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. lab Ethernet Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Ethernet és az IEEE 80 enkapszuláció Ethernet 98-től szabvány (DEC, Intel, Xerox) Helyi hálózati (LAN) technológiában vezető CSMA/CD hozzáférésvezérlés 0 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 IP datagrammok enkapszulációja Szabványok: Ethernet hálózatokhoz: RFC 894 IEEE 80 hálózatokhoz: RFC 04 A hosztokra vonatkozó előírások: Minden Internetre csatlakozó hoszt 0 Mbit/s Ethernet vezetékkel legyen csatlakoztatva Képes legyen küldeni és fogadni RFC 894 enkapszulációjú csomagokat Tudjon fogadni RFC 04, RFC 894 típusú csomagokat Lehetőség szerint képes lehet RFC 04 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 6 6 3 38-49 bytes 4 Type 0800 IP datagram 38-49 bytes Type 0806 ARP request/reply 8 bytes PAD 0 Type 8035 RARP request/reply 8 bytes PAD 0 6
Destination Addr. Source Addr. Type Ethernet encapsulation Data CRC 6 6 46-500 bytes 4 Type 0800 IP datagram 46-500 bytes Type 0806 ARP request/reply PAD Type 8035 8 bytes RARP request/reply 8 PAD 8 bytes 8 7 lab Serial Line IP, SLIP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Serial Line IP, SLIP IP csomagok egyszerű enkapszulációja soros vonalon Kapcsolódó szabvány: RFC 055 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 3
SLIP enkapszuláció IP datagram c0 db c0 db dc db dd c0 0 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. lab Point-to-Point Protocol, PPP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 4
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 3 PPP keretek formája Flag 0x7E Addr. 0xFF Control 0x03 Protocol Információs mező CRC Flag 0x7E 0-500 bytes Protocol 00 IP datagram Protocol C0 Link Control Data Protocol 80 Network Control Data 4 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 5 5
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 6 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 7-es azonosítú hálózat tartozik a loopback interfészhez IP címe: 7.0.0. neve: localhost Megvalósítása legtöbb esetben a szállítási és a hálózati rétegben van 8 6
C:\>ping localhost A loopback interfész pingelése Pinging profibox [7.0.0.] with 3 bytes of data: Reply from 7.0.0.: bytes=3 time<0ms TTL=8 Reply from 7.0.0.: bytes=3 time<0ms TTL=8 Reply from 7.0.0.: bytes=3 time<0ms TTL=8 Reply from 7.0.0.: bytes=3 time<0ms TTL=8 Ping statistics for 7.0.0.: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms 9 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 IP Output IP Input Tömbvázlat Input sorba helyezés Loopback meghajtó Igen Igen Címzett IP cím egyenlő Multi-/Broadcast címekkel? Nem Címzett IP cím egyenlő saját interfész címekkel? ARP Nem Küldés Ethernet Inpt sorba helyezés IP Demultiplexálás Ethernet kerettípus alapján Fogadás 7
lab Maximális keretméret Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Maximum Transmission Unit Rövidítve: MTU Az adott hálózati technológián megengedhető maximális keretméret Ethernet: 500 bájt adat 80.3: 49 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 50 bájtos IP datagramm Etherneten IP datagramm IP fejléc IP adat 0 bájt 500 bájt bájt IP fejléc UDP fejléc 480 bájt adat IP fejléc bájt adat Fragment Offset = 0 Fragment Offset = 480 4 8
