1

C H A P T E R I I I

1

Internet Protocols

Contents 2

TCP/IP and the DoD Model Protocol Header Layers

IP Addressing Broadcast Address

ICMP

ARP

IPv6

2

TCP/IP and the DoD Model 3

DoD Model Process/Application layer Host-to-Host layer Internet layer Network Access layer

Describe TCP/IP Model

3

Explain protocol data units (PDU) and encapsulation

Describe the process of sending and receiving messages

4

Compare OSI and TCP/IP model

Explain how labels in encapsulation headers are used to manage communication in data networks

5

The TCP/IP protocol suite 10

11

6

The Process/Application Layer Protocols 12

Telnet FTP TFTP NFS SMTP

LPD X Window SNMP DNS DHCP/BootP

The Host-to-Host Layer Protocols 13

Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP)

7

TCP Segment Format 14

TCP header details (I) 15

source, destination port:16,16 - identify

applications at ends of the connection

sequence:32 - indicates 1st data octet in this

segment

acknowledgment:32 - next expected

sequence number, valid only when the ACK bit (reside in flag) is set

8

TCP header details (II) 16

data offset:4 - 32 bit words offset tells the receiver where user data begins

reserved:6 -not used flag:6 URG : validity of urgent pointer field ACK : validity of acknowledge field PSH : push request (pass segment to appl layer

immediately) RST : reset the connection SYN : initial synchronization FIN : sender at end of byte stream

TCP header details (III) 17

window:16 - advertise amount of buffer space this node has allocated

checksum:16 - 16 bits 1’s complement of pseudo header, TCP header and data

urgent pointer:16 - byte position of data that should be processed first

options - variable length option e.g. MSS (max segment size) tells destination node

9

UDP Segment Format 18

UDP Header 19

10

UDP pseudo Header 20

Key Concepts of Host-to-Host Protocols 21

11

Port numbers for TCP and UDP 22

Key Protocols That Use TCP and UDP 23

12

The Internet Layer Protocols 24

Internet Protocol (IP) Internet Control Message Protocol (ICMP)

Network Access / Internet Layer

Address Resolution Protocol (ARP) Reverse Address Resolution Protocol (RARP) Proxy ARP

IP header 25

13

IP Header (I) 26

IP Header (2) 27

14

IP Header (3) 28

The Protocol field in an IP header 29

15

Possible Protocols Found in the Protocol Field of an IP Header

30

Fragmentation 31

16

Fragmentation Flag 32

Fragmentation sample 33

17

Problem in Fragmentation 34

Avoiding Fragmentation 35

18

Network Addressing 36

Network Address Range: Class A 00000000 = 0 01111111 = 127

Network Address Range: Class B 10000000 = 128 10111111 = 191

Network Address Range: Class C 11000000 = 192 11011111 = 223

Summary of the three classes of networks 37

19

Broadcast Addresses 38

Layer 2 broadcasts These are sent to all nodes on a LAN.

Broadcasts (layer 3) These are sent to all nodes on the network.

Unicast These are sent to a single destination host.

Multicast These are packets sent from a single source, and transmitted to many devices on different networks.

Layer 2 broadcasts 39

known as hardware broadcasts they only go out on a LAN

The broadcast would be all 1s in binary and all Fs in hexadecimal, as in FF.FF.FF.FF.FF.FF.

20

Broadcasts (layer 3)

40

Broadcast messages are meant to reach all hosts on a broadcast domain. example that you’re already familiar with: The network

address of 172.16.0.0 255.255.0.0 would have a broadcast

address of 172.16.255.255 Broadcasts can also be “all networks and all hosts,”

as indicated by 255.255.255.255. A good example of a broadcast message is an

Address Resolution Protocol (ARP) request.

