פרוטוקולי תקשורת

1. פרוטוקולי תקשורת חזרה כללית

2. מודל 7 השכבות

3. Layer 1 – physical layer זוהי השכבה הפיסית, ומגדירה את האיפיונים הפיסיים והחשמליים של הרשת. בשכבה זאת רצים כל כרטיסי הרשת, וכן כל הממשקים על הנתבים, שכן משכבה זאת יוצאות מחרוזות של אפסים ואחדות אל החוטים.

4. Layer 2 – Data link layer זוהי השכבה שדואגת שהמידע העובר בין – nodes סמוכים ברשת ב – WAN (wide area network ). שכבה זאת מאפשרת העברת מידע בין ישויות שונות ברשת וכן מציאת ותיקון שגיאות שהתרחשו בשכבה הפיסית. פרוטוקולים ברמה זאת הם: Ethernet, PPP HDLC,ADCCP, WI-FI.

5. Layer 3 –network שכבה זאת ממענת הודעות ומתרגמת כתובות לוגיות לכתובות פיסיות, בנוסף היא קובעת את הדרך ממחשב המקור אל מחשב היעד ומתמודדת עם בעיות תעבורה ברשת. למעשה שכבה זאת אמונה על end to end packet delivery , בעוד ה-data link אחראי על : hop to hop packet delivery . כלומר שכבה זאת אחראית להעביר אינפורמציה כל הדרך מהמקור אל היעד. הפרוטוקול המרכזי הינו IP.

6. Layer 4 – transport layer מאפשרת מעבר שקוף ושלם של מידע בין hosts . למעשה היא הופכת את השרותים שמספקת שכבת ה- network שהינם בסיסיים ולא אמינים לשרותים חזקים הרבה יותר. הפרוטוקולים המרכזיים הם: TCP,UDP,SMB וכדומה.

7. Layer 5 session layer שכבה זאת לא מעניינת אף אחד, כמעט ואין בה שימוש. אבל אם יהיו מעבירים על זה שעור עוז בטוח היה מגיע.

8. Layer 6 – Presentation שכבה זאת פוטרת את שכבת האפליקציה מלהתמודד בפורמטים ובהבדלים ביצוג המידע בין מחשבים שונים. בשכבה זאת מבצעים לרוב את ההצפנה. בשכבה זאת הפרוטוקולים הנפוצים הם: html, xml, ftp, telnet וכדומה.

9. Layer 7 – application layer מאפשרת דיאלוג בין אפליקציות שונות במחשבים שונים. פרוטוקולים מרכזיים:pop3 http, ftp, SMTP , וכ"ו.

10. Internet protocol או בכינויי IP – הוא פרוטוקול מונחה data הממומש במחשב המקור ומחשב היעד. המידע נשלח בבלוקים הנקראים : packets . פרוטוקול ה- IP נותן שרות להעברת חבילות בצורה לא אמינה (זה נקרא best effort ) כלומר הפרוטוקול לא ערב לשלמות החבילות, החבילות יכולות להגיע עם נזקים או יתכן ולא יגיעו בכלל.

11. האמינות מגיעה משכבות עליונות. ראוטרים מעבירים חבילות IP דרך רשתות בשכבת ה- network . ישנן מספר ורסיות לפרוטוקול ה- IP כאשר המפורסמת ביותר הינה – IPv4 בעל מרחב כתובות של 32 ביטים.

12. IPv4 זוהי הורסיה החדישה ביותר (אולם היום עובדים כבר על ורסיה v6 ), פרוטוקול זה משתמש ב – 32 ביטים ומגביל את מרחב הכתובות ל- 4,294,967,295 כתובות יחודיות, אשר מתוכן ישנן הרבה השמורות למטרות מיוחדות, מה שמותיר את מרחב הכתובות מתוצמצם . ה – v 6 אמור לפתור זאת בעזרת מרחב כתובות של 128 ביטים.

13. כתובות IP כתובות ה – IP מופיעות בצורה דצימלית עם נקודות למשל : 207.142.131.235 במקור כתובות ה – IP הכילו מספר רשת בעל 8 ביטים – שסימל את רשת ספציפית שה-host מחובר אליה, ושדה rest שנתן את כתובת ה – host בתוך הרשת (כל זאת לפני כניסת ה – LAN לחיינו). זה הגביל כמובן את מספר הכתובות ונאלצו לשנות.