MTU, Maximum Transmission Unit Leggyakoribb MTU értékek (rfc9): Network Ethernet IEEE 80./80.3 FDDI X5 PPP MTU (bájt) 500 49 435 576 500 5 Path MTU A legkisebb MTU értékű link egy útvonalon Felderítése ICMP protokollal (l. később) FDDI ETHERNET FDDI Router MTU =500 bytes Router MTU = 4500 bytes MTU = 4500 bytes MTU értékek: 4500, 500, 4500 Path MTU = 500 byte 6 lab IPVv4 címzés Hálózati réteg Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 9
IP címek 93.60..5 93.60.. 93.60.. Bináris formátum IP cím 3 bit hosszú 0-es számrendszerben, 4-es csoportba szedve: IP cím 4 oktetből áll Minden hálózati interfész önálló címmel rendelkezik 93.60..83 00000 000000 0000000 000000 93.60..5 8 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 93.60..5 93.60.. 93.60.. 93.60..83 93.60..0 hálózat 93.60..0 hálózat 93.60..0 hálózat: Hosztok: 9.60..... 9.60..54-ig Az első 4 bit: hálózat azonosító Bináris formátum IP cím 00000 000000 0000000 00000000 93.60..0 30 0
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 00000 000000 0000000 00000000 93.60..0 3 Tradícionális IP címosztályok CLASS A NET ID 0 HOST ID CLASS B 0 NET ID HOST ID CLASS C 0 NET ID HOST ID Hálózatok száma Egy hálózaton hosztok maximális száma Első octet értéke Class A 6 6,777,4 6 Class B 6,384 65,534 8 9 Class C,097,5 54 9-3 3 Tradícionális IP címosztályok 3 CLASS D 0 CLASS E 0 Class D Multicast csoportok címzésére Első oktet értéke: 4..39 Class E Foglalt, jövőbeni használatra Első 5 bit: 0 33
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 Net Mask példa 60.30.0.0 és a 60.30.0.00 egy hálózaton vannak, ha a maszk 55.55.55.0 IP Address 60.30.0.0 000000 0000 000000 000000 Subnet Mask 55.55.55.0 00000000 Result 60.30.0.0 000000 0000 000000 00000000 IP Address 60.30.0.00 000000 0000 00000 00000 Subnet Mask 55.55.55.0 00000000 Result 60.30.0.0 000000 0000 000000 00000000 35 Címhasználati szabályok A Hálózati azonosító (NET ID) nem lehet 7 7 foglalt a loop-back interfésznek A Hálózati azonosító és a hoszt azonosító nem lehet 55 (minden bit -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
IP címek kimerülése 4 94 967 96 ( 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, 8 bit 37 Magán IP címek többszörös használata A magán IP címek az Internet felől nem látszanak Címfordítás (az átjáróban) 9.68.0.3..53.4 dfdslfsdflmsdf sdlfnsdlfnsdlfn sdlfsdfksdlfskf msdslfmsdflkf 9.68.0...53.4 54.6.34. 54.6.34. Sflkslgnngvks kvnfvlndrfgvn alsrnfvlafnvk; wnsav;klwaml..53.4 9.68.0.3 Sflkslgnngvks kvnfvlndrfgvn alsrnfvlafnvk; wnsav;klwaml 9.68.0. 54.6.34...53.4 dfdslfsdflmsdf sdlfnsdlfnsdlfn sdlfsdfksdlfskf msdslfmsdflkf WWW szerver..53.4 9.68.0.3 38 Magán IP cím típusok db Class A hálózat: 0.0.0.0-0.55.55.55 6 db Class B hálózat: 7.6.0.0-7.3.55.55 56 db Class C hálózat: 9.68.0.0-9.68.55.55 39 3
