Hálózati architektúrák és protokollok PTI BSc

Átírás

1 Hálózati architektúrák és protokollok PTI BSc Javasolt irodalom: J.F. Kurose, K.W. Ross - Számítógéphálózatok működése Alkalmazásorientált megközelítés A.S. Tanenbaum Számítógéphálózatok irh.inf.unideb.hu/user/kuki/halo_pti_2016.pdf

2 Bevezetés

3 Számítógéphálózat Számítógéprendszerek valamilyen információátvitellel megvalósítható célért történő összekapcsolása Erőforrásmegosztás Emberi kommunikáció Megbízhatóság növelése Sebességnövelés

4 ~1m multicomputer Csoportosítás méret szerint ~1km helyi hálózat, LAN

5 Csoportosítás méret szerint ~10km városi hálózat, MAN ~100+km nagy kiterjedésű hálózat, WAN

6 Csoportosítás méret szerint Internet

7 Internet Felépítése: végrendszerek és a köztük lévő információszállítási infrastruktúra, illetve elosztott alkalmazási platform. Végrendszer hoszt (P2P) Kliens-szerver modell esetén tovább bontható: kliens, szerver

8 Internet Hozzáférési hálózatok: Az a fizikai, vagy adatkapcsolat, mely a végrendszert a hálózat szélén lévő útvonalválasztóhoz csatolja Otthoni hozzáférés Betárcsázó (dial-up) modem 56kb/s, lefoglalja a telefonvonalat, lassú, már meglévő telefonvonalon működik, DSL (Digital Subscriber Line): Telefontársaságok szolgáltatják a már meglévő vezetéken. FDM (frekvenciaosztásos multiplexelés), HFC (hybrid fiber-coaxial cable): jellemzően a kábeltv hálózat kiterjesztése. Osztott adatszóró közeg, TDM (időosztásos multiplexelés), Vállalati hozzáférés Jellemzően helyi alhálózatokat alakítanak ki csillag topológiával, melyet egészében kapcsolnak az útvonalválasztóhoz. Debrecen FDDI - Fiber Distributed Data Interface Vezeték nélküli hozzáférés Jellemzően két fajtája van: WiFi, mobilinternet 3G (3. generációs mobilinternet), 4G WiMax (telefonhálózattól független nagysebességű hozzáférés)

9 Vezeték nélküli hálózatok A Wi-Fi és a mobilinternet kombinációi Wi-Fi Mobilnet Alkalmazás Nem Nem Irodai asztali számítógép Nem Igen Laptop számítógép infrastruktúrától távol Igen Nem Hálózat leárnyékolt betonépületben Igen Igen Okostelefon infrastruktúrához közel

10 Csomagkapcsolás Csomagkapcsolás: vonalkapcsolás Vonalkapcsolás: Az internet szinte teljesen csomagkapcsolt

11 Protokoll rétegbesorolási modellek Protokoll Protokollréteg Rétegbesorolási modell ISO/OSI modell Alkalmazási Megjelenítési Viszony Hibrid modell TCP/IP modell Alkalmazási Szállítási Hálózati Adatkapcsolati Fizikai Szállítási Hálózati Hoszt a hálóhoz

12 Filozófus-fordító-titkárnő architektúra

13 Fizikai réteg A fizikai réteg (physical layer) feladata az, hogy továbbítsa a biteket a kommunikációs csatornán. (Azaz a rétegnek biztosítania kell azt, hogy az egyik oldalon elküldött l-es bit a másik oldalon is 1-ként érkezzen meg, a 0 értékű bit pedig 0- ként.) Ez a réteg tipikusan olyan kérdésekkel foglalkozik, hogy milyen átviteli közeget és milyen csatlakozókat használjunk, milyen kódolásokat (modulációt) alkalmazzunk (például: milyen feszültségszintet használjunk a logikai 1, és mekkorát a logikai 0 reprezentálásához), mennyi ideig tartson egy bit továbbítása, az átvitel megvalósítható-e egyszerre mindkét irányban, miként jön létre és hogyan bomlik le az összeköttetés, ha már nincs szükség rá, stb. Az átvitel adategysége (PDU) a bit vagy szimbólum.

14 Adatkapcsolati réteg Az adatkapcsolati réteg (data link layer) legfontosabb feladata az, hogy a fizikai szint szolgáltatásainak igénybevételével a hálózati réteg számára hibáktól mentes átvitelt biztosítson szomszédos állomások között. Ehhez az átviendő információt keretekbe (frame) szervezi (ezek tipikusan néhány száz vagy néhány ezer bájtból állnak), amelyek az adatokon kívül természetesen szolgálati közleményeket" (azaz a társentitásnak szóló vezérlő információt) is tartalmaznak (például melyik állomás küldi melyik állomásnak, a címzettnek mit kell a kerettel tennie) ezeket a megfelelő sorrendben elküldi a célállomásnak, majd végül feldolgozza a vevő által visszaküldött nyugtázó kereteket (aminek során esetleg néhány keretet újra kell adnia). A kommunikáció adategysége tehát a keret.

