.H3 Sieci komputerowe 11 Sieci komputerowe Notacja adresu 11 11 1 1 32 bity Zapis binarny 11 11 1 1 Zapis szestnastkowy x621 Zapis dziesiętny 1931561 Zapis kropkowo dziesiętny 6.132.2.1 dziesiętnie, każdy bajt oddzielnie > każdy liczba z zakresu 255 Zamiana liczb binarnych na dziesiętne przypomnienie Zapis liczb dziesiętnych: 59235 5 9 2 3 5 *1 5 + 5*1 + 9*1 3 + 2*1 2 + 3*1 1 + 5*1 + 5 + 9 + 2 + 3 + 5 = 59235 Zapis liczb binarnych: 111 1 1 1 *2 7 + *2 6 + 1*2 5 + *2 + 1*2 3 + 1*2 2 + *2 1 + *2 + + 32 + + + + + =
Sieci komputerowe 13 Sieci komputerowe 1 Zamiana liczb binarnych na dziesiętne przypomnienie Zakres: bajt bitów: 11111111 (binarnie) 255 (dziesiętnie) 1 1 1 2 7 2 6 2 5 2 2 3 2 2 2 1 2 6 32 2 1 + + 32 + + + + + = Zamiana liczb dziesiętnych na binarne przypomnienie 235 1 (235-1)/2 = 117 1 (117-1)/2 = 5 (5-)/2 = 29 1 (29-1)/2 = 1 (1-)/2 = 7 1 (7-1)/2 = 3 1 (3-1)/2 = 1 1 (1-1)/2 = (-)/2 =... Zapisać liczbę 235 w postaci binarnej Zapisujemy od tyłu: 235 =...111111 Sieci komputerowe 1 Sieci komputerowe 19 Klasy adresowe Wyznaczanie nr sieci i hosta Klasa A: 6 sieci, ponad mln komp. Klasa B: ok. tys sieci, ok. 65tys komp Klasa C: ponad 2 mln sieci, 25 komputery Klasa D: multicast Klasa E: zarezerwowana Klasa A: Klasa B: Klasa C: Klasa D: Klasa E: Sieć xxxxxxx Sieć 1xxxxxx Sieć 11xxxxx 111xxxx 1111xxxx Komputer Komputer Komputer 197.5.33.25 1111 Klasa A Klasa B Klasa C!!! Zapis binarny 197.5.33.25 Nr sieci 1.255.233. Zapis binarny 1 Klasa A!!! 1.255.233. Nr komp 1... 7.255.255.255 Klasa A... 191.255.255.255 Klasa B 192... 223.255.255.255 Klasa C Numer komputera Numer sieci 2... 239.255.255.255 Klasa D
Sieci komputerowe 2 Sieci komputerowe 21 Adresy specjalne Adresy typu broadcast... ten komputer w tej sieci. Podawany jako adres źródłowy w trakcie uruchamiania komputera gdy nie zna on jeszcze swojego adresu IP.x.y.z komputer x.y.z w tej sieci. Podawany w trakcie uruchamiania jako adres źródłowy w komputerze posiadającym niekompletne informacje x... dowolny komputer w sieci x. 7.x.y.z adres loopback. Pakiet wysłany na taki adres nie może zostać wysłany poza komputer. Pozwala aplikacjom pracującym na tym samym komputerze komunikować się poprzez stos TCP/IP Mogą być podane tylko jako adres docelowy. Ograniczony broadcast 255.255.255.255 Oznacza wszystkie komputery w sieci lokalnej. Nigdy nie są przekazywane przez routery. Broadcast skierowany Adres, w którym część adresu komputera składa się z samych jedynek, zaś część sieci jest określona. Oznacza wszystkie komputery w danej sieci. Np.: 13.1.255.255 wszystkie komputery w sieci 13.1.. Sieci komputerowe 22 Sieci komputerowe 23 Określony host w tej sieci loopback ograniczony broadcast broadcast skierowany do sieci Adresy IP specjalnego przeznaczenia Ten host w tej sieci Adres IP Może się pojawić jako sieć host źródło? przeznaczenie? OK nigdy hostid OK nigdy 7 cokolwiek OK OK -1-1 nigdy OK netid -1 nigdy OK Tworzenie podsieci cele Zbyt dużo komputerów w klasach A (2 2) i B (2 2) Daje elastyczność administratorowi (+ 617 392) Pozwala ukryć szczegóły budowy sieci przed routerami zewnętrznymi Zmniejszone są domeny rozgłoszeniowe Mogą istnieć różne rodzaje sieci lokalnych, które trzeba jakoś połączyć Liczba hostów w sieci może być ograniczona Lepsze podsieci w klasie B niż wiele sieci klasy C, ponieważ redukuje to rozmiar tablic rutowania Przykład: Adres IP klasy B: 19.156.1.1 Adres sieci 19.156 Adres komputera 1.1 Adres sieci 19.156 Adres podsieci 1 Adres komp. 1
