Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens

Σύνοψη 1 Αρχές διαδικτύου 1.1 Αναδρομή – εισαγωγή 1 Αρχές διαδικτύου 1.1 Αναδρομή – εισαγωγή 1.2 Πρωτόκολλα TCP/IP 1.2.1 Διαστρωμάτωση 1.2.2 Μέσα Μετάδοσης 1.3 Το πρωτόκολλο IP 1.3.1 Τάξεις Διευθύνσεων IP 1.3.2 Δρομολόγηση IP 1.3.3 Το πρωτόκολλο ICMP 1.4 Πρωτόκολλα Στρώματος Μεταφοράς 1.4.1 Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης (Transmission Control Protocol, TCP) 1.4.2 Πρωτόκολλο Πακέτων Χρήστη (User Datagram Protocol, UDP) 1.5 Η εξέλιξη της Τεχνολογίας του Διαδικτύου 1.5.1 Το Διαδίκτυο Σήμερα 1.5.2 Το Διαδίκτυο Επόμενης Γενιάς National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Λειτουργίες Στρώματος Δικτύου Μεταφέρει πακέτα από τον αποστολέα στον παραλήπτη Πρωτόκολλα στρώματος δικτύου υλοποιούνται σε κάθε τερματικό και δρομολογητή 2 βασικές λειτουργίες: Προσδιορισμός μονοπατιού: η διαδρομή που ακολουθούν τα πακέτα από την πηγή στον προορισμό. Αλγόριθμοι δρομολόγησης Προώθηση: μετακίνηση των πακέτων από το σημείο εισόδου στο σημείο εξόδου του δρομολογητή National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Datagrams: το μοντέλο του Διαδικτύου Δρομολογητές: δεν κρατούν κατάσταση για τις συνδέσεις Τα πακέτα προωθούνται βάσει της διεύθυνσης του τερματικού προορισμού Πακέτα με τον ίδιο αποστολέα-παραλήπτη μπορεί να ακολουθήσουν διαφορετικά μονοπάτια National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Το εσωτερικό ενός δρομολογητή Δύο βασικές λειτουργίες: Τρέχει πρωτόκολλα (RIP, OSPF, BGP) / αλγόριθμους δρομολόγησης προωθεί τα πακέτα (datagrams) από την εισερχόμενη στην εξερχόμενη ζεύξη National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πόρτα εισόδου δρομολογητή Φυσικό στρώμα Λήψη σε επίπεδο bit Ξέροντας τον προορισμό του datagram, ψάχνει την πόρτα εξόδου χρησιμοποιώντας τον πίνακα προώθησης Ουρά: εάν τα datagrams φτάνουν πιο γρήγορα από το ρυθμό προώθησης του switch Στρώμα ζεύξης δεδομένων: π.χ., Ethernet National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πόρτες εξόδου Ενταμίευση χρειάζεται όταν τα datagrams φτάνουν από το switch fabric πιο γρήγορα από ρυθμό μετάδοσης Αλγόριθμος Προγραμματισμού Εκπομπής πακέτων διαλέγει πιο από τα πακέτα που περιμένουν στην ουρά πρέπει να μεταδοθεί National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

To Πρωτόκολλο IP Στρώμα Δικτύου Στρώμα Μεταφοράς: TCP, UDP Πίνακας Πρωτόκολλα δρομολόγησης Επιλογή μονοπατιού RIP, OSPF, BGP Πρωτόκολλο IP διευθυνσιοδότηση μορφή πακέτου IP μηχανισμοί χειρισμού πακέτων Στρώμα Δικτύου Πίνακας Δρομολόγησης Πρωτόκολλο ICMP Αναφορά λαθών Σηματοδοσία Στρώμα Ζεύξης Φυσικό Στρώμα National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πρωτόκολλο IP Το IP χρησιμοποιείται από το Internet Το IP είναι μόνο ένα κομμάτι από το ολοκληρωμένο πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται από το Internet. Το ολοκληρωμένο πρωτόκολλο λέγεται TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol). Το TCP/IP περιέχει (έκτος από το πρωτόκολλο IP που είναι στο επίπεδο του δικτύου) πρωτόκολλα για τα επίπεδα μεταφοράς και εφαρμογής Είναι μη αξιόπιστο γιατί δεν εγγυάται την μεταφορά της πληροφορίας