Δίκτυα Η/Υ Θεωρία. Διάλεξη 2η

Transcript

1 Δίκτυα Η/Υ Θεωρία Διάλεξη 2η

2 Kάρτες Δικτύωσης (NIC-Network Interface Controller) Βασικές εντολές δρομολόγησης και ανίχνευσης Η κάρτα δικτύου συνδέει τον υπολογιστή στο τοπικό δίκτυο παράγει και λαμβάνει μηνύματα που τα αποκαλούνται πλαίσια (frames). Τα πλαίσια ακολουθούν είτε το πρότυπο Ethernet είτε το IEEE

3 Πλαίσιο αρχίζει με ένα Preamble (Προοίμιο) -> επιτρέπει το συγχρονισμό του δέκτη με τον αποστολέα. περιέχει δύο διευθύνσεις 6 byte, μία για τον προορισμό και μία για την πηγή. Ακολουθεί το πεδίο Type (Τύπος) ή το πεδίο Length (Μήκος), -> δείχνει το πρωτόκολλο του ανώτερου στρώματος, συνήθως, το πρωτόκολλο IP. Το μήκος δηλώνει πόσα byte βρίσκονται στο πεδίο δεδομένων, από ένα ελάχιστο 0 μέχρι ένα μέγιστο byte. Το πεδίο δεδομένων ακολουθείται από το πεδίο CRC (Άθροισμα Ελέγχου) μήκους 4 byte, που ελέγχεται στον δέκτη και αν ανιχνευθεί σφάλμα το πλαίσιο απορρίπτεται. Ένα έγκυρο πλαίσιο έχει μήκος τουλάχιστον 64 byte, από τη διεύθυνση προορισμού μέχρι το άθροισμα ελέγχου. Εάν το τμήμα δεδομένων ενός πλαισίου είναι μικρότερο από 46 byte, το πεδίο παραγεμίζεται (pad) μέχρι το ελάχιστο μέγεθος.

4 Πλαίσιο

5 Υποστρωμα MAC (Media Access Control) Kάθε κάρτα δικτύου διαθέτει μια φυσική διεύθυνση, αυτήν του υποστρώματος MAC. μήκος 48 bit και η δομή της ορίζεται στο πρότυπο IEEE 802. Το υψηλότερης τάξης bit (47ο), που είναι και το πρώτο bit της διεύθυνσης που μεταδίδεται, ορίζει το κατά πόσο πρόκειται για Ομαδική (τιμή 1) ή Ατομική (τιμή 0) διεύθυνση. Όταν ένα πλαίσιο στέλνεται σε ομαδική διεύθυνση, το λαμβάνουν όλες οι κάρτες δικτύου της ομάδας. Αυτή η αποστολή ονομάζεται πολλαπλή διανομή (multicast). Το πλαίσιο που περιέχει μόνο 1 στο πεδίο προορισμού (δηλαδή 11 1 ) υποδηλώνει εκπομπή (broadcast) και λαμβάνεται από όλες τις κάρτες του τοπικού δικτύου.

6 Υποστρωμα MAC Το 46ο bit (γειτονικό του bit υψηλότερης τάξης και δεύτερο σε σειρά μετάδοσης) διαχωρίζει τις τοπικές (τιμή 1) από τις παγκόσμιες (τιμή 0) διευθύνσεις. Οι τοπικές διευθύνσεις εκχωρούνται από τον διαχειριστή του τοπικού δικτύου και δεν έχουν σημασία έξω από το τοπικό δίκτυο. Οι μοναδικές (παγκόσμιες) διευθύνσεις εκχωρούνται από το ΙΕΕΕ ως εξής: τα επόμενα 22 bit της διεύθυνσης προσδιορίζουν τον κατασκευαστή της κάρτας και τα τελευταία 24 bit είναι ο αύξων αριθμός της κάρτας. Έτσι εξασφαλίζεται ότι δεν υπάρχουν δυο υπολογιστές οπουδήποτε στον κόσμο με την ίδια παγκόσμια διεύθυνση.

7 ΜΑC

8 Πως την εμφανίζουμε

9 ΜΑC: μέσω του Interface των Windows

10 To πρωτόκολλο TCP/IP TCP-> Transmission Control Protocol IP-> Internet Protocol Κάθε δικτυακή διεπαφή (network interface) ενός host διαθέτει τη δική της διεύθυνση IP είναι λογική (όχι φυσική, όπως της κάρτας δικτύου). Οι δρομολογητές έχουν πολλαπλές διεπαφές και κάθε μία διαθέτει τη δική της διεύθυνση IP. Η τρέχουσα έκδοση του IP είναι η 4 και οι αντίστοιχες διευθύνσεις λέγονται IPv4. έχουν μήκος 4 byte και γράφονται στο λεγόμενο δεκαδικό συμβολισμό με υποδιαστολή (dotted decimal notation). Κάθε byte είναι δεκαδικός αριθμός στην περιοχή [0..255]