Sieci komputerowe 25 Sieci komputerowe 26 Maska podsieci Numer sieci, podsieci i hosta Ma bajty (32 bity) identycznie jak adres IP Zawiera bity jedynek dla części będącej adresem sieci i bity zer dla części, która jest adresem komputera Może być nieciągła, ale nie zaleca się używania takiej maski. Zapis: szesnastkowy, kropkowo-dziesiętny lub liczba bitów znaczących 17.5.33.25 11111 Klasa A Zapis binarny 255.255.255. 11111111.11111111.11111111. 11111.111.11.1111111 Nr sieci Nr podsieci Nr komputera Klasa B: Maska: Klasa B: Maska: bitów bitów bitów Adres sieci Podsieć Host 111111111111111111111111 xffffff lub 255.255.255. lub / bitów 1 bitów 6 bitów Adres sieci Podsieć Host xffffffc lub 255.255.255.192 lub /26 111111111 1 1 1 1 1 1 1111111111 1 17.5.33.25 Numer komputera Numer sieci bitów na sieć 17.5.33.25 bitów na podsieć bitów na komputer Sieci komputerowe 27 Adresy IP specjalnego przeznaczenia Broadcast skierowany do podsieci Oznacza wszystkie komputery w danej podsieci. Np.: 1.2.3.255/ - wszystkie komputery w sieci 1 i podsieci 2.3 Broadcast skierowany do wszystkich komputerów we wszystkich podsieciach danej sieci 1.255.255.255/ pakiet kierowany pod taki adres nie powinien być przekazywany przez routery Sieci komputerowe 2 Zarezerwowane adresy IP Takie, które nie mogą być wykorzystywane do adresacji hostów adresy broadcast np. 1.255.255.255 1.2.3.255/255.255.255. adresy sieci np. 1... 1.2.3./255.255.255. adresy podsieci np. 1...*/255.255.255. 1.255.255.*/255.255.255. Liczba dopuszczalnych hostów zmniejszona o 1 Liczba dopuszczalnych hostów zmniejszona o 1 Liczba dopuszczalnych podsieci zmniejszona o 2
Sieci komputerowe 29 Możliwe i użyteczne adresy IP dla hostów W sieci klasy C istnieje możliwość nadania 256 (2 ) adresów IP Tylko 25 (2-2) adresy są użyteczne jeden zabiera nam numer () jest to adres całej sieci jeden zabiera nam numer 255 (11111111) jest to adres wszystkich komputerów w tej sieci Sieci komputerowe 3 Minimalny i maksymalny rozmiar maski Bity na podsieć pożycza się z części dla hosta klasa A: N.H.H.H -> minimalna maska 255... klasa B: N.N.H.H -> minimalna maska 255.255.. klasa C: N.N.N.H -> minimalna maska 255.255.255. maska minimalna nazywa się maską domyślną Adres hosta nie może składać się z samych zer (zarezerwowane dla całej sieci ) oraz samych jedynek (zarezerwowane dla wszystkie hosty ) -> maska musi zostawić co najmniej dwa bity dla hosta Sieci komputerowe 31 Sieci komputerowe 32 Protokół IP właściwości Bezpołączeniowy każdy pakiet przesyłany samodzielnie Brak potwierdzeń dostarczenia pakietu Brak timeout-u i retransmisji Brak kontroli poprawności danych Brak kontroli przepływu Ograniczone wiadomości Brak wykrywania powtórzeń tych samych pakietów Brak zachowania kolejności pakietów Enkapsulacja Jednostka danych nazywa się datagramem Nagłówek Ethernet x Nagłówek IP Datagram IP Pole danych Pole danych Ramka Ethernet Ogonek Ethernet
