ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ

ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΙΑ ΙΚΤΥΩΣΗΣ (Kεφ. 15) IPV6 ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΑΠΟΣΤΟΛΗ ΙΡ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ επί του κεφ. 15 Βιβλίο Μαθήµατος: Επικοινωνίες Υπολογιστών & εδοµένων, William Stallings, 6/e, 2000. ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 1

IP v6 IP v 1-3 καθορίστηκε επιτυχώς και αντικαταστάθηκε IP v4 - τρέχουσα έκδοση IP v5 - Η έκδοση 5 είναι ο αριθµός που εκχωρήθηκε στο πρωτόκολλο ροής, ένα πρωτόκολλο διαδικτύου για υπηρεσίες µε σύνδεση IP v6 Αντικαταστάτης του IP v4 Κατά τη σχεδίαση του ονοµάστηκε ΙΡ επόµενης γενιάς (IPng) ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 2

Γιατί να αλλάξουµε την έκδοση IP? Ανάγκη για αυξηµένο χώρο διευθύνσεων Η δοµή των δύο επιπέδων της διεύθυνσης IP (αριθµός δικτύου, αριθµός υπολογιστή) είναι βολική αλλά σπάταλη του χώρου διεύθυνσης Οι διεύθυνσης είναι κατειληµµένες ακόµα και όταν δεν υπάρχει σύνδεση µε το Internet Τα δίκτυα και το Internet µεγαλώνουν ταχύτατα Η ανάπτυξη της χρήσης TCP/IP σε νέες περιοχές θα έχει ως επακόλουθο τη γρήγορη ζήτηση για περισσότερες διευθύνσεις IP Τυπικά, εκχωρείται µία µοναδική διεύθυνση IP σε κάθε υπολογιστή Απαιτήσεις για νέους τύπους υπηρεσιών ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 3

IPv6 RFCs 1752 - Σύσταση για το Πρωτόκολλο IP Επόµενης Γενιάς 2460 - Γενική προδιαγραφή του IPv6 2373 - οµή διευθυνσιοδότησης του IPv6 Πολλές άλλες... (µπορείτε να τις βρείτε στο Internet) ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 4

IPv6 Βελτιώσεις επί του IPv4 (1) Επεκταµένο χώρο διεύθυνσης 128 bit Βελτιωµένος µηχανισµός επιλογής Οι επιλογές του IPv6 τοποθετούνται σε ξεχωριστές εναλλακτικές επικεφαλίδες οι οποίες βρίσκονται µεταξύ της επικεφαλίδας IPv6 και της επικεφαλίδας του στρώµατος µεταφοράς Οι περισσότερες από αυτές τις εναλλακτικές επικεφαλίδες δεν εξετάζονται ή επεξεργάζονται από κανέναν δροµολογητή στη διαδροµή του πακέτου απλοποιεί και επιταχύνει την επεξεργασία των πακέτων IPv6 στο δροµολογητή κάνει ευκολότερη την προσθήκη επιπλέον επιλογών Αυτόµατη διάταξη διευθύνσεων υναµική εκχώρηση των διευθύνσεων IPv6 ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 5

IPv6 Βελτιώσεις επί του IPv4 (2) Αυξηµένη ευελιξία διευθυνσιοδότησης Anycast - ένα πακέτο παραδίδεται απλά σε µία οµάδα από κόµβους Η δροµολόγηση πολλαπλής αποστολής βελτιώνεται µε την προσθήκη ενός πεδίου εµβέλειας πολλαπλής αποστολής Υποστήριξη για κατανοµή πόρων Αντί του πεδίου τύπος υπηρεσίας στο IPv4 Προσδιορίζει τα πακέτα που ανήκουν σε µία συγκεκριµένη ροή κίνησης για την οποία ο αποστολέας αιτείται ειδική µεταχείριση Π.χ. κινούµενη εικόνα πραγµατικού χρόνου ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 6