που αναλαμβάνει Ένα IP-datagram μπορεί να φτάσει σε λάθος προορισμό, να διπλασιαστεί μέσα στο δίκτυο ή να χαθεί στο δρόμο προς τον προορισμό του Χωρίς σύνδεση κάθε IP-datagram μεταδίδεται ανεξάρτητα από όλα τα άλλα datagram National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Datagrams: το μοντέλο του Διαδικτύου National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Kύρια θέματα του IP Κατασκευή της διεύθυνσης/Address structure Πακέτα ΙP / Datagrams Κύριες λειτουργίες του πρωτοκόλλου Λειτουργίες κατακερματισμού των μηνυμάτων και επανασύνδεσης αυτών προκειμένου αυτά να περάσουν από υποδίκτυα που υποστηρίζουν διαφορετικού μεγέθους πεδίο δεδομένων στο πλαίσιο τους Λειτουργίες δρομολόγησης των IP-datagrams διαμέσου των κόμβων του δικτύου, προκειμένου να φθάσουν στον προορισμό τους Λειτουργίες αναφοράς σφαλμάτων Χρησιμοποιεί υπηρεσία best-try (connectionless), δηλαδή στέλνει αυτόνομα πακέτα/datagrams στο internet National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

IP-Datagram Το πρωτόκολλο IP ορίζει την μορφή που πρέπει να πάρουν τα πακέτα και την επεξεργασία που πρέπει να δεχθούν προκειμένου να μεταδοθούν μέσα από το μέσο μεταφοράς Η τελική μορφή ονομάζεται IP-datagram Ένα πακέτο IP περιέχει διάφορα είδη πληροφορίας Σε κάθε datagram ξεχωρίζουμε διάφορα πεδία μεταξύ των οποίων τις IP διευθύνσεις της πηγής και του προορισμού, τον χρόνο ζωής του, το μήκος του και φυσικά τα δεδομένα που μεταφέρει National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

IP datagram National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πεδία του πακέτου IP (1) Version - Δείχνει την έκδοση του IP που χρησιμοποιείται IP Header Length (IHL) - Δείχνει το μήκος της επικεφαλίδας σε λέξεις των 32-bit Type-of-Service - Αναθέτει στα πακέτα IP διαφορετικά επίπεδα σημαντικότητας Total Length - Καθορίζει το μήκος σε bytes ολόκληρου του πακέτου IP, συμπεριλαμβανομένου των δεδομένων και της επικεφαλίδας Identification - Περιέχει έναν ακέραιο που προσδιορίζει το τρέχον πακέτο. Αυτό το πεδίο χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στη επανένωση των κατακερματισμένων πακέτων National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πεδία του πακέτου IP (3) Time-to-Live – Διατηρεί Καθορίζει πόσο, σε δευτερόλεπτα, επιτρέπεται σε ένα αυτόνομο πακέτο να παραμείνει στο διαδίκτυο. Κάθε δρομολογητής που επεξεργάζεται το πακέτο πρέπει να μειώσει το χρόνο ζωής (TTL) το λιγότερο κατά ένα bit. Αυτό αποτρέπει τα πακέτα από το να κάνουν κύκλους συνέχεια Protocol - Προσδιορίζει το πρωτόκολλο ανωτέρου επιπέδου το οποίο θα λάβει το πεδίο δεδομένων στον προορισμό Header Checksum - Βοηθάει στην εξασφάλιση της ακεραιότητας της επικεφαλίδας IP. Επειδή πεδία της επικεφαλίδας μπορεί να αλλάξουν κατά τη μεταφορά, αυτή επαληθεύεται και επαναϋπολογίζεται σε κάθε δρομολογητή National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πεδία του πακέτου IP (2) Flags - Αποτελείται από ένα πεδίο των 3-bit από τα οποία τα 2 χαμηλότερης σημασίας bits ελέγχουν την κατάτμηση Το χαμηλότερης σημασίας bit καθορίζει εάν το πακέτο μπορεί να κατατμηθεί Το μεσαίο bit καθορίζει εάν το πακέτο είναι το τελευταίο