Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών

Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών Ενότητα 2: Δρομολογητές Άγγελος Μιχάλας Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί ενότητας Σε αυτή την ενότητα ασχολούμαστε με τους δρομολογητές. 4

Περιεχόμενα ενότητας (1/3) Θύρες διαχείρισης. Διεπαφές δρομολογητή. Διεπαφές που ανήκουν σε διαφορετικά δίκτυα. Διεπαφές τοπικού δικτύου. Διεπαφές ευρυζωνικού δικτύου. Οι δρομολογητές και το στρώμα δικτύου. Λειτουργία δρομολογητών. 5

Περιεχόμενα ενότητας (2/3) Στατική δρομολόγηση. Πότε χρησιμοποιούνται οι στατικές διαδρομές. Δυναμική δρομολόγηση. Αυτόματη ανεύρεση δικτύου. Διατήρηση πινάκων δρομολόγησης. Πρωτόκολλα δρομολόγησης IP. Ασύμμετρη δρομολόγηση. 6

Περιεχόμενα ενότητας (3/3) Προσδιορισμός διαδρομής και λειτουργίες μεταγωγής. Πεδία πακέτου και πεδία πλαισίου. Η μορφή του IP πακέτου. Πακέτο IP. Πλαίσιο MAC. Βιβλιογραφία. 7

Δρομολογητές

Θύρες διαχείρισης (1/3) Οι δρομολογητές έχουν φυσικές υποδοχές που χρησιμοποιούνται για την διαχείριση τους. Αυτές οι υποδοχές είναι γνωστές ως θύρες διαχείρισης. Σε αντίθεση με τις σειριακές διεπαφές και τις διεπαφές Ethernet οι θύρες διαχείρισης δεν χρησιμοποιούνται για προώθηση πακέτων. Η πιο γνωστή θύρα διαχείρισης είναι η θύρα κονσόλας (console port). 9

Θύρες διαχείρισης (2/3) Η θύρα κονσόλας συνήθως συνδέει ένα τερματικό ή συχνότερα ένα λογισμικό εξομοιωτή τερματικού ενεργού ηλεκτρονικού υπολογιστή, για να ρυθμίσει τον δρομολογητή χωρίς να είναι αναγκαία η πρόσβαση δικτύου σε αυτόν τον δρομολογητή. Η θύρα κονσόλας πρέπει να χρησιμοποιείται κατά την αρχική διαμόρφωση του δρομολογητή. Μια άλλη θύρα διαχείρισης είναι η θύρα auxiliary. 10

Θύρες διαχείρισης (3/3) Δεν έχουν όλοι οι δρομολογητές την θύρα auxiliary. Κάποιες φορές η θύρα auxiliary χρησιμοποιείται με παρόμοιο τρόπο με την θύρα κονσόλας. Μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί για να συνδέσει ένα μόντεμ. 11

Διεπαφές δρομολογητή (1/2) Με τον όρο διεπαφή στους δρομολογητές Cisco αναφερόμαστε σε μια φυσική σύνδεση στον δρομολογητή που ο βασικός σκοπός της είναι να λαμβάνει και να προωθεί πακέτα. Οι δρομολογητές έχουν πολλαπλές διεπαφές που συνήθως συνδέονται με πολλαπλά δίκτυα. Συνήθως, οι διεπαφές συνδέονται με διάφορα είδη δικτύων, αυτό σημαίνει ότι του είναι απαραίτητα διαφορετικά είδη μέσων και συνδέσεων. 12

Διεπαφές δρομολογητή (2/2) Όπως οι περισσότερες συσκευές δικτύωσης, έτσι και οι δρομολογητές Cisco χρησιμοποιούν ενδείξεις LED για να παρέχουν πληροφορίες κατάστασης. Ένα LED διεπαφής δείχνει την δραστηριότητα της αντίστοιχης διεπαφής. Εάν ένα LED είναι σβηστό όταν η διεπαφή είναι ενεργή και η διεπαφή έχει συνδεθεί σωστά, τότε αυτό μπορεί να είναι ένδειξη προβλήματος σε αυτή την διεπαφή. Εάν μια διεπαφή είναι εξαιρετικά απασχολημένη, η ένδειξη LED της θα συνεχίσει να είναι αναμμένη. 13