οµή IPv6 ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 7

Επικεφαλίδες Επέκτασης Επικεφαλίδα Επιλογών Άλµα προς Άλµα Καθορίζει ειδικές επιλογές που απαιτούν επεξεργασία σε κάθε δροµολογητή (hop-by-hop). Επικεφαλίδα ροµολόγησης Παρόµοια µε τη δροµολόγηση πηγής του IPv4 Επικεφαλίδα Τεµαχίου Περιέχει πληροφορία τεµαχισµού και επανασυναρµολόγησης Επικεφαλίδα Πιστοποίησης Παρέχει ακεραιότητα και πιστοποίηση πακέτων Επικεφαλίδα Ενθυλάκωσης Φορτίου Ασφαλείας Παρέχει ασφάλεια Επικεφαλίδα Επιλογών Προορισµού Περιέχει προαιρετικές πληροφορίες για να εξεταστούν από τον κόµβο προορισµού ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 8

Επικεφαλίδα IPv6 ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 9

Έκδοση 6 Πεδία Επικεφαλίδας IPv6 (1) Κλάση Κίνησης ιαφορετικές κλάσεις ή προτεραιότητες των πακέτων Η χρήση αυτού του πεδίου είναι ακόµη υπό µελέτη Σύσταση RFC 2460 Προσδιορισµός Ροής Χρησιµοποιείται από έναν υπολογιστή για να προσδιορίσει τα πακέτα για τα οποία αιτείται ειδική µεταχείριση από τους δροµολογητές Μήκος Ωφέλιµου Φορτίου Είναι το συνολικό µήκος όλων των επικεφαλίδων επέκτασης συν της µονάδας δεδοµένων πρωτοκόλλου του στρώµατος µεταφοράς ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 10

Πεδία Επικεφαλίδας IPv6 (2) Επόµενη Επικεφαλίδα Προσδιορίζει τον τύπο της επικεφαλίδας αµέσως µετά την επικεφαλίδα IPv6 είναι είτε µία επικεφαλίδα επέκτασης IPv6 είτε µία επικεφαλίδα ανωτέρου στρώµατος, όπως TCP ή UDP Όριο Αλµάτων Ο υπολειπόµενος αριθµός των επιτρεπόµενων αλµάτων για αυτό το πακέτο ιεύθυνση Πηγής ιεύθυνση Προορισµού ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 11

128 bits µήκος ιευθύνσεις IPv6 Οι διευθύνσεις καταχωρούνται σε ξεχωριστές διεπαφές στους κόµβους, όχι στους ίδιους τους κόµβους Μία µοναδική διεπαφή µπορεί να έχει πολλαπλές διευθύνσεις µονής αποστολής Ο συνδυασµός µεγάλων διευθύνσεων και πολλαπλών διευθύνσεων ανά διεπαφή επιτρέπει βελτιωµένη αποδοτικότητα δροµολόγησης έναντι του IPv4 Το IPv6 επιτρέπει τρεις τύπους διευθύνσεων ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 12

Τύποι ιευθύνσεων Μονής αποστολής (Unicast) Ένας αναγνωριστής για µία µοναδική διεπαφή Μερικής αποστολής (Anycast) Ένας αναγνωριστής για ένα σύνολο από διεπαφές (τυπικά ανήκουν σε διαφορετικούς κόµβους) Ένα πακέτο παραδίδεται σε µία από τις διεπαφές που προσδιορίζονται από αυτή τη διεύθυνση την «κοντινότερη», σύµφωνα µε το µέτρο απόστασης του πρωτοκόλλου δροµολόγησης Πολλαπλής αποστολής (Multicast) Ένας αναγνωριστής για ένα σύνολο από διεπαφές (τυπικά ανήκουν σε διαφορετικούς κόµβους) Ένα πακέτο παραδίδεται σε όλες τις διεπαφές που προσδιορίζονται από αυτή τη διεύθυνση ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 13

Άλµα προς Άλµα Επικεφαλίδα Επιλογών Επόµενη Επικεφαλίδα Προσδιορίζει τον τύπο της επικεφαλίδας που ακολουθεί άµεσα αυτήν την επικεφαλίδα Μήκος Επέκτασης Επικεφαλίδας Το µήκος αυτής της επικεφαλίδας σε µονάδες των 64-bit, χωρίς να συµπεριλαµβάνονται τα πρώτα 64 bit Επιλογές Υπερµέγεθες ωφέλιµο φορτίο µεγαλύτερο από 2 16 = 65535 οκτάδες Προειδοποίηση ροµολογητή πληροφορεί το δροµολογητή πως τα περιεχόµενα αυτού του πακέτου είναι για αυτόν (πληροφορία ελέγχου) παρέχει αποτελεσµατική υποστήριξη για πρωτόκολλα όπως το RSVP (περιγράφεται στο Κεφάλαιο 16) ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 14

