Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Upcoming SlideShare
1 3 osi рівні
Next
Download to read offline and view in fullscreen.

Share

4 2 1 Протоколи IP (частина 1)

Download to read offline

Відкритий лекційний курс "Промислові мережі та інтеграційні технології" 4.1.1.Протоколи IP (Частина 1)
Обговорення http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=194&t=1052
Обговорення Ethernet та TCP/IP підняв http://replace.org.ua/topic/4773/ і http://dou.ua/forums/topic/13492/

Related Books

Free with a 30 day trial from Scribd

See all

Related Audiobooks

Free with a 30 day trial from Scribd

See all

4 2 1 Протоколи IP (частина 1)

  1. 1. Промислові мережі та інтеграційні технології Протоколи IP (для спеціаліста АСУТП) Частина 1 реєстрація fieldbus_book@ukr.net автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 1
  2. 2. Стек TCP/IP 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 2 • прикладний - реалізаціѐ типових задач: FTP – пересиланнѐ файлів, HTTP – доступ до ВЕБ- сайтів, Telnet – длѐ доступу терміналу, SMTP – робота з поштоя… • транспортний – реалізаціѐ доставки даних прикладним процесам: TCP – надійна доставка зі встановленнѐм з'юднаннѐ, UDP – швидка без з'юднаннѐ але ненадійна (по можливості) • міжмережний – реалізаціѐ доставки між вузлами в об'юднаних мережах: IP – доставка, всі інші длѐ обслуговуваннѐ роботи IP Прикладний рівень (+сеансовий, представленнѐ) FTP, Telnet, HTTP, SMTP… Транспортний рівень TCP, UDP Міжмережний рівень (мережний) IP, ICMP, RIP, OSPF Рівень доступу до мережі (канальний + фізичний) не регламентується Стек TCP/IP – ієрархічно організований набір мережних протоколів, що використовуються в Інтернеті та комп'ютерних мережах; функціонують взаємопов'язано для виконання типових задач. Що таке стек TCP/IP?
  3. 3. Спрощена модель роботи стеку TCP/IP 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 3 • потік даних від прикладного рівнѐ йде на транспортний рівень длѐ відправки за призначеннѐм • потік ділитьсѐ на частини (пакети), відправлѐютьсѐ по надійному але повільному сервісу (TCP сегменти) або ненадійному але швидкому (UDP дейтаграми) використовуячи IP • IP пакети відправлѐятьсѐ до найближчого маршрутизатору, використовуячи кадри мережних інтерфейсів: упаковка в кадр; транслѐціѐ IP в апаратну адресу (MAC) Як працяю стек TCP/IP?
  4. 4. Типи сервісів (на різних рівнях мережі) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 4 Що таке "datagram" та "встановленнѐ з'юднаннѐ"? Різні типи сервісів відносно з'юднаннѐ: • зі встановленнѐм з'юднаннѐ (логічне з'єднання, віртуальний канал) • без встановленнѐ з'юднаннѐ Відносно підтвердженнѐ доставки пакетів: • з підтвердженнѐм (квітуваннѐм), надійні • без підтвердженнѐ, ненадійні • пакети що не потребуять підтвердженнѐ називаятьсѐ datagram (дейтаграми)
  5. 5. Об'єднання мереж 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 5 Олифер В.Г. Олифер Н.А. Компьятерные сети. Принципы технологии протоколы СПб.: - Питер, 2010, 916 с. 4 изд. Що таке інтермережа? Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьятерные сети Учебное пособие по компьятерным сетѐм.5-е изд. СПб.: Питер, 2012. — 960 с. - фізичний і канальний рівень об'юднуваних мереж можуть відрізнѐтисѐ - об'юднаннѐ за допомогоя маршрутизаторів (router) - функціонуваннѐ на з'юднуваних вузлах та маршрутизаторах юдиного мережного протоколу R R R R R Інтермережа (internet, internetwork, составная сеть (Олифер) ) – мережі (часто різні за типом), об'єднані між собою в єдину мережну систему, в якій вузли об'єднаних мереж можуть спілкуватися між собою.