15 Hálózati réteg A hálózati réteg (network layer) fő feladata az, hogy az adatkapcsolati réteg szomszédos állomások közötti átviteli képességére építve megoldja a csomagok eljuttatását a forrásgéptől a célgépig. A legfontosabb kérdés itt az, hogy milyen útvonalon kell a csomagokat a forrásállomástól a célállomásig eljuttatni. A torlódásvédelem (congestion control) megvalósítása is e réteg feladata. Ebben a rétegben az adategységet csomagnak vagy datagrammnak nevezzük.

16 Szállítási réteg A szállítási réteg (transport layer) legfontosabb feladata az, hogy kijavítsa a hálózati rétegben elő forduló esetleges hibákat (például csomagvesztés, sorrendcsere), és így végponttól végpontig terjedő megbízható átvitelt biztosítson. Ebben a rétegben az adategységet szegmensnek nevezzük.

17 Alkalmazási réteg Az alkalmazási réteg (application layer) számos hálózati szolgáltatás protokollját tartalmazhatja, például: elektronikus levelezés, távoli bejelentkezés, különféle fájlátviteli és elérési protokollok. (Ezeket látja" egy átlag felhasználó a hálózatból.) Ebben a rétegben az adategységet üzenetnek nevezzük

18 Protokoll rétegbesorolási modellek Protokoll Protokollréteg Rétegbesorolási modell Hibrid modell Alkalmazási Szállítási Hálózati Adatkapcsolati Fizikai Alkalmazási: szolgáltatások Megjelenítési: tömörítés, titkosítás, kódolás Viszony: szinkronizálás, felhasználói kapcsolatépítés Szolgáltatások Végpontok közötti hibamentes átvitel Útvonalválasztás Hibamentes adattovábbítás biztosítása Bitek csatornárabocsátása

19 Enkapszuláció Hibrid modell Alkalmazási Szállítási Hálózati Adatkapcsolati Fizikai üzenet szegmens datagram keret bitsorozat

20 Hálózati kapcsolóeszközök Kapcsolóelem Jelismétlő - Fizikai réteg, jelek erősítése HUB Többportos jelismétlő ( Híd Adatkapcsolati réteg, szelektív Kapcsoló Többportos híd Útválasztó - Hálózati réteg (IP-cím) Átjáró Szállítási réteg és felette

21 Hálózati kapcsolóeszközök GW eth0 Hub s eth0 R eth1 eth2 Hub s H eth0 H eth0 r H eth0 H eth0 H eth0 eth0 H H eth0 eth0 H

22 A fizikai réteg

23 Csavart érpár UTP= Árnyékolatlan csavart érpár (Unshielded Twisted Pair) FTP= Árnyékolt csavart érpár (Folied Twisted Pair) STP= Árnyékolt csavart érpár (Shielded Twisted Pair) (Kép eredetije:

24 Bekötés T568A (Kép eredetije:

25 Bekötés T568B (Kép eredetije:

26 Egyenes kábel : A-A (v. B-B) (Kép eredetije:

27 Egyenes kábel : A-A (v. B-B) Pl. PC - Kapcsoló (Kép eredetije:

28 Kereszt bekötés : A-B (Kép eredetije:

29 Kereszt bekötés : A-B Pl. PC - PC (Kép eredetije:

30 Bekötések kapcsolási vázlata (Kép eredetije:

31 Optikai kábelek (Kép eredetije:

32 Az adatkapcsolati réteg

33 Adatkapcsolati réteg A MAC alréteg feladata meghatározni, hogy az adott pillanatban az állomások közül melyik adhat a csatornán. Az LLC alréteg feladata a forgalomszabályozás (flow control), a hibajavító kódolás, a nyugtázás és (szükség esetén) az ismétléskérés.

34 Adatkapcsolati réteg Közegelérés: Réselt ALOHA Az átviteli közeg elérési idejét résekre osztjuk. Ha küldendő keret van, a következő időrésben kiküldjük Ha ütközés volt, akkor a következő résben p valószínűséggel újraküldjük, amíg végül sikeres nem lesz a küldés Egyszerű ALOHA Nincsenek rések, ha küldendő keret van rögtön továbbítjuk Ha ütközés volt, a keret küldése után p valószínűséggel újraküldünk 1-p valószínűséggel várunk még egy keretidőt

35 CSMA(/CD) Közegelérés : CSMA Carrier Sense Multiple Access Adás előtt belehallgatunk a csatornába, hogy szabad-e Ha igen, megkezdjük az adást Ha nem, véletlen ideig várunk CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Ha valaki velem azonos időben kezd adni, elhallgatok és véletlen ideig várok