πακέτο της κατάτμησης από μια σειρά από τεμαχισμένα πακέτα Το τρίτο bit δεν χρησιμοποιείται Fragment Offset - Προσδιορίζει την θέση των δεδομένων των πακέτων κατάτμησης σχετικά με την αρχή των δεδομένων στο αρχικό datagram, και επιτρέπει στην διαδικασία IP προορισμού να επανενώσει σωστά το αρχικό πακέτο National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Πεδία του πακέτου IP (4) Source Address - Καθορίζει το δίκτυο και το τερματικό σύστημα που είναι συνδεδεμένο στο καθορισμένο δίκτυο και αποτελεί τον κόμβο αποστολέα Destination Address - Προσδιορίζει τον κόμβο προορισμού Options - Επιτρέπει στο IP να υποστηρίζει διάφορες επιλογές, όπως ασφάλεια Padding – Χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει πως το μήκος της επικεφαλίδας του αυτόνομου πακέτου είναι πολλαπλάσιο των 32 bit. Data - Περιέχει πληροφορία ανωτέρου επιπέδου. National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Κατακερματισμός και επανασύνδεση Οι ζεύξεις έχουν ένα MTU (maximum transfer unit) Διαφορετικά είδη ζεύξεων, διαφορετικά MTUs Μεγάλα IP datagram κατακερματίζονται μέσα στο δίκτυο Ένα datagram γίνεται πολλά datagrams Επανασυνδέονται στον τελικό προορισμό Πεδίο στην επικεφαλίδα IP χρησιμοποιούνται για να αναγνωρίσουν και να βάλουν στη σειρά τα «fragments» fragmentation: in: one large datagram out: 3 smaller datagrams reassembly National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Κατακερματισμός και επανασύνδεση Πληροφορία από επικεφαλίδα IP Ταυτότητα μονάδας δεδομένων (Data Unit Identifier - ID) Μήκος δεδομένων (length) Θέση (offset) Θέση αυτόνομου πακέτου από δεδομένα χρήστη μέσα στο πεδίο δεδομένων του αρχικού αυτόνομου πακέτου σε πολλαπλάσια των 64bit Σημαία επιπλέον (more flag) National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Κατακερματισμός και επανασύνδεση ID =x offset =0 fragflag length =4000 =1 =1500 =185 =370 =1040 Ένα μεγάλο datagram κατακερματίζεται σε πολλά μικρότερα Παράδειγμα 4000 byte datagram 20bytes IP header 3980bytes IP payload MTU = 1500 bytes 1480 bytes in data field offset = 1480/8 National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Διευθυνσιοδότηση IP Η δημιουργία ενός δικτύου ή η σύνδεση ήδη υπαρχόντων δικτύων απαιτεί την ύπαρξη κάποιου τρόπου διαχωρισμού των υπολογιστών μεταξύ τους: διεύθυνση IP Οι διευθύνσεις είναι αριθμοί των 32 bits Συχνά παρουσιάζεται με τη μορφή 4 δεκαδικών αριθμών (ένας για κάθε 8 bit) χωρισμένους με τελείες 1981 - 1993: Τάξεις Διευθύνσεων IP από 1993 και μετά: Αταξική Δρομολόγηση Δικτυακών Περιοχών (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Διευθυνσιοδότηση IP 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 διεπαφή (interface): σημείο εφαρμογής μεταξύ τερματικού/δρομολογητή και ζεύξης Κάθε διεπαφή έχει μια διεύθυνση IP Οι δρομολογητές έχουν συνήθως πολλές διεπαφές Ένα τερματικό έχει συνήθως μια διεπαφή 223 1 1 1 223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.1.3 223.1.3.27 223.1.2.2 223.1.3.1 223.1.3.2 National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Υποδίκτυα (Subnets) Τι είναι ένα υποδίκτυο? Για να βρούμε υποδίκτυα: 223.1.1.1 223.1.2.1 Τι είναι ένα υποδίκτυο? Κόμβοι