Podstawy INTERNETU

HISTORIA:

1969r - na Uniwersytecie Kalifornijskim, a potem w trzech
innych uniwersytetach zainstalowano (ARPA Advance
Research Projects Agency) pierwszy węzeł sieci ARPANET

1971r - stworzono pierwszy program poczty elektronicznej
w sieci ARPANET

1972r - pierwsza publiczna prezentacja (na konferencji)
działania ARPANETU. Do prac przyłączają się naukowcy z
innych krajów (W. Brytania , Norwegia)

1972r - opracowano specyfikację protokołu TELNET

1973r - opracowano specyfikację protokołu FTP

1977r - opracowano specyfikację protokołu poczty
elektronicznej

1983r - zamiana w sieci ARPANET protokołu
komunikacyjnego NCP(Network Control Protocol) na
protokoły TCP (Transmission Control Protocol) oraz IP
(Internet Protocol)

1983r - rozpad ARPANETU na cywilny ARPANET i militarny
MILNET (zaczęto używać nazwy Internet do określenia obu
tych sieci)

1983r - pojawia się wersja UNIX z wbudowaną
implementacją protokółu TCP/IP. Stacje robocze mogą być
bezpośrednio włączane do sieci.

1984r - cywilny Internet przekazany pod zarząd National
Science Fundation która finansuje budowę “beckbone’
Internetu łączącego główne gałęzie Internetu w USA

1991r - Polska (NASK) uzyskuje dostęp do Internetu

1995r - rząd USA decyduje o komercjalizacji Internetu

SIEĆ KOMPUTEROWA

Sieć komputerowa jest systemem komunikacyjnym służącym
przesyłaniu danych, łączącym dwa lub więcej komputerów i
urządzenia peryferyjne. Składa się z zasobów obliczeniowych i
informacyjnych, mediów transmisyjnych i urządzeń sieciowych.

Do  łączenia  komputerów  w  sieci  stosuje  się  zwykle  tzw.  sieci  z
wymianą  pakietów  (ang.  packet-switched).  Oznacza  to,  że  dane
które  trzeba  przesłać  w  sieci  dzieli  się  na  małe  porcje  zwane
pakietami i przesyła za pośrednictwem multipleksowanych szybkich
łączy  między  komputerami.  Aby  taki  pakiet  dotarł  do  właściwego
odbiorcy  musi  posiadać  informację  identyfikacyjną,  dzięki  której
sprzęt  sieciowy  wie,  jak  dostarczyć  dany  pakiet  pod  wskazany
adres.  Duży  plik  musi  być  podzielony  na  wiele  pakietów,  które  są
pojedynczo  przesyłane  przez  sieć.  U  odbiorcy  pakiety  ponownie
składa  się  w  jeden  plik.  Największą  zaletą  takiego  sposobu
przesyłania  danych  jest  możliwość  równoczesnej  obsługi  wielu
połączeń  między  komputerami,  podczas  których  łącza  są
współdzielone  pomiędzy  porozumiewającymi  się  komputerami,
wadą  zaś  możliwość  przeciążenia  łącza,  w  sytuacji  gdy  zbyt  wiele
maszyn  nawiązuje  łączność.  Pomimo  tej  wady  sieci  z  wymianą
pakietów  zyskały  ogromną  popularność.  W  dalszej  części  pracy
używając  słowa  sieć  będziemy  mieli  na  myśli  sieci  z  wymianą
pakietów.

sieć LAN

sieć MAN

krajowa sieć

szkieletowa

RDZEŃ INTERNETU

krajowa sieć

szkieletowa

Taka budowa Internetu umożliwia jego dynamiczny rozwój.
Przyłączenie nowego odcinka sieci wymaga uzgodnień w zasadzie
jedynie z osobami zarządzającymi bezpośrednio podsiecią, do której
zamierzamy się dołączyć. Podłączanie i odłączanie nowych podsieci
nie wpływa na działanie pozostałych fragmentów Internetu, ani nie
wymaga żadnych zmian w odległych podsieciach

Struktura INTERNETU

PROTOKÓ
Ł

Protokołem  w  sieci  komputerowej  nazywamy  zbiór
zasad  komunikowania  się  elementów  funkcjonalnych
sieci.  Dzięki    protokołom  elementy  sieci  mogą  się
porozumiewać.

Podstawowym zadaniem protokołu sieciowego jest identyfikacja
procesu, a więc :

• określania właściwego adresata,
• rozpoczynanie i kończenie transmisji,
• określenie sposobu przesyłania danych.

Są również inne zadania.

Przesyłana informacja może być porcjowana - protokół musi umieć
odtworzyć informację w postaci pierwotnej. Ponadto informacja może
być przesłana niepoprawnie - protokół musi wykryć i usunąć powstałe
w ten sposób błędy, prosząc nadawcę o ponowną transmisję danej
informacji. Różnorodność urządzeń pracujących w sieci może być
przyczyną niedopasowania szybkości pracy nadawcy i odbiorcy
informacji - protokół powinien zapewniać synchronizację przesyłania
danych poprzez zrealizowanie sprzężenia zwrotnego pomiędzy
urządzeniami biorącymi udział w transmisji. Ponadto z uwagi na
możliwość realizacji połączenia między komputerami na różne sposoby,
protokół powinien zapewniać wybór optymalnej - z punktu widzenia
transmisji - drogi.

Model warstwowy:

•każda warstwa posługuje się własnym
protokołem

(co

znacznie

upraszcza

projektowanie

niezwykle

skomplikowanego

procesu komunikacji sieciowej)

•muszą istnieć jasne zasady współpracy tych
protokołów

Komunikacja w modelu
warstwowym:

Jednym z najszerzej stosowanych standardów jest
model odniesienia OSI.