14. IP CLASSES החליטו לשנות את משמעות הכתובות כך שיתאימו לשלושה גדלים שונים של רשתות.

18. שיטה זאת לא פתרה כמובן את בעיית חוסר הכתובות ובנוסף הוסיפה בעיות חדשות כגון: המחלקות A B C יהיו קלות להבנה ומימוש אולם החלוקה ביניהן יצרה אישיוויון בין גדלי הרשתות כלומר לא היה מקום לרשתות בינוניות למשל. לדוגמא class C שמאפשר ל- 254 מחשבים להתחבר אליו קטן מדיי, ואילו class B שמאפשר ל-65,534 מחשבים להתחבר גדול מדיי.

19. Subnetting משמעותו חלוקה של המחלקות (classes ) לחלקים קטנים יותר. Subnneting מאפשר בעצם היררכיה של שלוש רמות:

20. השיטה פתרה למעשה שתי בעיות, ראשית בעיית גודל טבלאות הניתוב (הטבלאות הלכו וגדלו בקצב גבוהה), ע"י שיטה זאת ה-subnet אינו נראה מחוץ לרשת הפרטית של הארגון וכך הנתיב מהרשת לכל Subnet של ארגון היא בעלת אותה כתובת IP . שנית, כל ארגון קיבל IP שלו והוא בתוכו קבע לעצמו את החלוקה הפנימית שלו.

22. איך מבצעיםsubnneting ? ע"י AND לוגי עם ה subnet mask .

23. דוגמא: לארגון מקצים את כתובת ה IP הבאה : 193.1.1.0 class C והוא רוצה להגדיר 6 תתי רשתות. התת רשת הגדולה ביותר צריכה להכיל 25 hosts . • ראשית נגדיר את מס' הביטים עבור ה- subnet mask להגדרת 6 תתי הרשתות: מכיוון ש 8 זאת החזקה של 2 הקרובה ביותר ל- 6 נשתמש ב- 3 ביטים עבור subnet .

25. בכל תת רשת יהיה מקום ל- 2 ^ 5 = 32 מחשבים. מכיוון שאין כתובת שהיא רצף של 0 או של 1 אז מספיק כתובות ל- 30 מחשבים. 2) כל תת רשת תמוספר מ- 0 עד 7.

26. כעת קובע ה- administrator את הכתובות של ה- hosts ע"י השמת ערך בינארי ל-5 מקומות הפנויים:

27. CIDR Classless inter-domain routing . בשלהי 1992 , רוב class B כבר היה מכוסה, וטבלאות ה routing היו מפוצצות. CIDR למעשה הפסיק את השימוש במחלקות , ומאפשרת אגריגציה של שורות בטבלאות הניתוב. כלומר, שורה אחת בטבלה מכסה אלפי כתובות IP.

29. IP packet

30. version – גירסת ה IP נכון להיום תמיד 4. IHL – אורך ה header: מס' המילים באורך 32 ביטים המרכיבות את הheader בדר"כ 5 . TOS – לא בשימוש וערכו 0 . Size of datagram - האורך בבייטים של ה- header וה-data . Identification – 16 ביטים שיחד עם כתובת המקור מסהים באופן יחודי את החבילה. Flags – רצף של שלושה דגלים האמורים לסמל לראוטר האם לבצע פרגמנטציה או לא.

31. אחד מהדגלים אינו בשימוש. Fragmentation offset – ספירה משילחת החבילה הראשונה המתעדכן ע"י כל נתב שמבצע פרכמנטציה Time to Live – מס' מקסימלי של מחשבים/נתבים שמותר לחבילה לעבור בהם – מוחסר ע"י כל נתב ונועד למנוע לולאות. Protocol - פרוטוקול שכבת ה – transport (למשל: 1 = icmp , 2 = igmp, 6 = tcp , 17 = udp ).