41

Part II

21

Internet Control Message Protocol (ICMP) 42

43

22

ICMP Header 44

ICMP Types 45

23

ICMP Types, cont. 46

ICMP type 0/8 echo reply/request 47

24

ICMP type 3 destination unreachable 48

ICMP type 4 source quench 49

25

ICMP type 5 route change request 50

Local ARP broadcast 51

26

ARP/RARP Header 52

ARP Header 53

27

ARP request packet 54

ARP reply packet 55

28

ARP mechanisms 56

RARP 57

29

RARP broadcast example 58

Proxy ARP 59

30

60

IPv6 Overviews

IPv6: IP next generation 61

IETF IPv6 WG ถกจดตงขนในชวงตนยค 90s เพอแกปญหาการเจรญเตบโตของ internet ทมมากจนท าใหเกดการขาดแคลน IP address

ขณะเดยวกนนน กไดมการพฒนา CIDR และ NAT ขนในชวงป ค.ศ. 1992 และ ค.ศ. 1994 ซงชวยลดปญหาการขาดแคลน IP address ได

นอกจากนนยงไดมการจดตง RIR และไดมการ reclaim IP address ปญหาการเตบโตของ routes ใน routing table (85,000+ routes) ยงคงม

อย

31

Introduction to IPv6 62

IETF standard ตงแตป ค.ศ. 1996

128-bit addresses 2^128 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 3.4 * 10^38 addresses

ขอดของ IPv6 63

Larger Address 128-bit addresses Efficient and hierarchical addressing and routing

Better Mobility ดวยคณสมบต auto-configure, รองรบ anycast และ address ทมอยอยางมาก พอท าใหเหมาะสมส าหรบการใชงานกบอปกรณ mobile internet

Better Security IPSec ถกรวมไวในตว protocol ของ IPv6 ไมจ าเปนตองใช NAT

32

IPv6 Addresses Representation 64

128 bit ของ IPv6 address จะถกแบงเปนกลมกลมละ 16 bit ตวเลข 16 bit จะถกแปลงเปนเลขฐาน 16(0-F) 4 หลกโดยทเลขฐาน 16ในแตละชดจะถกแบงดวย “:”

IPv6 Addresses Representation 65

ตวเลขศนยทน าหนาตวเลขแตละกลมสามารถละไวได

ส าหรบ address ทกลมของตวเลขทเปนศนยตดๆ กนเราสามารถทจะเขยนแทนไดดวย “::” (ละได 1 ครงตอ 1 address ) 2001:00D3:0001:2F3B:0000:0000:0000:9C5A

2001:D3:1:2F3B:0:0:0:9C5A

2001:D3:1:2F3B::9C5A

FE80::212:3FFF:FEED:1671 InterfaceID for resolving the link-local address

33

66

IPv6 ใน URL จะตองถกเขยนอยในเครองหมาย “[ ]” http://[2001:1:4F3A::206:AE14]:8080/index.html *สรางความล าบากใหแกผใชในการ

จดจ าและการพมพ

ดงนนจงจ าเปนทจะตองใช DNS

* Browser หลายๆตวยงไมรองรบ URL ในรปแบบน

IPv6 Prefixes 67

ไมม subnet mask ใน IPv6 ใช Prefix ซงเปนสวนหนงของ address เพอระบ

subnet แทน เขยนเหมอนกบทใชกนใน CIDR (IPv4) Prefix ใน IPv6 เขยนไดดงน address/prefix-length 2001:D3::/48 route prefix 2001:D3:0:2F2B::/64 subnet prefix

34

Types of IPv6 Addresses 68

Unicast single host/one to one (Global, Site-local, Link local)

Multicast multiple host in specified range/one to many

Anycast multiple host, only received by single host (the nearest host) /one to

nearest (unicast)

No Broadcast use Mulicast Efficient use of the network Range can be much larger

Address type identification 69

Unspecified 00..0 ::/128 Loopback 00..1 ::1/128 Link Local 1111 1110 10 FE80::/10 Multicast 1111 1111 FF00::/8

All address types have to support EUI-64 bits interface ID setting Except for multicast

35

IPv6 Global Unicast Addresses 70

IPv6 Global Unicast addresses ถกออกแบบมาใหเปนล าดบชน เพอใหสามารถท าการ aggregate ได