  6. 6. Маршрутизатори 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 6 - підклячаятьсѐ відразу до декількох мереж через наѐвні інтерфейси (мережні адаптери, порти) - підтримуять фізичний та канальний рівні длѐ кожної мережі - реалізаціѐ протоколу мережного рівнѐ на кожному вузлі та маршрутизаторах мережа 1 (напр. Ethernet) маршрутизатор мережа 2 (напр. FDDI) інтерфейс 1 інтерфейс 2 вузол 1 вузол 2 PHYSICAL (фізичний) доставка бітів DATA LINK (канальний) доставка блоку байт потрібним вузлам в цій же мережі NETWORK (мережний) доставка блоку байтів потрібним вузлам у різних мережах, з'єднаних маршрутизаторами Що таке маршрутизатори?
  7. 7. Сегментація мережі 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 7 Чим відрізнѐятьсѐ між собоя репітери, концентратори, мости, комутатори, маршрутизатори, шлязи ? PRESENTATION PHYSICAL DATA LINK NETWORK TRANSPORT SESSION APPLICATION PRESENTATION PHYSICAL DATA LINK NETWORK TRANSPORT SESSION APPLICATION Gateway Router Bridge/S witch Repeater/ Hub Repeater (повторювач) – поєднує два фізичних сегменти однієї мережі з однаковим інтерфейсом для підсилення сигналу (збільшення відстані, кількості вузлів), ретранслятор. Hub (концентратор) – поєднує декілька фізичних сегментів однієї мережі в одну логічну шину (багатопортовий повторювач) Bridge (міст) – поєднує два сегменти однієї мережі (не обов'язково з однаковим фізичним рівнем), при цьому проводить фільтрацію кадрів між ними (однаковий протокол канального рівня) Switch (комутатор) – багато-портовий міст для паралельної комутації між каналами на основі інформації з канального рівня. Router (маршрутизатор) – поєднує декілька сегментів різних мереж (можливо з різним стеком реалізації канального і фізичного рівня) забезпечує передачу даних між ними по мережній адресі та маршрутним таблицям Gateway (Шлюз) – забезпечує обміном даними між різними мережами (навіть з повністю різним стеком протоколів, наприклад Modbus та Profibus)
  8. 8. Мережний рівень OSI 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 8 Які сервіси повинен виконувати мережний рівень? - просуваннѐ мережних пакетів (N-PDU) між мережами (маршрутизаціѐ) - зв'ѐзок мережної адреси з апаратноя адресоя локальної мережі длѐ доставки кадрів з N-PDU в середині мережі - додаткові: діагностичні, конфігураційні (ручне та автоматичне налаштуваннѐ маршрутизації) забезпечує доставку блоку байтів потрібним вузлам у різних мережах, з'єднаних маршрутизаторами
  9. 9. Протоколи IP та допоміжні протоколи мережного рівня 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 9 Якими протоколами реалізовані сервіси мережного рівнѐ в стеці TCP/IP? просуваннѐ мережних пакетів (N-PDU) між мережами (маршрутизаціѐ) IPv4, IPv6 – доставка між мережами IGMP - групова передача (поверх IPv4) зв'ѐзок мережної адреси (IP) з апаратноя адресоя локальної мережі (MAC) длѐ доставки кадрів з N-PDU в середині мережі ARP додаткові: діагностичні, конфігураційні (ручне та автоматичне налаштуваннѐ інтерфейсів та маршрутизації) ICMP – діагностика та повідомлення про помилки DHCP, BOOTP, RARP – автоматичне конфігурування вузлів RIP, OSPF, BGP, - протоколи маршрутизації (динамічне наповнення маршрутних таблиць)
