Elméleti áttekintés. 1.1 Fizikai interfészek

Átírás

1 Elméleti áttekintés 1.1 Fizikai interfészek A mérésben szereplő eszköz (router) két fontos, különböző fizikai átviteli közegen működő, adatkommunikációra alkalmas interfésszel rendelkezik. A vezetékes adatátviteli továbbításra TP közegre kialakított 10/100/1000 Ethernet csatolók (WAN és LAN funkcióval) állnak a rendelkezésünkre (IEEE 802.3) és a vezeték nélküli kommunikációra (WLAN) egy rádiós interfész (IEEE ), mely az ISM sávban (2,4GHz) működik. A WLAN segítségével elsősorban mobileszközeinket (laptop, tablet, mobiltelefon stb.) csatlakoztathatjuk a hálózathoz, de kábelezési nehézségek esetén akár fix telepítésű berendezések (például okostv) adatátviteli megoldása is kivitelezhető. A WLAN hozzáférési pont (access point) jelen esetben a router interfészét jelenti (infrastruktúra üzemmódban), beazonosítása a rádiósan is kisugárzott SSID teszi lehetővé. Ha nem szeretnénk az azonosítónkat mindenki felé láthatóvá tenni, akkor az SSID kisugárzás a konfigurációban tiltható. A fizikai interfész és a szervesen hozzá kapcsolódó adatkapcsolati réteg sokszor nem választható szét! 1.2 Adatkapcsolati réteg A manapság leginkább elterjedt helyi hálózati szabvány az IEEE (bár nem teljesen egyezik meg a Xerox által kifejlesztett előddel, de szokás ezt is Ethernetnek nevezni), köszönhetően az egyszerű és így olcsó kábelezésnek, illetve a nagy gyártási sorozatok miatt szinte fillérekbe kerülő hálózati eszközöknek köszönhető a népszerűsége. Az IEEE802.3 kompatibilis aktív eszközök mindegyike rendelkezik egy egyedi azonosítóval, amelyet MAC (Media Access Control) címnek neveznek. Ez a 48 bit méretű bináris szám azonosítja a végpontot, amire az Ethernet üzenetszórásos működési elve miatt van szükség. A küldeni kívánt adatelemet (frame/ keret) a feladó ellátja a címzett címinformációjával, majd a közös használatú közvetítő közegbe sugározza. Ezt az adatelemet az összes, közös közegre kapcsolt végpont fogja, de csak a címzettnek szabad rá válaszolnia. A több, egyidejű küldési szándék kezelésére ütközésfigyelést vagy ütközés elkerülést alkalmaznak (CSMA/CD a és CSMA/CA a WLAN esetében). Belátható, hogy a hálózat végpont számának növelésével az ütközések esélye is növekszik, ezért a korszerű kapcsoló eszközök védekeznek ez ellen. Egy switch figyeli az egyes bemenetein áthaladó adatforgalmat, és intelligens módon "rövidre zárja" a két portja között folyó kommunikációt. A kezdeti szándék szerint egy MAC cím az egész világon egyedi kellene hogy legyen, ezért ennek kiosztását egy központi szervezett végzi oly módon, hogy a 48 bit felét ők adják ki a gyártóknak, a másik felét pedig a gyártó határozza meg. Sajnos az idők folyamán ez a fegyelem fellazult, sőt bizonyos okokból a hálózati eszköz MAC címe programból átírható, így egy ilyen címet nem lehet teljesen egyedinek tekinteni. 1

2 1.3 Hálózati réteg (IP) A napjainkban leggyakrabban használt hálózati protokollcsomag a TCP/IP illetve az UDP/IP. Ezek valójában nem csak a hálózati réteget, hanem az eggyel felette elhelyezkedő szállítási réteget is lefedik. A hálózati rétegben az Internet Protocol (IP) szinte egyeduralkodónak tekinthető, főként mióta a Novell IPX/SPX protokoll csomagja sokat vesztett népszerűségéből. Az IP ellentétben az IEEE módszerével logikai címeket használ, amelyek lehetővé teszik globális használatát. Fő feladata a különböző helyi hálózatok összekötése, amelyhez 32 bites címeket alkalmaz, ezek az IP címek. Az IP címet 4 darab 8 bites. (pont) karakterrel elválasztott decimális számmal adják meg. Mivel minden érték 8 bites, ezért a lehetséges értékek 0 és 255 között mozoghatnak. Minden IP cím két részre osztott: - a hálózati címbitek kombinációja azonosítja a helyi hálózatot - a végpont címbitek kombinációja azonosítja a helyi hálózaton belül a végpontot. Például: a IP címből ( alhálózati maszk mellett lásd IP osztályok) a jelöli ki a helyi hálózatot, a végén található 3-as érték pedig a helyi hálózaton belül azonosítja a végpontot. A hálózati rétegben működő routerek a 2. rétegbeli kereteket újabb fejléccel látják el, így a továbbított adatot már csomagoknak nevezzük. Egy csomag továbbításának módjai a következők lehetnek: unicast: mikor egy meghatározott címzettnek továbbítja; anycast: mikor több lehetséges címzett közül valakinek; broadcast: mikor egy alhálózat minden tagjának továbbítja. 2

