Intersieci – protokoły warstwy sieciowej i transportowej

1. Wykład 4 Intersieci – protokoły warstwy sieciowej i transportowej TCP/IP - wprowadzenie Przedmiot: Sieci komputerowe Ryszard Wiatr

2. Intersieć - połączenie sieci między sobą Ruter (bramka intersieciowa) - komputer, który ma połączenie z dwiema sieciami, należy do obydwóch i tworzy ich połączenie sieci fizycznych w intersieć Sieć 1 Sieć 2 R Ruter identyfikuje pakiety w sieci 1 przeznaczone dla węzłów w sieci 2 i przesyła je tam, identyfikuje pakiety w sieci 2 przeznaczone do węzłów w sieci 1 i przesyła je tam. Jest węzłem w każdej z łączonych sieci

3. Ruter R1 identyfikuje w sieci 1 pakiety przeznaczone zarówno do sieci 2 jak i do sieci 3 Sieć 2 Sieć 3 Sieć 1 R1 R2 Do podejmowania decyzji, gdzie należy skierować pakiet, rutery używają informacji na temat docelowej sieci, a nie maszyny

4. Użytkownik postrzega intersieć jako pojedynczą, wirtualną sieć komputery komputery sieć fizyczna ruter inersieć inersieć

5. ETHERNET Sieć z krążącym znacznikiem ARPANET R R Intersieć łączy sieci o różnych technologiach i róznych protokołach warstw fizycznych (różnych ramkach)

6. Model warstwowy ISO/OSI Niektóre protokoły stosowane w Internecie Stos protokołów Warstwa aplikacji Warstwa aplikacji Telnet FTP HTTP SMTP POP DNS NFS SNMP RIP Warstwa prezentacji Warstwa sesji TCP UDP Warstwa transportowa Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa sieciowa (Internetu) IP ICMP Warstwa łącza danych Warstwa dostępu do sieci ARP SLIP PPP Token Ring FDDI inne… CSMA/CD Ethernet Warstwa fizyczna

7. Protokół IP (Internet protocol) - 3 warstwa, sieciowa, modelu OSI zapewnia międzysieciowy transport danych, izoluje warstwy aplikacji od warstwy fizycznej Protokół TCP (Transmission Control Protocol) - 4 warstwa, transportowa, modelu OSI uzupełnia mechanizmy sieciowe warstwy 3 o niezawodność i integralność danych na całej długości połączenia; gwarantuje dostarczanie pakietów wolne od błędów i w odpowienim uszeregowaniu Zwykle występują razem jako zespół protokołów TCP/IP

8. Identyfikatory komputerów: nazwy - określają, czym maszyna jest adresy - określają, gdzie maszyna jest trasy - określają, jak do niej dotrzeć np. www.pwsztar.edu.pl - wygodne dla użytkownika 193.193.92.215 - wygodne dla oprogramowania i protokołów

9. Standard adresowania w zespole protokołów TCP/IP: Każdy węzeł intersieci TCP/IP ma przydzielony unikalny adres IP jest on używany przy wszystkich operacjach wymiany informacji z konkretnym węzłem adres IP wyraża się 32-bitową liczbą całkowitą adres IP określa zarówno konkretną sieć w intersieci, jak i konkretny węzeł w tej sieci (a więc nie określa komputera, ale przyłączenie do sieci, np. ruter może mieć wiele adresów IP - inny dla każdego połączenia z inną siecią)

10. Główne postacie adresów IP 0 1 2 3 8 16 24 31 0 ids idm Klasa A Klasa B 1 0 ids idm 1 1 0 ids idm Klasa C 1 1 1 0 adres rozsyłania grupowego Klasa D 1 1 1 1 0 do wykorzystania w przyszłości Klasa E

11. Konwencje specjalnych form adresów IP same zera Dany kompuer Komputer w danej sieci same zera komputer Ograniczone rozgłaszanie (sieć lokalna) same jedynki sieć same jedynki Ukierunkowane rozgłaszanie 127 cokolwiek Pętla zwrotna

12. Niektóre wady systemu adresowania IP Po przeniesieniu komputera do innej sieci jego adres IP musi ulec zmianie Po przekroczeniu granicznej ilości komputerów w sieci jej klasa musi ulec zmianie Trasa pakietu wysyłanego do maszyny z wieloma adresami zależy do użytego adresu Sieć 1 I2 I1 R Komp. 1 Komp. 2 I4 I5 I3 Sieć 2