Sieci komputerowe 33 Sieci komputerowe 3 Budowa datagramu IP 2 wersja długość nagłówka identyfikacja typ usługi (TOS) DLY, RLB, BDW, CST D F M F długość całkowita przesunięcie fragmentacji (13 bitów) wersja długość nagłówka typ usługi (TOS) DLY, RLB, BDW, CST 2 długość całkowita czas życia (TTL) protokół suma kontrolna nagłówka Wersja: adres źródłowy adres docelowy opcje (jeśli są) Długość nagłówka: wyrażona w jednostkach 32bity. Maksymalny rozmiar 15 * bajty = 6 bajtów narzuca ograniczenia w stosowaniu niektórych opcji. DANE Sieci komputerowe 35 Sieci komputerowe 36 wersja długość nagłówka typ usługi (TOS) DLY, RLB, BDW, CST 2 długość całkowita czas życia (TTL) protokół 2 suma kontrolna nagłówka Typ usługi: opóźnienie (np. telnet) niezawodność (np. SNMP) przepustowość (np. ftp) koszt (np. news) Priorytety Długość całkowita: bajty. Max=6kB Czas życia: liczba przeskoków; zapobiega krążeniu pakietów. Protokół: typ danych w polu dane Suma kontrolna nagłówka dotyczy tylko nagłówka. O poprawność danych muszą zabiegać protokoły wyższych warstw.
Sieci komputerowe 37 Sieci komputerowe 3 Dzielenie datagramu IP Maksymalny rozmiar datagramu IP (65535 bajtów) może przekraczać maksymalny rozmiar pakietów warstwy niższej (np. Ethernet: 15 bajtów) Jeżeli warstwa IP ma do wysłania datagram, to pyta interfejs przez który datagram ma zostać wysłany o jego MTU. Jeżeli MTU jest mniejsze niż rozmiar datagramu to następuje fragmentacja. Może dzielić komputer wysyłający i routery pośrednie. Składanie następuje TYLKO u odbiorcy routery pośrednie nie wykonują tej czynności. Podzielony datagram dociera w takim stanie do odbiorcy. fragmentacja Pola ważne przy fragmentacji: Wszystkie fragmenty mają takie samo pole identyfikacja DF -Don t Fragment; MF -More Fragments Przesunięcie fragmentacji numer pierwszego bajta danych w stosunku do oryginalnego datagramu (po bajtów) (2 bajtów) (2 bajtów) identyfikacja Nagłówek UDP ( bajtów) Nagłówek UDP ( bajtów) Dane D F M F 2 przesunięcie fragmentacji (13 bitów) Dane (2 bajtów) Dane Sieci komputerowe 39 Sieci komputerowe Składanie pakietu IP Z każdym otrzymanym niekompletnym pakietem IP związany jest bufor, tablica znaczników i zegar. Na podstawie przesunięcia fragment wstawiany jest w odpowiednie miejsce w buforze. Wypełnianie trwa aż do otrzymania ostatniego fragmentu, tzn. najdalej przesunięty fragment posiada wyłączony bit MF i cały bufor jest wypełniony. Po każdym otrzymanym fragmencie uruchamiany jest zegar. Inicjalizowany jest wartością max(wart_pocz, TTL). Jeżeli zegar zliczy do zera bufor jest zwalniany i pakiet odrzucany. adres źródłowy adres docelowy Adres źródłówy ZAWSZE adres pojedynczego hosta Adres docelowy adres pojedynczego hosta adres grupowy adres rozgłoszeniowy 2
Sieci komputerowe 1 Sieci komputerowe 2 Dokumentacja 2 Internet Protocol RFC 971 opcje (jeśli są) DANE Tysiące książek dotyczących sieci komputerowych Opcje np.: zapis trasy definiowanie ścieżki po której pakiet ma przejść