Jest on w istocie “protokołem komunikacji między
protokołami”.

Model warstwowy OSI (Open Systems
Interconnection):

Protokół TCP/IP a model warstwowy OSI

Protokół  TCP/IP  jest  “programowym  protokołem
komunikacji  sieciowej”.  Termin  TCP/IP  oznacza
znacznie  więcej  niż  tylko  prostą  kombinację
protokołów  TCP  (ang.  Transmission  Control
Protocol)  i  IP  (ang.  Internet  Protocol).  Oznacza  on
rozbudowany

zestaw

oprogramowania

udostępniającego  różnorodne  usługi  sieciowe.
Protokół  TCP/IP  udostępnia  metody  przesyłania
informacji  pomiędzy  poszczególnymi  maszynami  w
sieci,  zapewniając  wiarygodne  przesyłanie  danych,
obsługując  pojawiające  się  błędy  czy  generując
związane z transmisją informacje dodatkowe.

Protokół
TCP/IP

Warstwa Transportowa
     Jej  podstawowym  zadaniem  jest  zapewnienie  komunikacji
między  jednym  programem  użytkownika  a  drugim.  Warstwa  ta
może  regulować  przepływ  informacji.  Może  też  zapewnić
pewność  przesyłania  -  dane  przychodzą  bez  błędów  i  we
właściwej  kolejności.  W  tym  celu  protokół  transportowy
organizuje

wysyłanie

przez

odbiorcę

potwierdzenia

otrzymania  pakietów  oraz  ponowne  wysyłanie  pakietów
utraconych.  Oprogramowanie  transportowe  dzieli  strumień
transmitowanych danych na porcje (czasami zwane pakietami) i
przesyła  każdy  pakiet  wraz  z  adresem  odbiorcy  do
następnej  warstwy  aby  został  wysłany.  Ponieważ  komputery
ogólnego  użytku  mogą  mieć  wiele  programów  użytkowych,
które  korzystają  z  sieci  w  tym  samym  czasie,  warstwa
transportowa musi przyjmować dane od kilku programów i
wysyłać  je  do  niższej  warstwy.  Dodaje  ona  do  każdego  pakietu
pewne  informacje,  które  obejmują  kody  identyfikujące
program  użytkowy  wysyłający  te  dane,  program  który
powinien je odebrać oraz sumę kontrolną.

Protokół
TCP/IP

Warstwa Intersieci (Internetu)
     Zadaniem  warstwy  internetowej  jest  wysyłanie  pakietów
źródłowych  z  dowolnej sieci  w sieci  rozległej,  i  dostarczenie
ich  do  miejsca  przeznaczenia,  niezależnie  od  ścieżek  i  sieci
napotkanych  po  drodze.  Protokołem  zarządzającym  tą
warstwą jest protokół IP. Warstwa przyjmuje pakiety z warstwy
transportowej razem z informacjami identyfikującymi odbiorcę,
kapsułkuje  pakiet  w  datagrama  IP,  wypełnia  jego  nagłówek
(m.in. adres IP). Wyznaczenie najlepszej ścieżki i komutacja
pakietów  następuje  w  tej  warstwie.  Sprawdza  za  pomocą
algorytmu  trasowania  czy  wysłać  datagram  wprost  do
odbiorcy  czy  też  do  routera  i  przekazuje  datagram  do
odpowiedniego  interfejsu  sieciowego,  który  ma  dokonać
transmisji.

Protokół
TCP/IP

Warstwa interfejsu sieciowego
Warstwa ta odbiera datagramy IP i przesyła je przez daną
sieć. Interfejs sieciowy może składać się ze sterownika
urządzenia (np. gdy sieć jest siecią lokalną, do której maszyna
jest bezpośrednio podłączona) lub ze skomplikowanego
podsystemu, który wykorzystuje własny protokół łącza.

W modelu sieciowym TCP/IP warstwy Interface sieciowy i
Sprzęt mogą być traktowane łącznie jako warstwę „Dostepu
do sieci”

W TCP/IP nie ma określonych standardowych protokołów
w warstwie Dostępu do sieci. W sieci TCP/IP mogą tu być
wykorzystywane np. protokoły:

•Token Ring
•FDDI
•Ethernet

Warstwa sprzętowa, adresowanie
fizyczne

Intersieć (warstwa intersieć) nie jest siecią fizyczną. Jest to
metoda łączenia sieci fizycznych, tak aby możliwa była
komunikacja między komputerami.

Sprzęt  sieciowy  nie  odgrywa  najważniejszej  roli  w  całym
projekcie  przesyłania  danych  opartych  o  protokół  TCP/IP,  ale
“współpracuje”  z  protokołami  TCP/IP  i  wpływa  na  niektóre
rozwiązania zaimplementowane w tych protokołach

Każdy

komputer

przyłączony

sieci

posiada

unikatowy  adres,  nadany  przez  producenta  karcie
sieciowej.  W  każdym  pakiecie  istnieje  pole  adresu
docelowego,  które  zawiera  adres  odbiorcy.  Nadawca  musi
znać  adres  odbiorcy  i  musi  umieścić  go  w  odpowiednim
polu, zanim pakiet zostanie wysłany.

