A TCP/IP számos adatkapcsolati réteggel együtt tud működni:

Átírás

1 lab Vezetékes átvitel Adatkapcsolati réteg Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Adatkapcsolati réteg Feladata: IP datagrammokat küld és fogad az IP modulnak ARP kéréseket, válaszokat továbbít az ARP modulnak Address Resolution Protocol RARP kéréseket, válaszokat továbbít az RARP modulnak Reverse Address Resolution Protocol A TCP/IP számos adatkapcsolati réteggel együtt tud működni: Ethernet, token ring, FDDI, RS-3 soros vonal, stb. 1

2 lab Ethernet Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Ethernet és az IEEE 80 enkapszuláció Ethernet 198-től szabvány (DEC, Intel, Xerox) Helyi hálózati (LAN) technológiában vezető CSMA/CD hozzáférésvezérlés 10 Mbit/s 48 bites címtér Néhány évvel később, IEEE 80 bizottság: Szabványcsoportot hoznak létre: 80.3 : CSMA/CD típusú hálózatokhoz 80.4 : token bus hálózatok 80.5 : token ring hálózatok 80. : LLC réteg a fenti három szabványhoz 80.{,3} különböző keretformátum a valódi Ethernethez képest 4

3 IP datagrammok enkapszulációja Szabványok: Ethernet hálózatokhoz: RFC 894 IEEE 80 hálózatokhoz: RFC 104 A hosztokra vonatkozó előírások: Minden Internetre csatlakozó hoszt 10 Mbit/s Ethernet vezetékkel legyen csatlakoztatva Képes legyen küldeni és fogadni RFC 894 enkapszulációjú csomagokat Tudjon fogadni RFC 104, RFC 894 típusú csomagokat Lehetőség szerint képes lehet RFC 104 típusú csomagokat küldeni Ha mindkettőt képes kezelni az alapértelmezett az RFC 894 csomagtípus legyen 5 IEEE 80./80.3 enkapszuláció 80.3 MAC 80. LLC 80. SNAP Destination Addr. Source Addr. Length DSAP AA SSAP AA Cntl 03 Org code 00 Type Data CRC bytes 4 Type 0800 IP datagram bytes Type 0806 ARP request/reply 8 bytes PAD 10 Type 8035 RARP request/reply 8 bytes PAD

4 Destination Addr. Source Addr. Type Ethernet encapsulation Data CRC bytes 4 Type 0800 IP datagram bytes Type 0806 ARP request/reply PAD Type bytes RARP request/reply 18 PAD 8 bytes 18 7 lab Serial Line IP, SLIP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 4

5 Serial Line IP, SLIP IP csomagok egyszerű enkapszulációja soros vonalon Kapcsolódó szabvány: RFC 1055 Keretezési szabályok: Az IP datagram kezdete és befejezése END(0xc0) Ha az IP datagram valamely bájtja END: 0xdb,0xdc 0xdb : SLIP ESC character Ha az IP datagram valamely bájtja: 0xdb 0xdb, 0xdd kell továbbítani a db helyett 9 SLIP enkapszuláció IP datagram c0 1 db 1 c0 db dc db dd c

6 A SLIP hiányosságai Minden végpontnak ismernie kell a másik végpont IP címét Nincs megoldás arra, hogy a végpontok egymást címeikről tudassák. Nincs típus mező Ha soros vonalat használnak SLIPpel, az egy időben nem használható más protokollok átvitelére. Nincs ellenőrző összeg számítás A hibás keretek észlelését a felsőbb rétegeknek kell elvégezni. 11 lab Point-to-Point Protocol, PPP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 6

7 Point-to-Point Protocol, PPP A SLIP összes hiányosságát pótolja jellemzői IP csomagok enkapszulációja soros linken: Aszikron átvitel 8 bites adatokkal Szinkron átvitel, bit orientált Kapcsolat vezérlő protokoll (link control protocol, LCP) Kapcsolat létrehozatal, beállítás Adatkapcsolat ellenőrzése Egyéb beállítások Protokoll jelzés 13 PPP keretek formája Flag 0x7E Addr. 0xFF Control 0x03 Protocol Információs mező CRC Flag 0x7E bytes 1 Protocol 001 IP datagram Protocol C01 Link Control Data Protocol 801 Network Control Data 14 7

8 Escape karakter 0x7e keret végét jelző (flag) karakter Jelezni kell, ha ilyen fordul elő az adatok között 0x7e: Helyett két bájt irandó: 0x7d,0x5e 0x7d Két bájt írandó 0x7d,0x5d 0x0 alatti kódú karakterek (ASCII vezérlő karakterek) Szintén Escape karakterrel kell átvinni 15 A PPP előnyei a SLIP-hez képest Több protokoll továbbítható ugyanazon a linken Minden keretre ellenőrző összeget számít Dinamikus IP cím továbbítás (IP hálózat vezérlő protokollal) TCP és IP fejléc tömörítés (hasonlóan a CSLIP-hez) Adatkapcsolati vezérlő protokoll (LCP) az adatkapcsolati opciók elvégzéséhez 16 8