Διεπαφές που ανήκουν σε διαφορετικά δίκτυα (1/2) Κάθε διεπαφή στον δρομολογητή είναι μέλος ή φιλοξενητής σε κάποιο άλλο IP δίκτυο. Κάθε διεπαφή πρέπει να ρυθμιστεί με μια διεύθυνση IP και μια μάσκα υποδικτύου κάποιου άλλου δικτύου. Το Cisco IOS δεν θα επιτρέψει δυο ενεργές διεπαφές στον ίδιο δρομολογητή να ανήκουν στο ίδιο δίκτυο. 14

Διεπαφές που ανήκουν σε διαφορετικά δίκτυα (2/2) Οι διεπαφές δρομολογητή χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: Τις διεπαφές LAN(τοπικού δικτύου), όπως είναι η Ethernet και η FastEthernet. Τις διεπαφές WAN(ευρυζωνικού δικτύου), όπως η σειριακή, η ISDN και η Frame Relay. 15

Διεπαφές τοπικού δικτύου (1/3) Οι διεπαφές τοπικού δικτύου συνδέουν τον δρομολογητή στο τοπικό δίκτυο, με παρόμοιο τρόπο με το πώς ένα PC Ethernet NIC συνδέει τον ηλεκτρονικό υπολογιστή (PC) στο τοπικό δίκτυο Ethernet. Όπως το PC Ethernet NIC, έτσι και μια διεπαφή Ethernet του δρομολογητή έχει μια διεύθυνση MAC του 2 ου στρώματος και συμμετέχει στο τοπικό δίκτυο Ethernet με τον ίδιο τρόπο που συμμετέχει οποιοσδήποτε άλλος φιλοξενητής σε αυτό το τοπικό δίκτυο. 16

Διεπαφές τοπικού δικτύου (2/3) Για παράδειγμα, μια διεπαφή Ethernet του δρομολογητή συμμετέχει στην διαδικασία ARP(πρωτοκόλλου επίλυσης διευθύνσεων) σε αυτό το τοπικό δίκτυο, ο δρομολογητής διατηρεί ένα ARP cache για αυτή την διεπαφή, στέλνει αιτήσεις ARP όταν χρειάζεται, και απαντάει με απαντήσεις ARP όταν είναι απαραίτητο. Μια διεπαφή Ethernet του δρομολογητή συνήθως χρησιμοποιεί μια θύρα jack RJ-45 που υποστηρίζει UTP(αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους) καλώδιο. 17

Διεπαφές τοπικού δικτύου (3/3) Όταν ένας δρομολογητής είναι συνδεδεμένος με μια συσκευή switch, χρησιμοποιείται ένα καλώδιο ευθείας(straight-throught). Όταν δυο δρομολογητές συνδέονται μέσω της διεπαφής Ethernet, ή όταν ένα PC NIC συνδέεται απευθείας με μια διεπαφή Ethernet του δρομολογητή, χρησιμοποιείται ένα καλώδιο crossover. 18

Διεπαφές ευρυζωνικού δικτύου Οι διεπαφές ευρυζωνικού δικτύου συνδέουν τους δρομολογητές με εξωτερικά δίκτυα, συνήθως σε μεγάλες γεωγραφικές αποστάσεις. Η ενθυλάκωση του 2ου στρώματος μπορεί να γίνει από διαφορετικά είδη πρωτοκόλλων, όπως το PPP, το Frame Relay και το HDLC(υψηλού επιπέδου ελέγχου σύνδεσης δεδομένων). Παρόμοια με τις διεπαφές τοπικού δικτύου, κάθε διεπαφή ευρυζωνικού δικτύου έχει την δική της διεύθυνση IP και την μάσκα υποδικτύου της, που ταυτοποιεί την διεπαφή ως μέλος κάποιου συγκεκριμένου δικτύου. 19

Οι δρομολογητές και το στρώμα δικτύου (1/3) Ο κύριος σκοπός ενός δρομολογητή είναι να συνδέει πολλαπλά δίκτυα και να προωθεί πακέτα που προορίζονται είτε για το δικό του δίκτυο ή για άλλο δίκτυο. Ένας δρομολογητής θεωρείται συσκευή του 3ου στρώματος(στρώματος δικτύου) γιατί η βασική απόφαση προώθησης των πακέτων στηρίζεται στις πληροφορίες του IP πακέτου του 3ου στρώματος, ειδικότερα στην παρακάτω πληροφορία, την IP διεύθυνση προορισμού. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως δρομολόγηση. 20

