PROTOKÓŁ TCP/IP

PROTOKÓŁ TCP/IP

TCP/IP v.4

• Adresowanie

– Każdy interfejs sieciowy w TCP/IPv4 posiada unikalny 32-bitowy adres

– Przestrzeń adresowa

• 2³² = 4 294 967 298 – Notacje

• Dziesiętna 10.0.2.1

• Binarna 00001010 .00000000 .00000010 .00000000

• Szesnastkowa 0x0A000201

– Sposób adresowania

• klasowa

• bezklasowe

TCP/IP v.4

• Konfiguracja opiera się na podaniu

– Numeru IP

– Maski

– Adresu rozgłoszenia

– numeru domyślnej bramy lub bram (router, gateway)

•

lub na pobraniu tych parametrów z serwera DHCP,

czyli z serwera dynamicznie przyznającego adresy

IP komputerom, które go nie posiadają.

TCP/IP v.4, numer IP

• Jeżeli w naszej podsieci mamy do dyspozycji 255 kolejnych adresów IP od 149.156.112.0 do 149.156.112.255 to

– adres 149.156.112.0 lub 149.156.112. jest adresem naszej podsieci

– adres 149.156.112.255 jest adresem rozgłoszeniowym

– maska będzie 255.255.255.0

– binarnie dziesiętnie

– IP 10010101.10011100.1110000.00110111 149.156.112.55

– maska 11111111.11111111.1111111.00000000 255.255.255.0 – Rozgł. 10010101.10011100.1110000.11111111 149.156.112.255 – Inny sposób zapisu adr I maski 149.156.112.55/24

– jeżeli wynik mnożenia każdej pary bitów maski i adresu IP da adres różny od adresu podsieci to wszelkie odwołania do tego adresu

wysyłane są do domyślnej bramy

• poprzez odpowiedni dobór maski i adresu sieci lub komputera można wyznaczać różne drogi przesyłania informacji

TCP/IP v.4, numer IP

• Numer IP najczęściej podawany jest jako cztery liczby dziesiętne z zakresu 0-255 (0-FF szesnastkowo, 0-

11111111 dwójkowo) rozdzielone kropkami

– www.xxx.yyy.zzz - 149.156.112.55

• Maska i jej przeciwieństwo czyli adres rozgłoszeniowy służą do odróżnienia adresów z podsieci lokalnej od adresów

zewnętrznych. Jeżeli szukany adres nie znajduje się w sieci lokalnej ruch kierowany jest do domyślnej bramy.

• Jest to pierwsza reguła routowania.

TCP/IP v.4

• Klasy adresów

– Przestrzeń adresowa podzielona jest na 5 klas w zależności od pierwszych bitów najstarszego bajtu

• Najstarszy bit 0 - klasa A

• Najstarsze bity 10 - klasa B

• Najstarsze bity 110 - klasa C

• Najstarsze bity 1110 - klasa D

• Najstarsze bity 1111 - klasa E

– Obecnie nie stosowane rozwiązanie

TCP/IP v.4

• Adresowanie – Klasy

– Klasa A

• Zakres od 1.0.0.0 do 127.255.255.255

• 7 bitów identyfikuje sieć

• 2²⁴ bitów (16 777 214) identyfikuje interfejs

– Klasa B

• Zakres od 128.0.0.0 do 191.255.255.255

• 14 bitów identyfikuje sieć

• 16 bitów (65 535) identyfikuje interfejs

TCP/IP v.4

• Adresowanie – Klasy

– Klasa C

• Zakres od 192.0.0.0 do 223.255.255.255

• 21 bitów identyfikuje sieć ( 2 097 152 )

• 8 bitów (254) identyfikuje interfejs

– Klasa E

• Zakres zarezerwowany dla przyszłego użycia (??)

TCP/IP v.4

• Adresowanie – Klasy

– Klasa D

• Zakres od 224.0.0.0 do 239.255.255.255

• Specjalne adresy rozgłoszeniowe (multicast, multipoint)

• 224.0.0.0 – 224.0.0.255 – lokalny blok kontrolny (nieroutowalny)

– 224.0.0.1 - wszystkie lokalne hosty

– 224.0.0.2 - wszystkie routery w podsieci – 224.0.0.4 – routery DVMRP

– 224.0.0.9 – routery RIP

– 224.0.1.0 – 238.255.255.255 – zakres ogólny

– 239.0.0.0 – 239.255.255.255 – zakres ograniczony – 239.253.0.0 – zakres ograniczony do jednej siedziby – 239.192.0.0 – zakres ograniczony do jednej organizacji