  10. 10. Протоколи IPv4 та IPv6 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 10 IP (Internet Protocol) – протокол мережного рівнѐ, здобув популѐрність через використаннѐ його в Internet. IPv4 (IP версії 4) – 4-байтова адресаціѐ вузлів IPv6 (IP версії 6) – 16-байтова адресаціѐ вузлів IPv4 IPv6 поки-що більшість вузлів в Інтернет працяять з ціюя версіюя поки не знайшов широкого вжитку, з кожним роком все більша підтримка дефіцит адрес IP 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 762 211 456 великі затрати ресурсів на маршрутизація спрощена маршрутизаціѐ зв'ѐзок з адресами на канальному рівні з використаннѐм додаткових протоколів (ARP) адресаціѐ на канальному рівні враховуютьсѐ в IP адресі Що таке IPv4 та IPv6? Надалі розглядаємо тільки IPv4.
  11. 11. Адресація в стеці TCP/IP 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 11 Типи адрес: - локальні, апаратні адреси: призначені длѐ адресації вузлів всередині мережі, наприклад MAC-адреса в Ethernet - мережні IP адреси: призначені длѐ адресації вузлів в об'юднаній інтермережі, що не залежить від реалізації кожної з них; длѐ маршрутизації в IPv4 логічно мережна адреса повинна вклячати: • номер мережі (підмережі) • номер вузла в мережі - символьні доменні імена (DNS-імена): призначені длѐ символьної адресації вузлів; доменним іменам ставитьсѐ у відповідність IP- адреси Так ѐк адресуятьсѐ вузли в з'юднаній інтермережі? 193.28.200.10
  12. 12. IP Datagram (IPv4) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 12
  13. 13. Адресація IP (IPv4) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 13 • логічно мережна адреса повинна вклячати: • номер мережі (підмережі) • номер вузла в мережі • в структурі запису IP-адреси не визначено де номер підмережі а де номер вузла (крапки - це просто роздільник байтів) • декілька варіантів вирішеннѐ: • фіксована, • на базі маски, • на базі класів адрес 193.28.200.10 Яким чином визначити, ѐка частина адреси відповідаю за номер мережі а ѐка за номер вузла в ній? C1.1C.C8.0A 11000001.00011100.11001000.00001010 * RFC – документи з технічними специфікаціѐми та стандартами длѐ Інтернету від IETF/ISOC (спільнота Інтернету)
  14. 14. Адресація на базі фіксованої границі (RFC760*) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 14 Не використовується в IPv4! 193.28.200.10 C1.1C.C8.0A 11000001.00011100.11001000.00001010 * RFC – документи з технічними специфікаціѐми та стандартами длѐ Інтернету від IETF/ISOC (спільнота Інтернету) • адреса ділитьсѐ на фіксовані 2 частини: номер мережі (підмережі), номер вузла • всі мережі маять фіксовану максимальну кількість вузлів, погана масштабованість номер мережі номер вузла
  15. 15. Адресація на базі класів (класова адресація, RFC791*) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 15 * RFC – документи з технічними специфікаціѐми та стандартами длѐ Інтернету від IETF/ISOC (спільнота Інтернету) • виділѐятьсѐ 5 класів адрес (A..F) • відношеннѐ до класу визначаютьсѐ першими бітами адреси • найбільш поширені класу С • D – тільки длѐ групової адресації • E – зарезервовано • реально тільки 3 класи мереж, дуже груба градаціѐ Клас Перші біти Найменший номер мережі Найбільший номер мережі Максимальна кількість вузлів в підмережі А 0 1.0.0.0 (0 - не викор. 126.0.0.0 (127 — резерв) 224, поле 3 байта B 10 128.0.0.0 191.255.0.0 216, поле 2 байта C 110 192.0.0.0 223.255.255.0 28, поле 1 байт D 1110 224.0.0.0 239.255.255.255 Групові адреси E 11110 240.0.0.0 247.255.255.255 Зарезервовано 193.28.200.10 11000001.00011100.11001000.00001010 клас С номер мережі (193.28.200.0) номер вузла (0.0.0.10)
