H Í R A D Á S T E C H N I K A I N T É Z E T Híradástechnika labororatórium Router mérése mérési útmutató
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 (IEEE802.3) és a vezeték nélküli kommunikációra (WLAN) egy rádiós interfész (IEEE802.11), mely az ISM sávban (2,4GHz) működik. A WLAN segítségével elsősorban mobil eszközeinket (laptop, tablet, PDA 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 802.3 (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. 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 802.3 és CSMA/CA a 802.11 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 a gyártóknak adják ki, 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. 1.3 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 802.3 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 192.168.1.3 IP címből (255.255.255.0 alhálózati maszk mellett lsd. IP osztályok) a 192.168.1 jelöli ki a helyi hálózatot, a végén található 3-as érték pedig a helyi hálózaton belül azonosítja a végpontot.
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-el 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 kapcsoló eszköz végzi) - 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: A osztály B osztály C osztály Hálózat Hoszt címtartomány 0xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 0-127.x.x.x maszk 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0 Hálózat Hoszt címtartomány 10xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 128-191.x.x.x maszk 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0 Hálózat Hoszt címtartomány 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 192-239.x.x.x maszk 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0 D osztály 1110xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 224-239.x.x.x E osztály 1111xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 240-254.x.x.x 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. Ezért bevezették az osztály nélküli IP-t (Classless IP), amely az IP címek jobb kihasználását teszik lehetővé. Példa: Legyen egy C osztályú címünk: 193.10.24.0/30 (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.) default hálózati maszk: 255.255.255.0 alhálózati maszk: 255.255.255.252 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 hálózat hoszt
Vegyük az utolsó oktettet: 1 1 1 1 1 1 0 0 6 bit szolgál az alhálózat, és 2 bit a hosztok azonosítására. így lehet egy alhálózat a 193.10.24.4, melyben 2 gép címezhető: 193.10.24.5 és 193.10.24.6, a 193.10.24.7 pedig a broadcast cím 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), amit az RFC 3022 ír le. Egy hálózat több számítógépet is tartalmazhat, amit ha LAN-nal kötnek össze, akkor ezek úgynevezett nem nyilvános ( belső ) IP címeket használnak az egymással való kommunikáció során: 10.0.0.0-10 10.255.255.255/8 172.16.0.0-172.31.255.255/16 192.168.0.0-192.168.255.255/32 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- 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 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 (háromutas 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.
Mérési összeállítás A mérés megkezdése előtt ellenőrizd 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 célszerűen olyan legyen, hogy az IP címet a számítógép DHCP szervertől várja.
Mérési feladatok 1. A router konfigurálásához nézd meg az alapértelmezett átjáró IP címét. (Hálózati kapcsolatok ikon, Támogatás fül.) 2. Jelentkezz be a router adminisztrációs felületére. Ezt egy tetszőleges internetes böngésző (például Internet Explorer, Firefox, Opera) segítségével teheted meg, az alapértelmezett átjáró IP, vagy a http://tplinklogin.net címet beírva. A bejelentkezés alapadatai: Felhasználónév (User Name): admin Jelszó (Password): admin 3. A bejövő internet kapcsolathoz (WAN) válasszuk a PPoE/Russia PPoE lehetőséget a Network/WAN menüpontban, melyhez a felhasználónév és a jelszó is kando legyen.
4. A Wireless/Wireless Settings menüben a vezeték nélküli hálózat azonosítóját (SSID) állítsd be az egyik mérőhelyen Meres A, míg a másikon Meres B névre, régió Hungary és a mód 11bgn mixed legyen! 5. InSSIDer alkalmazással nézd meg, a környező hálózatok melyik csatornákat használják. A Wireless/Wireless Settings menüben a csatornát válaszd meg lehetőség szerint olyanra,
amit nem használnak, vagy állítsd Auto -ra, a csatorna sávszélessége Auto legyen! A beállításokat ellenőrizd le az inssider alkalmazással. 6. Az adattitkosítási protokollt állítsd be WPA/WPA2 Personal -ra, a verziót WPA2-PSK - ra, a titkosítási módot AES -re, a jelszó kando2014 legyen! A beállításokat ellenőrizd le az inssider alkalmazással. 7. Állíts be szabályt például a 24-B6-FD-17-25-89 es MAC című eszköz tiltására vezeték nélküli hálózatban. Egyeztess a szomszédos mérőhely netbook MAC címét illetően, és tiltsd ki a szomszédot a saját WLAN hálózatodból 8. A DHCP szerver IP cím tartománya kezdődjön a 192.168.0.110 zel és végződjön 192.168.0.150 nel.
9. Helyezze a tűzfalon kívülre DMZ zónába a 192.168.0.230 -as IP címet a Forwarding/DMZ menüben. 10. A WLAN kimenő jel szintjét (Transmit Power) állítsd be először Low, Medium, majd High értékekre. A beállításokat ellenőrizd le az inssider alkalmazással.
11. A tűzfal beállításaiban állítsd be a következő szűrési feltételt: index.hu és www.index.hu Az Access Control/Target menüjében álltsd be a tiltani kívánt weboldalt, válaszd a Domain Name módot! Az Access Control/Host menüben állítsd be a hosztot, amelyikre a tiltás érvényes lesz. Válasszuk a MAC Address módot. Indíts egy commandert, írd be az ipconfig /all parancsot! Amennyiben Etherneten kapcsolódunk a routerhez, az Ethernet adapter MAC címét, ha vezetéknélküli kapcsolattal, a vezetéknélküli hálózati adapter MAC címét adjuk meg!
Az Access Control/Schedule menüben állítsuk be a tiltásra vonatkozó időintervallumot! A tiltás legyen érvényes hétfőtől péntekig, 08:00-20:00-ig! Az Access Control/Rule menüben állítsuk össze a szabályt. Engedélyezzük az Access Controlt, jelöljük be a Deny -t!
12. Változtassa meg a belépési jelszót kando ra, az System Tools/Password menüben. 13. Az eddigi beállításokat mutasd meg az oktatónak. 14. Állítsd vissza a router beállításait gyárira a System Tools/Factory Defaults menüben.