Sieci komputerowe_w5..

Sieci komputerowe adresacja internetowa
mgr inż. Rafał Watza
Katedra Telekomunikacji AGH
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
1
Wprowadzenie
• Co to jest adresacja ?
• Przedmioty adresacji
• Sposoby adresacji
• Układ domenowy, a układ numeryczny
• Adresy i maski
• Protokoły ARP, RARP, BOOTP, DHCP
• Przyszłość adresacji
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
2
Co to jest adresacja ?
• Przypisanie jednostce lub
urządzeniu pracującemu w sieci
unikalnego w skali globalnej
numeru identyfikacyjnego
• wskazanie właściwego miejsca
(punktu) obioru wiadomości
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
3
Przedmioty adresacji
• Sieci
• Serwery
• Komputery osobiste
• Drukarki, skanery, streamery
• Mosty, rutery, gateway’e
• Inne urządzenia sieciowe.
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
4
Sposoby adresacji
• Adresacja jawna / ukryta
• Maskarada
• Adresacja stała / dynamiczna
• DHCP – Dynamic Host Configuration
Protocol
Uwaga: zmiana miejsca lokalizacji hosta wiąże się ze
zmianą adresów logicznych (IP)
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
5
Hierarchia domen w sieci
X
ROOT
COM
EDU
GOV
DEC
MIT
NFS
PL
EDU
AGH
LAB
WOR
ICS
KT
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
6
Hierarchia serwerów nazw
root
server
server dla
.COM
server dla
.EDU
server dla
.DEC.COM
server dla
.MIT.EDU
server dla
.PL
server dla
.EDU.PL
server dla
.ICS.MIT.EDU
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
server dla
.AGH.EDU.PL
server dla
.KT.AGH.EDU.PL
7
Internetowe domeny
Nazwa domeny
COM
EDU
GOV
MIL
NET
ORG
ARPA
INT
Kod kraju (np. pl)
<nazwa firmy>
Opis
Organizacje komercyjne (firmy)
Instytucje edukacyjne
Instytucje rządowe
Organizacje wojskowe
Centra utrzymania sieci (inst.sieciowe)
Inne organizacje
Stara domena sieci ARPA
Organizacje międzynarodowe
Poszczególne kraje
Strony poszczególnych providerów
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
8
Działanie nameserverów
• Przechowują informacje o powiązaniach nazw
domenowych i adresów IP,
• Odebranie zapytania adresowego od hosta,
• Sprawdzenie własnych wpisów,
• Sprawdzenie własnego cache,
• Zapytanie sąsiednich nameserverów,
• Odpowiedź dla hosta.
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
9
Adresacja numeryczna
• 32 bity, 4 oktety po 8 bitów,
• Numeracja binarna – dla maszyn
10010101.01110010.10011111.00000011
• Numeracja dziesiętna – dla ludzi
149.114.159.3
• Zamiana postaci liczb binarnych na dziesiętne
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
10
Klasy adresów IP v4
01234
8
16
24
Klasa A
0 Identyfikator sieci
Klasa B
1 0
Klasa C
1 1 0
Klasa D
1 1 1 0
Adres multicastowy (rozgłoszeniowy)
Klasa E
1 1 1 1 0
Zarezerwowane dla przyszłych rozwiązań
31
Identyfikator hosta
Identyfikator sieci
Identyfikator sieci
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
Identyfikator hosta
Identyfikator hosta
11
Klasy adresów IP v4
0
Klasa A
0
Klasa B
1 0
Klasa C
1 1 0
8
16
24
31
Najniższy
adres
Pierwszy bajt
Zakres
Przykład
Numer sieci
Numer hosta
Klasa A
0 xxxxxxx
1 – 127
25.0.0.1
25
1
Klasa B
1 0 xxxxxx
128 – 191
140.250.0.1
140.250
Klasa C
1 1 0 xxxxx
192 – 223
192.2.3.1
192.3.2
1.0.0.0
Najwyższy adres
126.0.0.0
128.0.0.0
191.255.0.0
1
192.0.1.0
223.255.255.0
1
224.0.0.0
239.255.255.255
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
12
Pojemności adresowe
Rozmiar sieci
Klasa Bity sieci Bity hosta
65535 do 16777214
A
8
24
255 do 65534
B
16
16
1 do 254
C
24
8
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
13
Adresy nierutowalne i
zastrzeżone
• Dla klasy A:
10.0.0.0 – 10.255.255.255
• Dla klasy B:
172.16.0.0 – 172.31.255.255
• Dla klasy C:
192.168.0.0 – 192.168.255.255
127.0.0.0 - loopback
0.0.0.0 - broadcast
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
14
Maski sieciowe
• Celem stosowania maski jest wyznaczenie
jaka część adresu identyfikuje sieć lub
podsieć (NID), a jaka identyfikuje
urządzenie w ramach tej podsieci (HID),
• Adres podsieci wyznacza się przez logiczną
koniunkcję adresu IP i maski,
• Maska ma taką samą długość, jak adres IP
(czyli 32-bity dla IPv4, 128-bitów dla IPv6),
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
15
Maski sieciowe
• Zasady zamiany notacji dziesiętnej, binarnej i
szesnastkowej
• Stosowane do wydzielenia podsieci z dużej sieci, np.