13. Zapis IP w postaci dziesiętnej np. 10000000 00001001 000011101 00000110 = 128.9.29.6 zakresy dla poszczególnych klas: klasa adres najniższy adres najwyższy ABCDE 0.1.0.0 128.0.0.0 192.0.1.0 224.0.0.0 240.0.0.0 126.0.0.0 191.255.0.0 223.255.255.0 239.255.255.255 247.255.255.255

14. Protokół ARP (Address Resolution Protocol) docelowo komunikacja przeprowadzana jest przy pomocy sieci fizycznych o różnych technologiach ARP to odwzorowywanie adresów IP na adresy fizyczne w końcowym etapie drogi pakietu ostatni ruter musi ustalić fizyczny adres komputera docelowego w końcowej sieci na każdym etapie należy ustalić adres fizyczny rutera

15. Protokół ARP address resolution protocol np. komputer A chce ustalić adres fizyczny komputera B Rozgłaszanie prośby ARP zawierającej IB A B B wysyła do A odpowiedź ARP zawierającą parę (IB, PB) A B

16. Format protokołu ARP 0 8 16 24 31 Rodzaj sprzętu Rodzaj protokołu Dł. dla sprzętu Dł. dla protokołu Operacja Adres sprzętowy nadawcy (oktety 0-3) Adres IP nadawcy (oktety 0-1) Adres sprzętowy nadawcy (oktety 4-5) Adres IP nadawcy (oktety 2-3) Adres sprzętowy odbiorcy (oktety 0-1) Adres sprzętowy odbiorcy (oktety 2-5) Adres IP odbiorcy (oktety 0-3) Przykład formatu komunikatu ARP/RARP dla sieci Ethernet: Rodzaj sprzętu - wartośc 1 dla Ethernet Rodzaj protokołu - wartość 080016 dla adresów IP Operacja - 1 - prośba ARP 2 - odpowiedź ARP 3 - prośba RARP 4 - odpowiedź RARP

17. Kapsułkowanie komunikatu ARP w fizycznej ramce sieci Komunikat ARP NAGŁÓWEK RAMKI CZĘŚĆ RAMKI Z DANYMI Ramki Ethernetu zawierające komunikaty ARP mają pole typu równe 080616

18. Protokół RARP reverse address resolution protocol Pozyskiwanie własnego adresu IP w przypadku komputerów bezdyskowych np. komputer A rozgłasza zapytanie RARP wskazując na siebie jako odbiorcę A B C D Komputery uprawnione do usługi RARP wysyłaja odpowiedź bezpośrednio do A A B B C D Komputery wykorzystują adresy fizyczne przy adresowaniu komunikatów RARP

19. Format datagramu IP 0 4 8 16 19 24 31 wersja dł. nagł. typ obsługi długość całkowita identyfikacja znaczniki przesunięcie fragmentu czas życia TTL protokół suma kontrolna nagłówka adres IP nadawcy adres IP odbiorcy opcje (jeżeli trzeba) uzupełnienie DANE .............

20. Format datagramu intersieci, cd. Struktura pola TYP OBSŁUGI datagramu IP 0 1 2 3 4 5 6 7 pierwszeństwo O S P nie używane Określa sposób, w jaki datagram ma być obsłużony Pierwszeństwo: wartość 3-bitowa od 0 (mały stopień ważności) do 7 (sterowanie siecią } bit O - prośba o krótkie czasy oczekiwania bit S - prośba o przesyłanie szybkimi łączami bit P - prośba o dużą pewność przesyłania podpowiedzi dla algorytmów trasowania

21. Kapsułkowanie datagramu nagłówek datagramu część datagramu z danymi nagłówek ramki część ramki z danymi 16-bitowe pole „długość” datagramu ogranicza jego długość do 216 = 65535 oktetów pole typu w ramce Ethernet, gdy ramka przenosi datagram IP, ma wartość 080016

22. MTU (maximum transfer unit) Fragmentacja pakietów - podział pakietu na jednostki mniejsze, przy przechodzeniu przez sieć o małym MTU Węzeł A Węzeł B Sieć 3 Sieć 1 MTU=1500 MTU=1500 Sieć 2 MTU=620 R1 R2