Οι δρομολογητές και το στρώμα δικτύου (2/3) Όταν ένας δρομολογητής λαμβάνει ένα πακέτο, εξετάζει την IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου. Αν η IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου δεν ανήκει σε κανένα από τα άμεσα συνδεδεμένα δίκτυα του δρομολογητή, τότε ο δρομολογητής πρέπει να προωθήσει αυτό το πακέτο σε άλλο δρομολογητή. Γενικά, όταν ο κάθε δρομολογητής λάβει ένα πακέτο, ψάχνει στον δικό του πίνακα δρομολόγησης για να βρει το καλύτερο ταίριασμα μεταξύ της IP διεύθυνσης προορισμού του πακέτου(που έλαβε) και μιας από τις διευθύνσεις δικτύου από τον πίνακα δρομολόγησης. 21

Οι δρομολογητές και το στρώμα δικτύου (3/3) Όταν βρεθεί το ταίριασμα, το πακέτο ενθυλακώνεται στο πλαίσιο δεδομένων του 2ου στρώματος για αυτή την διεπαφή εξόδου. Ο τύπος ενθυλάκωσης δεδομένων εξαρτάται από το είδος της διεπαφής, όπως πχ αν είναι Ethernet ή HDLC. Τελικά, το πακέτο φτάνει σε έναν δρομολογητή που είναι μέρος του δικτύου και ταιριάζει η IP διεύθυνσή προορισμού του πακέτου. 22

Λειτουργία δρομολογητών (1/8) Οι δρομολογητές λειτουργούν στο 1 ο, το 2 ο και το 3 ο στρώμα. Ένας δρομολογητής παίρνει την βασική του απόφαση προώθησης κάποιου πακέτου ή μη προώθησης του στο 3 ο στρώμα, αλλά όπως είδαμε και πριν, συμμετέχει επίσης και στις διαδικασίες του 1 ου και του 2 ου στρώματος. Ο δρομολογητής εξετάσει την IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου και συμβουλευτεί τον πίνακα δρομολόγησης του για να αποφασίσει αν θα προωθήσει ή όχι το πακέτο που έλαβε, μπορεί να προωθήσει αυτό το πακέτο μέσω της διεπαφής εξόδου προς τον προορισμό του. 23

Λειτουργία δρομολογητών (2/8) Ο δρομολογητής ενθυλακώνει το IP πακέτο του 3 ου στρώματος στο μερίδιο δεδομένων του πλαισίου δεδομένων του 2 ου στρώματος που είναι κατάλληλο για την διεπαφή εξόδου. Ο τύπος του πλαισίου μπορεί να είναι Ethernet, HDLC ή κάποια άλλη ενθυλάκωση του 2 ου στρώματος- ανεξαρτήτως ποιάς ενθυλάκωσης χρησιμοποιήσαμε στην συγκεκριμένη διεπαφή. Το πλαίσιο του 2 ου στρώματος κωδικοποιείται σε χαρακτήρες του 1 ου στρώματος που χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν τα bits σε μια φυσική σύνδεση. 24

Λειτουργία δρομολογητών (3/8) Εικόνα 1. Λειτουργία δρομολογητών. Πηγή: Διδάσκων (2015). 25

Λειτουργία δρομολογητών (4/8) Στην παραπάνω εικόνα, προσέξτε ότι ο PC1 λειτουργεί και στα εφτά στρώματα, ενθυλακώνει τα δεδομένα και στέλνει το πλαίσιο έξω ως ροή κωδικοποιημένων bit στον δρομολογητή R1, στην προκαθορισμένη πύλη. Ο δρομολογητής R1 λαμβάνει την ροή των κωδικοποιημένων bit στην διεπαφή του. Τα bits αποκωδικοποιούνται και ανεβαίνουν στο 2ο στρώμα, εκεί ο δρομολογητής παραχωρεί το πλαίσιο. 26

Λειτουργία δρομολογητών (5/8) Ο δρομολογητής εξετάζει την διεύθυνση προορισμού του πλαισίου δεδομένων για να καθορίσει εάν ταιριάζει με την διεπαφή που το έλαβε, συμπεριλαμβανομένου μιας broadcast ή μιας multicase διεύθυνσης. Εάν ταιριάζει με την μερίδα δεδομένων του πλαισίου, τότε το πακέτο IP ανεβαίνει στο 3ο στρώμα, εκεί που ο δρομολογητής R1 παίρνει την απόφαση την δρομολόγησης ή μη. 27

