Dr. Wührl Tibor Ph.D.
MsC 04 Ea IP címzés
Csomagirányítás elve A csomagkapcsolt hálózatok esetén a kapcsolás a csomaghoz fűzött irányítási információk szerint megy végbe. Az Internet Protokoll (IP) alapú útválasztás az OSI modell szerinti harmadik (úgynevezett „hálózati” - network) rétegben történik. Az útválasztás alapjául egy azonosító, az IP cím szolgál.
2
IPTV alapok
IP címek A napjainkban használatos IP címeket 4 byte-on (IPv4) ábrázoljuk, mely módszerrel elvileg 232, vagyis 4.294.967.296 állapot írható le. Abban az esetben, ha ez ennyi IP címet jelentene, akkor ez a négy byte elegendő lenne még egy darabig, de az IP címek struktúrája és az egyes tartományok kiosztása sajnos a rendelkezésre álló több mint négymilliárd lehetőséget jelentősen lecsökkentette. A kevés IP cím probléma feloldását már 1995-ben kidolgozták és az RFC2460-ban (1998-ban) szabványosították (IPv6). 3
IPTV alapok
IP címek Az IP címek, illetve IP tartományok kiosztása hierarchikus rendben történik. A legfelső szervezet, aki a „piramis” csúcsán áll az úgynevezett IANA (Internet Assigned Numbers Authority). IANA szervezetei:
4
IPTV alapok
IP címek – IPv4 Az IPv4 esetén az IP címek 4 byte-on, vagyis 4 x 8 biten ábrázoltak. A leírásmód decimális formátumban történik byte-onként, és az egyes egységeket a pont ’.’ karakter választja el.
xxxxxxxx
0 - 255
5
xxxxxxxx
.
IPTV alapok
0 - 255
xxxxxxxx
.
0 - 255
xxxxxxxx
.
0 - 255
IP címek – IPv4 Az IP filozófiája szerint kisebb hálózatokat kötnek össze más hálózatokkal, és így alakul ki egy nagyobb méretű hálózat. Ennek megfelelően egy IP címmel rendelkező végpont egy alhálózatnak is a tagja, így a cím két részből áll: • Network • Host Ez a módszer jelentősen egyszerűsíti a csomagok irányítását, mivel elegendő csak a célhálózatot megkeresni, a célhálózaton belüli irányítás már a helyi eszközök feladata. 6
IPTV alapok
IP címek – IPv4 – osztályos IP-k Az „A” osztály esetén a felső 8 bit jelenti a „network” címet, míg a maradék 24 biten helyezkedhettek el az eszközök címei.
0xxxxxxx
7
xxxxxxxx
0 – 127
.
Hálózati cím
I
IPTV alapok
0 – 255
xxxxxxxx .
0 – 255 Host cím
xxxxxxxx .
0 – 255
IP címek – IPv4 – osztályos IP-k A „B” osztályú IP címek esetén a „network” és „host” kettévágás éppen középen történik: 10xxxxxx 128 – 191
xxxxxxxx
.
Hálózati cím
8
IPTV alapok
0 – 255
xxxxxxxx
. I
0 – 255
xxxxxxxx
. Host cím
0 – 255
IP címek – IPv4 – osztályos IP-k A „C” osztályú IP címek esetén a hálózat azonosítását a felső három byte végzi, azonban a legértékesebb 3 bit értéke ebben az esetben ’110’, így a címezhető hálózatok maximális száma 221-2, azaz 2097152 db: 110xxxxx 192 – 223
xxxxxxxx .
0 – 255 Hálózati cím
9
IPTV alapok
xxxxxxxx .
0 – 255
xxxxxxxx .
0 – 255 I
Host cím
IP címek – IPv4 – osztályos IP-k Az úgynevezett „D” osztályba sorolt IP címek speciális osztályt alkotnak, nem oszthatók ki végpontok számára! Ebbe a címtartományba az úgynevezett multicast (többes címzésű) címek találhatók. xxxxxxxx
1110xxxx 224 – 239
.
0 – 255
xxxxxxxx .
0 – 255
xxxxxxxx .