οι οποίοι μπορούν να έχουν πρόσβαση ο ένας στον άλλο χωρίς τη μεσολάβηση δρομολογητή Για να βρούμε υποδίκτυα: Αφαιρούμε όλες τις διεπαφές Κάθε ‘απομονωμένο’ δίκτυο που μένει είναι ένα υποδίκτυο υποδίκτυο 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.1.3 223.1.3.27 223.1.2.2 υποδίκτυο 223.1.3.1 223.1.3.2 Το δίκτυο αποτελείται από 3 υποδίκτυα National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Υποδίκτυα (Subnets) Διεύθυνση IP χωρίζεται σε 2 μέρη: υποδίκτυο 223.1.1.1 223.1.2.1 Διεύθυνση IP χωρίζεται σε 2 μέρη: Μέρος υποδικτύου (netid) bits υψηλής τάξης Κοινό για διεπαφές του ίδιου υποδικτύου Μέρος τερματικού (hostid) bit χαμηλής τάξης Διαφορετικό για διεπαφές του ίδιου υποδικτύου υποδίκτυο 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.1.3 223.1.3.27 223.1.2.2 υποδίκτυο 223.1.3.1 223.1.3.2 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223 1 1 1 netid hostid National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Υποδίκτυα (Subnets) Πόσες διεπαφές ? Πόσα υποδίκτυα ? 6 223.1.1.4 223.1.1.1 223.1.1.2 1 σε κάθε κόμβο: 7 3 σε κάθε δρομολογητή: 3x3=9 άθροισμα: 16 223.1.1.3 223.1.9.2 223.1.7.0 Πόσα υποδίκτυα ? 6 223.1.9.1 223.1.7.1 223.1.8.1 223.1.8.0 223.1.2.6 223.1.3.27 223.1.2.1 223.1.2.2 223.1.3.1 223.1.3.2

Τάξεις Διευθύνσεων IP (1981-1993) Τα δίκτυα χωρίζονται σε τάξεις ανάλογα με τον τρόπο που κατανέμουν τα bits της διεύθυνσης σε κάθε πεδίο Οι κύριες τάξεις είναι οι Α, Β, C, κάθε μια από τις οποίες προορίζεται για χρήση σε διαφορετικού μεγέθους δίκτυο Η τάξη στην οποία ανήκει κάθε δίκτυο μπορεί να αναγνωριστεί από τη θέση του πρώτου μηδενικού στα τέσσερα πρώτα bits της διεύθυνσής του National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Τάξεις Διευθύνσεων (1981-1993) Class A: Στο netid το πρώτο bit είναι πάντα 0. netid =1 byte - hostid =3 bytes Διευθύνσεις: 0.0.0.0 - 127.255.255.255 μέχρι 128 υποδίκτυα τάξης Α και μέχρι 16 εκατομμύρια κόμβους στο καθένα Class Β: Στο netid τα 2 πιο σημαντικά ψηφία είναι πάντα 10. netid=2 bytes - hostid=2 bytes Διευθύνσεις: 128.0.0.0 - 191.255.255.255 περίπου 16 χιλιάδες υποδίκτυα τάξης Β με 65 χιλιάδες κόμβους στο καθένα. Το υποδίκτυο του Ε.Μ.Π. είναι τάξης Β με netid 147.102 Class C: Στο netid τα 3 πιο σημαντικά bit είναι πάντα 110 netid=3 bytes - hostid=1 byte Διευθύνσεις: 192.0.0.0 - 223.255.255.255 2 εκατομμύρια περίπου υποδίκτυα τάξης C με 256 κόμβους στο καθένα Class D: Τα 4 πρώτα bit είναι πάντα 1110 Διευθύνσεις: 224.0.0.0 - 239.255.255.255 Για ευρεία εκπομπή (multicast) Class E: Τα 4 πρώτα bit είναι πάντα 1111 Διευθύνσεις: 240.0.0.0 - 225.255.255.25 Δεσμευμένο εύρος National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Τάξεις δικτύων (1981-1993) National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

CIDR: Classless InterDomain Routing To μήκος του netid μπορεί να έχει αυθαίρετο μήκος! Δομή διεύθυνσης: a.b.c.d/x, όπου x είναι το μήκος (σε bits) του netid 11001000.00010101.00010xxx.xxxxxxxx netid (21bits) hostid (11bits) από: 11001000.00010101.00010000.00000000 από: 200.21.16.0 έως: 11001000.00010101.00010111.11111111 έως: 200.21.23.255 υποδίκτυο: 200.21.16.0/21