Λειτουργία δρομολογητών (6/8) Ο δρομολογητής R1 στην συνέχεια επαναενθυλακώνει το πακέτο μέσα σε ένα καινούργιο πλαίσιο δεδομένων του δευτέρου στρώματος και το προωθεί στην διεπαφή εξόδου του ως μια ροή κωδικοποιημένων bit. Ο δρομολογητής R2 λαμβάνει την ροή των bit, και η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Ο δρομολογητής R2 παραχωρεί το πλαίσιο και περνάει την μερίδα δεδομένων του πλαισίου,το πακέτο IP, στο 3ο στρώμα εκεί που ο δρομολογητής R2 παίρνει την απόφαση δρομολόγησης ή μη. 28

Λειτουργία δρομολογητών (7/8) Στην συνέχεια δρομολογητής R2 επαναενθυλακώνει το πακέτο σε καινούργιο πλαίσιο δεδομένων του δευτέρου στρώματος και το προωθεί στην διεπαφή εξόδου του ως ροή κωδικοποιημένων bit. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μια ακόμα φορά από τον δρομολογητή R3, που προωθεί το πακέτο IP, ενθυλακώνει σε ένα πλαίσιο δεδομένων και κωδικοποιεί ως bit, και τα στέλνει στον PC2. 29

Λειτουργία δρομολογητών (8/8) Ο κάθε δρομολογητής που βρίσκεται στο μονοπάτι από την πηγή μέχρι τον προορισμό εκτελεί αυτή την διαδικασία την παραχώρησης, ψάχνει στον πίνακα δρομολόγησης, και μετά επαναενθυλακώνει. 30

Στατική δρομολόγηση (1/2) Τα απομακρυσμένα δίκτυα προστίθενται στον πίνακα δρομολόγησης είτε διαμορφώνοντας στατικές διαδρομές είτε ενεργοποιώντας ένα πρωτόκολλο δυναμικής δρομολόγησης. Όταν το IOS ενημερώνεται για την ύπαρξη κάποιου απομακρυσμένου δικτύου και για (την διεπαφή εξόδου) την διεπαφή που θα χρησιμοποιήσει για να φτάσει σε αυτό το δίκτυο, τότε για όσο η διεπαφή εξόδου είναι ενεργοποιημένη προσθέτει αυτή την διαδρομή στον πίνακα δρομολόγησης. 31

Στατική δρομολόγηση (2/2) Μια στατική διαδρομή περιλαμβάνει την διεύθυνση δικτύου και την μάσκα υποδικτύου του απομακρυσμένου δικτύου, μαζί με την IP διεύθυνση του δρομολογητή επόμενου άλματος ή της διεπαφής εξόδου. Οι στατικές διαδρομές συμβολίζονται στον πίνακα δρομολόγησης με τον κωδικό S. 32

Πότε χρησιμοποιούνται οι στατικές διαδρομές (1/2) Όταν ένα δίκτυο αποτελείτε από ελάχιστους δρομολογητές. Εάν χρησιμοποιούσαμε ένα πρωτόκολλο δυναμικής δρομολόγησης σε αυτή την περίπτωση δεν θα μας προσέθετε κάποιο ουσιώδες προνόμιο. Τουναντίον, η δυναμική δρομολόγηση μπορεί να προσθέσει περισσότερα administrative overheads. Όταν ένα δίκτυο είναι συνδεδεμένο στο διαδίκτυο μόνο μέσω μιας μεμονωμένης ISP. Δεν υπάρχει λόγος να χρησιμοποιηθεί ένα πρωτοκόλλου δυναμικής δρομολόγησης σε αυτό τον σύνδεσμο καθώς το ISP είναι το μοναδικό σημείο εξόδου για το διαδίκτυο. 33