TCP/IP v.4

• Adresowanie – bezklasowe

– Duże straty adresów w przypadku adresowania z wykorzystaniem klas

• Zakres od 224.0.0.0 do 239.255.255.255

• Specjalne adresy rozgłoszeniowe (multicast, multipoint)

• 224.0.0.0 – 224.0.0.255 – lokalny blok kontrolny (nieroutowalny)

– 239.192.0.0 – zakres ograniczony do jednej organizacji

TCP/IP v.4

• Adresy specjalne RFC 1918

– 0.0.0.0 – host nienależący do tej podsieci (wszystkie inne sieci)

– 127.0.0.0

• 127.0.0.1 - loopback

255.255.255.255 – ograniczony broadcast ( do 1 hosta)

• Adresy prywatne

– 10.0.0.0/8 10.0.0.0 - 10.255.255.255 – 172.16.0.0/16 172.16.0.0 - 172.16.255.255 – 192.168.0.0/24 192.168.0.0 - 192.168.255.255

TCP/IP nawiązanie połączenia

• W obrębie jednego numeru IP komunikacja odbywa się poprzez porty.

– Zapis <adres IP>:port np. www.xxx.yyy.zzz:port

– ilość portów to 2¹⁶ (FFFF) = 65535

– porty od 0 - 1024 są używane przez typowe usługi

– porty pow. 1024 nie są przypisane do konkretnych usług, są używane do nawiązania połączenia.

• Połączenie jest identyfikowane przez

– adres_IP_nadawcy(klienta):port_nadawcy (port >1024)

– aders_IP_odbiorcy(serwera):port_odbiorcy

Protokół TCP/IP

Aplikacji Transportowa

Internetowa Podsieci 1

2 3 4

- nazywana warstwą dostępu do sieci

- połączenie punkt-punkt (np. IP) - reliability (e.g. TCP)

- aplikacje (np. email)

– W rzeczywistości warstwa podsieci podzielona jest na dwie podwarstwy jak w modelu OSI:

• warstwa łącza danych

• warstwa fizyczna

OSI vs TCP/IP

OSI

W. aplikacji W. prezentacji

W. sesji

W. transportowa W. sieci

W. łącza danych W. fizyczna

TCP/IP

W. aplikacji W. transportowa

W. internetowa W. podsieci

Warstwa aplikacji

• Standardy warstwy aplikacyjnej

– pozwalają programom różnych

producentów współdziałać ze sobą – Np. przeglądarka na komputerze

użytkownika i program udostępniający strony WWW

Przeglądarka

Program serwera

WWW

aplikacji aplikacji transportowa

internetowa podsieci

Warstwa aplikacji

• HTTP (HyperText Transfer Protocol)

– Standard wymiany danych pomiędzy

przeglądarką i programem serwera WWW

Przeglądarka

Program serwera

WWW HTTP

aplikacji aplikacji transportowa

internetowa podsieci

Warstwa transportowa

• Protokoły warstwy transportowej

– pozwalają na wymianę wiadomości

pomiędzy komputerami niezależnie od producentów programu i systemu

operacyjnego

– Np. komputer PC i Unixowy serwer WWW

PC

PC lub

inny komputer

Aplikacji Transportowa Transportowa Internetowa

Podsieci

Warstwa transportowa

• Warstwa transportowa daje niezależność od platformy i niezawodność

– Komputery o rożnych systemach operacyjnych

• Użytkownik PC nawet nie wie na jakim sprzęcie i systemie pracuje serwer WWW

PC ???

Aplikacji Transportowa Transportowa Internetowa

Podsieci

• W architekturze Internetowej

protokołami warstwy są TCP i UDP

– Transmission Control Protocol (Protokół kontroli transmisji) daje pewność dostarczenia całości informacji

• Nawiązywana jest sesja - połączenie

• Trójkierunkowe potwierdzenie

– UDP nie daje pewności czy informacja dotrze do celu

• Protokół bezpołączeniowy - datagram

TCP/UDP

Warstwa transportowa

Podsieci

Warstwa internetowa

• Protokoły warstwy internetowej

– pozwalają pakietom przechodzić (routing, trasowanie) przez wiele routerów z komputera źródłowego do docelowego

– Pozwala na połączenie między dwoma komputerami –

Protokoły IP, ICMP, IGMP

Trasa

Aplikacji Transportowa

Internetowa Internetowa

Podsieci

• Protokołem służącym do przekazywania pakietów w sieciach TCP/IP jest IP

– Internet Protocol (Protokół międzysieciowy/ Internetowy)

– IP w “TCP/IP”

IP

Warstwa internetowa

• Protokoły kontrolne

– ICMP

• Zestaw komunikatów przesyłanych w datagramach IP

• Informuje o błędach, przeciążeniu, krótszej trasie, odrzuceniu pakietu z powodu TTL

– IGMP

• Wspomaga transmisje grupowe oraz routing

Warstwa internetowa

• Rodzaje routingu/trasowania

– Routing statyczny

• Realizowany poprzez wpisanie do tablicy routingu określonych tras

• Polecenia route, ip – Routing dynamiczny

• Realizowany za pomocą protokołów routingu

pozwalających na publikowanie tablic routingu lub ogłaszanie się routerów

• Protokoły IRD (ICMP), RIP, IGRP, OSPF ...