sieć KT w ramach AGH,
• Pozwalają na adresację większej liczby hostów w
skali globalnej - likwidują potencjalne „dziury” puli
adresów
• Możliwość stosowania dowolnej liczby (nie 8,16 czy
24) bitów na określenie adresu sieci
• Praca w układzie {nr sieci}{nr podsieci}{nr hosta}
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
16
Maski sieciowe
• Reprezentacja maski MUSI* składać się z
kolejno po sobie następujących bitów „1”
Dozwolone
11111111.11111111.11111111.11000000
Niedozwolone
11111111.11111111.11111110.11000011
*) specyfikacja standardu dopuszcza nieciągłości bitów maski, jednak takie stosowanie
doprowadziło by do złej interpretacji algorytmów rutingu i kłopotów komunikacyjnych
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
17
Maski sieciowe - notacje
• Zapis pełny – cała maska binarnie lub dziesiętnie
11111111.11111111.11111111.00000000
255.255.255.0
• Zapis skrócony – tylko ostatni oktet
.128
• Zapis skrócony – liczba bitów „1” w masce
adres IP/24
149.156.114.3/24
• Zapis „trójkowy” – ozn.adres klasy B sieci
149.156.x.x, same 1 w polu adresu i same 0 w polu
id hosta
{149.156,-1,0}
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
18
Przykład użycia maski
bity
Adres sieci
maska
Adres podsieci
0
78
15 16
Identyfikator sieci
23 24
31
Identyfikator hosta
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 0 0 0 0 0 0
Numer sieci
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
Numer hosta
19
Obliczenia adresów z
użyciem maski
• Dany jest adres sieci 149.156.114.x
Podzielić ją na dwie / cztery równe podsieci
• Dany jest adres sieci 10.10.10.x
Podzielić ją na jedną podsieć z 2 urządzeniami,
jedną z 32 urządzeniami oraz
podsieć z pozostałymi urządzeniami.