Πότε χρησιμοποιούνται οι στατικές διαδρομές (2/2) Ένα αρκετά μεγάλο δίκτυο ρυθμίζεται σε τοπολογία κόμβου και ακτίνας (hub-and-spoke). Μια τοπολογία κόμβου και ακτίνας αποτελείται από μια κεντρική τοποθεσία(τον κόμβο) και πολλαπλές διακλαδωμένες τοποθεσίες(τις ακτίνες), η κάθε ακτίνα έχει μόνο μια σύνδεση με τον κόμβο. Η χρήση δυναμικής δρομολόγησης θα είναι περιττή γιατί κάθε διακλάδωση έχει μόνο ένα μονοπάτι προς την κεντρική τοποθεσία (τον κόμβο). Συνήθως, οι περισσότεροι πίνακες δρομολόγησης περιλαμβάνουν ένα συνδυασμό στατικών και δυναμικών διαδρομών. 34

Δυναμική δρομολόγηση (1/2) Τα απομακρυσμένα δίκτυα μπορούν επίσης να προστεθούν στον πίνακα δρομολόγησης χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο δυναμικής δρομολόγησης. Τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης χρησιμοποιούνται από τους δρομολογητές για να μοιραστούν πληροφορίες για την προσβασιμότητα και την κατάσταση των απομακρυσμένων δικτύων. 35

Δυναμική δρομολόγηση (2/2) Τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης εκτελούν διάφορες δραστηριότητες, συμπεριλαμβανομένου: Της ανεύρεσης απομακρυσμένου δικτύου. Της ενημέρωσης και την διατήρησης των πινάκων δρομολόγησης. 36

Αυτόματη ανεύρεση δικτύου (1/2) Η ανεύρεση απομακρυσμένου δικτύου είναι η δυνατότητα ενός πρωτοκόλλου δρομολόγησης να μοιράζει πληροφορίες για τα δίκτυα που γνωρίζει με άλλους δρομολογητές που χρησιμοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης. Αντί να διαμορφώνει στατικές διαδρομές για απομακρυσμένα δίκτυα σε κάθε δρομολογητή, ένα πρωτόκολλου δυναμικής δρομολόγησης επιτρέπει στους δρομολογητές να ενημερώνονται αυτόματα για αυτά τα απομακρυσμένα δίκτυα από άλλους δρομολογητές. 37

Αυτόματη ανεύρεση δικτύου (2/2) Αυτά τα δίκτυα - και το καλύτερο μονοπάτι για κάθε δίκτυο - προστίθενται στον πίνακα δρομολόγησης και αναφέρονται ως ένα δίκτυο που ενημερώθηκαν για αυτό από ένα συγκεκριμένο πρωτόκολλο δυναμικής δρομολόγησης. 38

Διατήρηση πινάκων δρομολόγησης (1/2) Μετά την αρχική ανεύρεση απομακρυσμένου δικτύου, τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης ενημερώνουν και διατηρούν τα δίκτυα στους πίνακες δρομολόγησης τους. Τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης δεν προσδιορίζουν μόνο το καλύτερο μονοπάτι για διάφορα δίκτυα αλλά προσδιορίζουν και ένα καινούργιο μονοπάτι για την περίπτωση που το βασικό μονοπάτι δεν είναι κατάλληλο για χρήση (ή αν αλλάξει η τοπολογία). 39

Διατήρηση πινάκων δρομολόγησης (2/2) Για αυτούς τους λόγους, τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης έχουν ένα πλεονέκτημα σε σχέση με τις στατικές διαδρομές. Οι δρομολογητές που χρησιμοποιούν πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης μοιράζονται αυτόματα πληροφορίες δρομολόγησης με άλλους δρομολογητές και αντισταθμίζουν τις οποιεσδήποτε αλλαγές στην τοπολογία χωρίς την συμμετοχή του διαχειριστή του δικτύου. 40

Πρωτόκολλα δρομολόγησης IP Υπάρχουν διάφορα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης για IP πακέτα. Παρακάτω παρουσιάζονται κάποια από τα ποιο κοινά σε χρήση πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης για δρομολόγηση IP πακέτων: RIP(Routing Information Protocol). IGRP(Interior Gateway Routing Protocol). EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol). OSPF(Open Shortest Path First). IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System). BGP(Border Gateway Protocol). 41

