Стек протоколов TCP IP Многоуровневая структура стека TCP IP

Стек протоколов TCP/IP • Многоуровневая структура стека TCP/IP • Характеристика основных протоколов стека • Соответствие модели OSI • Стандарты TCP/IP • Сравнение TCP/IP с другими стеками

Сетевые протоколы 70 -х • System Network Architecture (SNA) – для связи с мейнфреймами • Протоколы на основе архитектуры XNS (Xerox Network Systems) – для ПК – IPX (Novell Net. Ware) – Banyan VINES (for Virtual Integrated NEtwork Service фирмы Banyan Virtual Network System) – DECnet и LAT (Local Area Transport, для работы с терминальными серверами и принтерами) – Apple. Talk (ПО) и Local. Talk (аппаратура) фирмы Macintosh

Истоки TCP/IP • Создан под руководством DARPA (Advanced Research Project Agency) • Первоначальный вариант – Network Control Program – в сети ARPAnet (до 1993 года) • Internet – «параллельная» сеть • В 1983 году ARPAnet переводится на TCP/IP

История Internet • 1983 – ARPAnet разделилась на MILNET (Defence Data Network, DDN) и DARPA Internet • 1985 – создание сети NSFnet, «научной» сети • Формирование других сетей (CSNET, BITNET, UUCP и др. ) • 1989 – прекращение поддержки ARPAnet • Объединение региональных сетей на основе NSFnet

Особенности TCP/IP • Сеть на базе TCP/IP – неоднородная • Работает на любой платформе • Позволяет достаточно просто организовать удаленный доступ • TCP/IP – открытый протокол • Популярность обусловлена – включением в OC UNIX – поддержкой со стороны правительства – разработкой графического интерфейса

Инкапсуляция Пользовательские данные Прикладной уровень Appl header Пользовательские данные Транспортный уровень Сегмент TCP header Appl header Пользовательские данные Сетевой уровень Пакет (дейтаграмма) IP header TCP header Appl header Пользовательские данные Уровень сетевых интерфейсов Кадр Ethernet header IP header TCP header Appl header Пользовательские данные В сеть Ethernet

Уровни OSI Уровни стека TCP/IP Прикладной (Application) Представительный (Presentation) Прикладной (Application) FTP, telnet, SNMP, SMTP, HTTP, TFTP Сеансовый (Session) Транспортный (Transport) Сетевой (Network) Канальный (Link) Физический (Physical) Транспортный (Transport) TCP, UDP Сетевой (Network) IP, RIP, OSPF, ICMP Уровень сетевых интерфейсов (Network Interface) Не регламентируется

Пользовательский процесс Протоколы прикладного уровня HTTP Telnet Application Протоколы транспортного уровня Протоколы сетевого уровня Протоколы межсетевых интерфейсов Пользовательский процесс DNS Programming TCP ICMP ARP DHCP Inetrface UDP IP Протоколы инкапсуляции в кадры Ethernet, FR, TR, ATM, FDDI, X. 25 и т. д. К передающей среде IGMP RARP

Сетезависимые и сетенезависимые протоколы стека TCP/IP Компьютер Прикладной Транспортный Сетевой Транспортный Межсетевой интерфейс Сетевой Межсетевой интерфейс Ethernet Компьютер Ethernet ATM Маршрутизатор Сетевой Межсетевые интерфейсы Ethernet TR Межсетевые интерфейсы TR Ethernet Token Ring ATM

IP - адресация и соглашения о именовании • Типы адресов в IP-сетях • Использование масок (протокол CIDR) • Протоколы отображения (ARP, RARP, Proxy-ARP, DNS) • Автоматизация назначения адресов (DHCP)

Адреса: 1) сетевых интерфейсов (сетевых адаптеров, портов маршрутизаторов) Коммутаторы, мосты и концентраторы прозрачны для IP-сети и поэтому их порты не имеют IP-адресов 2) приложений (пользовательских программ и системных средств)

Преобразование адресов Аппаратный адрес 12 -B 7 -01 -56 -BA-F 5 Протоколы разрешения адресов (ARP) 129. 35. 251. 23 Сетевой IP-адрес Система доменных имен (DNS) Доменное имя www. service. lattelekom. lv

Варианты адресации • Фиксированная граница поля номера сети (RFC 760) • Использование классов адресов (RFC 791) • Адресация на основе масок (RFC 950, RFC 1518)

Типы IP-адресов: • Unicast (адресует отдельный сетевой интерфейс) • Broadcast (адресует все интерфейсы заданной подсети) • Multicast (адресует группу интерфейсов, возможно принадлежащих разным подсетям)

Классы IP-адресов

Классы IP-адресов

Число сетей и узлов • Класс A – 126 сетей по 16 777 214 узлов 16 777 214 = 224 - 2 • Класс B – 16 384 сети по 65 534 узла 16 384 = 214 65 534 = 216 - 2 • Класс C – 2 097 152 сети по 254 узла 2 097 152 = 221 254 = 28 - 2

Специальные адреса

Назначение адресов автономной сети (частные адреса) • В классе A сеть 10. 0. 0. 1 • В классе B диапазон из 16 номеров сетей 172. 16. 0. 0 172. 31. 0. 0 • В классе C диапазон из 256 номеров сетей 192. 168. 0. 0 192. 168. 255. 0

Централизованное распределение адресов • Главный орган регистрации глобальных адресов в Интернете с 1998 года ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) • Региональные отделы: – ARIN (Америка); – RIPE (Европа); – APNIC (Азия и Тихоокеанский регион)

Использование масок при IP-адресации

Конфигурационные параметры, назначаемые по протоколу DHCP: • IP-адрес • Маска подсети • IP-адрес маршрутизатора по умолчанию • Список IP-адресов DNS-серверов Другие параметры, специфичные для ОС: адреса серверов имен Net. BIOS, имя домена и т. п.

