TCP/IP Networks (2)

TCP/IP Networks (2)

Εισαγωγή

• Τα πρωτόκολλα TCP/IP είναι de-facto standards μετάδοσης δεδομένων

• Επιτρέπουν τη συνεργασία μεταξύ υπολογιστών σε διασυνδεδεμένα δίκτυα και την από κοινού χρήση πόρων

• Αποτελούν τα πρωτόκολλα μετάδοσης δεδομένων στο Internet

• Αναπτύχθηκαν από ομάδα ερευνητών γύρω από το ARPAnet

Γενική περιγραφή

Εφαρμογής Εφαρμογές

Παρουσίασης FTP, SNMP

Συνόδου SMTP TFTP

Μεταφοράς TCP UDP

Δικτύου IP

Διασύνδεσηςδεδομένων

Ethernet, Token ring,FDDI

Φυσικό ...

ARPRARP

Διευθυνσιοδότηση στο Internet

• To Internet αποτελεί ένα μεγάλο σύνολο από διασυνδεδεμένα ανεξάρτητα δίκτυα μέσω απλών μεταγωγέων πακέτου (routers)

• Ο χρήστης μπορεί να έχει πρόσβαση σε πόρους σε οποιοδήποτε από αυτά τα δίκτυα

• Τα IP datagrams διασχίζουν πλήθος δικτύων για να φτάσουν στο δίκτυο προορισμό με διαφανή τρόπο για το χρήστη

Διευθυνσιοδότηση στο Internet (2)

• Το μόνο που πρέπει να γνωρίζει ο χρήστης είναι το “IP Address” του άλλου συστήματος (λογική διεύθυνση)

• IP Address: 147.102.13.10

• 32 bit number, γράφεται ως 4 decimals (ένα για κάθε 8 bit)

• Το IP Address περιέχει πληροφορίες όπως: 147.102 (δίκτυο), 147.102.13 (υποδίκτυο), το τελευταίο 10 ο σταθμός εργασίας


• 147.102.13.10, dolly.netmode.ntua.gr

• 3 κλάσεις IP Addresses, A, B & C Class

• Διεύθυνση δικτύου: 147.102.0.0

• Broadcast address: 147.102.13.255

• Loopback address: 127.0.0.1, 127.0.0.0

1 8 16 24 32

0| netid hostid = Class A (0~127)

1|0| netid Hostid = Class B (128~191)

1|1|0| netid Hostid = Class C (192~223)

1|1|1|0| multicast

1|1|1|1|1| reserved


ΑΣΚΗΣΕΙΣ

• Σε τι κλάση δικτύου IP είναι συνδεδεμένος ο υπολογιστής: anser.bbnplanet.net (4.1.1.2)

• Σε τι κλάση δικτύου IP είναι συνδεδεμένος ο υπολογιστής: solon.elot.gr (193.218.124.12)

• Τι κλάσεις δικτύων IP χρειάζεται ένας διαχειριστής για να φιλοξενήσει 534 υπολογιστές

Χωρισμός σε υποδίκτυα (subnets)• Λόγοι: μείωση φορτίου σε σημεία συμφόρησης,

ασφάλεια, διαφορετικά μέσα μετάδοσης (Ethernet, Token ring, FDDI)

• <IP Address> = <netid><subnetid><hostid>

• Subnet mask: 32-bit number με 1 για το netid & subnetid, και 0 για hostid

• Οι δρομολογητές εκτός δικτύου γνωρίζουν μια διαδρομή, ενώ μέσα στο δίκτυο υπάρχουν πολλές διαδρομές για κάθε υποδίκτυο

hostid

Χωρισμός σε υποδίκτυα (2)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

• 147.102, subnetid=4bit, 14 υποδίκτυα x 4094 κόμβους, subnet-mask=255.255.240.0

• 147.102, subnetid=8bit, 254 υποδίκτυα x 254 κόμβους , subnet-mask=255.255.255.0