Αρχές πίνακα δρομολόγησης 1. Κάθε δρομολογητής αποφασίζει μόνος του,βασιζόμενος στις πληροφορίες που έχει αποθηκευμένες στον πίνακα δρομολόγησης του. 2. Το γεγονός ότι ένας δρομολογητής έχει κάποια συγκεκριμένη πληροφορία στον πίνακα δρομολόγησης του δεν σημαίνει ότι θα έχουν την ίδια και οι υπόλοιποι δρομολογητές. 3. Οι πληροφορίες δρομολόγησης για ένα μονοπάτι από το ένα δίκτυο στο άλλο δεν παρέχουν πληροφορίες δρομολόγησης για την αντίστροφο μονοπάτι (δηλαδή από το 2 ο δίκτυο προς το 1 ο, την επιστροφή). 42

Ασύμμετρη δρομολόγηση Για τον λόγο ότι οι δρομολογητές δεν έχουν απαραίτητα τις ίδιες πληροφορίες στους πίνακες δρομολόγησης τους, τα πακέτα μπορούν να διασχίσουν το δίκτυο προς την μια κατεύθυνση χρησιμοποιώντας ένα μονοπάτι και να επιστρέψουν πάλι πίσω μέσω άλλου μονοπατιού. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ασύμμετρη δρομολόγηση. 43

Πεδία πακέτου και πεδία πλαισίου Όπως προαναφέρθηκε, οι δρομολογητές παίρνουν την αρχική απόφασή προώθησης πακέτων εξετάζοντας την IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου. Πριν στείλουν ένα πακέτο αποστολή έξω μέσω της κατάλληλης διεπαφής εξόδου, το IP πακέτο χρειάζεται να ενθυλακωθεί σε ένα πλαίσιο συνδέσμου δεδομένων του 2ου στρώματος. 44

Η μορφή του πακέτου IP Το πρωτόκολλο διαδικτύου που ορίστηκε στο RFC 791 καθόρισε την μορφή του IP πακέτου. Η επικεφαλίδα του IP πακέτου έχει συγκεκριμένα πεδία που περιέχουν πληροφορίες για το πακέτο και για τους φιλοξενητές αποστολής και λήψης. Παρακάτω είναι μια λίστα από τα πεδία στην επικεφαλίδα IP και μια σύντομη περιγραφή για το καθένα. 45

Πακέτο IP (1/5) Πίνακας 1. Τα πεδία του πακέτου IP. Πηγή: Διδάσκων (2015). 46

Πακέτο IP (2/5) Έκδοση: Αριθμός έκδοσης(4 bits), προεπιλεγμένη έκδοση είναι η 4(IPv4). Μήκος κεφαλίδας IP: Το μήκος της επικεφαλίδας σε μορφή 32-bit(4 bit). Προτεραιότητα και είδος υπηρεσιών: Πώς το διάγραμμα δεδομένων πρέπει να διαχειριστεί (8 bits),τα τρία πρώτα bits είναι bits προτεραιότητας( η χρήση τους έχει αντικατασταθεί από το DSCP(Differentiated Services Code Point), που χρησιμοποιεί τα έξι πρώτα bits, τα 2 τελευταία τα φυλάει-κρατάει. 47

Πακέτο IP (3/5) Μήκος πακέτου: Συνολικό μήκος (κεφαλίδα και δεδομένα) (16 bits). Ταυτότητα : Μοναδική αξία IP διαγράμματος δεδομένων (16 bits). Σημαίες: Έλεγχος την διαδικασία flagmenting (3 bits). Flagment offset: Υποστηρίζει την διαδικασία flagmentation των διαγραμμάτων δεδομένων για να επιτρέπει διαφορετικές μέγιστές μονάδες μετάδοσης (MTUs) στο διαδίκτυο (13 bits). 48

Πακέτο IP (4/5) TTL(Time To Live): Προσδιορίζει πόσοι δρομολογητές μπορούν να διέλθουν από το διάγραμμα δεδομένων πριν αυτό πέσει (8 bits). Πρωτόκολλο: Το ανώτερο στρώμα πρωτοκόλλου στέλνει το διάγραμμα δεδομένων (8 bits). Άθροισμα ελέγχου κεφαλίδας: Έλεγχος ακεραιότητας της κεφαλίδας (16 bits). Διεύθυνση IP της πηγής: 32-bit IP διεύθυνση πηγής (32 bits). 49

Πακέτο IP (5/5) Διεύθυνση IP προορισμού: 32-bit IP διεύθυνση προορισμού(32 bit). Επιλογές IP: Έλεγχος δικτύου, διαδικασία επίλυσης προβλημάτων του υπολογιστή, ασφάλεια και αλλά (0 ή 32 bits). 50

