lab BOOTP Bootstrap protocol Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és azdaságtudományi Egyetem Bevezetés Hálózatról bootoló rendszerek: IP cím: RARP Probléma: Egyedül az IP címet kapja válaszul Adatkapcsolati szinten broadcast Az útválasztók nem továbbítják Minden fizikai hálózatra kell egy RARP szerver Helyette: Bootstrap protocol
UDP felett működik Specifikáció: RFC54 Enkapszuláció: BOOTP jellemzők BOOTP UDP IP Fizikai, adatkapcsolati réteg bájt 8 bájt 3 bájt IP fejléc UDP fejléc BOOTP kérés/válasz IP csomag UDP csomag 3 BOOTP csomagformátum 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit Opcode Hardware type Hw address len. Hop count Transaction ID Number of seconds unused Client IP address your IP address server IP address gateway IP address Client hardware address (6 byte) 3 bájt Server hostname (64 byte) Boot filename (8 byte) Vendor-specific information (64 byte) 4
BOOTP Csomagformátum Opcode (8 bit) request kérés (kliens küldi) reply válasz (szerver küldi) Hardware Type (8 bit) Pl. = Mbit/s Ethernet Hardware Address Length (8 bit) Pl. Ethernet esetén 6 bájt Hop Count (8 bit) Általában Más érték, ha proxy, vagy útválasztó esik közbe (RARP-pal szembeni előny!) 5 BOOTP Csomagformátum 3 Transaction ID (3 bit) A kliens választja A megfelelő kérés-válasz párokat azonosítja Number of seconds (6 bit) Bootstrap kezdetét jelezheti a küldő Két (több) szerver esetén a másodlagos ad választ bizonyos idő után (ha az elsődleges pl. nem működik) Client IP address (3 bit) Ha a kliens tudja az IP címét kitölti Ha nem -át ír 6 3
BOOTP Csomagformátum 4 Your IP address (3 bit) Ha a kliens nem tudja a címét Ebben a mezőben kapja meg a szervertől Server IP address (3 bit) Szerver tölti ki a saját címével ateway IP address (3 bit) Ha a hálózatban proxy van, kitölti ezt a mezőt címével Client hardware address (6 bájt) Kötelező kitölteni, pl. BOOTP szerver könnyen elérheti Nehézkes lenne pl. az UDP-t szállító Ethernet keretből visszanyerni 7 BOOTP Csomagformátum 5 Server hostname (64 bájt) Opcionális, szerver megadhatja a nevét Boot filename (8 bájt) Megadható a bootstraphoz szükséges fájl neve és elérési útja Vendor specific information (64 bájt) Számos kiterjesztése a BOOTP-nek itt kaphat helyet 8 4
Megjegyzések Ha egy kliens BOOTP-t használ (opcode=) Kérés: adatkapcsolati broadcast üzenet Cél IP cím: 55.55.55.55 (limitált broadcast cím) Forrás IP cím... Mivel nem ismeri IP címét 9 Port számok BOOTP szerver: 67 BOOTP kliens: 68 5
...68 > 55.55.55.55.bootp: secs: ether ::a7::6:7c Példa mercury.bootp > proteus.68: secs: Y:proteus S: mercury : mercury ether ::a7::6:7c file "/local/var/bootfiles/xncdl9r" 3 arp who-has proteus tell... 4 arp who-has proteus tell... 5 arp who-has proteus tell proteus 6 proteus.68 > 55.55.55.55.bootp: secs: ether ::a7::6:7c 7 mercury.bootp > proteus.68: secs: Y:proteus S: mercury : mercury ether ::a7:;6:7c file "/local/var/bootfiles/xncdl9r" 8 proteus.68 > 55.55.55.55.bootp: secs: OO ether ::a7::6:7c 9 mercury.bootp > proteus. 68: secs: Y:proteus S: mercury : mercury ether ::a7::6:7c file "/local/var/bootfiles/xncdl9r" arp who-has mercury tell proteus arp reply mercury is-at 8::b:8:eb:d proteus. tftp > mercury, tftp: 37 RRQ "/local/var/bootfiles/xncdl9r" 3 mercury.35 > proteus.tftp: 56 DATA block... Példa sor:...68 > 55.55.55.55.bootp: Forrás IP..., 68-as port Cél 55.55.55.55, 67-es port (bootp) secs: ether ::a7::6:7c Num of secs és az client hw address mezőket tölti ki 6