36 MAC-cím Egyedi eszközazonosító, kiosztását az IEEE felügyeli Formája: xx:xx:xx:xx:xx:xx ahol x hexadecimális számjegy Azonos gyártótól származó eszközök fizikai címének első három bájtja azonos ARP (Address Resolution Protocol) IP-cím alapján MAC-cím megadása alhálón belül (enkapszulációhoz szükséges) Hogyan kerül be egy új adat (címpár) a táblázatba? 1. ARP kérdés: Ki tudja az X hálózati cím fizikai címét? 2. A kérdés keretét üzenetszórásos küldéssel az alhálózat valamennyi csomópontja megkapja és feldolgozza. 3. Ha valamely csomópont magára ismer az X hálózati címben, akkor a saját fizikai címével megválaszolja az ARP kérdést. Más alhálóba történő kommunikáció esetén mindig a következő csomópont címét keressük ki

37 MAC-cím Egyedi eszközazonosító, kiosztását az IEEE felügyeli Formája: xx:xx:xx:xx:xx:xx ahol x hexadecimális számjegy Azonos gyártótól származó eszközök fizikai címének első három bájtja azonos Standards.ieee.org/develop/regauth/oui/public.html Az alábbi karaktersorozatok közül melyek lehetnek fizikai címek? A lehetséges fizikai címek közül melyek tartoznak azonos gyártóhoz? F1:19:63:DC:95:24 D9:14:FF:34:A5:BB F1:19:53:BA:5C:11 F1:19:63:34:A5:BB F1:19:63:H5:54:C4 D9:14:FF:DC:95:24 A1:19:55:CD:0F

38 Adatkapcsolati réteg Feladat: Hogyan kérdeznéd le Windows rendszeren géped ARP tábláját? > arp a Az ARP-tábla kiíratása Feladat: Hogyan kérdeznéd le linux rendszeren géped ARP tábláját? $arp Hogyan kérdeznéd le a tiéddel egy alhálózatban lévő gép MAC címét? $ping ip_cím (Így a gép fizikai címe bekerül az ARP táblába) $arp

39 Ethernet kapcsolás A kapcsolók minden portjukhoz a kapcsolási táblában tárolják le az adott porton elérhető gépek Ethernet (MAC) címét. A kapcsolók dinamikusan kezelik kapcsolási táblájukat (az érkező keretek forráscíme alapján). Animáció:

40 Ethernet kapcsolat ellenőrzése $su vagy $sudo i $setxkbmap hu Interfész lekérdezése: $ifconfig eth0 Interfész kikapcsolása: $ifconfig eth0 down Interfész bekapcsolása: $ifconfig eth0 up Információk minden elemről: $ifconfig -a Egyéb eszközök: $mii-tool $ethtool

41 A hálózati réteg

42 Hálózati réteg IP-cím IP-cím: hierarchikus logikai azonosító. A hálózaton minden csomópontnak rendelkeznie kell legalább egy IP-címmel. Felépítése: 4 bájtos azonosító pontozott decimális formában (8 bitenként) 1 bájt átváltása decimális számmá: = 155 Feladat: Alakítsd át a IP címet pontozott decimális formájúra Megoldás:

43 IP cím Pontozott decimális formájú IP cím visszaalakítása bináris formára Példa: Bájtonként kell átalakítani 193?>= = 65?>= = 1?>= 32 1?>= 16 1?>= 8 1?>= 4 1?>= 2 1?>= Megoldás:

44 IP-címosztályok

45 A címosztály meghatározása IP-címosztályok

46 IP-címosztályok A címosztály meghatározása decimális jelölés esetén

47 IP-címosztályok Melyik osztályba tartoznak az alábbi IP-címek?

48 IP-címosztályok Nem egyedi címeket, hanem címtartományokat (hálózat azonosítókat) osztanak ki az intézményeknek. Az IP cím eleje a hálózat azonosítója, a vége a csomópont azonosítója (a hálózaton belül). Az IP forgalomirányítás a hálózati azonosítókra épül. Hány bit hosszú legyen a hálózat azonosítója? Ha túl kicsi, akkor a nagy tartományok kihasználatlanok. Ha túl nagy, akkor csak kis alhálózatok kezelhetők.

49 IP-címosztályok Bit# A osztály 0 Hálózat # Hoszt # Bit# B osztály 1 0 Hálózat # Hoszt # Bit# C osztály Hálózat # Hoszt #

50 Netmaszk A hálózati maszk (netmask): Egy olyan 32 bites maszk, mely 1-es bit értékeket tartalmaz a hálózat és alhálózat azonosításában résztvevő bithelyeken és 0- ás bit értékeket tartalmaz a csomópont azonosítására szolgáló bithelyeken. Prefix hossz: A hálózati maszk segítségével az eredetileg az osztályba sorolás által (statikusan) meghatározott hálózat-gép határ módosítható. A hálózati maszkban szereplő 1-es értékek darabszáma (a hálózat azonosító bithelyek darabszáma).

