1 Počítačové sítě Architektura TCP/IP - úvod • Architektura TCP/IP je v současnosti nejpoužívanější síťová architektura – architektura sítě Internet • Uplatnění TCP/IP – user-end systémy (implementace všech funkčních vrstev) – mezilehlé systémy (implementace spodních funkčních vrstev) • Vývoj TCP/IP – 1973 zahájení vývoje na základě zadání DoD U.S.A. – projekt DARPA – 1976 vznik protokolu Ethernet pro LAN – 1983 TCP/IP zvolen za základní protokol ARPAnetu – „internet“ – 1984 implementace TCP/IP do OS UNIX – 1989 Internet – 1992 WWW Počítačové sítě - architektura TCP/IP
Počítačové sítě Architektura TCP/IP - úvod. Architektura TCP/IP je v současnosti nejpoužívanější síťová architektura – architektura sítě Internet Uplatnění TCP/IP user-end systémy (implementace všech funkčních vrstev) mezilehlé systémy (implementace spodních funkčních vrstev) - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP - úvod
• Architektura TCP/IP je v současnosti nejpoužívanější síťová architektura – architektura sítě Internet
• Uplatnění TCP/IP – user-end systémy (implementace všech funkčních vrstev) – mezilehlé systémy (implementace spodních funkčních
vrstev)
• Vývoj TCP/IP– 1973 zahájení vývoje na základě zadání DoD U.S.A. – projekt
DARPA– 1976 vznik protokolu Ethernet pro LAN– 1983 TCP/IP zvolen za základní protokol ARPAnetu – „internet“– 1984 implementace TCP/IP do OS UNIX– 1989 Internet – 1992 WWW
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP - úvod
• Charakteristika TCP/IP – dominantní postavení– současným požadavkům již příliš nevyhovuje -
Vrstva síťového rozhraní(specifikováno příslušným RFC
dokumentem pro každý určitý typ přenosové technologie )
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
5
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP
• Vrstva síťového rozhraní (Network Access Layer) – přístup k přenosovému médiu – může být použita technologie Ethernet, Wi-fi, FDDI, atd.
TCP/IP
vrstva datových
spojů
vrstva fyzická
IP
IEEE 802.3
IEEE 802.11
FDDI
MAC Media Acccess Control
LLC Logical Link Control
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
6
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP
• Vrstva síťová (Internet Layer) – směrování a přepojování datagramu, fragmentace/defragmentace datagramů - protokoly:– IP (Internet Protocol) – základní protokol sítě, vysílá datagramy,
fragmentuje a znovusestavuje datagramy, služba bez spojení, současná verze IPv4 – následující IPv6
– ARP, RARP (Address Resolution Protocol, Reverse ARP) – mapování logické síťové (IP) adresy do do fyzické (MAC) adresy a naopak
– ICMP (Internet Control Message Protocol) – generace řídících zpráv o chybách a nestandardních událostech při přenosu datagramu
– IGMP (Internet Group Management Protocol) – správa síťových skupin – mapování skupinové MAC adresy do síťové skupinové adresy
– OSPF (Open the Shortest Path First) – směrovací protokol– a další Počítačové sítě - architektura TCP/IP
7
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP
• Vrstva transportní (Transport Layer) – koncový přenos mezi dat mezi komunikujícími procesy (odpovídá transportní vrstvě OSI), protokoly:– TCP (Transmission Control Protocol) – služba se
spojením– UDP (User Datagram Protocol) – služba bez spojení
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
8
Počítačové sítěArchitektura TCP/IP
• Vrstva aplikační (Application Layer) – množina protokolů poskytujících uživatelské síťové služby a systémové síťové služby (např. směrovací protokoly), závislost na určitém typu transportu dat (TCP nebo UDP) nebo možnost volby, aplikační vrstva se nejvíce rozšiřuje o nové protokoly, protokoly povinné, doporučené, volitelné.– TELNET – virtuální terminál (vzdálený přístup k
hostitelskému systému)– FTP (File Transfer Protocol) – přenos souborů
mezi uzly– SMTP (Simple Mail Tranfer Protocol) – přenos
elektronické poštyPočítačové sítě - architektura TCP/IP
– 2 části – identifikátor IP sítě (IP network address) + číslo uzlu (host/node address) – příklad: 147.132.1.3
– Centrálně řízené přidělování adres – hierarchie NIC
– Typy adres: třída A – N.H.H.H třída B – N.N.H.H třída C – N.N.N.H
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
12
Počítačové sítěIP vrstva
• IP adresy pro jedinečnou identifikaci uzlu v Internetu - přidělené organizací IANA (Internet Assigned Numbers Authority) – http://www.iana.org – unicast – třídy A, B, C– multicast – třída D– v unicast i multicast oblasti má IANA vyhrazené
bloky adres (RFC 3300 Special-Use IPv4 Addresses) • IP adresy privátní pro používání v intranetech (RFC