Példa sor: mercury.bootp > proteus.68: secs: Y:proteus S: mercury : mercury ether ::a7::6:7c file "/local/var/bootfiles/xncdl9r" (IP címek nevekre cseréltek - tcpdump) Forrás: mercury, 67-es port Cél: proteus, 68-as port Y= your IP address = gateway S= server file= boot fájl neve 3 Példa 3,4,5 sor: arp who-has proteus tell... arp who-has proteus tell... arp who-has proteus tell proteus Kliens ellenőrzi nem birtokolja-e más az IP címét 3. próbánál a feladó már saját maga ratuitous ARP Saját magának ellenőrzése 4 7
Példa 6-7, 8-9 sor proteus.68 > 55.55.55.55.bootp: secs: ether ::a7::6:7c mercury.bootp > proteus.68: secsiloo Y:proteus S: mercury : mercury ether ::a7:;6:7c file "/local/var/bootfiles/xncdl9r" Kliens még -szer továbbít egy-egy BOOTP kérést Mostmár saját címmel (Ellenőrzés) 5 Példa - sor: arp who-has mercury tell proteus arp reply mercury is-at 8::b:8:eb:d ARP-vel lekéri mercury (szerver) hw címét sortól: TFTP-vel megkezdi a bootfile letöltését 6 8
Vendor Specific Information mező Formátuma RFC533-ban rögzített A mező ha tartalmaz információt: Magic cookie-val kezdődik Első 4 bájt értéke egy rögzített IP cím: 99.3.83.99 Utána rögzített sorrendű mezők következnek 7 Néhány Vendor Specific mező formátuma Tag= 4 bájt Tag= Len=4 Subnet mask Tag= Len=4 time Tag=3 Len=N Preferred gw... gateway...további elemek (tag=4..7) N bájt Tag=55 8 9
Néhány Vendor Specific mező Subnet mask (tag=) Time offset (tag=) Eltelt idő mp-ben 9. január éjféltől ateway (tag=3) Változó hosszú, többet is megadhat Első a preferált DNS szerver cím Nyomtató szerver Time szerver... 9 Probléma a Vendor Specific mezővel 64 bájtban maximalizálták Sok alkalmazás esetén ez kevés Új protokoll ugyanerre a célra: DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol Kiterjesztették 3 bájtra ezt mezőt
lab Dynamic Host Configuration Protocol DHCP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és azdaságtudományi Egyetem Jellemzők IP címtartományok (scope) adhatóak meg, melyekből a kliensek kapnak címeket Az IP címeken kívül kapcsolódó konfigurációs beállítások is továbbíthatóak Subent mask Alaértelmezett átjáró, útválasztó DNS szerver... Több útvonalválasztón keresztül is működik Megfelelő alhálózaton megfelelő beállításokat közvetít A kioszott IP címek érvényessége korlátozott Ha egy cím érvényessége lejár a kliens újat kérhet Ha nem kér visszakerül a kiosztható halmazba Szabvány: RFC54
DHCP client Terminológia Internet hoszt, mely a hálózati beállítások konfigurációját DHCP-vel végzi DHCP server DHCP klienseknek konfigurációs paramétereket közvetít kérésre binding Konfigurációs paraméterek együttese (legalább egy IP címet tartalmaz) Kapcsolódik egy DHCP klienshez DHCP server tartja karban a kapcsolatokat DHCP/BOOTP relay (átjáró, útválasztó) Másik alhálózatba továbbítják a kéréseket 3 DHCP csomagformátum 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit Opcode Hardware type Hw address len. Hop count Transaction ID Number of seconds Flags Client IP address your IP address server IP address gateway IP address Client hardware address (6 byte) 3 bájt Server hostname (64 byte) Boot filename (8 byte) Options (3 byte) 4