9 lab Loopback Interface Visszahurkoló interfész Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Loopback Interface - jellemzők A kliens és a szerver ugyanazon a hoszton kommunikál egymással (TCP/IP-vel) A osztályú címek közül a 17-es azonosítú hálózat tartozik a loopback interfészhez IP címe: neve: localhost Megvalósítása legtöbb esetben a szállítási és a hálózati rétegben van 18 9

10 C:\>ping localhost A loopback interfész pingelése Pinging profibox [ ] with 3 bytes of data: Reply from : bytes=3 time<10ms TTL=18 Reply from : bytes=3 time<10ms TTL=18 Reply from : bytes=3 time<10ms TTL=18 Reply from : bytes=3 time<10ms TTL=18 Ping statistics for : Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms 19 Fontos jellemzők Minden küldött adat a loopback interfészre az IP input-on jelenik meg A broadcast és a multicast címekre küldött datagrammok egy másolata a loopack interfészre is kerül, párhuzamosan az Ethernetre küldéssel Minden csomag, ami a hoszt valamely saját IP címére szól, a loopback interfészhez továbbítódik 0 10

11 IP Output IP Input Tömbvázlat Input sorba helyezés Igen Címzett IP cím egyenlő Multi-/Broadcast címekkel? Inpt sorba helyezés Loopback meghajtó Igen Nem Címzett IP cím egyenlő saját interfész címekkel? Nem IP ARP Demultiplexálás Ethernet kerettípus alapján Küldés Fogadás Ethernet 1 lab Maximális keretméret Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 11

12 Maximum Transmission Unit Rövidítve: MTU Az adott hálózati technológián megengedhető maximális keretméret Ethernet: 1500 bájt adat 80.3: 149 bájt adat Ha az IP datagramm mérete nagyobb, mint az MTU Fregmentáció, darabolás lép fel (általában) IP fejlécben jelzi, hogy az egyes fregmentumok hanyadik bájttól kezdődnek. 3 Példa 1501 bájtos IP datagramm Etherneten IP datagramm IP fejléc IP adat 0 bájt 1500 bájt 1 bájt IP fejléc UDP fejléc 1480 bájt adat IP fejléc 1 bájt adat Fragment Offset = 0 Fragment Offset =

13 MTU, Maximum Transmission Unit Leggyakoribb MTU értékek (rfc1191): Network Ethernet IEEE 80./80.3 FDDI X5 PPP MTU (bájt) Path MTU A legkisebb MTU értékű link egy útvonalon Felderítése ICMP protokollal (l. később) FDDI ETHERNET FDDI Router 1 MTU =1500 bytes Router MTU = 4500 bytes MTU = 4500 bytes MTU értékek: 4500, 1500, 4500 Path MTU = 1500 byte 6 13

14 lab IPVv4 címzés Hálózati réteg Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem IP címek Bináris formátum IP cím 3 bit hosszú 10-es számrendszerben, 4-es csoportba szedve: 1 IP cím 4 oktetből áll Minden hálózati interfész önálló címmel rendelkezik

15 IP címek részei részből épülnek fel, pl.: NET ID HOST ID Hálózat azonosító (Network ID) Hoszt azonosító (Host ID) Hosszuk változó 9 IP címek részei - példa hálózat hálózat hálózat: Hosztok: ig Az első 4 bit: hálózat azonosító Bináris formátum IP cím

16 Tradícionális IP címosztályok Az IP címek csoportokra osztottak: 5 osztály (A,B,C,D,E) Hálózat/hoszt azonosító hossza változik Általános célú címek: A,B,C osztályok Előző példa: C osztályú cím: Címosztály azonosítója Bináris formátum IP cím Tradícionális IP címosztályok CLASS A 0 NET ID HOST ID CLASS B CLASS C NET ID NET ID HOST ID HOST ID Hálózatok száma Egy hálózaton hosztok maximális száma Első octet értéke Class A 16 16,777, Class B 16,384 65, Class C,097,

17 Tradícionális IP címosztályok 3 CLASS D CLASS E Class D Multicast csoportok címzésére Első oktet értéke: Class E Foglalt, jövőbeni használatra Első 5 bit: Hálózati maszk Net Mask A maszkkal a teljes IP címből kinyerhető a(z) (al)hálózati azonosító Meghatározza egy célcím esetén, hogy a célállomás az adott helyi hálózaton van-e, vagy azon kívül Használat: A forrás IP címét bitenként ÉSeljük a saját maszkkal. A cél IP címét szintén bitenként ÉSeljük ugyanezzez a maszkkal. Ha az eredmény egyező Egy hálózaton van a forrás és a cél 34 17

18 Net Mask példa és a egy hálózaton vannak, ha a maszk IP Address Subnet Mask Result IP Address Subnet Mask Result Címhasználati szabályok A Hálózati azonosító (NET ID) nem lehet foglalt a loop-back interfésznek A Hálózati azonosító és a hoszt azonosító nem lehet 55 (minden bit 1-es) 55 is a broadcast address A Hálózati azonosító és a hoszt azonosító nem lehet 0 (minden bit 0) 0 jelentése: az adott hálózat A hoszt azonosítónak egyedinek kell lenni az adott hálózaton 36 18