1918 – Address Allocation for Private Internets )– třída A 10.0.0.0 – 10.255.255.255– třída B 172.16.0.0. – 172.31.255.255– třída C 192.168.0.0. – 192.168.255.255
Počítačové sítěIP vrstva – rozdělení adresového prostoru
Typ adresy Rozsah adres Poznámka
A 0.0.0.0
1.0.0.0 – 126.0.0.0
127.0.0.0
Vyhrazeno
Používáno
Vyhrazeno *
B 128.0.0.0
128.1.0.0 – 191.254.0.0
191.255.0.0
Vyhrazeno
Používáno
Vyhrazeno
C 192.0.0.0
192.0.1.0 – 223.255.254.0
223.255.255
Vyhrazeno
Používáno
Vyhrazeno
D
E
224.0.0.0 – 239.255.255.255
240.0.0.0. – 255.255.255.254
255.255.255.255
Speciální účel (multicast)
Nepoužito
Vyhrazeno **
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
18
Počítačové sítěIP vrstva – rozdělení adresového prostoru
• Poznámky k vyhrazeným adresám:– 127.0.0.0 vyhrazeno pro OS UNIX –127.0.0.1 je adresa interního
síťového rozhraní (loopback)– 255.255.255.255 je IP globální broadcast – pokrývá všechny IP
uzly všech IP sítí – datagramy s touto adresou jsou na IP směrovačích filtrovány
Maska sítě – vyfiltruje z IP adresy adresu IP sítě (nebo podsítě – viz dále), implicitní masky:– Třída A – 255.0.0.0– Třída B – 255.255.0.0– Třída C – 255.255.255.0
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
19
Počítačové sítěIP vrstva – podsítě
IP podsítě (subsítě)– Rozdělení velké sítě na řadu menších podsítí
– Velikost podsítě určuje správce
– Směrovač používá masku podsítě a IP adresu cílového uzlu k určení cílové podsítě
– Pro vytvoření adres podsítí se použijí horní bity z pole H (adresa uzlu)
– Maska podsítě – implicitní maska sítě + bity z pole H použité pro adresování podsítí
IP broadcast - adresa pokrývající všechny uzly dané sítě nebo podsítě
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
20
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
• Směrování - výběr cesty pro datagram: – Přímé směrování - předání cílovému uzlu na téže IP síti/podsíti
– Nepřímé směrování - předání některému ze směrovačů na téže síti/subsíti
– Problém: do rámce je třeba vložit MAC adresu cílového uzlu se známou IP adresou nebo MAC adresu směrovače se známou IP adresou
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
21
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
• Přímé směrování– Problém vyhledání MAC adresy (pro sestavení rámce) ke známé IP adrese
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
Řešení: protokol ARP (Address Resolution Protocol):• Vyšle rámec s ARP dotazem (ARP request) na MAC
broadcast cílovou adresu• Uzel, který poznal svou IP adresu uloženou v ARP dotazu
vygeneruje ARP odpověď (ARP reply) , do které svou MAC adresu vloží
• ARP cache – uchovává záznamy získané v předchozích ARP aktivitách
22
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
• Protokol RARP – reverzní funkce (přiřazení známé MAC adrese logická IP adresa)
• Použití např. v bezdiskové pracovní stanici, terminálu apod.
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
• Zprávy protokolu ARP a RARP zapouzdřené v rámci Ethernet
Počítačové sítě - architektura TCP/IP 23
Ethernet frame – typ 0x8035
Ethernet frame – typ 0x0806 ARP – request/reply
RARP – request/reply
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
Počítačové sítě - architektura TCP/IP 24
• Formát zprávy protokolu ARP/RARP
Počítačové sítěIP vrstva - směrování
• Poznámky k formátu ARP/RARP zprávy (pole Hardware Type
a Opcode)
Počítačové sítě - architektura TCP/IP 25
Typ síťového rozhraní, které zprávu vysílá Typ ARP zprávy
26
A BR
C
DA
MAC broadcast
SArouter R
MAC
sender MAC
router R MAC
sender IProuter R IP
target MAC?????
target IPhost B IP
DA
router R MAC
SAhost B MAC
sender MAChost B MAC
sender IPhost B IP
target MACrouter R
MAC
target IProuter R IP
ARP request: „znám IP, pošli MAC“ARP reply: „posílám MAC k IP v tvém requestu“
záhlaví Ethernet
ARP request
ARP reply
Protokol ARP (Address Resolution Protocol)
Počítačové sítě - architektura TCP/IP
27
C
B A R
DA
MAC broadcast
SA
host AMAC
sender MAChost AMAC
sender IP ????
target MACMAC
broadcast
target IPIP
broadcast
DA
host A MAC
SAhost C
MAC
sender MAC
host C MAC
sender IPhost C IP
target MAChost AMAC
target IPhost A IP
RARP request: „znám MAC, pošli IP“ARP reply: „posílám IP k MAC v tvém requestu“
• Směrovací tabulky – mapy pro určení cesty – Směrovací tabulky směrovačů – statické (manuálně
vytvořené), dynamické (směrovač vytvoří mapu určitým algoritmem z informací získaných prostřednictvím směrovacích protokolů) – topologie celé sítě (směrovací oblasti)