51 IP-címosztályok Osztály A B C Prefix Netmaszk D multicast címek E speciális célra fenntartva Első bitek Tartomány Speciális IP címek: 0 0: aktuális gép (nem lehet célcím) 0 0 hoszt: aktuális hálózaton a hoszt (nem lehet célcím) hálózat 0 0: hálózatazonosító hálózat 1 1: üzenetszórás a hálózaton 1 1: üzenetszórás saját hálózaton 127.bármi: loopback

52 Netmaszk Olyan 32 tagú bitsorozat, melyben 1 értékkel helyettesítettük a kapcsolódó IPcím hálózati azonosító bitjeit és 0-val a csomópont azonosító biteket. Prefix hossz: a netmaszk elején elhelyezkedő 1-ek száma Példa: 17 prefix hosszú netmaszk: Szokás az IP-cím után / jellel elválasztva megadni ( /17) vagy pontozott decimális alakban: Hálózat azonosító = IP & netmaszk & HA Feladat: Mi a hálózat azonosítója a IP című hosztnak 16 és 26 prefix hosszúságú netmaszk esetén? Megoldás: ( ; )

53 Netmaszk Csomópont azonosító = IP &!netmaszk & CSA Feladat: Mi a csomópontazonosítója a IP című hosztnak 16 és 26 prefix hosszúságú netmaszk esetén? Megoldás: ( ; ) Példa feladat: Adott a /22 IP cím - add meg a hozzá tartozó netmaszkot pontozott decimális alakban - határozd meg a fentiekből a hálózati azonosítót pontozott decimális alakban - határozd meg a csomópontazonosítót pontozott decimális alakban

54 Kiosztható címek Egy adott hálózatban a címtartomány a hálózati azonosítótól (HA 0...0) az adott hálón értelmezett üzenetszórási címig terjed (HA 1...1) Ugyanezen hálózaton a kiosztható címek halmaza a címtartomány, kivéve a hálóazonosítót és az üzenetszórási címet Feladat: Határozzuk meg a /18 hálózatban a címtartományt, a legkisebb és a legnagyobb kiosztható címet

55 Kiosztható címek Netmaszk: Hálózati azonosító: Legkisebb cím: Legnagyobb cím: Megoldás: Címtartomány Legkisebb cím Legnagyobb cím

56 Alhálózatok 3 extra bit az alhálózatok definiálásához 2 n = 2 3 = 8 alhálózat;

57 Alhálózatok Példa: IP cím: Alapértelmezett hálózati maszk: Használjunk 3 bitet alhálózat azonosításra. Hálózati maszk: Összesen 8 alhálózat elkülönítésére van lehetőség.

58 Alhálózatok Az alhálózatok címei: Alhálózat Kiosztható címek Üzenetszórási cím / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /27

59 CIDR Classless Inter-Domain Routing xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx hálózat alhálózat csomópont

60 CIDR Minta kérdések: - Hány bit szükséges 7 alhálózat azonosítására? - Hány bit szüséges 1500 csomópont megcímzéséhez? - Hány csomópontnak adhatunk címet 11 biten? A / 24 hálózatot osszuk fel 6 alhálózatra!

61 CIDR Feladat: Határozzuk meg a kapott hálózatok címtartományát / / / / / /27 LK LN

62 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? xxxxxxxx xxxxxxxx 0xxxxxxx xxxxxxxx 1xxxxxxx xxxxxxxx 00xxxxxx xxxxxxxx 01xxxxxx xxxxxxxx

63 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok 8000 < < < < , 4000, 900, , 4000, 2000, = 3 bit hálóazonosító = 4 bit hálóazonosító = 5 bit hálóazonosító = 6 bit hálóazonosító xxxxx xxxxxxxx 001xxxxx xxxxxxxx 0010xxxx xxxxxxxx 0011xxxx xxxxxxxx 00110xxx xxxxxxxx xx xxxxxxxx 00111xxx xxxxxxxx xx xxxxxxxx

64 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok / / / /22 Címtartományok, maszkok Maszk: Maszk: Maszk: Maszk:

65 CIDR Oszd fel a /22 hálót 8 további alhálózatra / / / / / / / /25

66 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000, 900, 2000 és 8000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? 4000 < < < < = 4 bit hálóazonosító = 6 bit hálóazonosító = 5 bit hálóazonosító = 3 bit hálóazonosító xxxxx xxxxxxxx 001xxxxx xxxxxxxx 0000xxxx xxxxxxxx 0001xxxx xxxxxxxx 00010xxx xxxxxxxx 00011xxx xxxxxxxx xx xxxxxxxx xx xxxxxxxx