Különbségek DHCP-BOOTP A csomag hossza minimum 576 oktet Az options mező változó hosszú lehet Flag (korábban unused): B MBZ bit 5 bit B: BROADCAST flag Többi, jövőbeni használatra foglalt MustBeZero Ha a kliens tud unicast üzeneteket fogadni: 5 Működés. A DHCP kliens broadcast üzenetben DHCPREQUEST-et küld az alhálózaton Ha nincs az alhálózaton DHCP szerver a DHCP/BOOTP relay továbbítja további alhálózat(ok)ba. A szerver DHCPACK üzenettel válaszol Ismerve a kliens hálózati adottságait megküldi a paramétereket 3. Kliens fogadja a DHCPACK üzenetet Ellenőrzi a paramétereket Megjegyzi az engedély hosszát Ha valami hibát talál DHCPDECLINE üzenet Konfiguráció újra indul 4. (A kliens elengedheti címét) DHCPRELEASE 6 3
lab Útvonalválasztás Routing Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és azdaságtudományi Egyetem Routing Routing - Router Folyamat, aminek során a hálózati protokollok csomagjai a célállomáshoz jutnak A routing tábla és a megvalósított protokollok szerint a routerek meghatározzák a beérkező csomagok útvonalát A hálózati protokollt nevezzük route-olt protokollnak Pl. IP, IPX, AppleTalk,... Router Útvonalválasztást végző csomópont Egymással kommunikálnak A szomszédoktól szerzett információkat gyűjtik és tárolják Útvonalválasztó táblákat hoznak létre és karban tartanak Tartalmuk: <célcím, kimenő interfész> párok 8 4
Router Router lehet operációs rendszer routing modulja Unix, Novell dedikált eszköz (nem csak szoftver, hanem hardver támogatottsággal is rendelkezi) - gyorsabb Cisco, 3Com Router kapacitása hány csomagot képes továbbítani időegység alatt (packet/s) 9 Router Általában csomagkapcsolt hálózatokat kötnek össze routerekkel (de a kapcsolatorientált hálózatokban (x.5, ATM) is van routolás) A routerek az útvonalválasztáson kívül más funkciókat is ellát(hat)nak: Csomag darabolás (ha a bejövő MTU nagyobb, mint a kimenő) Firewall tűzfal (csomagszintű szűrés) Protokollátalakítás (gateway) 3 5
Különbség közöttük: ateway Router ateway Két különböző protokoll családot köt össze Közvetít közöttük Pl. TCP/IP és IBM SNA Router Két vagy több hálózati interfész (Hosztok esetén speciális konfiguráció) Több interfésszel rendelkeznek (több IP cím is!) multiple interfaces: multihomed 3 Routerek feladata A legoptimálisabb útvonal kiválasztása az adott csomag számára Alábbi szempontok szerint: az út hossza (hány linken vezet át) költség az adott útvonal terheltsége sávszélesség megbízhatóság késleltetés 3 6
Egyszerű routing tábla - példa 33 Egyszerű routing tábla - példa Unix típusú rendszerben svr4> netstat -rn Routing tables Destination 4.5.3.65 7... default 4.5.3.3 ateway 4.5.3.35 7... 4.5.3.33 4.5.3.34 Flags UH UH U U Refcnt 4 Use 543 Interface emd lo emd emd 34 7
Egyszerű routing tábla Első sor 4.5.3.65-ba címzett csomagokat a 4.5.3.35 címhez kell továbbítani flag = gateway-en keresztüli továbbítás H flag = hoszt cím A cél és a feladó nem egy alhálózaton van! svr4> netstat -rn Routing tables Destination 4.5.3.65 7... default 4.5.3.3 ateway 4.5.3.35 7... 4.5.3.33 4.5.3.34 Flags UH UH U U Refcnt 4 Use 543 Interface emd lo emd emd 35 Egyszerű routing tábla Második sor 7... loopback interfész flag nincs! közvetlen csomagtovábbítás H flag = hoszt cím svr4> netstat -rn Routing tables Destination 4.5.3.65 7... default 4.5.3.3 ateway 4.5.3.35 7... 4.5.3.33 4.5.3.34 Flags UH UH U U Refcnt 4 Use 543 Interface emd lo emd emd 36 8