Dane aplikacji

Nagł.
TCP

Dane aplikacji

Nagł.
TCP

Nagł.
IP

Dane aplikacji

Nagł.
TCP

Nagł.
IP

Nagłówek

Przesyłanie informacji w Internecie
Można tu mówić o kilku warstwach, poziomach:

Warstwa zastosowań :

Warstwa transportowa:

Warstwa sieciowa:

Warstwa łącza:

Adresowanie
fizyczne

Mechanizm adresowania fizycznego w sieci LAN z
wymianą pakietów tj. sieci Ethernet:

Ethernet wykorzystuje adresy 48-bitowe przydzielone
interfejsom sieciowym w procesie produkcji. Jest on
nazywany adresem sprzętowym lub adresem fizycznym.

Przydzielanie puli adresów poszczególnym producentom
sprzętu jest zarządzane przez IEEE

(

Institute of Electrical

and Electronic Engineers), dzięki temu żadne dwie karty
interfejsu nie mają takiego samego adresu eternetowego.

Adres fizyczny jest związany z interfejsem sieciowym a więc przeniesienie
karty sieciowej do innego komputera lub wymiana karty uszkodzonej w
komputerze powoduje zmianę jego adresu fizycznego.

Dane przesyłane przez sieć Ethernet są dzielone na ramki
(ang. frame). Ramki Ethernetu mają zmienną długość - od 64
do 1518 oktetów (oktet = 8 bitów). Jak we wszystkich sieciach
z wymianą pakietów, każda ramka Ethernetu zawiera m.in.
pole, w którym znajduje się adres odbiorcy i adres nadawcy.

Preambuła

8 oktetów

Adres odbiorcy

6 oktetów

Adres nadawcy

6 oktetów

Typ ramki

2 oktety

Dane ramki

64-1500 oktetów

CRC

4 oktety

Z  punktu  widzenia  Internetu  interesujące  jest  pole  typ  ramki,  gdyż
dzięki niemu ramki są samoopisujące. System operacyjny komputera po
otrzymaniu ramki na podstawie pola “typ ramki” decyduje, do którego z
modułów  oprogramowania  obsługi  protokołów  należy  ją  skierować.
Podstawowa  zaleta  ramek  samoopisujących  polega  na  tym,  że
umożliwiają  one  używanie  przez  jeden  komputer  wielu  różnych
protokołów  w  tej  samej sieci  bez wzajemnych  zakłóceń.  Protokoły
TCP/IP  również  wykorzystują  samoopisujące  się  ramki  do  rozróżniania
wielu różnych protokołów.

Adresowanie
fizyczne

Adresy
IP

Budowa adresów IP

32 bitowy adres składa się z :

identyfikatora sieci Net-ID,

identyfikatora hosta Host-ID,

Klasy adresów
IP:

A: 127=2

-1 sieci po ok. 16 milionów użytkowników (127.1.1.1 oraz 127.0.0.1

for Lopback)
B: ok. 16 tys.sieci po ok. 65 tys. użytkowników
C: ok. 2 mil. sieci po 254 użytkowników : liczba hostów =2

-2 hosty

D: (ang. multicast address) ma specjalne znaczenie - jest używany w sytuacji
gdy ma miejsce jednoczesna transmisja do większej liczby urządzeń
(videokonferencje)

ADRESY NIEPUBLICZNE (PRYWATNE)

Adresów niepublicznych, inaczej zwanych

nierutowalnymi nie można używać w Internecie. Są one
przeznaczone do budowy sieci lokalnych. Jeśli sieć
publiczna korzysta z adresów niepublicznych, a hosty mają
mieć dostęp do sieci globalnej Internet, musi zostać
zastosowane maskowanie adresów niepublicznych inaczej
też zwane NATowaniem.

Z klas A, B, C wydzielono odpowiednio pule adresowe i
przeznaczono je na adresy niepubliczne:
A

10.0.0.0

10.255.255.255

172.16.0.0

172.31.255.255

192.168.0.0 -

192.168.255.255

ADRESOWANIE BEZKLASOWE
Duże odstępy między klasami adresów marnują znaczną
liczbę potencjalnych adresów.

Rozważmy dla przykładu średnich

rozmiarów przedsiębiorstwo, które potrzebuje 300 adresów IP. Adres klasy C
(254 adresy) jest niewystarczający. Wykorzystanie dwóch adresów klasy C
dostarczy więcej adresów niż potrzeba, ale w wyniku tego w ramach
przedsiębiorstwa powstaną dwie odrębne domeny. Z kolei zastosowanie
adresu klasy B zapewni potrzebne adresy w ramach jednej domeny, ale
zmarnuje się w ten sposób 65534 - 300 = 65234 adresy.

Został opracowany nowy, międzydomenowy protokół
trasujący, znany jako bezklasowe trasowanie
międzydomenowe (ang. CIDR - Classless Interdornain
Routing), umożliwiający wielu mniejszym klasom adresowym
działanie w ramach jednej domeny trasowania.

Ze względu na zapotrzebowanie na adresy IP, maska podsieci
może być definiowana w sposób bezklasowy (co bit),
umożliwiając w ten sposób dopasowanie do konkretnych
potrzeb. Maska tworzy w rzeczywistości podsieci:

Przykład dla
klasy C:

MASKA (dziesiętnie)

MASKA (binarnie)

Ilość

podsieci

Ilość

komputerów

w podsieci

255.255.255.0

11111111 11111111 11111111
00000000

254

255.255.255.128

11111111 11111111 11111111
10000000

126

255.255.255.192

11111111 11111111 11111111
11000000

255.255.255.224

11111111 11111111 11111111
11100000

255.255.255.240

11111111 11111111 11111111
11110000

255.255.255.248

11111111 11111111 11111111
11111000

255.255.255.252

11111111 11111111 11111111
11111100

255.255.255.254

11111111 11111111 11111111
11111110

128

Host jest określany przez adres IP i maskę podsieci. Jeśli
stacja sieciowa otrzymała zlecenie wysyłania porcji
informacji do innej stacji o określonym adresie, pierwszą
czynnością jaką wykonuje, jest sprawdzenie, czy adres
docelowy znajduje się w jej sieci.