67 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000, 900, 2000 és 8000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? / / / / nincs kiosztva

68 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 2000 (Cambridge University), 4000 (Oxford University) és 1000 (Edinborough University) csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? / / / nincs kiosztva

69 CIDR útválasztás Edinborourgh Hálózat azon Maszk Cambridge Hálózat azon Maszk Oxford Hálózat azon Maszk

70 CIDR útválasztás Egy csomag érkezik a címre. Melyik hálózatba kell továbbítani? IP-cím binárisan: IP-cím ÉS Netmaszk, amíg találat nincs a hálózatazonosítóra: Edinborough Nincs találat Cambridge Nincs találat Oxford Találat

71 CIDR A kiszolgálóhoz ( /16) 4000 (Oxford University), 1000 (Edinborough University) és 2000 (Cambridge University) csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? / / /21 IK nincs kiosztva Házi feladat Mi történik, ha a fenti címtartomány-igények kis időkülönbséggel érkeznek? Maszkolással döntse el, merre kell továbbítani a IP-címre érkező csomagot.

72 Route tábla Lekérdezése : $ route n (> route print) $ netstat rn (> netstat nr) Eredmény : célhálózat átjáró netmaszk interfész

73 Route tábla Útválasztás: - netmaszk prefix hossz alapján csökkenő sorrendben haladok a bejegyzéseken - az IP-t maszkolom a megfelelő netmaszkkal - ha a megfelelő célhálót kapom vissza, elküldöm a csomagot a megfelelő átjáróra, egyébként lépek a következő sorra - az alapértelmezett átjáró sora bármely címre megfelel

74 Route tábla Feladat: A routing tábla alapján merre kell haladniuk a , a , és a IP-címnek szóló csomagoknak?

75 Hálózati konfiguráció - DHCP Dinamikus állomáskonfiguráló protokoll (Dynamic Host Configuration Protocol, rövidítve DHCP) Ez a protokoll azt oldja meg, hogy a hálózatra csatlakozó hálózati végpontok automatikusan megkapják a hálózat használatához szükséges beállításokat. Ilyen szokott lenni például az IP-cím, hálózati maszk, alapértelmezett átjáró stb. A DHCP szerver-kliens alapú protokoll, nagy vonalakban a kliensek által küldött DHCP kérésekből, és a szerver által adott DHCP válaszokból áll. A DHCP-vel dinamikusan oszthatóak ki az IP-címek, tehát a hálózatról lecsatlakozó számítógépek IP-címeit megkapják a hálózatra felcsatlakozó számítógépek, ezért hatékonyabban használhatóak ki a szűkebb címtartományok.

76 Hálózati konfiguráció $ ifconfig Kapcsoló nélkül kiíratja a csomópont aktuális hálózati interfész beállításait. Kapcsolókkal alkalmas azok beállítására. $ ifconfig interfésznév ip_cím broadcast broadcast_cím netmask netmaszk Feladat: Milyen módon lehetne bállítani az aktuális csomóponton, hogy az az eth0 interfészén keresztül csatlakozzon a /16 hálózatba, míg eth1 interfészén keresztül a /26 hálózatba. Mindkét esetben a legkisebb kiosztható címet adjuk meg. $ ifconfig eth broadcast netmask $ ifconfig eth broadcast netmask Vagy a kompakt formával: $ ifconfig eth /16 $ ifconfig eth /26

77 Hálózati konfiguráció $ route Kapcsoló nélkül kiíratja a route táblát. Kapcsolókkal alkalmas sorokat adhatunk a táblához. $ route add -net hálózat_cím netmask netmaszk {dev interfész gw ip_cím} $ route add default gw ip_cím Feladat: Milyen módon lehetne bállítani az aktuális csomóponton, hogy az az eth0 interfészén keresztül csatlakozzon a /16 hálózatba, míg eth1 interfészén keresztül a /26 hálózatba. Mindkét esetben a legkisebb kiosztható címet adjuk meg. Állítsuk be a fenti csomópont route tábláját úgy hogy az a csomagokat a megfelelő hálóba továbbítsa. Az alapértelmezett átjáró címe legyen $ route add -net netmask dev eth0 ($route add net /16 eth0) $ route add -net netmask dev eth1 $ route add default gw

78 Hálózati konfiguráció /26 H1 eth0 eth0 R eth2 GW /26 H2 eth0 eth1 Feladat: konfiguráld a fenti ábrán szereplő R routert. A router az eth0 interfészén keresztül kapcsolódik a H1 hosztot tartalmazó és az eth1 interfészén keresztül a H2 hosztot tartalmazó hálózathoz. Az internetet a GW átjáról keresztül éri el. $ ifconfig eth broadcast netmask $ ifconfig eth broadcast netmask $ ifconfig eth broadcast netmask $ route add -net netmask dev eth0 $ route add -net netmask dev eth1 $ route add -net netmask dev eth2 $ route add default gw

