Warstwa sieci Plan wykładu Warstwa sieci Po co adresacja w

Sieci komputerowe
1
Sieci komputerowe
2
Plan wykładu
•
•
•
•
•
•
•
Warstwa sieci
Sieci komputerowe
© DSRG 2001
3
www.cs.agh.edu.pl
warstwa aplikacji
warstwa prezentacji
warstwa sesji
warstwa transportowa
warstwa sieci
© DSRG 2001
Sieci komputerowe
4
www.cs.agh.edu.pl
Po co adresacja w warstwie
sieci ?
Warstwa sieci
• Warstwa sieci
modelu OSI/ISO
Miejsce w modelu OSI/ISO
Funkcje warstwy sieciowej
Adresacja w warstwie sieciowej
Protokół IP
Protokół ARP
Protokoły RARP, BOOTP, DHCP
DNS
• Jej zadaniem jest dostarczenie
logicznej adresacji. Warstwa ta
odpowiada także za znalezienie
najlepszej drogi łączącej dwa hosty,
które mogą się znajdować w
oddzielnych z punktu widzenia
warstwy łącza danych sieciach.
• Jednym z protokołów pracujących w
warstwie sieciowej jest IP (IPX,
AppleTalk, NetBEUI).
• Mamy adresy Ethernet — unikalne w skali
światowej, ale:
– Istnieją różne standardy komunikacji, nie tylko
Ethernet
– Adresy Ethernet mają PŁASKĄ przestrzeń
adresową
• nieskalowalne
• brak powiązania z geograficznym rozmieszczeniem
warstwa łącza danych
warstwa fizyczna
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
5
Sieci komputerowe
Adresacja IP
Adresy IPv4
• Jest HIERARCHICZNA
• Powiązana z położeniem geograficznym
adresowanych urządzeń, dzięki temu można
znaleźć łatwo drogę do odbiorcy
• Jest skalowalna
• Podobieństwo do numerów telefonicznych
+48 12 617 3982 34
© DSRG 2001
Sieci komputerowe
6
• Najbardziej popularna adresacja
• Mają 32 bity podzielone na dwie części:
sieci i hosta
10000110 10101100 00111110 01000011
Sieć
Host
• Mniejsza przestrzeń adresowa niż w
Ethernecie — kłopoty
7
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
Sieci komputerowe
8
www.cs.agh.edu.pl
Skąd można uzyskać adres?
Adres sieci i hosta
• Ethernet — adres zaszyty na karcie sieciowej
• W przypadku braku podłączenia do sieci
globalnej można nadawać dowolne adresy.
• W przeciwnym przypadku:
• Każda karta sieciowa komputera w sieci IP
ma przypisany co najmniej 1 adres IP
• Host może mieć wiele kart sieciowych a więc
wiele adresów IP — adres nie jest związany z
urządzeniem (komputer, drukarka itp.) tylko z
kartą sieciową
• Wszystkie hosty dołączone do tej samej sieci
mają identyczny adres sieci.
– numer sieci należy uzyskać od NIC — organizacji
międzynarodowej lub od Internet Provider.
– numery hostów przydzielane są według własnego
uznania (lokalny administrator)
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
9
Sieci komputerowe
Notacja adresu
Klasy adresowe
Sieć
00000110 10000100 00000010 00000001
•
• Zapis binarny
– 00000110 10000100 00000010 00000001
•
• Zapis szestnastkowy
•
– 0x06840201
• Zapis dziesiętny
•
– 109314561
•
• Zapis kropkowo – dziesiętny
– 6.132.2.1 — dziesiętnie, każdy bajt oddzielnie –>
każdy liczba z zakresuSieci0komputerowe
– 255
© DSRG 2001
11
www.cs.agh.edu.pl
Klasa A:
126 sieci,
ponad 16mln komp.
Klasa B:
65tys sieci,
65tys komp
Klasa C:
ponad 16mln sieci,
254 komputery
Klasa D:
multicast
Klasa E:
zarezerwowana
© DSRG 2001
Wyznaczanie nr sieci i hosta
197.50.33.254
1.255.233.244
Zapis binarny
Zapis binarny
11000101
Klasa A
Klasa B
00000001
Klasa A !!!
Nr sieci
1.255.233.244
Nr komp
Klasa C !!!
1.0.0.0 – 127.255.255.255
197.50.33.254
— Klasa A
128.0.0.0 – 191.255.255.255 — Klasa B
192.0.0.0 – 223.255.255.255 — Klasa C
Numer komputera
Numer sieci
© DSRG 2001
10
Klasa A:
Komputer
0xxxxxxx
Sieć
Klasa B:
Komputer
10xxxxxx
Sieć
Klasa C:
Komputer
110xxxxx
Klasa D:
1110xxxx
Klasa E:
1111xxxx
Sieci komputerowe
12
www.cs.agh.edu.pl
Adresy specjalne
• 0.0.0.0 – ten komputer w tej sieci. Podawany jako
adres źródłowy w trakcie uruchamiania komputera
gdy nie zna on jeszcze swojego adresu IP
• 0.x.y.z – komputer x.y.z w tej sieci. Podawany w
trakcie uruchamiania jako adres źródłowy w
komputerze posiadającym niekompletne informacje
• 127.x.y.z – adres ‘loopback’. Pakiet wysłany na taki
adres nie może zostać wysłany poza komputer.