CIDR: Classless InterDomain Routing Εναλλακτικός ορισμός: μάσκα υποδικτύου 11001000.00010101.00010xxx.xxxxxxxx netid (21bits) hostid (11bits) μάσκα: 11111111.11111111.11111000.00000000 255.255.248.0 Διεύθυνση υποδικτύου: 200.21.16.0 Μάσκα υποδικτύου: 255.255.248.0

Δρομολόγηση IP (1) Ο όρος δρομολόγηση αναφέρεται στην μεταφορά ενός πακέτου IP (datagram) από ένα κόμβο σε έναν άλλο, και στο δρόμο που θα ακολουθήσει το IP datagram, ο οποίος βασίζεται στην διεύθυνση IP Κάθε διεύθυνση IP έχει κάποια συγκεκριμένα στοιχεία και ακολουθεί μια συγκεκριμένη δομή Ο τρόπος επιλογής της διαδρομής που θα ακολουθηθεί από ένα πακέτο IP έχει σημαντικές συνέπειες στις επιδόσεις του δικτύου Το ΙΡ έχει σε κάθε δρομολογητή ένα πίνακα δρομολόγησης, τον οποίο ψάχνει κάθε φορά που θέλει να στείλει ένα πακέτο National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Δρομολόγηση IP (2) Κάθε αλγόριθμος δρομολόγησης χρησιμοποιεί έναν πίνακα δρομολόγησης (routing table), όπου αποθηκεύονται πληροφορίες για τις διαδρομές που πρέπει να ακολουθήσει κάποιο πακέτο IP προκειμένου να φθάσει στον κόμβο προορισμού του Διεύθυνση προορισμού Διεύθυνση επόμενου δρομολογητή Σημαίες (flags) Λεπτομέρειες για το σημείο προσαρμογής του δικτύου από το οποίο θα προωθηθεί το πακέτο Η διαδικασία της δρομολόγησης γίνεται από δρομολογητή σε δρομολογητή National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Βήματα Δρομολόγησης Αρχικά ψάχνει στους πίνακες δρομολόγησης που έχει για να δει αν υπάρχει η διεύθυνση προορισμού του πακέτου. Αν βρεθεί, τότε στέλνει το πακέτο στον κατάλληλο επόμενο - δρομολογητή (next-hop router) ή στο υποδίκτυο, σύμφωνα με τον πίνακα δρομολόγησης Αν δεν βρεθεί, τότε ψάχνει να βρει μόνο τη διεύθυνση του υποδικτύου Αν τη βρει προωθεί το πακέτο στον αντίστοιχο επόμενο δρομολογητή, και αφήνει εκείνο να αποφασίσει για την τελική διεύθυνση Τέλος, αν δεν βρεθεί ούτε το υποδίκτυο ψάχνει στον πίνακα να βρει αν υπάρχει κάποιος προεπιλεγμένος δρομολογητής (default router) και αν υπάρχει το στέλνει εκεί Αν όλα τα παραπάνω αποτύχουν το πακέτο απορρίπτεται και επιστρέφεται κάποιο μήνυμα λάθους στην εφαρμογή στην οποία ανήκε το πακέτο National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Ένας τυπικός πίνακας δρομολόγησης Κατάσταση ζεύξης: U : Το μονοπάτι είναι ενεργό G : Το μονοπάτι περνάει μέσω ενός δρομολογητή Η : Το μονοπάτι συνδέεται απ’ ευθείας στον υπολογιστή που έχει την διεύθυνση της πρώτης στήλης National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Παραδείγματα δρομολόγησης (1) Ας υποθέσουμε ότι ο τελικός παραλήπτης έχει την διεύθυνση 140.252.13.33 και κατά την αναζήτηση του πίνακα δεν βρίσκεται κάποια διεύθυνση τερματικού που να ταιριάζει. Υπάρχει όμως διεύθυνση δικτύου (140.252.13.32) η οποία ταιριάζει. Σε αυτήν την περίπτωση λοιπόν θα χρησιμοποιηθεί η διασύνδεση emd0 Αν ο παραλήπτης έχει διεύθυνση 104.252.13.65, τότε κατά την αναζήτηση διαπιστώνεται ότι υπάρχει εγγραφή τερματικού με αυτήν την διεύθυνση και έτσι θα χρησιμοποιηθεί η διασύνδεση emd0. Επειδή εμφανίζεται το flag G καταλαβαίνουμε ότι το μονοπάτι δεν είναι άμεσο οπότε η διεύθυνση του επιπέδου 2 τίθεται στην τιμή που αντιστοιχεί στον δρομολογητή 140.252.13.25 