79 Route tábla Az előbbi példa R routerének táblála: Célhálózat Átjáró Netmaszk Interfész eth eth eth eth2

80 Hálózati konfiguráció Feladat: Konfiguráljuk a fenti ábrán szereplő Hx csomópontok és Ry routerek interfészeit a megfelelő hálózat címtartományából, majd állítsuk be a routing táblákat úgy, hogy minden eszköz el tudjon érni minden eszközt. Ha a csomag címzettje egyéb hálózathoz tartozik, a csomagot az ISP_R router irányába továbbítsuk.

81

82

83 A szállítási réteg

84 Szállítási réteg 5 4 3>= 4 5 TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol nyalábolás/nyalábbontás adatintegritás megbízható adatszállítás forgalomszabályozás

85 UDP/TCP UDP (User Datagram Protocol): Összeköttetés nélküli szállítás - Alkalmazási szinten szabályozható - Nincs összeköttetés felépítés - Állapotmentes összeköttetések - Kis csomagfejrész többletterhelés TCP (Transmission Control Protocol): Összeköttetés alapú szállítás - állandó kapcsolat épül fel háromutas kézfogás - nagyobb fejrész (forgalomirányításhoz) - sorszám -> nyugtaszám - vételi ablak - opciók (beállító üzeneteknél) - jelzőmező (ACK, RST, SYN, FIN, PSH, URG)

86 Port azonosítók Port azonosítók: 16 bit, Kapcsolat azonosítása: Protokoll + IP(fa) + Port(Fa) + IP(cél) + PORT(cél) Regisztrált szolgáltatások listája: /etc/services $ cat /etc/services $ cat /etc/services grep HTTP $ grep http /etc/services $ less /etc/services Nézzük meg az ismertebb szolgáltatások portszámai (FTP, Telnet, SSH, SMTP, HTTP, HTTPs, DNS)

87 Háromutas kézfogás SYN + sorszám ACK+SYN+nyugtaszám+sorszám ACK+nyugtaszám

88 Az alkalmazási réteg

89 Hálózati alkalmazási archtektúrák Kliens-szerver architektúra Kliens: kérések, szakaszos működés Szerver: válaszok, folyamatos működés, IP-cím Pl. web, ftp, P2P (peer to peer) arcitektúra Egyenrangú társak közötti kommunikáció Felhasználók által kezelt eszközök Önskálázhatóság Biztonsági nehézségek Pl. fájlcserélők, IP-telefon stb.

90 Kommunikáló folyamatok hoszt vagy szerver hoszt vagy szerver folyamat socket TCP pufferekkel, változókkal Az alkalmazásfejlesztő kezeli Internet folyamat socket TCP pufferekkel, változókkal Szállítási szolgáltatás Az OS kezeli TCP Összeköttetés-alapú szolgáltatás UDP Összeköttetés nélküli szolgáltatás A TCP továbbfejlesztése alkalmazás rétegben implementált kiegészítésekkel: SSL (Secure Sockets Layer)

91 Internetes alkalmazások Alkalmazás Rétegprotokoll Szállítási protokoll SMTP TCP Távoli terminálelérés Telnet TCP Web HTTP TCP Fájlátvitel FTP TCP Multimédia HTTP TCP v. UDP Internetes telefon SIP, RTP (v. Skype) UDP

92 Internetes alkalmazások - példa Web Kliens-szerver alkalmazás, összetevői: Formátumszabvány HTML Webböngészők Firefox, Chrome stb. Webszerverek pl. Apache Alkalmazási protokoll HTTP Weboldal: alap HTML-fálj, hivatkozott dokumentumok, egyéb hivatkozások URL (Uniform Resource Locator): hosztnév+elérési útvonal

93 A HTTP áttekintése HTTP Kliens HTTP-kérés Szerver HTTP-válasz Időleges összeköttetés: Minden kérés-válasz külön TCP-összeköttetéssel Állandó összeköttetés: Több pár ugyanazon a TCP-összeköttetéssel Port: 80 RTT Round Trip Time Párhuzamos TCP-kapcsolatok

94 A HTTP kérés és válasz TCP-összeköttetés kezdeményezése RTT Fájl kérése RTT Fájlátvitel ideje A fájl megérkezett idő idő

95 HTTP-kérés HTTP-üzenetformátumok Kéréssor: metódus, URL, verzió Fejlécsorok: név:, érték : név:, érték Üres sor Törzs GET /valahol/index.html HTTP/1.1 Host: User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:hu

96 HTTP-válasz HTTP-üzenetformátumok Állapotsor: verzió, állapotkód, állapotszöveg Fejléccorok: név:, érték : név:, érték Üres sor Törzs HTTP/ OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun Content-Length: 6821 Content-Type: text/html Adatok...