Επικεφαλίδα Τεµαχίου Στο IPv6 ο τεµαχισµός µπορεί να εκτελεστεί µόνον από τους κόµβους πηγής εν επιτρέπεται τεµαχισµός στους ενδιάµεσους δροµολογητές Ένας κόµβος πρέπει να εκτελέσει έναν αλγόριθµο ανακάλυψης διαδροµής όπου του επιτρέπει να µάθει τη µικρότερη µονάδα µέγιστης µετάδοσης (MTU) Η πηγή θα κάνει τον τεµαχισµό σύµφωνα µε την MTU ιαφορετικά η πηγή θα πρέπει να περιορίσει όλα τα πακέτα στις 1280 οκτάδες. 1280 οκτάδες είναι το ελάχιστο MTU που πρέπει να υποστηρίζεται από κάθε κόµβο ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 15

Πεδία Επικεφαλίδας Τεµαχίου Επόµενη Επικεφαλίδα Προσδιορίζει τον τύπο της επικεφαλίδας που ακολουθεί άµεσα αυτήν την επικεφαλίδα. Εφεδρεία Για µελλοντική χρήση. Θέση Τεµαχίου Υποδεικνύει που στο αρχικό πακέτο ανήκει το ωφέλιµο φορτίο αυτού του τεµαχίου. Μετράται σε µονάδες των 64 bit. Res Κρατηµένο για µελλοντική χρήση. Σηµαία Μ 1 = περισσότερα τεµάχια, 0 = τελευταίο τεµάχιο. Ταυτότητα Έχει σκοπό να προσδιορίζει µοναδικά το αρχικό πακέτο. ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 16

Επικεφαλίδα ροµολόγησης Περιέχει έναν κατάλογο από έναν ή περισσότερους ενδιάµεσους κόµβους που πρόκειται να επισκεφθεί το πακέτο καθοδόν του προορισµού του. Επόµενη Επικεφαλίδα Προσδιορίζει τον τύπο της επικεφαλίδας που ακολουθεί άµεσα αυτήν την επικεφαλίδα. Μήκος Επέκτασης Επικεφαλίδας Το µήκος αυτής της επικεφαλίδας σε µονάδες των 64-bit, χωρίς να συµπεριλαµβάνονται τα πρώτα 64 bit. Τύπος ροµολόγησης Εάν ο δροµολογητής δεν αναγνωρίσει την τιµή του Τύπου ροµολόγησης, πρέπει να απορρίψει το πακέτο. Υπολειπόµενα Τµήµατα Ο αριθµός των καταγεγραµµένων ενδιάµεσων κόµβων που πρόκειται να επισκεφθεί το πακέτο πριν την άφιξη του στον τελικό προορισµό. ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 17

Επικεφαλίδα Επιλογών Προορισµού Μεταφέρει προαιρετική πληροφορία η οποία εξετάζεται µόνον από τον κόµβο προορισµού του πακέτου. Η µορφή αυτής της επικεφαλίδας είναι ίδια µε την επικεφαλίδα Επιλογών Τµήµα προς Τµήµα (Σχήµα 15.12α) ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 18

ΠΟΛΛΑΠΛΗ ΑΠΟΣΤΟΛΗ ΙΡ (Multicasting) Τέτοιες διευθύνσεις αναφέρονται σε µία οµάδα από υπολογιστές σε ένα ή περισσότερα δίκτυα Η πολλαπλή αποστολή έχει έναν αριθµό πρακτικών εφαρµογών Πολυµέσα Τηλεσυνδιάσκεψη Βάση εδοµένων Όλα τα αντίγραφα ενός επαναλαµβανόµενου αρχείου ή βάσης δεδοµένων ενηµερώνονται την ίδια στιγµή Κατανεµηµένοι υπολογισµοί Ενδιάµεσα αποτελέσµατα αποστέλλονται σε όλους τους συµµετέχοντες Οµάδες Εργασίας Πραγµατικού Χρόνου ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 19