Pozwala dwóm aplikacjom pracującym na tym samy
komputerze komunikować się poprzez TCP/IP
224.0.0.0 – 239.255.255.255 — Klasa D
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
13
Sieci komputerowe
Adresy IP
specjalnego przeznaczenia
Adresy typu broadcast
Określony
host w tej
sieci
• Mogą być podane tylko jako adres docelowy.
• Ograniczony broadcast
– 255.255.255.255 – Oznacza wszystkie komputery w sieci
lokalnej. Nigdy nie są przekazywane przez routery.
– Adres, w którym część adresu komputera składa się z
samych jedynek, zaś część sieci jest określona. Oznacza
wszystkie komputery w danej sieci. Np.:
130.1.255.255 – wszystkie komputery w sieci 130.1.0.0
Adres IP
ograniczony
broadcast
broadcast
skierowany
do sieci
Sieci komputerowe
Ten host w tej
sieci
loopback
• Broadcast skierowany
© DSRG 2001
14
15
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
Tworzenie podsieci
Cele
Może się pojawić jako
sieć
host
źródło?
przeznaczenie?
0
0
OK
nigdy
0
hostId
OK
nigdy
127
cokolwiek
OK
OK
-1
-1
nigdy
OK
netId
-1
nigdy
OK
Sieci komputerowe
16
www.cs.agh.edu.pl
Maska podsieci
•
•
•
•
Zbyt dużo komputerów w klasach A (2^24 – 2) i B (2^16 – 2)
Zmniejszone są domeny rozgłoszeniowe
Pozwala ukryć szczegóły budowy sieci przed routerami zewnętrznymi
Mogą istnieć różne rodzaje sieci lokalnych, które trzeba jakoś
połączyć
• Lepsze podsieci w klasie B niż wiele sieci klasy C, ponieważ redukuje
to rozmiar tablic rutowania
•
•
•
•
Ma 4 bajty (32 bity) – identycznie jak adres IP
Zawiera bity jedynek dla części będącej adresem sieci i bity zer dla
części, która jest adresem komputera
Może być nieciągła, ale nie zaleca się używania takiej maski.
Zapis: szesnastkowy, kropkowo-dziesiętny lub liczba bitów znaczących
Klasa B:
Maska:
16 bitów
8 bitów
8 bitów
Adres sieci
Podsieć
Host
1 111111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0xFFFFFF00 lub 255.255.255.0 lub /24
Klasa B:
Maska:
16 bitów
10 bitów
6 bitów
Adres sieci
Podsieć
Host
1 111111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
0xFFFFFF0C0 lub 255.255.255.192 lub /26
Przykład: Adres IP klasy B: 149.156.10.18
© DSRG 2001
Adres sieci 149.156
Adres komputera 10.18
Adres sieci 149.156
Adres podsieci 10 Adres komp. 18
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
17
Sieci komputerowe
Adresy IP specjalnego
przeznaczenia
Numer sieci, podsieci i hosta
107.50.33.254
Zapis binarny
01101011
Klasa A
• Broadcast skierowany do podsieci
255.255.255.0
– Oznacza wszystkie komputery w danej podsieci. Np.:
10.20.30.255/24 - wszystkie komputery w sieci 10
i podsieci 20.30
11111111.11111111.11111111.00000000
01101011.00110010.00100001.11111110
Nr sieci
Nr podsieci
Nr komputera
• Broadcast skierowany do wszystkich
komputerów we wszystkich podsieciach danej
sieci
107.50.33.254
107.50.33.254
Numer komputera
8 bitów
Numer sieci
na sieć
© DSRG 2001
16 bitów
na podsieć
Sieci komputerowe
– 10.255.255.255/24 — pakiet kierowany pod taki
adres nie powinien być przekazywany przez routery
8 bitów na
komputer
19
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
© DSRG 2001
Protokół IP — właściwości
www.cs.agh.edu.pl
20
www.cs.agh.edu.pl
Budowa datagramu IP
0
• Bezpołączeniowy — każdy pakiet przesyłany
samodzielnie
• Brak potwierdzeń dostarczenia pakietu
• Brak timeout-u i retransmisji
• Brak kontroli poprawności danych
• Brak kontroli przepływu
• Ograniczone wiadomości
• Brak wykrywania powtórzeń tych samych pakietów
• Brak zachowania kolejności pakietów
© DSRG 2001
18
4
wersja
8
długość
nagłówka
12
identyfikacja
czas życia (TTL)
16
20
typ usługi (TOS)
DLY, RLB, BDW, CST
24
28
31
długość całkowita
0
D M
F F
protokół
przesunięcie fragmentacji (13 bitów)
suma kontrolna nagłówka
adres źródłowy
adres docelowy
opcje (jeśli są)
DANE
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
21
Sieci komputerowe
Nagłówek IP
0
4
wersja
8
długość
nagłówka
12
16
typ usługi (TOS)
DLY, RLB, BDW, CST
20
22
Nagłówek IP
24
28
31
0
długość całkowita
4
8
wersja
12
16
20
typ usługi (TOS)
DLY, RLB, BDW, CST
długość
nagłówka
24
28
31
długość całkowita
• Typ usługi:
• Wersja: 4
• Długość nagłówka: wyrażona w jednostkach
32bity. Maksymalny rozmiar — 15 * 4bajty =
60 bajtów — narzuca ograniczenia w
stosowaniu niektórych opcji.