3 Az IPv4 csomag fejlécében a következő mezők találhatók: - Verziószám (4 bit) - Fejléc hossz (4 bit) - Szolgálat típus (16 bit, prioritás) - Teljes hossz (16 bit) - Azonosító (16 bit, a csomag azonosítója tördelés esetére) - Jelzőbitek (3 bit, Don't fragment, More Fragment, a harmadik bit nem használt) - Tördelési eltolás (13 bit, részekre tördelt IP csomag esetén a töredék kezdőcíme/8 a teljes csomagon belül) - Engedélyezett életkor (8 bit, elvileg a hálózaton belül eltölthető másodpercek száma, de egyre inkább a maximális útválasztó szám, amin a csomag áthaladhat. Minden router ennek a mezőnek az értékét köteles legalább 1-gyel csökkenteni, még akkor is, ha a csomagtovábbítás ideje 1 másodpercnél rövidebb időt vett igénybe. Gyakran ezt a mezőt Hop-count -nak is nevezzük.) - Hordozott protokoll (8 bit, a szállítási réteg protokollját adja meg. 1=ICMP, 6=TCP, 17=UDP) - Fejléc ellenőrző összeg (16 bit) - Forráscím (32 bits, a feladó IP címe) - Célcím (32 bit, a címzett IP címe) Az adatelemek (csomagok) továbbítása a hálózaton speciális eszközökkel történik, amelyek a csomag fejlécében található címinformációk alapján képesek meghatározni a célhálózathoz tartozó útirányt, majd a megfelelő eszköznek továbbítani azt. Ezeket a kapcsoló eszközöket nevezik útválasztónak (router), ezek általában célszámítógépek. Ahhoz, hogy egy router képes legyen a célhálózatot megtalálni, szüksége van információkra: - szükséges meghatároznia, hogy a cél IP cím mely bitjei a hálózati bitek (egy közbenső útválasztónak elegendő a célhálózattal foglalkoznia, a célhálózaton belüli kézbesítést már az ottani kapcsolóeszköz végzi) 3

4 - tudnia kell, mely célhálózatok milyen irányban találhatók, melyik csatolóra kell továbbítani az adatokat. Az ilyen információkat tartalmazó táblázatot szokás "routing table" néven emlegetni. - ismernie kell egy "menekülési" útvonalat, ahova minden olyan csomagot továbbít, amelyhez nem rendelkezik továbbítási információkkal (last resort) Mint láttuk, a fejlécben nem szerepel olyan adat, ami segítené a routert a hálózati címbitek meghatározásában. Nyilvánvaló, hogy ehhez valamiféle megállapodás szükséges, a 32 bitet valahol szét kell vágni hálózati és végpont címekre. A statikus szétbontás nem lenne túl hatékony, mivel nagyon sok, méretben különböző hálózat működik a világon. Ezért az IP tervezésekor (az IP-t egyébként az RFC 791 írja le) a címeket hálózati osztályokba sorolták. Azért, hogy egy router minél gyorsabban meg tudja határozni a felbontást, a cím első néhány bitje határozza meg az osztályba sorolást: Az osztályba sorolás kiválóan működött mindaddig, amíg volt elegendő kiosztható hálózati cím. Azonban az A osztályok feleslegesen nagy méretű hálózatokat címeztek, a B osztályok iránt pedig akkora volt az érdeklődés, hogy elfogytak. Bevezették az osztály nélküli IP-t (Classless IP), amely az IP címek jobb kihasználását teszik lehetővé. 4

5 Példa: Legyen a címünk: /30 (Az IP címet követő /30 azt jelenti, hogy a 4*8=32 bitből a felső harminc bit jelöli a hálózatot, a maradék kettő bit pedig a hálózatban lévő eszközök azonosítója.) alhálózati maszk: Binárisan felírva: hálózat hoszt Vegyük az utolsó oktettet: bit szolgál az alhálózat, és 2 bit a hosztok azonosítására, azaz végpont címezhető. A binárisan: Nézzük az utolsó 8 bitet: Ebből látható, hogy a hálózati címünk , a végpont címe pedig a Ugyanebben a hálózatban még megcímezhető a végpont is, a csupa 1-esekből álló hoszt azonosító pedig az alhálózat üzenetszórásos, vagyis broadcast címe. Ez azt jelenti, hogy a 193,10,24,131 címre küldött üzenet a 129 és 130 végű IP címmel jelölt eszközhöz egyaránt megérkezik. maszk: IP cím: Ezzel a hálózati maszkkal kialakítható többek között a /30 hálózat is, melyben hasonlóképpen címezhető 2 host a és a , a pedig a broadcast cím: hálózat hoszt maszk: hálózati cím 1. végpont cím 2. végpont cím broadcast cím