ADRES SIECI
Aby określić adres nazywany numerem sieci, komputer
wykonuję mnożenie binarne czyli funkcję AND pomiędzy
adresem komputera (hosta, dla którego określamy sieć), a
jego maską sieci.

Przykład 1:
Adres IP

195.116.241.164
11000011 01110100 11110001

10100100
Maska sieci

255.255.255.224
11111111 11111111 11111111

11100000
Adres sieci

195.116.241.160
11000011 01110100 11110001

10100000

AND

Kombinacja

bitów

Wartość

1 AND 1

1 AND 0

0 AND 0

0 AND 1

M
1

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

AND

M
S

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

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

M
2

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

AND

M
S

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

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Maskę podsieci możemy wykorzystać również do ustalenia czy hosty znajdują się
w tej samej podsieci.
Przykład 2:
Zakładamy, ze dysponujemy dwoma maszynami o adresach (klasy C) odpowiednio
M1: 192.168.0.1 i M2: 192.168.0.2, maska podsieci MS jest ustawiona na
255.255.255.0. WY jest wynikiem operacji AND (mnożenia logicznego).
Przeliczamy adresy i maskę podsieci z systemu dziesiętnego na dwójkowy.

Jeżeli wyniki obu operacji AND są identyczne
oznacza to, że oba hosty M1 i M2 są w tej samej
podsieci o masce 255.255.255.0.

ADRES ROZGŁOSZENIOWY (BROADCAST)

Adres rozgłoszeniowy jest specjalnym adresem IP. Jeżeli chcemy

wysłać pakiet adresowany do wszystkich komputerów w danej sieci,

korzystamy właśnie z adresu rozgłoszeniowego. Każdy komputer w

podsieci rozpoznaje swój oraz adres rozgłoszeniowy. Adres

rozgłoszeniowy zawiera numer sieci, do której jest on kierowany,

oraz wszystkie bity numeru hosta ustawione na 1. A zatem broadcast

skierowany do sieci 10.0.0.0/8 będzie miał adres 10.255.255.255, a
w przypadku sieci 172.29.0.0/16 będzie to adres 172.29.255.255

Aby prawidłowo utworzyć adres Broadcast, należy do
zanegowanego adresu maski sieci dodać binarnie numer sieci
(suma logiczna OR).

Kombinacja

bitów

Warto

ść

1 OR 1

1 OR 0

0 OR 0

0 OR 1

Warto

ść

Negac

NOT

Przykład
Adres sieci

195.116.241.160

11000011 01110100 11110001 10100000

Zanegowana maska sieci

255.255.255.224

11111111 11111111 11111111 11100000
NOT
0.0.0.31
00000000 00000000 00000000 00011111

Broadcast

195.116.241.191

11000011 01110100 11110001 10111111

Protokół adresowania IPv6

Historia

- 1992r Internet Enginering Task Force (IETF) przedstawia

pierwszą wersję IPv6.

- 1996 przez sieć Internet została stworzona szkieletowa sieć

testowa

(tzw.

6bone),

roku

zaczęto

próbę

usystematyzowania przestrzeni adresowej IPv6

- już około roku 2000 wiele firm zaczęło instalować w swoim

sprzęcie obsługę tego standardu (w Windows XP w 2001r, ale
wymagało to dodatkowej konfig. systemu, w pełni protokół
wbudowany w Windows Vista)

- protokół IPv6 tworzono nie tylko z myślą o Internetu IPv4 ale

również np. z myślą o telef. komórkowych, czy sieciach
bezprzewodowych

Budowa pakietu w IPv6

Każdy pakiet IP składa się z dwóch podstawowych elementów, nagłówka IP oraz
danych. Nagłówek IPv6 różni się od nagłówka IPv4. Po pierwsze jego długość w
protokole jest stała (wzrost wydajności sieci). Po drugie, zrezygnowano z kilku pól, a
na ich miejsce wprowadzono nowe, dzięki czemu osiągnięto mniejszą złożoność.

W nagłówku są pola:
•Wersja - wersja protokołu IP, dla IPv6
zawiera wartość sześć.
•Klasa ruchu - pole podobne do pola Type
of Service w IPv4.
•Etykieta strumieniowa - nowe pole w
protokole, służące do oznaczenia
strumienia pakietów IPv6.
•Długość pola danych - taka sama jak w
IPv4.
•Następny nagłówek - określa rodzaj
informacji znajdujących się za nagłówkiem
podstawowym.
•Limit skoków - pole definiujące
maksymalną liczbę skoków, które może
wykonać pakiet.
•Źródłowy adres IPv6 - pole identyfikujące
adres nadawcy.
•Docelowy adres IPv6 - pole identyfikujące
adres odbiorcy.
Pozostałą cześć tworzą dwa pola:
•Informacje nagłówka rozszerzeń -
nagłówki rozszerzeń IPv6 są opcjonalne i
mogą znajdować się za nagłówkiem
podstawowym IPv6.
•Dane.

Główne cechy IPv6
Nowy format nagłówka

Nagłówek IPv6 ma nowy format, który zaprojektowano w taki sposób, aby
zminimalizować obciążenie związane z przetwarzaniem nagłówka (na ruterach
pośrednich).
Nagłówki IPv4 i IPv6 nie współdziałają ze sobą i protokół IPv6 nie jest zgodny z
protokołem IPv4. Aby host lub ruter rozpoznawał i przetwarzał oba formaty
nagłówków, musi korzystać z implementacji zarówno protokołu IPv4, jak i IPv6.