Παράδειγµα ιάταξης ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 20

Εκποµπή και Πολλαπλή Μονή Αποστολή Εκποµπή ενός αντίγραφο του κάθε πακέτου σε κάθε δίκτυο Για το προηγούµενο παράδειγµα απαιτείται ένα σύνολο από 13 αντίγραφα του πακέτου Πολλαπλή Μονή Αποστολή Η πηγή χρειάζεται να στείλει πακέτα µόνο σε εκείνα τα δίκτυα που περιέχουν µέλη της οµάδας Για το προηγούµενο παράδειγµα απαιτείται ένα σύνολο από 11 αντίγραφα του πακέτου Οι στρατηγικές ευρείας εκποµπής και πολλαπλής µονής αποστολής είναι ανεπαρκείς επειδή δηµιουργούν περιττά αντίγραφα του πακέτου πηγής ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 21

Πραγµατική Στρατηγική Πολλαπλής Αποστολής Καθορίζεται η διαδροµή ελαχίστου κόστους από την πηγή προς κάθε δίκτυο που περιλαµβάνει µέλη της οµάδας πολλαπλής αποστολής Αυτό καταλήγει σε ένα δένδρο συνδέσεων της διάταξης Η πηγή µεταδίδει ένα µοναδικό πακέτο κατά µήκος του δένδρου συνδέσεων Το πακέτο αντιγράφεται από τους δροµολογητές µόνο στα σηµεία διακλάδωσης του δένδρου συνδέσεων Για το προηγούµενο παράδειγµα απαιτείται ένα σύνολο από 8 αντίγραφα του πακέτου ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 22

Παράδειγµα Μετάδοσης Πολλαπλής Αποστολής ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 23

Απαιτήσεις για Πολλαπλή Αποστολή (1) Οδροµολογητής µπορεί να απαιτείται να προωθήσει δύο ή περισσότερα αντίγραφα ενός εισερχόµενου αυτόνοµου πακέτου Απαιτείται µία σύµβαση για τον προσδιορισµό µίας διεύθυνσης πολλαπλής αποστολής Για το σκοπό αυτό στο IPv4 είναι κρατηµένες οι διευθύνσεις Κλάσης D Αρχίζουν µε 1110 Και ακολουθούνται από µία 28-bit οµάδα αναγνωριστή (id) Στο IPv6 µία διεύθυνση πολλαπλής αποστολής αποτελείται από ένα 8-bit πρόθεµα µε όλα τα bit να είναι άσσοι ένα 4-bit πεδίο δεικτών ένα 4-bit πεδίο εµβέλειας και µία 112-bit οµάδα αναγνωριστή (id) Κάθε κόµβος πρέπει να µεταφράσει µεταξύ µίας IP διεύθυνσης πολλαπλής αποστολής και µίας λίστας από δίκτυα που περιέχουν µέλη της οµάδας Ένας δροµολογητής πρέπει να µεταφράσει µεταξύ µίας IP διεύθυνσης πολλαπλής αποστολής και µίας διεύθυνσης δικτύου πολλαπλής αποστολής Ένας δροµολογητής συνδεδεµένος σε ένα δίκτυο ΙΕΕΕ 802 πρέπει να µεταφράσει µία 32-bit IPv4 ή µία 128-bit IPv6 διεύθυνση πολλαπλής αποστολής σε µία 48-bit ΙΕΕΕ 802 διεύθυνση πολλαπλής αποστολής επιπέδου MAC ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 24