11 H δομή του IP Οι διευθύνσεις IP έχουν δύο μέρη: 1 ο μέρος: αναγνωρίζει το υπο-δίκτυο στο οποίο ανήκει 2 ο μέρος: αναγνωρίζει τον υπολογιστή (μέρος host) Το όριο μεταξύ των μερών επιπέδων, καθορίζεται από τη μάσκα υποδικτύου (subnet mask). Παράδειγμα:

12 To πρωτόκολλο TCP/IP Κάθε μία από τις 4 θέσεις αντιστοιχεί σε 1 byte= 8 bits... άρα κάθε θέση λαμβάνει τιμές από: >0 έως >255

13 Πως λειτουργεί κάθε υπολογιστής έχει μία τουλάχιστον διεύθυνση IP αρκεί να είναι μοναδική στο τοπικό δίκτυο που ανήκει. Τη διεύθυνση αυτή μπορεί να θέτει στατικά ή δυναμικά ο ίδιος ο υπολογιστής Για να παραδοθεί ένα πακέτο σε μία διεύθυνση IP: Πρώτα εντοπίζεται το υποδίκτυο (από το 1ο μέρος) από τους δρομολογητές..και μετά ο host (από το 2 ο μέρος) Τις διευθύνσεις του Internet τις διαχειρίζεται ο NIC

14 Πως λειτουργεί

15 TCP/IP και Μάσκα Υποδικτύου Χρησιμοποιείται για να διαπιστωθεί εάν ο host είναι στο τοπικό υπο-δίκτυο ή σε κάποιο άλλο! Οι ΙP διακρίνονταν από τα αρχικά bit της διεύθυνσης τους σε κατηγορίες (classes): 0 class A (πρώτο byte < 128 και πρόθεμα δικτύου το πρώτο byte) 10 class B (πρώτο byte στην περιοχή και πρόθεμα δικτύου τα δύο πρώτα byte) 110 class C (πρώτο byte στην περιοχή και πρόθεμα δικτύου τα τρία πρώτα byte) 1110 class D (διευθύνσεις πολλαπλής διανομής με πρώτο byte στην περιοχή ) class E (δεσμευμένες για μελλοντική χρήση διευθύνσεις με πρώτο byte στην περιοχή )

16 Παράδειγμα Class A networks -> Class B networks -> Class C networks -> Π.χ. Η IP είναι κλάση A γιατί: - Το 1 ο byte είναι το 10 (μεταξύ 1 και 126) Η ΙP είναι κλάση B γιατί: Το 1 ο byte είναι 172 (μεταξύ 128 και 191) Η IP είναι κλάση C γιατί: Το 1 ο byte είναι 192 (μεταξύ 192 και 223)

17 Κλάσεις και Μάσκες Υποδικτύου Υπάρχει σχέση μεταξύ κλάσης και μάσκας υποδικτύου: Class A networks -> default subnet mask Class B networks -> default subnet mask Class C networks -> default subnet mask

18 Kλάσεις και μάσκες Subnet

19 Κλάσεις και αριθμός υποστηριζόμενων δικτύων

20 Aρμόδια αρχή για τις διευθύνσεις Για τα δίκτυα που είναι συνδεδεμένα με το Διαδίκτυο: από τον ISP (Internet Service Provider) Oι ISP συντονίζοντα ι από τον διεθνή οργανισμό NIC

21 Παράδειγμα 1: υπο-δίκτυα διαφορετικών κλάσεων

22 Παράδειγμα 2: Υποδίκτυα ίδιας κλάσης

23 Mάσκα Υποδικτύου επεκτεινει το πρόθεμα δικτύου ώστε να προκύπτουν υποδίκτυα. Για παράδειγμα, η διεύθυνση είναι κατηγορίας B, επομένως το πρόθεμα δικτύου είναι Αν η μάσκα υποδικτύου ήταν , η διεύθυνση υποδικτύου θα ήταν

24 Παράδειγμα 1ο Όταν ένα πακέτο φθάνει στο υπο-δίκτυο και έχει διεύθυνση παραλήπτη (host) , ο δρομολογητής το στέλνει στον υπολογιστή με διεύθυνση στο υπο-δικτύου

25 Παράδειγμα 2ο Να κατανεμηθούν IP διευθύνσεις σε 150 hosts σε ένα δίκτυο με τη χρήση του class C network Είναι διαθέσιμες οι διευθύνσεις: έως για 150 hosts. Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διευθηνσιοδότηση host οι διευθύνσεις: γιατί ορίζει το υπο-δίκτυο και όχι host γιατί χρησιμοποιείται για να μεταδόσει πληροφορία και στις 255 διευθύνσεις