Olbrzymia przestrzeń adresowa

Źródłowe i docelowe adresy IPv6 mają 128 bitów Łatwo jest sprawdzić, że liczba
wszystkich adresów IPv6 to liczba 39 cyfrowa (dla IPv4 tylko 10 cyfrowa)!

Ułatwiona konfiguracja adresów

Dla uproszczenia konfiguracji hostów protokół IPv6 obsługuje zarówno
konfigurację adresów przy obecności serwera DHCP, jak i bez serwera DHCP. W
tym drugim przypadku hosty podłączone do łącza automatycznie konfigurują swoje
adresy IPv6 dla tego łącza (adresy lokalne) oraz adresy, które uzyskują na
podstawie prefiksów anonsowanych przez rutery lokalne.

(Nawet przy nieobecności rutera, hosty

podłączone do tego samego łącza mogą automatycznie konfigurować dla siebie adresy lokalne dla łącza i komunikować się, bez
konfiguracji ręcznej.)

Adresy IPv4 przedstawiane są w formie dziesiętno-kropkowej. 32 bitowy adres
podzielony jest kropkami na 8 bitowe fragmenty, które konwertowane są do
swojego dziesiętnego odpowiednika.

Dla IPv6 128 bitowy adres dzieli się na osiem 16 bitowych fragmentów
oddzielonych dwukropkami. Każdy 16 bitowy blok konwertowany jest do 4-
cyfrowego numeru w postaci szesnastkowej.

Przykładowy 128-Bitowy adres IPv6 podzielony jest na 16 bitowe fragmenty:

0010000111011010 0000000011010011 0000000000000000 0010111100111011
0000001010101010 0000000011111111 1111111000101000 1001110001011010
Każdy 16-bitowy blok konwertowany jest do postaci szesnastkowej, ograniczony jest
dwukropkiem. Oto rezultat:

21DA :00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A

Jest to tzw. reprezentacja pełna. Reprezentacja skrócona powstaje poprzez
usunięcie poprzedzających zer z każdego bloku 16-bitowego, przy czym każdy blok
musi posiadać przynajmniej jeden znak.

Dla powyższego przykładu:

21DA :D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A

Niektóre typy adresów zawierają dłuższe sekwencje zer. Aby jeszcze bardziej
uprościć adres IPv6, sąsiadujące sekwencje 16-bitowych bloków złożonych z zer w
formacie szesnastkowym mogą zostać zapisane jako "::". Przykładowo, adres typu
link-local FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2 może zostać skrócony do postaci
FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2. Kompresji zer można użyć tylko raz w danym adresie!

Prefiks w IPv6 pełni podobną funkcje jak maska w IPv4. Prefiks to liczba w systemie
dziesiętnym, która informuje o ilości bitów przeznaczonych na "adres sieci", np.
21DA:D3:0:2F3B::/64

Ruter - mechanizm (harware lub software) zajmujący
się przesyłaniem danych z jednej podsieci do innej.
W każdej podsieci musi być co najmniej jeden ruter.
Ruter podejmuje przesyłanie informacji jeśli pakiet
IP (dane przygotowane do transmisji zaopatrzone w
nagłówek IP w którym jest etykieta adresowa ) ma
inny adres sieci Net-ID w adresie IP odbiorcy i
nadawcy. Jeśli są takie same to wymiana wewnątrz
sieci.
Ruter na podstawie Net-Id ustala na podstawie
tabeli rutingu najlepsza drogą transmisji. W tabeli
rutingu są wykazy wszystkich znanych ruterów, są
one między ruterami uaktualniane poprzez protokoły
rutingu. Gdy Net-ID nie jest znany to przesyłka
kierowana do domyślnego rutera.
Ponieważ rutery pracują w różnych sieciach
posługujących się własnymi protokołami transmisji
dlatego wysyła on dane „opakowane” w tzw.
ramkach

Algorytm rutowania:

Jeżeli adresy sieci są różne to zachodzi potrzeba rutowania.
Ruter  wysyłający  informacje  nie  musi  definiować  całej  drogi
prowadzącej  przez  sieć  do  punktu  przeznaczenia.  Musi
jedynie  wskazać  kolejne  urządzenie  lub  przeskok  (next-hop),
wchodzący  w  skład  pełnej  trasy.  Następnie  pakiet  wysyłany
jest do wskazanego urządzenia, które jest odpowiedzialne za
wskazanie kierunku następnego przeskoku prowadzącego do
punktu przeznaczenia.
Informacje  o  kolejnych  przeskokach  w  kierunku  adresu
przeznaczenia przechowywane są w tablicy rutowania. Każdy
wiersz  w  tej  tablicy  opisuje  jedną  sieć  IP,  podsieć  lub  hosta
oraz adres kolejnego przeskoku, który tam prowadzi.
Większość  ruterów  potrafi  rutować  pakiety  w  bezklasowych
sieciach IP, niektóre rutery nadal jednak  używają algorytmu
rutowania  powiązanego  z  klasą  sieci,  w  której  znajduje  się
adres przeznaczenia.

