3. Warstwa sieciowa modelu ISO-OSI. Sieci IP. Flashcards
Adresowanie IPv4
Pakiet IPv4 często trzeba fragmentować na datagramy – aby datagramy te umieścić w ramkach Ethernet (maksymalna długość pakietu IP to 64kB, zaś MTU dla Ethernetu to tylko 1500 bajtów). Proces taki nazywamy kapsułkowaniem (enkapsulacją). Datagramy IP (fragmenty pakietów IP) także posiadają swoje nagłówki, a w nich adresy IP.
Notacja CIDR (Classless Inter-Domain Routing ) dla adresu IP:
XXX.XXX.XXX.XXX/YY gdzie YY to liczba bitów o wartości 1 w masce tego adresu IP
Każdy adres można podzielić na dwie części:
- Część identyfikującą daną sieć w Internecie (adres sieci)
* Część identyfikującą konkretny komputer w tej sieci (adres hosta)
Istnieje adresacja
klasowa (classfull) i bezklasowa (classless) IP.
Pierwotne klasy adresów IPv4
• Wartości pierwszych bitów adresu IP określają jego dalszy podział na numer podsieci i identyfikator (adres) hosta (wariant classfull). Tym samym determinują
klasę adresu IP zgodnie z następującym porządkiem (n = bit będący elementem numeru sieci, h = bit będący elementem adresu hosta)
- Przeliczając wartość binarną pierwszego bajtu adresu IP na system dziesiętny możemy ustalić zakres jego wartości dla poszczególnych klas:
- N < 128 – klasa A
- 128 <= N < 192 – klasa B
- 192 <= N < 224 – klasa C
- 224 <= N < 240 – multicast (D)
- N >= 240 – adresy zarezerwowane (E)
• Adresy multicast są adresami transmisji grupowej - jeden nadawca przekazuje
wtedy informację do wielu odbiorców zgłoszonych (za pomocą protokołu IGMP)
w tzw. grupie multicast.
Maska sieci w IPv4
• Maska składa się podobnie jak adres IP z 4 bajtów. Używana jest do dalszego wydzielenia części adresu odpowiadającej za identyfikację sieci czy hosta. Usprawnia trasowanie (rutowanie) datagramów IP.
• Adres sieci (z danego adresu IP) tworzymy przepisując te wszystkie wartości bitów w adresie, dla których odpowiednie bity maski mają wartość jeden. Resztę bitów uzupełniamy zerami.
• Adres rozgłoszeniowy w podsieci (broadcast) jest tworzony poprzez wypełnienie reszty jedynkami zamiast zer.
• Reguła przynależności dwóch adresów do tej samej sieci:
W dwóch porównywanych adresach mogą różnić się wartości wyłącznie tych bitów, które odpowiadają kolejnością bitom o wartości 0 w masce.
Adresy specjalne IPv4
• Automatic Private IPv4 addresses (APIPA) – generowane automatycznie dla hostów, które są skonfigurowane do pozyskiwania adresów IP swoich interfejsów automatycznie (DHCP), lecz nie uzyskały dostępu do usługi DHCP. Wartości adresów APIPA: 169.254.0.0/16
• Adres Limited Broadcast – umożliwia rozgłoszenie a lokalnej sieci IP, może występować tylko w polu adresu nadawcy w datagramie IPv4, wartość: 255.255.255.255
• Loopback IPv4 Addresses – powodują przekazanie datagramu w sieci IP z powrotem do interfejsu, z którego został przysłany. Zakres wartości: 127.0.0.1 to
127.255.255.254. W systemach operacyjnych adres 127.0.0.1 jest dodatkowo identyfikowany z nazwą hosta „localhost” (w lokalnej bazie wiedzy o nazwach
hostów)
Diagnostyka sieci IP - ping
- Wysłanie pakietu ECHO_REQUEST (ICMP) do zadanych hostów sieciowych
- W pakiecie wysyłane są dane testowane które muszą być zwrócone w takiej samej postaci
- Przychodzący z ustalanym opóźnieniem pakiet zwrotny - ECHO_RESPONSE
- Diagnostyka odległości (wysyłany wiele pakietów i analizujemy czasy powrotu) lub połączenia (jedynie stwierdzenie działania łącza - komunikat host is alive)
- Możliwość wysyłania pakietów ICMP w datagramach IP opatrzonych wybraną wartością DSCP
Diagnostyka sieci IP - traceroute