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 6 hálózat 54 alhálózat/hálózat 65534 hoszt/alhálózat HOST ID 40 INTERNET Alhálózatok - példa Címtartomány 60.30.0.0 Class B cím, 65534 hoszt, egy hálózaton belül 55.55.0.0 netmaszk Alhálózattal: 54 hoszt, 56 alhálózat 55.55.55.0 subnetmaszk Magán alhálózati címek 60.30.0.0 60.30..0 60.30..0.. 60.30.54.0 60.30.55.0 4 Hálózati cím Alhálózatok példa Eredeti paraméterek: Alhálózati maszk 00.00.00.0 55.55.55.0 00.00.00.64 Kiosztott IP címtartomány: 00.00.00.0 maszk: 55.55.55.0 54 hoszt 00.00.00.0 00.00.00.9 4 alhálózat Maszk: 55.55.55.9 00.00.00.8 Mindegyik alhálózatra 6 hoszt/alhálózat 4 4
Utolsó oktet 8 Class C alhálózatok Binárisan 000 0000 Alhálózatok száma Hosztok száma 6 9 00 0000 4 6 4 0 0000 8 30 40 0000 6 4 48 000 3 6 5 00 64 43 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: 60.30.0.0 Alhálózati maszk: 55.55.55.0 00000000 Prefixes formában (röviden): 60.30.0.0/4 44 Variable Length Subnet Mask VLSM Alhálózati megoldás kiterjesztése Többféle alhálózati maszk megengedett Egy IP cím tartomány többféle méretű alhálózatra osztható 45 5
VLSM hálózati példa IP címtartomány: 00.00.00.0/4 Feladat: alhálózat 50-50 hoszttal 8 alhálózat 0-0 hoszttal Ez a hagyományos alhálózati megoldással nem kivitelezhető! VLSM! 46 VLSM hálózati példa 00.00.00.0 00.00.00.0 /6 (max 6 hoszt) 00.00.00.64 /6 (max 6 hoszt) Megjegyzés: Subnet maszkok /6 = 55.55.55.9 /8 = 55.55.55.40 00.00.00.8 /8 (max 4 hoszt) 00.00.00.44 /8 00.00.00.60 /8 00.00.00.76 /8 00.00.00.9 /8 (max 4 hoszt) 00.00.00.08 /8 00.00.00.4 /8 00.00.00.40 /8 47 VLSM hálózati példa 64 hoszt 9.4..0 E 7 hoszt 63 hoszt E3 E E E E3 9.4..9/6 55.55.55.9.9-54 9.4..8/6 55.55.55.9.8-9 9.4..0/5 55.55.55.8.-7 48 6
Site B LAN VLSM hálózati példa 3 60.40.40.0 55.55.5.0 60.40.57.4 Site C 60.40.48. 60.40.56.0 55.55.55.0 60.40.40. 60.40.56. 60.40.57. 60.40.57.3 55.55.55.5 60.40.48.0 55.55.5.0 LAN 3 60.40.5. 60.40.57.5 60.40.57.4 55.55.55.5 Site A LAN 60.40.5.0 55.55.5.0 60.40.57.6 60.40.44. 60.40.44.0 55.55.5.0 49 VLSM alhálózatok adatai (-6) Prefix / / /3 /4 /5 /6 /7 /8 /9 /0 / / /3 /4 /5 Alhálózati maszk 8.0.0.0 9.0.0.0 4.0.0.0 40.0.0.0 48.0.0.0 5.0.0.0 54.0.0.0 55.0.0.0 55.8.0.0 55.9.0.0 55.4.0.0 55.40.0.0 55.48.0.0 55.5.0.0 55.54.0.0 Egyéni címek száma 048 M 04 M 5 M 56 M 8 M 64 M 3 M 6 M 8 M 4 M M M 54,86 6,4 3,070 65,534 A,B,C, osztályú hálózatok száma 8 A 64 A 3 A 6 A 8 A 4 A A A or 56 B 8 B 64 B 3 B 6 B 8 B 4 B B /6 55.55.0.0 B or 56 C 50 VLSM alhálózatok adatai (7-3) Alhálózati Egyéni A,B,C, osztályú Prefix maszk címek száma hálózatok száma /7 55.55.8.0 3,766 8 C /8 /9 /0 / / /3 /4 /5 /6 /7 /8 /9 /30 55.55.9.0 55.55.4.0 55.55.40.0 55.55.48.0 55.55.5.0 55.55.54.0 55.55.55.0 55.55.55.8 55.55.55.9 55.55.55.4 55.55.55.40 55.55.55.48 55.55.55.5 6,38 8,90 4,094,046,0 50 54 6 6 30 4 6 64 C 3 C 6 C 8 C 4 C C C / C /4 C /8 C /6 C /3 C /64 C 5 7
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 CIDR útvonal aggregálás ISP The INTERNET 00.5.0.0/6 00.5.6.0/0 00.5.6.0/4 00.5.7.0/4 00.5.8.0/4 00.5.9.0/4 00.5.0.0/4 00.5..0/4 00.5..0/4 00.5.3.0/4 Company A 00.5.6.0/ 00.5.4.0/ 00.5.4.0/4 00.5.5.0/4 00.5.6.0/4 00.5.7.0/4 Company B 00.5.8.0/3 00.5.8.0/4 00.5.9.0/4 Company C 00.5.30.0/3 00.5.30.0/4 00.5.3.0/4 Company D 53 CIDR Példa 60.30.0.0/6 Kis alhálózatok 50 hoszttal maszk: 55.55.55.9 (/6), 6 hoszt alhálózatok: 60.30.0.0, 60.30.0.64, 60.30.0.8, 60.30.0.9 60.30..0, 60.30..64, 60.30..8, 60.30..9 60.30.55.0, 60.30.55.64, 60.30.55.8, 60.30.55.9 54 8