Klasowy algorytm rutowania :

Dla docelowego adresu IP:
jeśli (dysponujemy bezpośrednią trasą do hosta)

odczytaj adres następnego skoku ze znalezionego wpisu, wyślij pakiet pod

znaleziony adres następnego skoku.
jeśli (nie dysponujemy bezpośrednią trasą do hosta)

jeśli (posiadamy interfejs należący do tej sieci)

określamy maskę podsieci na podstawie informacji ze swojego interfejsu

jeśli (nie posiadamy interfejsu należącego do tej sieci)

określamy maskę podsieci na podstawie klasy adresu

nakładamy uzyskaną maskę na adres aby otrzymać adres podsieci

jeśli (mamy interfejs w tej podsieci)

wysyłamy pakiet do adresata.

jeśli (nie mamy interfejsu w tej podsieci)

przeszukujemy tablicę routingu w poszukiwaniu wpisu

dotyczącego tej podsieci

jeśli (znajdziemy wpis)

wysyłamy pakiet pod znaleziony adres następnego

skoku

jeśli (nie znajdziemy wpisu)

szukamy trasy domyślnej w tablicy routingu

jeśli (mamy trasę domyślną)

wysyłamy pakiet pod adres

następnego

skoku trasy domyślnej

jeśli (nie mamy trasy domyślnej)

odrzucamy pakiet z

komunikatem

„destination

unreachable”

Bezklasowy algorytm rutowania :

Dla docelowego adresu IP:
przeszukaj tablicę routingu w poszukiwaniu najdłuższego
prefiksu pasującego do danego adresu,

jeśli (znaleziono pasujący wpis):

odczytaj adres następnego skoku ze znalezionego

wpisu,

wyślij pakiet pod znaleziony adres następnego

skoku.

jeśli (nie znaleziono pasującego wpisu):

odrzuć pakiet z komunikatem „destination

unreachable”

W każdym wpisie w tablicy rutowania konieczne jest teraz umieszczenie
adresu przeznaczenia i adresu kolejnego przeskoku, a także maski, która
pozwoli określić wielkość przestrzeni adresowej opisywanej przez ten zapis.
Dodanie tej maski do rekordu umieszczanego w tablicy rutowania pozwala na
uogólnienie algorytmu rutowania klasowego do postaci algorytmu
bezklasowego.

Prefiks oznacza tu część pozostałą z adresu IP po zamaskowaniu, np.:
192.168.44.1/8 daje prefiks 192.
192.168.44.1/16 daje prefiks 192.168.

Implementacja części wyszukującej w takim algorytmie jest jednak znacznie
bardziej skomplikowana niż w przypadku algorytmu klasowego, choć sam
algorytm jest znacznie prostszy

Utrzymywanie tablic rutowania:

Ponieważ  każde  urządzenie  w  sieci  IP  przesyła  pakiet  IP  do
punktu kolejnego przejścia (next-hop - bez zapamiętywania całej
trasy  tego  pakietu),  aż  do  punktu  przeznaczenia,  wszystkie
urządzenia,  a  zwłaszcza  wszystkie  rutery,  muszą  na  bieżąco
tworzyć sobie obraz tras prowadzących w każdym z kierunków.
Innymi  słowy,  najważniejsza  jest  synchronizacja  tablic
rutowania pomiędzy współpracującymi ze sobą ruterami.

Dlaczego niezbędna jest synchronizacja:
Rozważmy przypadek, w którym ruter A i ruter B wierzą, że ten
drugi  jest  poprawną  trasą  kolejnego  przeskoku  do  adresu
przeznaczenia  10.0.0.1.  Kiedy  ruter  A  odbierze  pakiet
przeznaczony  dla  10.0.0.1,  prześle  go  do  rutera  B.  Ruter  B  z
kolei  przejrzy  swoją  tablicę  rutowania  i  stwierdzi,  że  ruterem
kolejnego  przeskoku  dla  tego  adresu  jest  ruter  A,  po  czym
odeśle  pakiet  do  tego  rutera.  W  rezultacie  otrzymamy  pętlę
rutowania, którą mogą tworzyć więcej niż dwa rutery.
Synchronizacja tablic rutowania może być wykonywana kilkoma
metodami.  Najprostszą  do  opanowania  i  wdrożenia  jest
rutowanie  statyczne.  W  rutowaniu  statycznym  każdy  z  ruterów
jest  ręcznie  konfigurowany,  a  do  jego  tablicy  wpisywana  jest
lista  adresów  przeznaczenia  i  informacja  o  adresie  kolejnego
przejścia dla tych adresów.

•

Zgodnie z modelem

warstwowym TCP/IP

protokół IP może współpracować z

dowolną

metodą

pracującą w warstwie dostępu do sieci – w tym

także z technologią

Ethernet

•

Protokołem, który umożliwia współpracę Ethernetu

i IP jest

ARP (Address Resolution Protocol)

•

Protokół ARP służy do „

tłumaczenia”

32 bitowego

adresu IP

na 48 bitowy

adres MAC

(adres

fizyczny)

•

ARP jest protokołem

warstwy 2

korzystającym z

ramek Ethernet

IP i sieć lokalna Ethernet (do odszukania

odbiorcy potrzebny jest adres MAC, nie IP)

Warstwa dostępu

do sieci

Warstwa Internetu

Warstwa

transportowa

Warstwa aplikacji

Działanie protokołu ARP –

przykład 1

Ramka nr. 1 ARP Request

Nagłówek ramki Ethernet

Pole danych ramki - wybrane pola ARP

MAC docelowy

MAC nadawcy

Op.

MAC docelowy

IP docelowy

FF-FF-FF-FF-FF-FF 00-00-39-4E-22-22

00-00-00-00-00-00

192.168.1.4

Ramka nr. 2 ARP Response

Nagłówek ramki Ethernet

Pole danych ramki - wybrane pola ARP

MAC docelowy

MAC nadawcy

Op.