• Technika bazuje na prowadzeniu diagnostyki z wielokrotnym użyciem datagramów UDP (User Datagram Protocol) i testów ICMP (ewentualnie tylko
ICMP)
• Wykorzystanie pola TTL w datagramie IP - wysyłanie pakietów z rosnącym TTL (od 1 w górę) tak, aby były zatrzymywane jako przeterminowane przez poszczególne routery na drodze do celu
• Zatrzymanie pakietu powoduje wysłanie zwrotnego pakietu ICMPTIME_EXCEEDED, które dostarczają teraz informacji diagnostycznej
• Ponieważ wysyłany datagram UDP nie ma zdefiniowanego poprawnego portu, ostatecznie zostanie przesłany pakiet ICMP PORT_UNREACHABLE - z osiągniętego hosta docelowego
• Dla każdego TTL wykonywane są domyślnie trzy próby - dające trzy komplety wyników czasowych
Protokół ARP
- Każdy interfejs IP ma przypisany 32-bitowy adres jednoznacznie identyfikujący go w sieci IP, lecz dwie maszyny w sieci Ethernet mogą się komunikować tylko wtedy gdy dodatkowo znają nawzajem swoje adresy MAC
- Istnieje potrzeba przekształcenia adresu IP na adres MAC tak, gdyż adres MAC nie jest przypisany na stałe do IP (IP można zmieniać)
- Nie ma sposobu na zakodowanie 48-bitowego adresu Ethernet w 32-bitowym adresie IP (zbyt mała długość)
- Zapytanie ARP to broadcast w warstwie drugiej, odpowiedź jest wysyłana już w trybie unicast
- Przełącznik LAN i każda stacja DTE archiwizuje w swojej tablicy MAC dane o adresach MAC innych interfejsów i odpowiadających im adresach IP
Diagnostyka sieci - nslookup
• Narzędzie wysyła zapytania do serwerów nazw (DNS)
• Dwa tryby działania:
- nieinteraktywny - pobiera parametry z linii komend
- interaktywny – ma własny interpreter komend
Adresowanie IPv6
• IPv6 – posiada adresy 128 bitowe
• Maska w notacjach IPv6 zapisywana jest na końcu po znaku ‘/’
• Dozwolona jest pełna notacja szesnastkowa z dwukropkami co 16 bitów, oraz
wersje ze skracaniem zer:
• 6A2E:8BA1:FFFF:FFFF:0:125A:3E:290
• 6A2E:0:0:0:0:0:B6:A25E =6A2E::B6:A25E
• 6A2E:A25E:0:0:0:0:0:0 = 6A2E:A25E::
Adres IPv6 Unicast i jego wykorzystanie
• Adres IPv6 składa się z następujących części:
• 3 bity Format (prefix)
• 13 bitów TLA (Top Level Aggregation) ID – określają identyfikator dostawcy
pierwszego poziomu (Top Level Aggregator)
• 8 bitów - zarezerwowane
• 24 bity NLA (Next Level Aggregation) ID - identyfikator dostawcy drugiego
poziomu (Next Level Aggregator)
• 16 bitów SLA (Site Level Aggregation) ID - lokalny identyfikator sieci (Site Level
Aggregatior)
• 64 bity - identyfikator interfejsu
Komponenty adresu IPv6:
- TLA odpowiadają wpisom w globalnej tablicy rutowania, może ich być 8192, ilość tę można w przyszłości powiększyć biorąc bity z 8 zarezerwowanych
- NLA powinny określać cel w ramach jednego TLA, typowo jeden identyfikator może być przyznawany jednej instytucji
- SLA - pozwala na określenie podsieci lokalnych, może ich być 65535
- Identyfikator interfejsu jest kojarzony z adresem Ethernet (MAC), ale przeznaczono na niego 64, a nie 48 bitów. Często konstruuje się go z MAC wstawiając po 3-cim bajcie MAC dodatkowe 16 bitów o wartości 0xFFFE.
IPv6 unicast i EUI-64
• Notacja EUI-64 (64-Bit Extended Unique Identifier) – stosowana gdy w adresie IPv6 istnieje interface id (64-bitowa najmłodsza część adresu IPv6) zawierająca
MAC address (48 bitów) uzupełniony pośrodku wartością 0xFFFE. Przykład definicji adresu dla interfejsu urządzenia (Cisco):
5555:1111:1111:1111::/64 eui-64
Interfejs IPv6 otrzyma wtedy nowy adres będący połączeniem powyższej konstrukcji i MAC (dodatkowo 7-my najstarszy bit MAC jest ustawiany na wartość 1)
• Wartości Unicast zarezerwowane w IPv6:
2000::/3 - Global Unicast
fc00::/7 - Unique Local Unicast
fe80::/10 - Link Local Unicast