6 Vagyis, egy IP hálózati végpont beállításához szükséges tudni: - az eszköz IP címét - az IP címhez tartozó hálózati maszkot (ennek segítségével képes az eszköz meghatározni, hogy a címzett a saját helyi hálózatban, vagy egy távoli hálózatban található-e) - egy olyan IP címet, ahova mindazokat a csomagokat küldheti, amelyek nem a saját helyi hálózatba irányulnak. Helyi IEEE802.3 hálózaton belül a végpont képes saját maga is célba juttatni a csomagot (ARP segítségével MAC cím meghatározása, majd üzenet küldése). - kényelmi funkcióként egy névfeloldó szerver címe (hogy a felhasználónak ne kelljen IP címeket megjegyezni, hanem a sokkal emberibb domain neveket használhassa). Egy másik megoldás az IP címekkel való takarékoskodásra a hálózati címfordítás (NAT-Network Address Translation, pontosabban NAPT Network Address and Port Translation). Egy céges/otthoni hálózat több számítógépet is tartalmazhat, amit ha LAN-nal kötnek össze, akkor ezek ún. nem nyilvános ( belső ) IP címeket használnak az egymással való kommunikáció során: / / /32 A fenti tartományokba eső nem nyilvános IP címek kizárólag szeparált hálózatokban (például LAN-okban) használhatóak. Ha egy IP csomag a nyilvános hálózatban egy nem nyilvános IP címmel jelenik meg, akkor a nyilvános hálózati router az ilyen csomagokat azonnal eldobja. A NAT lényege, hogy egy cég/otthon egyetlen vagy legalábbis kevés nyilvános IP címet kap az internetszolgáltatótól. A cég/otthon eszközei a nem nyilvános IP tartományból kapnak IP címet. Amikor egy csomag elhagyja a belső hálózatot, megtörténik a címfordítás, a csomag külső, nyilvános IP címet kap. Hálózati címfordításra képes eszköz pl. a router, tűzfal vagy erre kialakított NAT szerver. 1.4 Szállítási réteg A szállítási réteg szükségességét az indokolja, hogy az IP réteg csak végpontokat képes megkülönböztetni, a végpontokon működő alkalmazásokat nem, illetve az útválasztás hatékonyságának érdekében az IP nem tartalmaz hibajavítási funkciókat. A TCP képes egy fizikai végponton (amit az IP cím határoz meg) több, párhuzamosan működő szolgáltatás 6

7 közötti adatforgalom lebonyolítására. Minden kommunikáló alkalmazás egy 16 bites azonosítót kap (port cím), amelyet a TCP/IP-t megvalósító rendszerfunkciók felügyelnek. Az 1024 alatti számok a well-known portok pl.: FTP-20 és 21, SMTP-25, HTTP-80, POP3-110 stb. Egy TCP adatfolyamot összesen 4 adat határoz meg egyértelműen: - A feladó IP címe - A feladó port címe - A címzett IP címe - A címzett port címe. Ezek segítségével képes a TCP alréteg meghatározni, hogy egy tetszőleges, beérkező adatcsomagot melyik alkalmazáshoz kell továbbítania. A TCP a portcímek bevezetése mellett gondoskodik az adatfolyam sorrendhelyes, hibamentes átviteléről is. A kommunikáció megkezdése előtt megtörténik egy logikai kapcsolat létrehozása is (három utas kézfogás). A hibás átvitel felfedését a teljes TCP adategységre képzett ellenőrző összeg teszi lehetővé, a sorrendhelyességet illetve a hibás csomagok újrakérését pedig sorszámozással oldják meg (Sequence Number, Acknowledgment Number). Az UDP nem tartalmaz kapcsolatfelvételi folyamatot, sorrendhelyességi mechanizmusokat, újraküldést, hibavédelmet. Általában DNS lekérdezésekre, real time kapcsolatoknál, és adatszórásra használják. 7

8 Mérési összeállítás A mérés megkezdése előtt ellenőrizze a hálózati összeköttetést: A router első bekapcsolását követően célszerű a konfigurálást a vezetékes interfészen kezdeni. A kapcsolatot egy CAT5e patch kábellel alakíthatjuk ki. A konfiguráló számítógép beállítása olyan legyen, hogy az IP címet a számítógép DHCP szervertől várja. 8