Warstwa internetowa

Warstwa podsieci

• Podsieci

–

Pojedyncze sieci (LAN, WAN, połączenia punkt-punkt)

–

Pakiet przechodzi przez wiele podsieci w Internecie

–

Protokoły ARP i RARP

Podsieć

Podsieć

Podsieć

Aplikacji Transportowa

Internetowa Podsiec Podsieci

• Podsieci mogą mieć różne w. fizycznej protokoły

–

protokół IP może być przenoszony za pomocą protokołów sieci lokalnych (np. Ethernet), PPP (np. połączenia modemowe) lub sieci

rozległych (np. ATM)

LAN podsieć 1

WAN podsieć 2

PPP podsieć 3

Warstwa podsieci

• Warstwa podsieci modelu TCP/IP nie są wydzielone

–

można użyć modelu OSI

–

W modelu OSI odpowiadają jej:

• Warstwa łącza danych

• Warstwa fizyczna

Aplikacji Transportowa

Internetowa Podsieci:

warstwy OSI Łącza danych fizyczna

Warstwa podsieci

• Standardy w. Internetowej i w. podsieci

–

Warstwa Internetowa zapewnia połączenie między punktami końcowymi poprzez podsieci

–

Warstwa podsieci zapewnia transmisję w obrębie jednej podsieci

Warstwa Internetowa

Warstwa podsieci

Zależność między warstwą internetową

a warstwą podsieci

Rutery

• Łączą podsieci

• Współpraca pakietów zapewnia transmisję pomiędzy punktami końcowymi

Rutery

Rutery

TCP/IP: przykłady

• Dostęp do serwera WWW z domu

Aplikacja Transport

Internet Łącza d.

Fizyczna Komputer

domowy

Int ŁD

F

Ruter Serwer WWW

HTTP TCP IP

PPP Modem

IP

?

?

Aplikacja Transport

Internet Łącza d.

Fizyczna

Enkapsulacja(kapsułkowanie)

• Polega na zamykaniu protokołu wyższej warstwy w protokole niższej warstwy

• Sytuacja może się jeszcze bardziej komplikować w przypadku tworzenia tuneli czy VPN (wirtualnych sieci prywatnych)

ATM/Ethernet/ppp...

IP

TCP/UDP HTTP/POP3.

..

TCP/IP v.4

• Jest to rodzina protokołów (UDP, TCP, ICMP...)

• Wraz ze wzrostem popularności Internetu zdominował także sieci lokalne NetWare 4.1x i MS Netwok.

• Zalety

– duża szybkość działania w dużych sieciach

– dostępny na wszystkich platformach systemowych

• Wady

– w małych sieciach jest wolniejszy od NetBEUI czy IPX/SPX

– skomplikowana konfiguracja

– Transmisja jest nieszyfrowana

• Uwagi

– Dominujący

– Jest protokołem Internetu

Protokoły sieciowe

TCP/IP porty i usługi

• Większość portów z zakresu 0-1024 jest przypisane do konkretnych usług.

– Port 20,21 FTP

– 22 ssh

– 23 TELNET

– 25 SMTP

– 53 DNS

– 80 HTTP

– 110 POP3

• Usługi używają protokołu TCP lub UDP. Protokół UDP jest prostszy i nie posiada pewnych mechanizmów kontroli danych.

TCP/IP v.6

• Zmiany w stosunku do IP v.4

• Dłuższy adres IP (128b)

• Możliwość zapewnienia nienaruszalności informacji

• Możliwość szyfrowania połączeń (IPSec jest częścią v6)

• Łatwe tworzenie wirtualnych sieci prywatnych

• Uwagi

• Nowe systemy sieciowe są dostosowane do IP v.6

(Linux/Unix, MS Windws 2000, NetWare 5.x, MS Windows 98)

• Nie istnieje infrastruktura sieciowa mogąca połączyć tym protokołem (konieczność wymiany dużej ilości urządzeń routery, przełączniki itd...)