26 ...συνέχεια εάν οι 150 hosts βρίσκονταν σε 4 διαφορετικά φυσικά δίκτυα (π.χ. στο κτίριο Α, Β,Γ και Δ)? Διαίρεση σε 4 υπο-δίκτυα μέσω μάσκας. Έστω η subnet mask > Πρόθεμα. επίθεμα Δανειζόμαστε 2 bits από το επίθεμα 192 για να κωδικοποιήσουμε 4 επιπλέον δίκτυα (και ανάλογα αυξάνεται το πρόθεμα): > Οι δυνατοί συνδυασμοί 2 bits, είναι 4: (0), (64), (128) (192) ->άρα 4 networks με 62 hosts το καθένα (4Χ62= 248 hosts σύνολο)

27 ...συνέχεια Με subnet mask την , το δίκτυο μετατράπηκε σε 4 υπο-δίκτυα , , και Με διευθύνσεις για την διευθυνσιοδότηση host: Αντίστοιχα. Διευθύνσεις host με όλα τα bit 1 ή 0 απαγορεύονται άρα δεν χρησιμοποιούνται αυτές με την τελευταία οκτάδα 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192, ή 255. Τα υποδίκτυα συνδέονται με δρομολογητές

28 Διευθυνσιοδότηση χωρίς κλάσες Σήμερα η παραπάνω διάκριση έχει αντικατασταθεί από το αταξικό σύστημα (Classless InterDomain Routing CIDR). Π.χ., η διεύθυνση /24 έχει μέρος δικτύου που αντιστοιχεί στα 24 πρώτα bit και μέρος host που αντιστοιχεί στα υπόλοιπα 8 bit. Επομένως, ο αριθμός δικτύου είναι /24. Tα όρια προθέματος/επιθέματος δεν είναι σταθερά

29 CIDR-πως λειτουργεί Αποθηκεύονται 2 πληροφορίες των 32 bit: η διεύθυνση IP Τιμή (Subnet mask) η οποία καθορίζει το όριο προθέματος-επιθέματος Bit 1 ->αντιστοιχούν στο πρόθεμα (δίκτυο) Βit 0 -> στο επίθεμα (host) Λογική πράξη ΚΑΙ δίνει το πρόθεμα

30 Παράδειγμα IP: Subnet mask: IP : Mask: Λογικό: ΚΑΙ -> πρόθεμα , επίθεμα 2.3

31 Συμβολισμός CIDR Διεύθυνση ΙP/μέγεθος μάσκας Π.χ /16 Στον πίνακα CIDR το 16 αντιστοιχεί στη μάσκα > μετατροπή σε δυαδικό ->υπολογισμός προθέματος/επιθέματος με ΚΑΙ

32 Πίνακας CIDR

33 Άσκηση Πόσες διευθύνσεις για host έχει ένας οργανισμός εάν του δοθεί το /28; Το 28 αντιστοιχεί στη μάσκα , δηλ πρόθεμα επίθεμα Άρα 4 bits για διευθύνσεις host. Tα 4 bits έχουν 16 συνδυασμούς

34 Άσκηση Άρα καταρχήν 16 διευθύνσεις για host Aφαιρούμε τις δεσμευμένες: Όλα τα bit 0 Όλα τα bit 1 Άρα -2 διευθύνσεις. Σύνολο 14 διευθύνσεις:

35 Ειδικές διευθύνσεις IP 1. Διεύθυνση Δικτύου Πρόθεμα επίθεμα όλα /16 είναι το δίκτυο με πρόθεμα Διεύθυνση κατευθυνόμενης εκπομπής Πρόθεμα επίθεμα όλα /16

36 Ειδικές διευθύνσεις IP 3. Περιορισμένη Εκπομπή Πρόθεμα όλα 1 επίθεμα όλα /16 4. Βρόγχος αναφοράς Πρόθεμα 127 επίθεμα Ό υπολογιστής στην εκκίνηση Πρόθεμα όλα 0 Επίθεμα όλα

37 Παράδειγμα Frame

38 Δρομολογητές Ένας δρομολογητής συνδέει πολλά δίκτυα μεταξύ τους Ένας δρομολογητής έχει συνήθως πολλές ΙP Μία IP δεν προσδιορίζει έναν υπολογιστή αλλά τη σύνδεση του υπολογιστή με ένα δίκτυο. Άρα εάν ένας υπολογιστής συνδέεται με πολλά δίκτυα έχει πολλές IP.

39 Δρομολογητές

40 Πολυεστιακοί υπολογιστές Άρα εάν ένας υπολογιστής συνδέεται με πολλά δίκτυα έχει πολλές IP.