97 HTTP-válasz HTTP-üzenetformátumok A leggyakrabbanhasznált metódusok: GET, HEAD (v1.0) Ezeken kívül még 6 egyéb metódus létezik (POST (v1.0), PUT, DELETE, TRACE, OPTIONS, CONNECT) Állapotkódok: 1xx: Informatív 2xx: Siker (pl. 200) 3xx: Átirányítás 4xx: Kliens hiba (pl. 404) 5xx: Szerver hiba Sütik (cookies): a felhasználói állapot megőrzése szerveroldal: Adatb. bejegyzés (válaszban: Set-cookie: szám) kliensoldal: sütifájlok (kérésben: Cookie: szám)

98 HTTP példák telnet irh.inf.unideb.hu 80 GET /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet irh.inf.unideb.hu 80 GET /user/kuki/index.htm HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet irh.inf.unideb.hu 80 HEAD /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet irh.inf.unideb.hu 80 head /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet 80 HEAD /index.php HTTP/1.1 Host:

99 Az FTP áttekintése Felhasználó v. hoszt FTP felhaszn. interfész FTP kliens Helyi fájlrendszer fájlátvitel FTP szerver Távoli fájlrendszer Két párhuzamos TCP-összeköttetés vezérlési összeköttetés (control, port 21) adatátviteli összeköttetés (data, port 20)

100 A fontosabb FTP-parancsok USER felhasználónév (pl. anonymous) PASS jelszó LIST (távoli fájllista) RETR fájlnév (letöltés) STOR fájlnév (feltöltés) MKD mappa (könyvtár létrehozás) RMD mappa (könyvtár törlés) CWD mappa (könyvtár váltás) QUIT (kilépés)

101 A fontosabb FTP-üzenetek 125 Data connection already open; transfer starting. 150 File status okay; about to open data connection. 200 Command okay. 221 Service closing control connection. 226 Closing data connection. 230 User logged in, proceed. 250 Requested file action okay, completed. 331 User name okay, need password. 421 Service not available, closing control connection. 425 Can't open data connection. 426 Connection closed; transfer aborted. 452 Requested action not taken. Insufficient storage space in system. 500 Syntax error, command unrecognized. 502 Command not implemented. 503 Bad sequence of commands. 530 Not logged in. 550 Requested action not taken.

102 FTP példák Az ftp.debian.org helyen névtelen belépéssel listázni a gyökérkönyvtár tartalmát és letölteni a README fájlt. Windows vagy Linux kliensprogramok segítségével.

103 FTP FTP két csatornájának szemléltetése telnet segítségével. 1. terminál 2.terminál telnet ftp_cím 21 (pl. ftp.externet.hu) USER felhasználó PASS jelszó PASV LIST CWD könytár RETR letöltendő_file STOR feltöltendő_file QUIT telnet ftp_cím terminal1_pasv_alapjan_számított_port PASV alapján port szímtása: (az első négy tag az IP) az utolsó előtti szám * az utolsó szám

104 szerver SMTP szerver POP3/IMAP SMTP kliens SMTP: Simple Mail Transfer Protocol POP: Post Office Protocol IMAP: Interim Mail Access Protocol IMAP2: Interactive Mail Access Protocol IMAP4: Internet Message Access Protocol MIME: Multipurpose Internet Mail Extension

105 1 kliens Levelező szerver Levelező szerver 5 6 kliens Hozzáférési protokollok (6) POP3 [RFC 1939] IMAP4 [RFC 3501] user pass list retr dele quit

106 POP3 portja: $ cat /etc/services grep smtp SMTP $ telnet mail_server 25 HELO xy MAIL FROM: xyz@mail_server RCPT TO: abc@gmail.com DATA A levél szövege <cr>.<cr> QUIT

107 POP3 Feladat: Olvassuk el levelinket telnet segítségével. POP3 portja: $ cat /etc/services grep pop3 $ telnet mail_server 110 USER felhasználó PASS jelszó LIST retr levél_sorszám QUIT A legtöbb mail szerver már ssl-t használ elérés ssl segítségével: $ openssl s_client -connect pop.gmail.com:995

108 IMAP Az openssl segítségével ugyanúgy csatlakozhatunk távoli levelező szerverünkhöz, mint POP3 esetén. IMAP portja: $ cat /etc/services grep imap Csatlakozás telnet segítségével: $ telnet mail_server 143 A legtöbb mail szerver már itt is ssl-t használ elérés ssl segítségével: $ openssl s_client -crlf -connect imap.gmail.com:993 a01 login loginnev jelszo a02 list / * a03 select INBOX a04 fetch 1:* FLAGS a05 FETCH 1 body[text] a06 logout