WAN • выделяется специальный маршрутизатор - ARPсервер, q сервер ведет ARP-таблицу для всех узлов q всем узлам и маршрутизаторам вручную задается IP-адрес и локальный адрес выделенного маршрутизатора q каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе q для разрешения адресов каждый узел обращается к ARP-серверу

Если мы введем команду % ftp bsdi будет выполнена следующая последовательность действий 1. Приложение, FTP клиент, вызывает функцию gethostbyname(3), чтобы конвертировать имя хоста (bsdi) в 32 -битный IP адрес. Эта функция в DNS (Domain Name System) называется разборщиком (resolver). Подобное преобразование осуществляется с использованием DNS или, если существует маленькая сеть, то с помощью статического файла хостов (/etc/hosts). 2. 3. FTP клиент требует установить TCP соединение с указанным IP адресом. 4. Если хост назначения подключен к сети (Ethernet, Token ring, или к другому концу канала точка-точка), IP датаграмма может быть послана непосредственно хосту. Если хост назначения находится в удаленной сети, IP маршрутизатор определяет Internet адрес непосредственно подключенного маршрутизатора следующей пересылки, чтобы послать туда IP датаграмму. В обоих случаях IP датаграмма посылается либо хосту, либо маршрутизатору, подключенные непосредственно к данной сети. 5. Если используется Ethernet, посылающий хост должен конвертировать 32 -битный адрес в 48 -битный Ethernet адрес. Или другими словами, осуществить преобразование из логического Internet адреса в соответствующий физический аппаратный адрес. Этим занимается ARP работает в широковещательных сетях, где много хостов или маршрутизаторов подключено к одной и той же сети. TCP посылает запрос на установление соединения удаленному хосту, посылая IP датаграммы по указанному IP адресу.

3. ARP посылает фрейм Ethernet, который называется ARP запрос (ARP request), каждому хосту в сети. Подобный метод рассылки называется широковещательным запросом (broadcast). На рисунке 4. 2 широковещательный запрос показан пунктирными линиями. ARP запрос содержит IP адрес хоста назначения (имя которого bsdi) и запрос "если Вы владелец этого IP адреса, пожалуйста сообщите мне Ваш аппаратный адрес". 4. Хост назначения на ARP уровне получает этот широковещательный запрос, определяет, что отправитель спрашивает именно его IP адрес, и отвечает на него ARP откликом (ARP reply). Этот отклик содержит IP адрес и соответствующий аппаратный адрес. 5. ARP отклик принимается, и IP датаграмма, из-за которой начался обмен ARP запрос - ARP отклик, может быть послана. 6. IP датаграмма отправляется на хост назначения.

Реакция ARP на ввод пользователя: ftp hostname

Формат ARP запроса или отклика при работе с Ethernet

• Два первых поля в Ethernet заголовке - поля источника и назначения Ethernet. Специальный адрес назначения Ethernet, состоящий из всех единиц, означает широковещательный адрес. Фреймы с таким адресом будут получены всеми Ethernet интерфейсами на кабеле. • Двухбайтовый тип фрейма (frame type) Ethernet указывает, данные какого типа, пойдут следом. Для ARP запроса или ARP отклика это поле содержит 0 x 0806. • Выражения аппаратный (hardware) и протокол (protocol) используются для описания полей в пакетах ARP. Например, ARP запрос запрашивает аппаратный адрес (в данном случае Ethernet адрес) соответствующий адресу протокола (в данном случае IP адрес). • Поле hard type указывает на тип аппаратного адреса. Для Ethernet это значение равно единице. Prot type указывает тип адреса протокола, к которому будет приведено соответствие. Для IP адресов используется значение 0 x 0800. По своему целевому назначению это значение соответствует полю типа во фрейме Ethernet, который содержит IP датаграмму.

• Два следующих однобайтных поля, hard size и prot size, указывают на размеры в байтах аппаратного адреса и адреса протокола. В ARP запросах и откликах они составляют 6 для Ethernet и 4 для IP адреса. • Поле op указывает на тип операции: ARP запрос (значение устанавливается в 1), ARP отклик (2), RARP запрос (3) и RARP отклик (4). Это поле необходимо, так как поля типа фрейма (frame type) одинаковы для ARP запроса и ARP отклика. • Следующие четыре поля: аппаратный адрес отправителя (Ethernet адрес в данном примере), адрес протокола (IP адрес), аппаратный адрес назначения и адрес протокола назначения. Обратите внимание, что в данном случае происходит некоторое дублирование информации: аппаратный адрес отправителя может быть получен как из Ethernet заголовка, так и из ARP запроса. • Для ARP запроса все поля заполнены, за исключением аппаратного адреса назначения. Когда система получает ARP запрос, который предназначается ей, она вставляет свой аппаратный адрес, меняет местами адреса источника и назначения, устанавливает поле op в значение 2 и отправляет отклик.

Протокол Proxy-ARP