19 IP címek kimerülése ( 3 ) elvi kiadható címmennyiség Csökkenti: Címzési osztályok Címhasználati szabályok Class B címosztály népszerűsége... IP címek kimerülésének megakadályozása Magán IP címek, ezek többszörös felhasználása Network Address Translation (NAT), címfordító használatával Kevésbé népszerű címosztályokban alhálózatok kialakítása Subnetting Classless InterDomain Routing (CIDR) A tradícionális címosztályok feloldása IPv6 nagyobb címtér: 3 bit helyett, 18 bit 37 Magán IP címek többszörös használata A magán IP címek az Internet felől nem látszanak Címfordítás (az átjáróban) dfdslfsdflmsdf sdlfnsdlfnsdlfn sdlfsdfksdlfskf msdslfmsdflkf Sflkslgnngvks kvnfvlndrfgvn alsrnfvlafnvk; wnsav;klwaml Sflkslgnngvks kvnfvlndrfgvn alsrnfvlafnvk; wnsav;klwaml dfdslfsdflmsdf sdlfnsdlfnsdlfn sdlfsdfksdlfskf msdslfmsdflkf WWW szerver

20 Magán IP cím típusok 1 db Class A hálózat: db Class B hálózat: db Class C hálózat: Alhálózatok - Subnet Alhálózatok kialakítása: Az címosztályok adta hálózatokon belül Alhálózatok kialakítása Kevesebb hoszttal Pl. Class A címek népszerűsítése: (Túl sok hoszt egy hálózaton) CLASS A 0 NET ID Eredeti HOST ID SUBNET ID 16 hálózat 54 alhálózat/hálózat hoszt/alhálózat HOST ID 40 0

21 INTERNET Alhálózatok - példa Címtartomány Class B cím, hoszt, egy hálózaton belül netmaszk Alhálózattal: 54 hoszt, 56 alhálózat subnetmaszk Magán alhálózati címek Hálózati cím Alhálózatok példa Alhálózati maszk Eredeti paraméterek: Kiosztott IP címtartomány: maszk: hoszt alhálózat Maszk: Mindegyik alhálózatra 6 hoszt/alhálózat 4 1

22 Class C alhálózatok Utolsó oktet Binárisan Alhálózatok száma Hosztok száma Prefixek Hálózati maszk leírásának rövidítésére Az IP cím(tartomány) után írandó decimális szám Jelentése a maszkban lévő egyesek száma Hány bit a hálózat azonosító Pl. Hálózati cím: Alhálózati maszk: Prefixes formában (röviden): /4 44

23 Variable Length Subnet Mask VLSM Alhálózati megoldás kiterjesztése Többféle alhálózati maszk megengedett Egy IP cím tartomány többféle méretű alhálózatra osztható 45 VLSM hálózati példa IP címtartomány: /4 Feladat: alhálózat hoszttal 8 alhálózat hoszttal Ez a hagyományos alhálózati megoldással nem kivitelezhető! VLSM! 46 3

24 VLSM hálózati példa /6 (max 6 hoszt) /6 (max 6 hoszt) Megjegyzés: Subnet maszkok /6 = /8 = /8 (max 14 hoszt) / / / /8 (max 14 hoszt) / / / hoszt VLSM hálózati példa 64 hoszt E 63 hoszt E3 E1 E1 E E / / /

25 Site B LAN 1 VLSM hálózati példa Site C LAN Site A LAN VLSM alhálózatok adatai (1-16) Prefix /1 / /3 /4 /5 /6 /7 /8 /9 /10 /11 /1 /13 /14 /15 Alhálózati maszk Egyéni címek száma 048 M 104 M 51 M 56 M 18 M 64 M 3 M 16 M 8 M 4 M M 1 M A,B,C, osztályú hálózatok száma 18 A 64 A 3 A 16 A 8 A 4 A A 1 A or 56 B 18 B 64 B 3 B 16 B 8 B 4 B B 54,86 6,14 131,070 / ,534 1 B or 56 C 50 5

26 VLSM alhálózatok adatai (17-3) Alhálózati Egyéni Prefix maszk címek száma / , C /18 /19 /0 /1 / /3 /4 /5 /6 /7 /8 /9 / ,38 8,190 4,094,046 1, A,B,C, osztályú hálózatok száma 64 C 3 C 16 C 8 C 4 C C 1 C 1/ C 1/4 C 1/8 C 1/16 C 1/3 C 1/64 C 51 Classless Interdomain Routing - CIDR VLSM kiterjesztése Egy CIDR block: superneteket fog össze Supernet: összefüggő IP címtartományok, melyek egy útvonalválasztási csoportba sorolhatók Supernet: címtartomány, ahol a prefix hossza kisebb az eredeti maszknál 5 6

27 CIDR útvonal aggregálás ISP The INTERNET / / / / / / / / / /4 Company A / / / / / /4 Company B / / /4 Company C / / /4 Company D 53 CIDR Példa /16 Kis alhálózatok 50 hoszttal maszk: (/6), 6 hoszt alhálózatok: , , , , , , , , ,