32. Header Checksum – מנגנון לאיתור שגיאות שפועל ע"י סכימת מס' הבייטים ב – data ומכניס לשדה זה, וכל שרת שמשנה את חבילה מחוייב לעדכן שדה זה. הצד המקבל, מבצע פעולה הפוכה. שיטה זאת חלשה מאוד ואינה אמידה בפני שינויים כגון: שינוי סדר הביטים החבילה, מחיקת ביטים בעלי ערך 0 וכדומה. Source address – כתובת ה- IP של השולח. Destination address – כתובת ה- IP של המקבל. Options – שדות אופציונליים.

33. TCP - Transmission Control Protocol

34. TCP מאפשר שרות אמין ו- connection oriented . המשמעות היא ששני משתמשי קצה שמשתמשים ב- TCP חייבים ליצור קשר אחד עם השני לפני שהם מתחילים להחליף מידע אחד עם השני. TCP גם כולל flow control המאפשר למקבל שליטה על כמות המידע שנשלחת ע"י השולח. TCP נותן את השרותים הבאים: Stream Data Transfer : מבחינת האפליקציה TCP מעביר stream של מידע .

35. TCP מחלק את המידע המועבר אליו ושולח אותו אל ה IP המידע המחולק נקרא segments וTCP דואג לקבץ את ה- Bytes בכל סגמנט. Reliability : TCP נותן מספר סידורי לכל segment שמשודר ומצפה לקבל ack מהמקבל. במידה ולא מתקבל ack המידע משודר מחדש. TCP בצד המקבל משתמש במספר הסידורי כדי לסדר את המידע שהגיע. Flow Control : הצד המקבל שולח יחד עם ה-ACK גם שולח את מספר הבייטים שהוא מוכן לקבל מעבר לסגמנט האחרון

36. congestion Control :מאשפר שליטה על קצב השידור, ע"י congestion window . כזכור קשר TCP נוצר בעזרת 3 way handshake והקשר מנותק לאחר 4 way handshake ע"י צמד של הודעות מסוג FIN ו- .ACK מס' הבייטים הנשלחים בקשר TCP נקבע ע"י Window size אשר מגדיר כמה בייטים ניתן להעביר לפני שמצפים לקבל ACK .

37. TCP PORTS TCP משתמש במספרי פורטים ע"מ לזהות אפליקציות שולחות או מקבלות. לכל צד ב TCP יש מס' פורט בגודל 16 ביטים שמוקצה לאפליקציות.

39. Source port : 16 ביטים המציינים את פורט המקור. Destination port : 16 ביטים המציינים את פורט היעד. Sequence number : 32 ביטים שמציינים את מס' החבילה הבאה אותה מצפה לקבל הצד המקבל. Ack number : 32 ביטים המציינים את מס' חבילת ה – ACKשהצד השולח מצפה לקבל מהצד המקבל. Header length : 4 ביטים המציינים את גודל ה – header .

40. Control bits : Urg : אם ביט זה דלוק הצד המקבל צריך לקרוא את שדה ה – urgent . Ack : אם ביט זה דלוק אזי שדה ה- ACK תקף. PSH : אם ביט זה דלוק על הצד המקבל להעביר את הסגמנט הנוכחי לאפליקציה מיידית. RST : אם ביט זה דלוק אזי הצד המקבל מתכוון להתנתק על כל המשמעויות של כך. SYN : סינכרון מס' הודעה ( בשלבי יצירת קשר)

41. FIN : אין יותר מידע לשליחה. WINDOW: 16 ביטים המגדירים את גודל החלון. גודל חלון מקסימלי 65,535 בייטים. Checksum: 16 ביטים של משלים ל- 1 של המשלים ל- 1 של סכום החבילה. Urgent Pointer: במקרים מסויימים הצד השולח מעוניין להודיע לצד המקבל על מידע דחוף. 16 הביטים הללו מודיעים למקבל מתי ה בייט האחרון של המידע הדחוף בסגמנט מסתיים.

42. UDP-User Datagram Protocol פרוטוקול – connectionless, לא אמין במסגרתו נשלחות חבילות הנקראות datagrams . משום שאינו אמין ואינו כולל שיטות לבדיקת החבילה כמו TCP , הוא מהיר יותר ועדיף לשימוש עבור שליחת מידע "קל".