MAC docelowy

IP docelowy

00-00-39-4E-22-22

00-00-39-4E-44-44

192.168.1.4

Tablica pamięci ARP

• W celu usprawnienia działania protokołu

ARP, urządzenia przechowują w pamięci

tablicy ARP (ang. ARP Cache)

zawierające poznane skojarzenia adresów

MAC i IP

• Wpisy w tablicy pamięci ARP mają

określony czas trwania

• Jeżeli w tym czasie zostanie odebrany

przez urządzenie pakiet potwierdzający

wpis w pamięci, to czas trwania jest

wydłużany

• Jeżeli w tablicy pamięci ARP nie ma

wpisu dotyczącego danego adresu IP, to

urządzenie wysyła zapytanie ARP

Podsumowanie ARP

• ARP nie jest częścią protokołu IP,

• Zapytania ARP używają transmisji typu

broadcast, więc nigdy nie opuszczają

logicznej podsieci (domeny

rozgłoszeniowej)

• Zapytania i odpowiedzi ARP używają

ramek warstwy łącza danych, więc nie

mogą być rutowane do innych podsieci

• Wpisy w tablicy cache ARP powinny mieć

ograniczony czas trwania

Protokół DHCP

• Protokół DHCP (Dynamic Host

Configuration Protocol) zdefiniowany w

RFC 2131 umożliwia automatyczną

konfigurację adresów IP oraz innych

parametrów klientów (np. brama, maska)

przy użyciu jednego lub kilku serwerów

DHCP

• DHCP wykorzystuje protokół IP
• Serwer DHCP przechowuje bazę danych

o dostępnych adresach IP

• Podobne funkcje do DHCP pełnią również

starsze protokoły RARP (Reverse Address

Resolution Protocol) oraz BOOTP

Komunikaty DHCP

• DHCPDISCOVER – klient wysyła

rozgłoszeniowy komunikat w celu

znalezienia serwera DHCP

• DHCPOFFER – serwer wysyła odpowiedź

(unicast) zawierającą propozycję

parametrów konfiguracyjnych

• DHCPREQUEST – klient wysyła

wiadomość rozgłoszeniową do serwerów

DHCP w celu (a) pobrania parametrów z

jednego z serwerów i odrzucenia oferty

innych serwerów, (b) potwierdzenia

poprzednio pobranego adresu lub (c)

rozszerzając dzierżawę konkretnego

adresu

Komunikaty DHCP

• DHCPACK – serwer wysyła do klienta

odpowiedź z parametrami zawierającymi
adres IP

• DHCPNAK – serwer wysyła do klienta

informację o błędzie w adresie

• DHCPDECLINE – klient do serwera, że

adres jest już w użyciu

• DHCPRELEASE – klient kończy

dzierżawę adresu

• DHCPINFORM – klient prosi serwer

DHCP o lokalną konfigurację

Podsumowanie DHCP

• Serwer DHCP może przyznawać adresy IP

według adresu MAC klienta – ważne dla

stacji wymagającego stałego IP np. ze

względu na rejestrację w DNS

• Klient może pominąć komunikat

DHCPDISCOVER jeśli zna adres serwera

DHCP

• Czas dzierżawy adresu jest ustalany

między klientem i serwerem, który

zobowiązuje się nie udostępniać

przydzielonego adresu nikomu na

wyznaczony czas

• Klient może prosić serwer o wydłużenie

czasu dzierżawy

Adresowanie w sieci INTERNET

•URL (Uniform Resource Locator) np.
http://www.lodz.pl/index.html - określa jednoznacznie
dokument w sieci INTERNET

•Elementy URL:

•identyfikator protokółu np. http://, ftp://, gopher:// ...

•adres servera w postaci tekstowej np. www.lodz.pl lub
numerycznego adresu IP np. 170.231.134.21

•ścieżka dostępu do dokumentu np. / (katalog główny)
czy /info/lin

•nazwa dokumentu np. plansza.html, rysu.gif ...

•dodatkowe parametry (np. identyfikator i hasło
użytkownika, adres portu TCP,
adres_servera:nr_portu@identyfikator:hasło ). Hasło jest
zwykle nie wymagane, domyślne wartości to puste ciągi.
autoryzacja zwykle w inny sposób. Niekiedy występuje
tzw. querystring (np. ?use=7750) który przesyła
parametry dla programu obsługującego stronę www.

Nazwy Domenowe:

Domeny + nazwa hosta

•Top-Level-Domain TLD , Second-Level-Domain SLD,
Third-Level-Domain itd. Subdomeny oddzielone
kropkami.

•przed subdomeną znajduje się nazwa hosta. Cały
adres tzn. subdomeny + nazwa to maksimum 255
znaków. Poszczególne elementy to mniej niż 63 znaki.
Pierwszy znak nazwy hosta to litera a-z (A-Z). Zwykle
servery protokółu HTTP nazywają się www, FTP
-ftp ...

•dla poczty e-mail adres nie musi zawierać nazwy
serwera pocztowego a jedynie nazwę domeny. DNS
ustala na podstawie domeny nazwę jej serwera
pocztowego (jest ona wpisana na serwerze DNS) i
dopiero wtedy jego adres IP

Ćwiczenia –
Adresowania IP

Każdy  host  używający  protokołów  TCP/IP  powinien  mieć  prawidłowo
ustawiony  adres  sieciowy  warstwy  3  –  IP.  Obecnie  najczęściej
używaną implementacją adresu IP jest jej wersja 4 (IPv4).
Kiedy  dokonuje  się  konfiguracji  karty  sieciowej  stacji  roboczej  czy
serwera, należy podać kilka niezbędnych wartości (rys.):
1. adres IP hosta (IP address), np. 192.168.2.50
2. maskę podsieci (subnet mask), np. 255.255.255.0
3. bramkę (default gateway),
4.  adresy  serwerów  DNS  (Domain  Name  System):  podstawowego  i
zapasowego.