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
20
Maskarady adresów
• Zapewnia translację adresów IP „zewnętrznych” i
„wewnętrznych”
• Konieczność użycia dodatkowego hosta (np. PC lub
gateway)
• Umożliwia stosowanie podsieci z adresacją z puli
zabronionej
• Konieczność posiadania min. jednego adresu
„zewnętrznego” z puli rutowalnej
• Pozwala na ukrycie prawdziwego adresu hosta
• Konieczność nadzorowania translacji przez administratora i
oprogramowanie
• Zastosowania: kawiarenka internetowa, sieć blokowa
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
21
Protokoły ARP i RARP
• Protokół ARP (Address Resolution Protocol)
– poszukiwanie adresu sprzętowego na podstawie
jego adresu IP
– ARC (Address Resolution Cache)
• Protokół RARP (Reverse ARP)
– poszukiwanie adresu IP na podstawie jego adresu
fizycznego
– serwery uprawnione
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
22
Wady protokołu RARP
• pracuje na niskim poziomie, bezpośredni dostęp
do sprzętu sieciowego — trudna implementacja
serwerów
• wiadomość otrzymana od serwera zawiera 4
oktety — niewykorzystanie pakietu (np. 46
oktetów Ethernet)
• uniemożliwia stosowanie protokołu w sieciach z
dynamicznym przydziałem adresu
niskopoziomowego
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
23
Przesłania zapytań
Określenie adresu fizycznego
maszyny B znając adres IP
(ARP)
a) zapytanie
b) odpowiedź
Określenie adresu IP przez maszynę
A (RARP)
a) zapytanie
b) odpowiedź uprawnionych
serwerów
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
24
Transmisja w ramce fizycznej
Wiadomość ARP lub RARP
Nagłówek ramki
Pole danych ramki
Format taki sam dla ARP i RARP, pytania i odpowiedzi
Brak pola danych, tylko wiadomość (kod)
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
25
Format ramek ARP i RARP
0
8
16
24
Rodzaj adresu sprzętowego
Dł. adresu
sprzętowego
31
Rodzaj protokołu
Dł. adresu
protokołu
Operacja
Adres sprzętowy nadawcy (oktety 0-3)
Adres sprz. nadawcy (oktety 4-5)
Adres IP nadawcy (oktety 0-1)
Adres IP nadawcy (oktety 2-3)
Adres sprz. odbiorcy (oktety 0-1)
Adres sprzętowy odbiorcy (oktety 2-5)
Adres IP odbiorcy (oktety 0-3)
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
26
BOOTP - BOOTstrap Protocol
• Służy do określania adresów IP (osiąga stan
działania hosta w sieci)
• Odpowiedź na wady protokołu RARP (szybszy,
efektywniejszy)
• Korzysta z protokołów UDP i IP
• Umieszczony jako mały programik w pamięci ROM
• Format komunikatu BOOTP
• Procedura startowania hosta – etapy zapytania
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
27
Format wiadomości BOOTP
0
8
16
24
Dług. adresu
O peracja
Typ sprzętu
Etapy
sprzętow ego
Identyfikator transakcji
Sekundy
Nie używ ane
Adres IP odbiorcy
Adres IP nadaw cy
Adres IP serw era
Adres IP routera
31
Adres sprzętow y odbiorcy (16 oktetów )
Nazw a węzła serw era (64 oktety)
N azw a pliku startow ego (128 oktetów )
Dane specyficzne dla producenta (zm ienna długość)
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
28
Adresy przydzielane
dynamicznie - DHCP
• Odmiana protokołów RARP i BOOTP
• Efektywniejsze (niż stałe) zarządzanie pulą adresową
danej podsieci
• Architektura klient-serwer (klient skonfigurowany
tylko na serwer DHCP)
• Automatyczne nadawanie adresu IP, podanie maski,
bramy i serwera DNS
• Szybsza (niż RARP) rezerwacja zasobów IP
• Możliwość okresowego odnawiania rezerwacji adresu
IP lub ustawienia limitu czasu ważności
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
29
Adresy przydzielane
dynamicznie - DHCP
• Optymalny dla sieci bezprzewodowych
• Pełna kontrola administratora nad adresami
(unikanie ręcznych błędów)
• Konieczność współgrania z adresami nadanymi na
stałe
• Brak możliwości uruchomienia aplikacji wymagającej
stałego adresu IP, np. FTPserwer
• Formaty komunikatu DHCP
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
30
Format informacji DHCP
0
8
16
24
Dług adresu
Operacja
Typ sprzętu
Etapy
sprzętowego
Identyfikator transakcji
Sekundy
Znaczniki
Adres IP odbiorcy
Adres IP nadawcy
Adres IP serwera
Adres IP routera
31
Adres sprzętowy odbiorcy (16 oktetów)
Nazwa węzła serwera (64 oktety)
Nazwa pliku startowego (128 oktetów)
Opcje (zmienna długość)
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
31
Przyszłość adresacji
• Konieczność rozszerzenia dostępnej puli
adresów
• Wprowadzenie IPv6 i IPng
• Nowe protokoły adresujące i etykietujące
(MPLS, RSVP)
• Wprowadzenie wspólnej adresacji „all-in-one”
• Adresowanie wszystkiego co jest mobilne
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
32
Podsumowanie
Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska
tel. +48 12 6174034, fax +48 12 6342372
e-mail: [email protected]
33