9 Mérési feladatok 1. A router konfigurálásához nézze meg az alapértelmezett átjáró(útvonal) IP címét. ( ikonra kattintva, majd Kapcsolatinformációk) 2. Jelentkezzen be a router adminisztrációs felületére. Ezt egy tetszőleges internetes böngésző (például Internet Explorer, Firefox, Opera) segítségével teheti meg, az alapértelmezett átjáró IP, vagy a címet beírva. A bejelentkezés alapadatai: Felhasználónév (User Name): admin Jelszó (Password): admin Ezek alapértelmezetten rá vannak írva a router aljára, később célszerű megváltoztatni! 3. A bejövő internet kapcsolathoz (WAN) válasszuk a Dinamic IP -t. 9

10 4. A Wireless/Wireless Settings menüben a vezeték nélküli hálózat azonosítóját (SSID) állítsa be az egyik mérőhelyen Router A, míg a másikon Router B névre, régió Hungary és a mód 11bgn mixed legyen! 5. Nyissa meg a LinSSID alkalmazást! Kattintson a Run gombra és értelmezze az ott látottakat: mit minek a függvényében ábrázol? 5 tetszőleges hálózat kiválasztásával értelmezze az ábrát! A Wireless/Wireless Settings menüben a csatornát válassza meg fixre, változtasson csatornaszélességet, majd ellenőrizze az alkalmazásban! Mire jó az automatikus csatornaválasztás? 10

11 6. Az adattitkosítási protokollt állítsa be WPA/WPA2 Personal -ra, a verziót WPA2- PSK -ra, a titkosítási módot AES -re, a jelszó hiradastechnika legyen! A beállításokat ellenőrizze le a LinSSID alkalmazással! 7. Állítson be szabályt a Wireless MAC Filtering menüpontban. Egyeztessen a szomszédos mérőhely netbook MAC címét illetően, és tiltsa ki a szomszédot a saját WLAN hálózatából (nyisson egy terminálablakot, és ifconfig paranccsal nézze meg a MAC címeket) Ügyeljen arra, hogy két MAC cím lesz látható: a vezetékes és vezeték nélküli hálózati interfésznek is külön címe van. Értelemszerűen a szabályban azt alkalmazza, amelyikre a beállítás vonatkozik!) Az asztalkon található kapcsolódobozok 1-4 csatlakozója közül egyet kiválasztva kössük össze a router WAN interfészével, mellyel az internethez csatlakozhatunk. Próbáljunk meg kapcsolódni a másik géppel a routerhez. Mi történik? 11

12 8. A DHCP szerver IP cím tartománya kezdődjön a zel és végződjön nel. Mit kell látnunk, ha újrakapcsolódás után megnézzük az IP címünket? 9. A WLAN kimenő jel szintjét (Transmit Power) állítsa be először Low, Medium, majd High értékekre! A beállításokat ellenőrizze a LinSSID alkalmazásban! Mit tapasztalunk és miért? 12

13 10. A tűzfal beállításaiban állítsa be a következő szűrési feltételt: Az Access Control/Target menüjében álltsa be a tiltani kívánt weboldalt, válassza a Domain Name módot! Az Access Control/Host menüben állítsa be a hosztot, amelyikre a tiltás érvényes lesz. Válasszuk a MAC Address módot. Nyisson egy terminálablakot, és az ifconfig paranccsal nézze meg a MAC címeket a 7. feladathoz hasonlóan! Amennyiben Etherneten kapcsolódunk a routerhez, az Ethernet adapter MAC címét, ha vezetéknélküli kapcsolattal, a vezetéknélküli hálózati adapter MAC címét adjuk meg! 13

14 Az Access Control/Schedule menüben állítsuk be a tiltásra vonatkozó időintervallumot! A tiltás legyen érvényes hétfő és péntek között, 08:00-20:00-ig! Az Access Control/Rule menüben állítsuk össze a szabályt! Engedélyezzük az Access Controlt, jelöljük be a Deny -t! Ellenőrizzük, hogy helyesen működik-e! 14

15 11. Változtassa meg a belépési jelszót kando ra, az System Tools/Password menüben. 12. Az eddigi beállításokat mutassa meg az oktatónak! 13. Állítsa vissza a router beállításait gyárira a System Tools/Factory Defaults menüben! Kérdések: 1. Mit jelent az SSID? 2. Mutassa be a MAC és az IP címet! (IPv4) Mire szolgálnak ezek a címek, hol használjuk ezeket? 3. Mi a különbség a switch és a router között? 4. Mik azok az IP osztályok, mire szolgál az alhálózati maszk? 5. Mik azok az osztály nélküli IP címek? 6. Mire szolgál a hálózati címfordítás? Mondjon rá példát tetszőleges IP címek megadásával! 7. Mit kell tudni az alábbi IP címekről? Fejtse ki minél részletesebben, írja fel bináris alakban is! Mindegyik helyes IP cím? / / / / /30 15