Απαιτήσεις για Πολλαπλή Αποστολή (2) Απαιτείται ένας µηχανισµός µε τον οποίο ένας υπολογιστής να µπορεί να παίρνει µέρος η να αποχωρεί από µία οµάδα πολλαπλής αποστολής Οι δροµολογητές πρέπει να ανταλλάσσουν πληροφορίας Ποια δίκτυα περιλαµβάνουν µέλη µίας συγκεκριµένης οµάδας πολλαπλής αποστολής Επαρκή πληροφορία για να υπολογίσουν τη συντοµότερη διαδροµή προς κάθε δίκτυο που περιέχει µέλη της οµάδας Απαιτείται ένας αλγόριθµος δροµολόγησης για να υπολογίζει τις συντοµότερες διαδροµές προς όλα τα µέλη της οµάδας Κάθε δροµολογητής πρέπει να προσδιορίσει τις διαδροµές δροµολόγησης πολλαπλής αποστολής µε βάση τις διευθύνσεις πηγής και προορισµού ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 25

Πρωτόκολλο ιαχείρισης Οµάδων ιαδικτύου (IGMP) Σύσταση 1112 Χρησιµοποιείται από hosts και δροµολογητές για να ανταλλάσσουν πληροφορία κατάστασης οµάδων πολλαπλής αποστολής Το IGMP εκµεταλλεύεται την ευρεία εκποµπής τοπικών δικτύων για ανταλλαγή πληροφορίας µεταξύ πολλαπλών υπολογιστών και δροµολογητών ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 26

Μορφή Μηνύµατος IGMP ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 27

IGMP Fields Έκδοση 1 Τύπος Ο τύπος 1 καθορίζει µία ερώτηση που στέλνεται από ένα δροµολογητή Ο τύπος 0 καθορίζει µία αναφορά που στέλνεται από έναν υπολογιστή Άθροισµα Ελέγχου ιεύθυνση Οµάδας Μηδενική σε ένα µήνυµα αίτησης Έγκυρη διεύθυνση οµάδας σε ένα µήνυµα αναφοράς ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 28

Λειτουργία IGMP Για συµµετοχή σε µία οµάδα ένας υπολογιστής στέλνει ένα µήνυµα αναφοράς IGMP ιεύθυνση οµάδας που πρόκειται να ενταχθεί Αυτό το µήνυµα αποστέλλεται µέσα σε ένα αυτόνοµo πακέτο IP µε την ίδια διεύθυνση προορισµού πολλαπλής αποστολής Όλοι οι υπολογιστές που είναι µέλη αυτής της οµάδας πολλαπλής αποστολής θα λάβουν το µήνυµα και θα µάθουν για το νέο µέλος της οµάδας Κάθε δροµολογητής συνδεδεµένος µε το τοπικό δίκτυο πρέπει να ακούει σε όλες τις IP διευθύνσεις πολλαπλής αποστολής για να µαθαίνει για όλες τις αναφορές Για να διατηρούµε µία έγκυρη τρέχουσα λίστα των ενεργών διευθύνσεων οµάδων, ένας δροµολογητής πολλαπλής αποστολής εκδίδει περιοδικά ένα IGMP µήνυµα ερώτησης Στέλνεται µέσα σε ένα αυτόνοµo πακέτο IP µε τη διεύθυνση πολλαπλής αποστολής όλοι οι υπολογιστές Κάθε υπολογιστής που ακόµη επιθυµεί να παραµείνει µέλος µίας ή περισσοτέρων οµάδων πολλαπλής αποστολής πρέπει να διαβάζει τα αυτόνοµα πακέτα µε τη διεύθυνση όλοι οι υπολογιστές. Όταν ένας υπολογιστής λάβει την ερώτηση, πρέπει να αποκριθεί µε ένα µήνυµα αναφοράς για κάθε οµάδα στην οποία υποστηρίζει πως είναι µέλος ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 29

Μέλος Οµάδας µε IPv6 Το ICMPv6 περιλαµβάνει όλη τη λειτουργικότητα του ICMPv4 και του IGMP Επιπλέον, υπάρχει ένα νέο µήνυµα τερµατισµού συµµετοχής στην οµάδα, το οποίο καθιστά ικανό έναν υπολογιστή να ανακοινώσει ότι εγκαταλείπει την οµάδα ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 30

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Stallings, κεφ. 15 Comer, S. Internetworking with TCP/IP, volume 1, Prentice-Hall Οι συστάσεις που αναφέρονται στο κεφάλαιο Πληθώρα Web sites για το TCP/IP and IP v6 ΕΥ - κεφ.15 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 31