Πλαίσιο MAC (1/5) Το πλαίσιο MAC του 2 ου στρώματος συνήθως περιέχει πληροφορίες επικεφαλίδας με μια διεύθυνση πηγής συνδέσμου δεδομένων και μια διεύθυνση προορισμού, πληροφορίες trailer, και τα πραγματικά δεδομένα που διαβιβάστηκαν. Η διεύθυνση πηγής συνδέσμου δεδομένων είναι η διεύθυνση της διεπαφής του 2 ου στρώματος που στέλνει το πλαίσιο συνδέσμου δεδομένων. Η διεύθυνση προορισμού συνδέσμου δεδομένων είναι η διεύθυνση της διεπαφής του 2 ου στρώματος της συσκευής προορισμού. 51

Πλαίσιο MAC (2/5) Και η διεπαφή συνδέσμου δεδομένων της πηγής και η διεπαφή συνδέσμου δεδομένων προορισμού βρίσκονται στο ίδιο δίκτυο. Καθώς ένα πακέτο προωθείτε από δρομολογητή σε δρομολογητή, δεν αλλάξουν οι διευθύνσεις IP της πηγής και του προορισμού του 3 ου στρώματος, Ωστόσο, η διεύθυνση συνδέσμου δεδομένων προορισμού και πηγής του 2ου στρώματος θα αλλάξει. Το IP πακέτο του 3 ου στρώματος ενθυλακώνεται στο πλαίσιο συνδέσμου δεδομένων του 2 ου στρώματος που συνδέεται με αυτή την διεπαφή. Ας δούμε το πλαίσιο Ethernet το 2 ου στρώματος. 52

Πλαίσιο MAC (3/5) Πίνακας 2. Τα πεδία του πλαισίου MAC (IEEE 802.3). Πηγή: Διδάσκων (2015). 7 1 6 6 2 46-1500 4 Preamble SOF Destination Address Source Address Length 802.3 Header and Data FCS 53

Πλαίσιο MAC (4/5) Εισαγωγής(Preamble): Χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό του φυσικού υποεπιπέδου σηματοδότησης (Physical signaling sublayer - PLS) του τερματικού-δέκτη με το λαμβανόμενο πλαίσιο, και κάθε byte του περιέχει την ακολουθία 10101010. Ορισμού αρχής πλαισίου(sof-start Of Frame delimiter): 1 byte, ορίζει την αρχή της ακολουθίας πλαισίου. Διεύθυνση προορισμού: Διεύθυνση MAC 6 byte της συσκευής αποστολής του τοπικού τμήματος. Διεύθυνση πηγής: Η διεύθυνση MAC 6 byte της συσκευής λήψης του τοπικού τμήματος. 54

Πλαίσιο MAC (5/5) Μήκους/τύπος(Type/Lenght): Περιέχει είτε τον αριθμό των bytes που περιέχονται στο τμήμα δεδομένων του πλαισίου(ιεεε 802,3 frame format), είτε δείχνει το είδος του πρωτοκόλλου που χρησιμοποιείται από τα ανώτερα επίπεδα (MAC client protocol), 2 bytes. Δεδομένα και γέμισμα(data and pad): Από 46 μέχρι 1500 bytes δεδομένων, γεμίζουν-προσθέτουν σε οποιοδήποτε πακέτο δεδομένων που είναι λιγότερο από 46 bytes. Ακολουθία ελέγχου πλαισίου(fcs-frame Check Sequence): 4 bytes που χρησιμοποιούνται για έναν κυκλικό έλεγχο σφαλμάτων για την επαλήθευση της σωστής λήψης του πλαισίου. 55

Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Άγγελος Μιχάλας. «Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 56

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 57

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 58

Βιβλιογραφία 1. CCNA αυτοδιδασκαλία: Διασύνδεση συσκευών δικτύου CISCO (ICND), (Επιμέλεια) Steve Mc Querry. 2. Σχεδιασμός και υλοποίηση δικτύων, Σπύρος Δ. Αρσένης. 3. Δίκτυα υπολογιστών: Μία προσέγγιση από τη σκοπιά των συστημάτων, larry L. Peterson, Bruce S. Davie. 4. Διαδίκτυα με TCP/IP: Αρχές, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές, Douglas E. Comer. 59

Τέλος Ενότητας