23. przykład fragmentacji datagramu o 1400 oktetach danych, dla sieci o MTU = 620 nagłówek datagramu dane1 600 oktetów dane2 600 oktetów dane3 200 oktetów Fragment 1 przesunięcie 0 { nagłówek fragmentu 1 dane1 ustawiony bit „więcej fragmentów” nagłówek fragmentu 2 Fragment 2 przesunięcie 600 dane2 nagłówek fragmentu 3 Fragment 3 przesunięcie 1200 dane3

24. Format datagramu intersieci, cd. Kontrola fragmentacji pakietu przy pomocy pól datagramu IP: Pole Identyfikacja: liczba całkowita jednoznacznie identyfikująca datagram, pole skopiowane z nagłówka oryginału datagramu do fragmentów Pole Znaczniki: bit „nie fragmentuj” - ustawiony na 1 nie pozwala na fragmentację bit „dalsze fragmenty” - określa czy to dane ze środka datagramu czy z ostatniego fragmentu Pole Przesunięcie fragmentu: przesunięcie z oryginału datagramu dla danych przenoszonych za pomocą tego fragmentu; wyrażane w jednostkach 8-oktetowych (dla zaoszczędzenia miejsca w nagłówku), począwszy od przesunięcia 0

25. Format datagramu intersieci, cd. Wersja - informacja o wersji protokołu IP, któa była stosowana przy tworzeniu datagramu, 4 bity Długość nagłówka - długość nagłówka datagramu, mierzona w słowach 32-bitowych, 4 bity Długość całkowita - długość całości datagramu, wyrażona w oktetach, 16 bitów Czas życia TTL (time to live) - zmniejsza się o 1 podczas przechodzenia przez każdy ruter i liczbe sekund na ruterze przy przec. Protokół: - określa, który protokół wyższego poziomu został użyty do utworzenia treści w polu Dane Suma kontrolna nagłówka - sprawdzenie ew. przekłamań w nagłówku, dodanie do siebie elementów nagłówka przy uzyciu arytmetyki uzupełnienia do 1 Adres IP nadawcy: 32 bity Adres IP odbiorcy: 32 bity

26. Format datagramu intersieci, cd. Opcje datagramów w sieci: 0 1 2 3 4 5 6 7 oktet kodu opcji kopiuj klasa opcji numer opcji Klasa opcji znaczenie 0 kontrola datagramów lub sieci 1 zarezerwowane do przyszłego użytku 2 poprawianie błędów i pomiary 3 zarezerwowane do przyszłego użytku

27. Niektóre możliwe opcje IP Klasa opcji Numer opcji Długość Opis 0 0 0 0 0 0 0 2 0 2 3 7 8 9 4 - 11 zm. zm. 4 zm. zm. Koniec listy opcji - używane, gdy opcje nie kończą się z końcem nagłówka Ograniczenia związane z bezpiecz. I obsługą Swobodne trasowanie wg nadawcy - do prowadzenia datagramu kresloną ścieżką Zapisuj trasę - używana do śledzenia trasy Identyfikator strumienia Rygorystyczne trasowanie wg nadawcy do prowadzenia datagramu okresloną ścieżką Datownik - używana do zapisywania czasów wzdłuz ścieżki

28. Format datagramu intersieci, cd. Opcja zapisywania trasy 0 8 16 24 31 KOD (7) DŁUGOŚĆ WSKAŹNIK PIERWSZY ADRES IP DRUGI ADRES IP ..............................................

29. Format datagramu intersieci, cd. Opcja trasowania wg nadawcy 0 8 16 24 31 KOD (137) DŁUGOŚĆ WSKAŹNIK ADRES IP PIERWSZEGO ETAPU ADRES IP DRUGIEGO ETAPU .............................................. Trasowanie : - rygorystyczne: kolejne adresy na liście określają dokładnie ścieżkę którą datagram musi przebyć - swobodne: dozwolone przeskoki między kolejnymi adresami z listy

30. Format datagramu intersieci, cd. Opcja „zapisuj czas” 0 8 16 24 31 KOD (137) DŁUGOŚĆ WSKAŹNIK PRZEPEŁNIENIE ZNACZNIKI PIERWSZY ADRES IP PIERWSZY ZNACZNIK ..............................................