• 193.218.124, subnetid=3bit, 6 υποδίκτυα x 30 κόμβους, subnet-mask=255.255.255.224

• Κόστος: 180 κόμβοι αντί 254 στην τελευταία περίπτωση

Χωρισμός σε υποδίκτυα (3)

ΑΣΚΗΣΗ

• 193.218.124, subnetid=3bit, 6 υποδίκτυα x 30 κόμβους, subnet-mask=255.255.255.224, ποιές είναι οι IP διευθύνσεις των IP υποδικτύων;

• 193.218.124, subnetid=4bit, πόσα υποδίκτυα x πόσους κόμβους;

Καθορισμός IP διευθύνσεων

• (Internet) Αίτηση για επίσημη IP διεύθυνση στο RIPE (Registree IP European) ή τον τοπικό πληρεξούσιο (για την απόκτηση διεύθυνσης δικτύου)

• (Όχι-Internet) Οι χρηστές καθορίζουν μόνοι τους τη διεύθυνση (μοναδική διεύθυνση σε κάθε κόμβο)

Domain names

• Το FORTHNET συμβουλεύει για registration κάτω από τα ακόλουθα domains: – COM.GR: if you are a company – EDU.GR: if you are an educational

institute/organisation – NET.GR: if you are an Internet/Network Service

Provider – ORG.GR: if you are an organisation (in general)

Προβλήματα IP διευθύνσεων

• Κωδικοποιούν όχι υπολογιστή αλλά σύνδεση σε ένα δίκτυο– Ένας δρομολογητής που συνδέει ν δίκτυα έχει ν IP

διευθύνσεις– Ένας φορητός υπολογιστής έχει διαφορετικό IP

address σε κάθε δίκτυο που συνδέεται

• Όχι δυνατότητες ανάπτυξης του δικτύου

• Πεπερασμένο σύνολο

Πρωτόκολλο ICMP

• Internet Control Message Protocol (ICMP)

• Μηνύματα για δυσλειτουργίες και λειτουργίες ελέγχου του δικτύου– αναφορά σφαλμάτων– δοκιμή δυνατότητας πρόσβασης σε κόμβο– έλεγχος συμφόρησης– ειδοποίηση αλλαγής διαδρομής– μέτρηση επιδόσεων– διευθυνσιοδότηση υποδικτύων

~> pi ng - s ni c. f unet . fiPI NG ni c. f unet . fi : 56 dat a byt es64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=2. t i me=455. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=4. t i me=466. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=5. t i me=439. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=6. t i me=394. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=7. t i me=422. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=8. t i me=449. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=10. t i me=378. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=11. t i me=448. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=12. t i me=446. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=13. t i me=433. ms64 byt es f r om ni c. f unet . fi ( 128. 214. 248. 6) : i cmp_seq=14. t i me=454. msC

- - - - ni c. f unet . fi PI NG St at i st i cs- - - -15 packet s t r ansmi t t ed, 11 packet s r ecei ved, 26% packet l ossr ound- t r i p ( ms) mi n/ avg/ max = 378/ 434/ 466

Πρωτόκολλο IP

• Connectionless technology: Η πληροφορία μεταφέρεται σε μια σειρά από IP datagrams που στέλνονται ανεξάρτητα και χωρίς αξιοπιστία

• Ανεξάρτητα: κάθε ένα μεταφέρει διευθύνσεις πηγής, προορισμού, κλπ.

• Χωρίς αξιοπιστία: ένα IP datagram μπορεί να χαθεί, να διπλασιαστεί (αν καθυστερήσει και επαναμεταδοθεί), κλπ.