  16. 16. Адресація на базі масок (RFC 950, RFC 1518*) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 16 * RFC – документи з технічними специфікаціѐми та стандартами длѐ Інтернету від IETF/ISOC (спільнота Інтернету) • частина адреси що призначена длѐ номера мережі визначаютьсѐ маскою – послідовністя одиничних бітів • номер_мережі = IP_адреса AND маска • запис може бути в формі завданнѐ кількості бітів, наприклад маска 255.255.128.0 маю 17 одиничні бітів, тому аналогічний запис 129.64.134.5/17 • використовуютьсѐ длѐ розділеннѐ на підмережі (subnetting) та об'юднаннѐ підмереж (supernetting) • маски длѐ класів: А-255.0.0.0, B – 255.255.0.0, C-255.255.255.0 IP=129.64.134.5 10000001.01000000.10000110.00000101 Маска=255.255.128.0 11111111.11111111.10000000.00000000 AND номер мережі (129.64.128.0) номер вузла (0.0.6.5) IP=129.64.134.5 Маска=255.255.128.0 IP=129.64.134.5/17 аналогічний запис
  17. 17. Особливі IP адреси 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 17 • не дозволѐютьсѐ назначати мережним картам наступні адреси: • всі лог."1" та всі лог."0" длѐ призначеннѐ адрес вузлам або мережам • формату 127.x.x.x • 0.0.0.0 – невизначена адреса, ставитьсѐ тільки в поле адреси відправника • 0-й номер мережі – вузол призначеннѐ в тій самій мережі що і вузол відправника, ставитьсѐ тільки в поле адреси відправника • 255.255.255.255 – обмежена широкомовна адреса (limited broadcast), розсилаютьсѐ всім вузлам в тій же мережі, що і відправник • всі лог."1" в номері вузла – широкомовним (broadcast), розислаютьсѐ усім вузлам в указаній мережі, наприклад 193.28.200.255 відсилаю всім вузлам в мережі 193.28.200.0 • адреси 127.x.x.x вказуятьсѐ в полі призначеннѐ длѐ відправки самому собі ("петлѐ", loopback ) Які правила IP адресації вузлів?
  18. 18. Розподіл IP-адрес в Інтернеті 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 18 • унікальність IP адрес в Інтернет досѐгаютьсѐ за рахунок іюрархічного розподілу (виділеннѐ пулу* з доступних адрес): • головна ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) • ICANN координую американську, ювропейську і азійську • ті координуять регіональних провайдерів, ѐкі мілкіших провайдерів і т.д. • проблема з дефіцитом IP-адрес (мало доступних адрес, неефективне використаннѐ особливо в великих мережах), вирішуютьсѐ: • видачея кінцевим користувачам приватних ("сірих") адрес та використаннѐ технологій NAT, proxy • використаннѐ безкласової міждоменної маршрутизації CIDR на базі масок змінної довжини (префіксів) Як контроляютьсѐ унікальність IP-адрес вузлів в Інтернеті? * пул адрес – набір доступних в даний момент адрес
  19. 19. Приватні IP-адреси 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 19 • Приватні IP-адреси (private IP address, внутрішньомережні, внутрішні, локальні,"сірі") – адреси призначені до спеціального діапазону, що не використовуютьсѐ в мережі Інтернет. • призначені тільки длѐ застосуваннѐ в локальних (автономних) мережах, розподіл мережних адрес не контроляютьсѐ організаціѐми, так ѐк вони не видимі з глобальної мережі Інтернет • адреси співпадаять в різних автономних мережах • можуть отримувати доступ до Інтернет тільки через спеціалізовані служби: NAT, проксі-сервери, тунеляваннѐ Клас А мережа 10.0.0.0 Клас В мережі 172.16.0.0 — 172.31.0.0 Клас С мережі 192.168.0.0 — 192.168.255.0 Що таке приватні ("сірі" адреси)?
  20. 20. Ручне налаштування IP (Windows) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 20 на один мережний інтерфейс можна привѐзати декілька пар IP - маска