National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Παραδείγματα δρομολόγησης (2) Η τελική διεύθυνση είναι 192.207.117.2 και μετά την αναζήτηση στον πίνακα διαπιστώνεται ότι δεν υπάρχει εγγραφή που να ταιριάζει. Το πακέτο προωθείται στην διεύθυνση που αντιστοιχεί στην εγγραφή default μέσω της διασύνδεσης emd0 Η αποστολή του πακέτου είναι προς τον ίδιο τον αποστολέα. Κατά την ανάγνωση του πίνακα βρίσκεται διεύθυνση που να ταιριάζει. Το πακέτο προωθείται προς την διασύνδεση emd0. Εκεί ο οδηγός του επιπέδου ζεύξης ανακαλύπτει ότι το πακέτο είναι για τον ίδιο τον αποστολέα και το προωθεί στη ουρά εισόδου του ΙΡ. National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) IP διεύθυνση: επιπέδου δικτύου Χρησιμότητα: να φτάσει το datagram στο υποδίκτυο προορισμού Διεύθυνση MAC (ή LAN ή physical ή Ethernet): Χρησιμότητα: να φτάσει το πλαίσιο από μία διεπαφή σε μια άλλη διεπαφή με την οποία συνδέεται φυσικά (άρα είναι στο ίδιο υποδίκτυο) 48 bit MAC address (για τα περισσότερα LANs) βρίσκεται στη ROM της κάρτας δικτύου, μερικές φορές μπορεί να οριστεί και από λογισμικό National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) Κάθε διεπαφή έχει μοναδική διεύθυνση MAC 1A-2F-BB-76-09-AD Διεύθυνση ευρείας εκπομπής (Broadcast address) = FF-FF-FF-FF-FF-FF LAN (wired or wireless) = διεπαφή 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) Περισσότερα για διευθύνσεις MAC: κατανομή διευθύνσεων MAC γίνεται από IEEE κατασκευαστής αγοράζει τμήμα του χώρου διευθύνσεων MAC (για να εξασφαλιστεί η μοναδικότητα) αναλογία: διεύθυνση MAC ➜ ΑΜΚΑ διεύθυνση IP ➜ ταχυδρομική διεύθυνση Σταθερή  διεύθυνση  MAC προσφέρει φορητότητα. Η κάρτα δικτύου (και άρα και το τερματικό) μπορεί να κινηθεί μεταξύ τοπικών δικτύων Η διεύθυνση IP ΔΕΝ είναι φορητή. Εξαρτάται από το υποδίκτυο στο οποίο βρισκόμαστε National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) Πρόβλημα: Πως βρίσκουμε την διεύθυνση MAC address του B ενώ ξέρουμε μόνο την IP διεύθυνση του B? Κάθε κόμβος IP (host, router) στο τοπικό δίκτυο έχει ένα πίνακα ARP. Πίνακας ARP: αντιστοίχηση IP ➜ MAC διεύθυνση για ορισμένους κόμβους του υποδικτύου < IP address; MAC address; TTL> TTL (Time To Live): μετά την λήξη η αντιστοίχηση σβήνεται (τυπικά 20 min) 137.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD 137.196.7.23 137.196.7.14 LAN 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 137.196.7.88 National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) Ο A θέλει να στείλει datagram στον B, και η διεύθυνση MAC του B δε περιέχεται στον πίνακα του A. Ο A στέλνει μήνυμα ARP ευρείας εκπομπής (broadcast), το οποίο περιέχει την IP διεύθυνση του Β MAC διεύθυνση προορισμού= FF-FF-FF-FF-FF-FF Όλες οι συσκευές στο τοπικό δίκτυο λαμβάνουν το μήνυμα ARP Ο B λαμβάνει το μήνυμα ARP, και απαντά στον Α με την MAC διεύθυνση του MAC διεύθυνση προορισμού = MAC διεύθυνση του Α Ο A αποθηκεύει την αντιστοίχηση IP ➜ MAC διεύθυνση στον πίνακα ARP μέχρι αυτή να λήξει Το ARP είναι “plug-and-play”: Οι κόμβοι φτιάχνουν του πίνακες ARP χωρίς παρέμβαση από τον διαχειριστή του συστήματος National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) Αποστολή