Harmadik sor default irány Egyszerű routing tábla Ha a Destination oszlopban szereplő címeken kívül más címzett van flag közvetett csomagtovábbítás, gateway-en keresztül svr4> netstat -rn Routing tables Destination 4.5.3.65 7... default 4.5.3.3 ateway 4.5.3.35 7... 4.5.3.33 4.5.3.34 Flags UH UH U U Refcnt 4 Use 543 Interface emd lo emd emd 37 Negyedik sor 4.5.3.3 Egyszerű routing tábla Az adott alhálózat címe Maszkolással kideríthető, hogy valamely célcím helyben van-e? flag nincs - közvetlen csomagtovábbítás H flag nincs alhálózat címe (nem hosztcím!) svr4> netstat -rn Routing tables Destination 4.5.3.65 7... default 4.5.3.3 ateway 4.5.3.35 7... 4.5.3.33 4.5.3.34 Flags UH UH U U Refcnt 4 Use 543 Interface emd lo emd emd 38 9
Statikus Routing protokollok osztályozása a routing tábla manuális kitöltése automatikusan soha nem frissítődik Dinamikus: a routerek egymás között kommunikálva a hálózat topológiájának megfelelően állítják elő az útvonalválasztó táblát Egyutas: minden célpont felé csak egy útat tárol Többutas: minden célpont felé több (esetleg minden) utat tárol. Ezek a protokollok képesek load balancingra (terhelés megosztás) 39 Routing protokollok osztályozása Lapos (flat): minden router minden célpontról tud Régebben (kisebb hálózatok) Hierarchikus: a router-ek nem minden célpont felé ismerik az utat egy ismeretlen címzettű csomagot egy előre meghatározott irányba (default route) küldenek ez routing információk egy szélesebb körével rendelkezik Routing táblák mérete kezelhető marad Interdomain valamely területen (domain) belüli routolásért felelős Intradomain a területek (domain) közötti útvonalválasztásért felelős 4
Routing protokollok osztályozása 3 Hop-by-hop: minden router autonóm módon határozza meg a továbbítás irányát ezen elven működő routerek csak olyan utakat hirdetnek (szomszédaiknak), melyeket maguk is használnak Source routing: a feladó határozza meg az útvonalat (pl. IP fejléc) a routerek csupán az elérhetőségi információkat terjesztik magukat a csomagokat a csomagba beleírt útvonal szerint kapcsolják A két megoldás között léteznek átmenetek 4 Routing protokollok osztályozása 4 Distance vector protokollok csak a szomszédos routerek között kommunikálnak minden router elmondja összes szomszédjának: mekkora költségű utat ismer egy adott célponthoz arról nem szól, hogy az út merre vezet a routerek begyűjtik szomszédaiktól ezeket a hirdetéseket és kiválasztják, hogy ki hirdette a legolcsóbb utat az adott célpontokhoz a megfelelő csomagokat a legkedvezőbb irányba továbbítják saját költségüket a legkedvezőbbekhez hozzáadva ők is hirdetik az adott célponthoz vezető utat 4
Routing protokollok osztályozása 5 Link state protokollok. feltérképezik a hálózat topológiáját,. ebben a gráfban keresik a legrövidebb utat. A routerek egymás között csak saját interfészeik állapotát beszélik meg ezeket az információkat minden, a hálózatban lévő routerrel kicserélik ebből építi fel mindenki a saját (de egymással megegyező) topológiai gráfját 43 lab Distance-Vector Protokollok Bellman-Ford protokollok Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és azdaságtudományi Egyetem
Klasszikus Bellman-Ford algoritmus d ij := i-j link költsége d ij := végtelen, ha nincs link következmény: additivitás egy útvonal költsége az azt alkotó linkek költéségének összege D ij := minimum költség i és j között k Bellman egyenlet: D ii =, minden i -re D ij = min k {d ik + d kj } i k k n j 45 Elosztott Bellman-Ford Algoritmus D i kj (t) = minimális távolságk -tól j ig, melyet i router lát a t időpillanatban D ii =, minden i -re D ij (t) = min k {d ik + D k kj(t)} önállóan működhet az algoritmus a routerekben i j k k k n 46 3