Address Resolution Protocol (ARP)

• Διατηρεί τοπικό πίνακα δρομολόγησης με αντιστοιχίες μεταξύ IP διευθύνσεων και φυσικών διευθύνσεων

• Αν η IP διεύθυνση προορισμού υπάρχει στο πίνακα, το ζευγάρι των διευθύνσεων χρησιμοποιείται για την αποστολή των δεδομένων

• Αν η IP διεύθυνση προορισμού δεν υπάρχει στο πίνακα, το ARP την ανακαλύπτει με κατάλληλα μηνύματα

ARP (2)~> arp -a

Net to Media Table

Device IP Address Mask Flags Phys Addr

------ -------------------- --------------- ----- ---------------

le0 irina.netmode.ece.ntua.gr 255.255.255.255 08:00:20:79:bc:8c

le0 dolly.netmode.ece.ntua.gr 255.255.255.255 08:00:20:7c:79:16

le0 aris.netmode.ece.ntua.gr 255.255.255.255 00:00:c0:54:50:d3

le0 router.netmode.ece.ntua.gr 255.255.255.255 08:00:8f:10:c8:b8

le0 eleni.netmode.ece.ntua.gr 255.255.255.255 SP 08:00:20:22:1b:da

Δρομολόγηση

• Άμεση δρομολόγηση (direct)– Κόμβος στέλνει IP datagrams σε κόμβο του ίδιου υπο-

δικτύου

• Έμμεση δρομολόγηση (indirect)– Κόμβος στέλνει IP datagrams σε κόμβο του ίδιου

δικτύου, χρησιμοποιώντας δρομολογητές (routers)– Ο κόμβος πρέπει να γνωρίζει τη διεύθυνση του

δρομολογητή– Ο δρομολογητής πρέπει να γνωρίζει τη διαδρομή

(επόμενος δρομολογητής) προς το προορισμό

• Πίνακας δρομολόγησης (routing table)

• Εγγραφές του τύπου (N, R)– N: Δίκτυο προορισμού– R: Επόμενος δρομολογητής

• Default route: 0.0.0.0

• Πίνακας δρομολόγησης σε HostRouting Table: Destination Gateway Flags Ref Use Interface-------------------- -------------------- ----- ----- ------

---------localhost localhost UH 0 4 lo0net.netmode.ece.ntua.gr eleni.netmode.ece.ntua.gr U 3 347 le0default router.netmode.ece.ntua.gr UG 0 887

Δρομολόγηση (2)

Λειτουργίες κατακερματισμού και επανασύνδεσης

• Fragmentation & re-assembly: προκειμένου IP datagrams να περάσουν από υποδίκτυα που υποστηρίζουν διαφορετικού μεγέθους πεδίο δεδομένων

Πρωτόκολλο TCP

• Αξιόπιστη υπηρεσία μεταφοράς με σύνδεση

• Χρήσιμη για εφαρμογές που μετακινούν μεγάλες ποσότητες φορτίου

• TCP ports (16 bits)

• Sequence number

• TCP segments

• TCP doesn’t number the datagrams but octets

• Checksum

Πρωτόκολλο TCP (2)

• Acknowledgement number (=1500, όλα τα δεδομένα μέχρι και το 1500 octet έχουν ληφθεί)

• Sliding Window

Sockets & Application layer

• Αν κάποιος θέλει να στείλει ένα αρχείο στον υπολογιστή 128.6.4.7 πρέπει να δείξει ότι θέλει να μιλήσει με τον ftp server

• Αυτό επιτυγχάνεται με τα sockets

• Ο client χρησιμοποιεί κάποιο τυχαίο TCP portInternet addresses TCP ports

connection1 147.20.12.1, 123.1.43.1 1234, 21

connection1 147.20.12.1, 123.1.43.1 4321, 21

Πρωτόκολλο UDP

• Μη αξιόπιστη υπηρεσία μεταφοράς χωρίς σύνδεση

• Χρήσιμη για τη μεταφορά μηνυμάτων

• UDP ports (16 bits)

• UDP datagrams

Υπηρεσίες TCP/IP

• Remote Login

• Mail

• Network File Systems

• Remote Printing

• Remote execution

• Name Servers

• FTP

• World Wide Web

Documents

TCP/IP Networks (2)