Taka konfiguracja umożliwi połączenie się z
Internetem.

Użytkownik

będzie

mógł

używać  nazw  domen,  np.  www.wp.pl
zamiast  adresów  IP  (zamiany  dokona
serwer DNS) – by się połączyć z serwerami
Internetu.
  Jeśli  ustawi  się  wyłącznie  adres  IP  hosta  i
maskę  podsieci,  to  taka  konfiguracja  też
będzie poprawna, ale umożliwi komunikację
tylko w ramach tego samego segmentu sieci
(tej samej podsieci).

Ćwiczenia –
Adresowania IP

Adres IP w wersji 4 ma stałą długość 32 bitów. Należy zwrócić
uwagę,  że  mimo  binarnej  natury  administratorzy  najczęściej
przedstawiają  go  postaci  dziesiętnej,  co  znacznie  ułatwia
posługiwanie  się  nim.  Adres  podzielony  jest  na  cztery  8-
bitowe bloki zwane oktetami:

11000000. 10101000.00000010. 00110010

odpowiada dziesiętnej postaci adresu:

192.168.2.50

Maksymalna wielkość liczby w każdym oktecie nie może
przekroczyć wartości 255 (11111111 dwójkowo).

Trzeba umieć przeliczać liczby z systemu

dwójkowego na dziesiętny i odwrotnie

Ćwiczenia – Podsieci,
maska

Rozwiązanie:

W pierwszej kolejności należy wyznaczyć maskę podsieci.

Należy określić klasę otrzymanego adresu. W przykładzie
adres jest klasy C, więc jego struktura ma postać

NNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNN.HHHHHHHH
(maska domyślna: 255.255.255.0 lub /24).

Nie można wykorzystać adresu sieci do operacji wydzielenia

podsieci (domyślna maska), dostępne są więc TYLKO bity
w czwartym oktecie adresu (8 bitów).

Ile bitów "S" ( - s ang. subnet–podsieć) z obszaru

HHHHHHHH powinno się pożyczyć, by utworzyć
wystarczającą Liczbę Efektywnych Podsieci (LEPS)?

UWAGA: Kiedy dokonuje się podziału sieci na podsieci trzeba pamiętać, że
adresy hostów pierwszej (same 0- adres całej sieci) i ostatniej podsieci
(same 1- adres broadcastowy całej sieci) nie powinny ( nie ma pewności, że
wszystkie hosty to zrozumieją) być wykorzystywane do adresowania
urządzeń sieciowych.

Ćwiczenia – Podsieci,
maska

Rozwiązanie:

Chcąc odpowiedzieć na powyższe pytanie, trzeba rozwiązać
nierówność względem S.

-2 >= LEPS

gdzie:
LEPS – liczba efektywnych podsieci,
S – liczba bitów pobranych z obszaru hostów maski.

Jednocześnie trzeba policzyć Całkowitą Liczbę Podsieci ( CLP)
zgodnie z równaniem:

CLP=2

Jeśli pożyczone zostaną dwa bity: SSHHHHHH, to będzie
można stworzyć 4 podsieci (CLP) o adresach:

00, 01, 10, 11

Tylko podsieci 01 i 10 będą mogły być wykorzystanie, a więc
nie spełni to warunków zadania.

Ćwiczenia – Podsieci,
maska

Rozwiązanie:

Jeśli pożyczyć 3 bity: SSSHHHHH, to można stworzyć
ELPS = 2

-2=6 efektywnych podsieci

(całkowita ilość podsieci CLP=2

=8).

Tak wyznaczona maska podsieci przyjmie postać:

11111111.11111111.11111111.11100000

co po zamianie na system dziesiętny odpowiada wartości
255.255.255.224 (/27)

Tak skonstruowana maska spełni warunki zadania
(potrzebnych jest 5 efektywnych podsieci).

Ćwiczenia – Podsieci,
maska

Rozwiązanie:

2. Kolejnym etapem jest określenie zakresu adresów
podsieci i zakresu adresów hostów.
Skoro z czwartego oktetu adresu pożyczone zostały 3 bity
na zaadresowanie podsieci, to pozostałe 5 bitów
(SSSHHHHH) wykorzystane zostanie na obliczenie zakresu
adresów poszczególnych podsieci.

Z=2

=32

Ponieważ każda podsieć musi mieć swój adres podsieci i
adres rozgłoszeniowy, to na zaadresowanie hostów
pozostanie:

EAH=2

-2=25-2=30

Efektywnych adresów hostów – EAH

Ćwiczenia – Podsieci,
maska

Jak widać, istnieje pokaźna ilość adresów, które nie mogą być
wykorzystane do adresowania hostów.
Przy podziale sieci na 8 podsieci dla hostów dostępnych jest
tylko 6*30=180 adresów IP z puli 254.
Dodatkowo traci się znaczną ilość adresów na połączeniach
punkt-punkt pomiędzy routerami (potrzebne są tylko dwa
adresy IP, a pula ma ich 30).

Kiedy dzieli się sieci na podsieci istnieje czasami konieczność
oznaczenia, w której podsieci pracuje urządzenie, któremu
nadano już adres IP (przykład 2). Bardzo często okazuje się,
że administrator pomylił się i urządzenie ma przyznany
nieprawidłowy adres IP (adres podsieci, adres broadcastowy
podsieci lub adres z całego pierwszego i ostatniego zakresu
adresów podsieci).