datagram από το A στον B μέσω του R: (υποθέτουμε ο A γνωρίζει την διεύθυνση IP του Β) R 1A-23-F9-CD-06-9B 222.222.222.220 111.111.111.110 E6-E9-00-17-BB-4B CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.112 111.111.111.111 A 74-29-9C-E8-FF-55 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A 2 πίνακες ARP στον router R, ένας για κάθε διεπαφή/υποδίκτυο National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) 1A-23-F9-CD-06-9B 222.222.222.220 111.111.111.110 E6-E9-00-17-BB-4B CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.112 111.111.111.111 A 74-29-9C-E8-FF-55 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A Βήματα host A: φτιάχνει IP datagram με πηγή:111.111.111.111, προορισμό 222.222.222.222 πίνακας δρομολόγησης: επόμενος δρομολογητής για το 222.222.222.222 είναι ο 111.111.111.110 χρησιμοποιεί το ARP για να βρει την διεύθυνση ΜΑC του 111.111.111.110. E6-E9-00-17-BB-4B φτιάχνει πλαίσιο (link layer) που να περιλαμβάνει το IP datagram με πηγή:74-29-9C-E8-FF-55, προορισμό E6-E9-00-17-BB-4B στέλνει το πλαίσιο μέσω της κάρτας δικτύου National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Address Resolution Protocol (ARP) 1A-23-F9-CD-06-9B 222.222.222.220 111.111.111.110 E6-E9-00-17-BB-4B CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.112 111.111.111.111 A 74-29-9C-E8-FF-55 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A Βήματα router R: λαμβάνει το πλαίσιο μέσω της διεπαφής E6-E9-00-17-BB-4B Εξάγει το IP datagram από το πλαίσιο και βλέπει ότι προορίζεται για την 222.222.222.222 χρησιμοποιεί το ARP για να βρει την διεύθυνση ΜΑC του Β για την 222.222.222.222. 49-BD-D2-C7-56-2A φτιάχνει πλαίσιο που να περιλαμβάνει το IP datagram με πηγή: 1A-23-F9-CD-06-9B, προορισμό 49-BD-D2-C7-56-2A στέλνει το πλαίσιο μέσω της κάρτας δικτύου National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Το πρωτόκολλο ICMP Τα μηνύματα ICMP μεταφέρουν πληροφορία σχετική με διάφορες δυσλειτουργίες καθώς και λειτουργίες ελέγχου του δικτύου Οι λειτουργίες που είναι πολύ βασικές για την σωστή λειτουργία του δικτύου είναι η αναφορά σφαλμάτων, η δοκιμή δυνατότητας πρόσβασης στον κόμβο, ο έλεγχος συμφόρησης, η ειδοποίηση αλλαγής διαδρομής, η μέτρηση επιδόσεων και η διευθυνσιοδότηση υποδικτύων. Τα μηνύματα ICMP δεν στέλνονται από κάποια εφαρμογή, αλλά χρησιμοποιούνται από το λογισμικό υλοποίησης των πρωτοκόλλων TCP/IP σε ειδικές περιπτώσεις. Έτσι δρομολογητές ή σταθμοί εργασίας, μπορούν να αναφέρουν διάφορα προβλήματα που αφορούν πακέτα IP, στην αρχική πηγή τους, χρησιμοποιώντας το ICMP. National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου

Μηνύματα ICMP ICMP message: type, code και τα πρώτα 8 bytes του IP datagram που προκάλεσε το λάθος Type Code description 0 0 echo reply (ping) 3 0 dest. network unreachable 3 1 dest host unreachable 3 2 dest protocol unreachable 3 3 dest port unreachable 3 6 dest network unknown 3 7 dest host unknown 4 0 source quench (congestion control - not used) 8 0 echo request (ping) 9 0 route advertisement 10 0 router discovery 11 0 TTL expired 12 0 bad IP header National Technical University of Athens Τεχνολογίες Διαδικτύου