3 bits แรก 001 (2000::/3) คอ IP ชดแรกท IANA ไดรบมาเพอใหใชกบ IPv6 Unicast

http://www.iana.org/assignments/ipv6-unicast-address-assignments

IPv6 Address Allocation 71

IANA allocated 2001::/16 to IPv6 Unicast RIR gets /23 prefixes from IANA RIR allocate /32 prefix to an ISP ISP allocate /48 prefix to end customer

36

IPv6 Interface IDs 72

Lowest order 64-bit field ของ unicast address จะถกก าหนดไดดวยหลายวธทแตกตางกน

Auto-configured from a 64 bit EUI-64 Auto-generated random number DHCPv6 Manually configured

Converting 48-Bit MAC Addresses to IPv6 Modified EUI-64 Identifiers

73

37

IPv6 Header 74

มขนาดคงทท 40 Octet ตด field Header length ออก Field หลกๆ เชน TTL, ToS, Total Length ยงคงอยแตเปลยนลกษณะ และจ านวน

ของ bits ทใชอางอง มการยายบาง Field ททการใชงานเฉพาะในบางอปกรณออกจาก Header แลวสรางสวน

Extended Header ขนมาใชงานเฉพาะทาง เชน Identification, Fragmentation และ Padding

Header checksum ถกน าออกไปเนองจาก ใน Header ของ Layer มการท างานฟงกชนนอยแลว

เพม Flow Label เพอใหสามารถแยก flow ของการท างานแตละประเภทได ม Next Header เพอระบวา Header ถดไปเปน Extended Header ประเภท

ใด

IPv6 Header 75

38

The IPv6 header fields are as follows: 76

version (4 bit): Indicates the protocol version, and will thus contain the number 6.

DS byte (8 bit): This field is used by the source and routers to identify the packets belonging to the same traffic class and thus distinguish between packets with different priorities.

flow label (20 bit): Label for a data flow payload length (16 bit): Indicates the length of the

packet data field.

The IPv6 header fields are as follows: (2) 77

next header (8 bit): ): Identifies the type of header immediately following the IPv6 header.

hop limit (8 bit): Decremented by one by each node that forwards the packet. When the hop limit field reaches zero, the packet is discarded.

source address (128 bit): The address of the originator of the packet.

destination address ( 128 bit) : The address of the intended recipient of the packet.

Reference->http://www.ietf.org/rfc/rfc2460.txt

39

IPv4 & IPv6 co-existence 78

มการพฒนาวธการตางๆ ขนเพอใหสามารถรองรบการท างานในแบบ IPv6 และ IPv4 ไปควบคกนได โดยทวไปสามารถแบงไดเปน 3 วธ Dual-stack เปนเทคนคทท าใหสามารถใช IPv4 และ IPv6 พรอมกนในเครองเดยวกนทอยบน

เครอขายเดยวกนได

Tunneling เปนเทคนคทใชส าหรบหลกเลยงปญหาทตอง upgradeอปกรณหลายๆตวในเครอขาย

Translation เปนเทคนคซงท าใหอปกรณทใชไดเฉพาะกบ IPv6 สามารถตดตอกบอปกรณทใชไดเฉพาะกบ IPv4

Dual Stack Approach 79

Dual Stack: ทง IPv4 และ IPv6 protocol stack สามารถถกเรยกใชงานได

Application สามารถคยไดกบทงสอง protocol การเลอกใชงานจะขนอยกบการท า name lookup และApplication

preference

40

Dual Stack Approach & DNS 80

ในกรณทมการใชงาน Dual Stack และในกรณท application รองรบการท างานแบบ IPv4 และ IPv6

Application จะขอ address ทกประเภททมใน DNS เลอก address ทตองการแลวท าการเชอมตอ

อางอง 81

http://ipv6.nectec.or.th

http://www.ipv6.org

http://www.6bone.net

http://www.kame.net

http://www.linux-ipv6.org

http://www.ipv6forum.com

http://ipv6.cpe.rit.ac.th/ cancle http://www.tcpipguide.com/

41

Finish 82