–
–
–
–
–
opóźnienie (np. telnet)
niezawodność (np. SNMP)
przepustowość (np. ftp)
koszt (np. news)
Priorytety
• Długość całkowita: bajty. Max=64kB
© DSRG 2001
Sieci komputerowe
23
www.cs.agh.edu.pl
Dzielenie datagramu IP
Sieci komputerowe
© DSRG 2001
Nagłówek IP — fragmentacja
• Maksymalny rozmiar datagramu IP (65535 bajtów)
może przekraczać maksymalny rozmiar pakietów
warstwy niższej (np. Ethernet: 1500 bajtów)
• Jeżeli warstwa IP ma do wysłania datagram, to pyta
interfejs przez który datagram ma zostać wysłany o
jego MTU. Jeżeli MTU jest mniejsze niż rozmiar
datagramu to następuje fragmentacja.
• Może dzielić komputer wysyłający i routery pośrednie.
• Składanie następuje TYLKO u odbiorcy – routery
pośrednie nie wykonują tej czynności. Podzielony
datagram dociera w takim stanie do odbiorcy.
0
4
www.cs.agh.edu.pl
8
12
identyfikacja
16
0
20
D M
F F
24
28
31
przesunięcie fragmentacji (13 bitów)
• Pola ważne przy fragmentacji:
– Wszystkie fragmenty mają takie samo pole identyfikacja
– DF - Don’t Fragment; MF - More Fragments
– Przesunięcie fragmentacji — numer pierwszego bajta danych w
stosunku do oryginalnego datagramu
Nagłówek Eth Nagłówek IP
(8+18 bajtów) (20 bajtów)
Nagłówek Eth Nagłówek IP
(8+18 bajtów) (20 bajtów)
Fragment 1
© DSRG 2001
24
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
Dane
Dane 1
Nagłówek Eth Nagłówek IP
(8+18 bajtów) (20 bajtów)
Dane 2
Fragment 2
www.cs.agh.edu.pl
Sieci komputerowe
25
Sieci komputerowe
Składanie pakietu IP
Nagłówek IP
• Z każdym otrzymanym niekompletnym pakietem IP
związany jest bufor, tablica znaczników i zegar.
• Na podstawie przesunięcia fragment wstawiany jest
w odpowiednie miejsce w buforze.
• Wypełnianie trwa aż do otrzymania ostatniego fragmentu, tzn. najdalej przesunięty fragment posiada
wyłączony bit MF i cały bufor jest wypełniony.
• Po każdym otrzymanym fragmencie uruchamiany jest
zegar. Inicjalizowany jest wartością max(wart_pocz,
TTL). Jeżeli zegar zliczy do zera bufor jest zwalniany i
pakiet odrzucany. (Windows!)
Sieci komputerowe
© DSRG 2001
0
4
4
8
12
16
27
www.cs.agh.edu.pl
20
8
czas życia (TTL)
12
16
protokół
20
24
28
31
suma kontrolna nagłówka
• Czas życia: liczba przeskoków; zapobiega
krążeniu pakietów.
• Protokół: typ danych w polu dane
• Suma kontrolna nagłówka — dotyczy
tylko nagłówka. O poprawność danych
muszą zabiegać protokoły wyższych
warstw.
Sieci komputerowe
© DSRG 2001
Nagłówek IP
0
26
28
www.cs.agh.edu.pl
Nagłówek IP
24
28
31
0
4
adres źródłowy
8
12
16
20
24
28
31
opcje (jeśli są)
adres docelowy
DANE
• Adres źródłówy
• Opcje np.:
– ZAWSZE adres pojedynczego hosta
– zapis trasy
– definiowanie ścieżki po której pakiet ma
przejść
• Adres docelowy
– adres pojedynczego hosta
– adres grupowy
– adres rozgłoszeniowy
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl
© DSRG 2001
www.cs.agh.edu.pl