109 Helyi beállítások DNS

110 DNS Helyi beállítások Hosztnév lekérdezése/beállítása: $ hostname Helyi névhozzárendelések beállítása: /etc/hosts fileban Formája: ip név [név]... DNS szerver beállítása: /etc/resolv.conf nameserver ip_cím Névfeloldási mód beállítása: /etc/host.conf multi on order hosts,bind,nis trim unideb.hu

111 DNS Elosztott adatbázis, melyet hierarchikusan szervezett DNS szerverekkel valósítanak meg Protokoll, mely lehetővé teszi hosztok számára lekérdezések végrehajtását ebben az adatbázisban Az adatbázis felépítése: Gyökér DNS szerverek (összesen 13 db, A-M-ig) TLD (Top Level Domain) szerverei. Pl országok szerverei (hu, fr, com...) Hiteles DNS szerverek: minden olyan szervezet, mely nyilvánosan elérhető hosztokat üzemeltet, nyilvános DNS bejegyzéseket kell, hogy szolgáltasson. Ezt saját hiteles DNS szerverén keresztül teheti meg. Helyi DNS szerver: Nem tartozik szorosan a DNS hierarchiába, ugyanakkor fontos a szerepük pl a chachelés miatt.

112 DNS gyökérszerverek e NASA Mt View, CA f Internet Software C. Palo Alto, CA (and 36 other locations) a Verisign, Dulles, VA c Cogent, Herndon, VA (also LA) d U Maryland College Park, MD g US DoD Vienna, VA h ARL Aberdeen, MD j Verisign, ( 21 locations) k RIPE London (also 16 other locations) i Autonomica, Stockholm (plus 28 other locations) m WIDE Tokyo (also Seoul, Paris, SF) b USC-ISI Marina del Rey, CA l ICANN Los Angeles, CA 13 gyökérszerver a világban

113 DNS lekérdezés működése Gyökér DNS szerver TLD szerver 5 Helyi DNS szerver hoszt 7 Hiteles DNS szerver Keresett hoszt xavier.dtp.atomki.hu Kérdés: xavier.dtp.atomki.hu

114 DNS erőforrás rekordok (RR) Formája: (Name, Value, Type, TTL) Mennyi idő után kell törölni a bejegyzést A hosztnév, Value IP cím, Name név pl: (relay1.foo.bar.com, , A) NS névszerver, Value ottani DNS szerver, Name tartomány pl: (foo.com, dns.foo.com, NS) CNAME álnévhez tartozó név, Value kanonikus név, Name álnév pl: (foo.com. relay1.foo.bar.com, CNAME) MX levelezőszerver, Value kanonikus név, Name hosztnév pl: (foo.com. mail.bar.foo.com, MX)

115 DNS feladatok nslookup erőforrásrekordok lekérdezése Parancssoros mód: $ nslookup -type=mx unideb.hu (a név helyén ip is lehet) Interaktív mód: $ nslookup > set type=mx v. set q=mx > unideb.hu > exit dig erőforrásrekordok lekérdezése Forma: $ dig szerver_nev tipus Fordított lekérdezés: $ dig -x szerver_ip host erőforrásrekordok lekérdezése (egyszerű kimenet) Forma: $ host -t tipus szerver_nev/domain -a kapcsoló segítségével a dig-hez hasonló kimenetet kapunk

116 DNS feladatok Példa feladatok: 1. Írasd ki, milyen helyi névszerverek érhetők el az unideb.hu domain-en 2. Írasd ki milyen levelezőszervereket használ a gmail.com 3. Keresd meg az irh.inf.unideb.hu aliashoz tartozó kanonikus nevet 4. Írasd ki az unideb.hu-val kapcsolatos összes erőforrásrekordot 5. Milyen globális néven érhető el a IP-című gép?

117 netcat Feladat (szerver): indítsunk saját szervert, ami az 5555 porton várja a kliens jelentkezését $ nc -l p port_száma Feladat (kliens): csatlakozzunk az imént indított szerverhez $ telnet ip_cim port_száma $ nc ip_cim port_száma Feladat: nc segítségével döntsük el, hogy a xavier.dtp.atomki.hu hoszton nyitva van-e a 25-ös port tcp protokoll menti kommunikációra $ nc -vz xavier.dtp.atomki.hu 25 -t Intervallum megadása is lehetséges: $ nc -vz xavier.dtp.atomki.hu t

118 Hálózati statisztika nmap Feladata: Nyitott portok felkutatása: $ nmap -v domino.inf.unideb.hu Operációs rendszer ujjlenyomatának azonosítása: $ nmap -v -O domino.inf.unideb.hu netstat helyi statisztikák Kapcsolói: -a minden socket -r routing tábla -t tcp portok -i interfészek -u udp portok -s általános statisztikák -l csak fogadó