Bellman-Ford algoritmus jellemzői Egyszerű, de nem tökéletes: A routerek topológiaváltozás esetén nem egyidőben frissítik táblázataikat kommunikációs idő késleltetése Triggered update módszer Egy út megváltozása esetén a router azonnal terjessze a megváltozott utat ne várja meg a következő frissítő üzenetet Végtelenig számolás... 47 Végtelenig számolás A routerek a célcím költségek hirdetésekor végtelenig inkrementálhatnak Pl. X költsége A-ban végtelenig nőhet: D költség: költség: 3 X E A B költség: költség: 3 C költség: 48 4
Megakadályozás Maximális hop szám megahtározás: (pl. ) Split horizon módszer ha A B-től megismer egy utat, akkor azt B-vel már nem közli Poisoned Reverse módszer: Végtelen elérhetőség hirdetése az adott linken elérhető csomópontokhoz D X E A B költség: költség: 3 C költség: 49 Distance-vector protokollok RIPv, RIPv Routing Information Protocol IRP Interior ateway Routing Protocol 5 5
lab Link State Protokollok Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és azdaságtudományi Egyetem Link State Protokollok működése A link-state protokollok működése részből áll:. minden állomás felderíti a hálózat topológiáját. a kapott gráfban megkeresi a legrövidebb útvonalat és az ahhoz tartozó első állomást Fontos! A routerekben lévő topológia megegyezzen Az optimális út kiválasztása ugyanúgy történjen (ha A router B felé számolja az optimális utat, B meg A router felé hurok!) 5 6
Link State Protokollok működése A hálózat topológiáját és a linkek állapotát leíró rekordok (link state records) terjesztésével tudatják egymással A begyűjtött információkat Link State Database-ban tárolják 53 Link State Database A 6 B C 5 D E 4 F Link state Database A B C D E F B/6 A/6 B/ A/ B/ C/ C/5 D/ C/ F/ E/ D/ E/4 F/ E/ /5 F/4 / 54 7
Dijkstra algoritmus Az útvonal választás Dijkstra algoritmus alapján Legyen C a gyökér Számoljuk ki a szomszédokhoz vezető utak költségét () () B C (5) () A 6 B C 5 F D E 4 F 55 Dijkstra algoritmus Vegyük be F-et és számoljuk ki F szomszédaihoz vezető utak költségét. Rövidebb út -hez F-en keresztül, E megjelenik () () B C (5) (6) () E F (3) A 6 B C 5 D E 4 F 56 8
Dijkstra algoritmus 3 Vegyük be B-t és számoljuk ki B szomszédainak költségét Rövidebb út E-hez B-n keresztül, A megjelenik (8) () () A B C (5) E (3) F () (3) A 6 B C 5 E (6) D E 4 F 57 Dijkstra algoritmus 4 Vegyük be E-t, és számoljuk ki E szomszédainak költségét Nincs változás, D megjelenik (8) () () A B C D (5) E (3) F () (3) A 6 B C 5 D E 4 F 58 9
Dijkstra algoritmus 5 Vegyük be -t, és számoljuk ki szomszédainak költségét Nincs változás A (8) B () C () D (5) E (3) F () (3) A 6 B C 5 D E 4 F 59 Dijkstra algoritmus 6 Vegyük be D-t, és számoljuk ki D szomszédainak költségét Rövidebb út A-hoz! (8) A () () A (7) B C (5) D E (3) F () (3) A 6 B C 5 D E 4 F 6 3
Dijkstra algoritmus 7 Vegyük be D-t és számold ki D szomszédainak költségét Nincs több szomszéd Befejezés A (7) B () C () (5) D E (3) F () (3) A 6 B C 5 D E 4 F 6 Link State protokollok OSPF Open Shortest Path First EP Exterior Routing Protocol 6 3
Egyéb routing protokollok Pont-pont routing protokollok: EIRP, Enhaced IRP IS-IS, Intermediate System to Intermediate System CLNP, Connectionless Network Protocol CIDR, Classless Inter-Domain Routing BP, Border ateway Protocol IDRP, Inter-Domain Routing Protocol Pont-multipont routing Protokollok: IMP, Internet roup Membership Protocol DVMRP, Distance Vector Multicast Routing Protocol PIM, Protocol Independent Multicast 63 3