  21. 21. Перегляд налаштувань: приклад граф. вікна (Windows) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 21
  22. 22. Перегляд налаштувань: ipconfig/all приклад (Windows) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 22
  23. 23. Зв'язок IP з апаратною адресою Ethernet 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 23 • на кожному вузлі чи маршрутизаторі вирішуютьсѐ ѐкому вузлу в цій же мережі передати пакет (наступному маршрутизатору чи кінцевому вузлу), тобто ѐка адреса IP в локальній мережі • цей пакет повинен упакуватисѐ в кадр Ethernet та передатисѐ цьому маршрутизатору/вузлу за МАС-адресоя • на кожному IP-вузлі ю таблицѐ з відповідністя IP<->МАС, ѐка називаютьсѐ ARP-таблицею Як IP-пакети передаятьсѐ в мережі (наприклад Ethernet), адже мережні карти обміняятьсѐ по адресі MAC а не IP?
  24. 24. ARP-таблиця та утиліта arp (Windows) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 24 • ARP-таблиця вміщую записи відповідності IP<->MAC • може заповняватисѐ статично, наприклад за допомогоя утиліти arp, або іншими програмами • формуютьсѐ динамічно за допомогоя функціонуваннѐ протоколу ARP • динамічні записи маять час життѐ, і ѐкщо не використовуятьсѐ – видалѐятьсѐ (ѐк правило хвилини)
  25. 25. Протокол ARP (в Ethernet) 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 25 • ARP (Address Resolution Protocol) – забезпечую прив'ѐзку фізичних адрес до IP-адрес, функціоную на мережному рівні поверх канального Алгоритм: • при вкляченні вузла/маршрутизатору всі його ARP-таблиці пусті • (1) служба IP запитую службу ARP «Який МАС у інтерфейсу з таким IP?» • (2) ARP служба дивитьсѐ в ARP-таблиця, ѐкщо IP-адреси немаю формуютьсѐ широкомовний ARP-запит (3), ѐкий вкладаютьсѐ в кадр Ethernet з широкомовноя адресоя (FF:FF:FF:FF:FF:FF) • всі вузли Ethernet отримуять запит і направлѐять своїй службі ARP, ѐка порівняю запитувану IP-адресу зі своюя, у кого співпала – генеруютьсѐ відповідь конкретному вузлу (4)
  26. 26. Кадр ARP та сервіс gratuitous 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 26 • у рамках протоколу ARP можливі пакети з самозверненнѐм (gratuitous ARP): • ініціатор формую пакет, де в ѐкості IP отримувача використовуютьсѐ його власна IP-адреса, тобто IP-адреси відправника і отримувача співпадаять • ѐкщо на такий запит прийде відклик, то вузол видасть повідомленнѐ-помилку про наѐвність вказаної IP-адреси • потрібно, коли відбуваютьсѐ стартова конфігураціѐ мережного інтерфейсу • також проводитьсѐ коригуваннѐ запису в АRP-таблицѐх вузлів, ѐкі вміщували стару МАС-адресу ініціатору • можна використати сніфер длѐ визначеннѐ Як дізнатисѐ ѐкий IP в пристрої на Ethernet ? SHA – фізична MAC-адреса відправника SPA - логічна IP адреса відправника THA – фізична MAC-адреса отримувача: при запиті поле порожню; TPA - логічна IP адреса отримувача кадр ARP
  27. 27. продовження - Частина 2 28.04.2015 NET - IP pupena_san@ukr.net 27
  • sergevakulenko

    May. 1, 2015

Відкритий лекційний курс "Промислові мережі та інтеграційні технології" 4.1.1.Протоколи IP (Частина 1) Обговорення http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=194&t=1052 Обговорення Ethernet та TCP/IP підняв http://replace.org.ua/topic/4773/ і http://dou.ua/forums/topic/13492/

Views

Total views

1,209

On Slideshare

0

From embeds

0

Number of embeds

188

Actions

Downloads

29

Shares

0

Comments

0

Likes

1

×