0 – 255
Az IP Multicast címek alsó 23 bitje lefordítható a 01-00-5E-00-00-00 Ethernet Multicast MAC címek alsó 23 bitjére, így Ethernet helyi hálózatokba könnyen továbbíthatók. 10
IPTV alapok
IPv4 multicast – Eth multicast MAC
11
IPTV alapok
IP címek – IPv4 – nem publikus IP-k A nem publikus IP címeket az RFC1918 jelöli ki, melyek a következők: 10.0.0.0 - 10.255.255.255 172.16.0.0 - 172.31.255.255 192.168.0.0 - 192.168.255.255 Ha a nyilvános hálózatban ezen címek valamelyike megjelenik, a nyilvános hálózati router eldobja azt! 12
IPTV alapok
IP címek – alhálózati maszk Osztályos esetben ez a kettévágás fix, és byte határon történik. Sok esetben az adott osztály („A”, „B” vagy „C”) jóval több eszköz használatát tenné lehetővé az adott hálózatban, mint amennyire ténylegesen szükségünk van: „A” osztály esetén: 16.777.214 db; „B” osztály esetén: 65.534 db; „C” osztály esetén: 254 db. 13
IPTV alapok
IP címek – alhálózati maszk Alhálózati maszk (subnet mask): Az adott hálózatot további hálózatokra (subnet) bontjuk, vagyis a hálózati cím és a host cím határát a byte határról elmozdítva szabadon „tologatjuk” a maszk segítségével. A subnet kialakításának szabályait az RFC950 írja elő. 11111111 255
.
Hálózati cím
I
tartomány
14
00000000
IPTV alapok
0
00000000
.
0
00000000
.
Host cím tartomány
0
IP címek – alhálózati maszk Mint azt az osztályos IP címeknél láttuk, egy hálózatban ha „n” bit határozza meg a host címet, akkor az adott hálózatban 2^n – 2db eszköz kaphat helyet, ugyanis 1 cím magát a hálózatot azonosítja (ekkor az összes host címbit ’0’) és egy cím pedig az adott hálózatban a mindenkinek szóló úgynevezett „broadcast” üzenetet jelenti. Ez ugyanígy van az alhálózati kialakításoknál is!
15
IPTV alapok
IP címek – alhálózati maszk Példa egy alhálózati maszkolásra: 11111111 255
11111111 .
11011100
255
11111111 .
00001010
255
11111000 .
00000101
248 00000xxx
220
.
10
.
5
.
0-7
220
.
10
.
5
.
0
A 220.10.5.0 cím a maszkolási művelet (logikai ÉS) eredménye, és az alhálózatot azonosítja.
16
IPTV alapok
IP címek – alhálózati maszk A példában kialakított hálózatban összesen 6 db eszköz lehet. Az egyes eszközök címe pedig a következő: 220.10.5.1 : 255.255.255.248 220.10.5.2 : 255.255.255.248 220.10.5.3 : 255.255.255.248 220.10.5.4 : 255.255.255.248 220.10.5.5 : 255.255.255.248 220.10.5.6 : 255.255.255.248
17
IPTV alapok
IP címek – alhálózati maszk IP címhez a maszkot mindig hozzá kell írni, hiszen csak így értelmezhető az helyesen! A maszk leírása hosszú és „fáradságos”, ezért elterjedt egy rövidített leírás mód is, mely az IP címet követő ’/’ (per) jel után található szám megadja a subnet maszkban szereplő egyesek számát, vagyis azt, hogy a hálózati cím hány bites. Például a 220.10.5.1 : 255.255.255.248 megegyezik a 220.10.5.1/29 értékkel.
18
IPTV alapok
IPv6 Az IPv4 alulméretezése és pazarló felosztása tette szükségessé az IP cím méret megnövelését. 1998-ban kidolgozták és szabványba foglalták az IPv6-ot mely esetében az IP cím 128 bitből áll. A cím leírása hexadecimális formátumban történik 16 bites egységekben, az egységeket pedig kettősponttal választjuk el. 2001:0252:0000:0001:0000:0000:2008:0006
19
IPTV alapok
IPv6 A sok ‚0’ leírása fáradságos: 2001:0252:0000:0001:0000:0000:2 008:0006 Ezért egyszerűsítési lehetőségeket vezettek be: 2001:0252:0:0001:0:0:2008:0006 A kettőspontok között szereplő egy ‚0’ valójában ‚0000’-t jelent.
20
IPTV alapok
IPv6 További egyszerűsítés esetén, ha az egy nullának (ami valójában négy nulla és 16 bit értékét határozza meg) a leírását is elhagyjuk, ekkor a kettőspont helyett úgynevezett „négyespont” jelenik meg, valamint az egységenként a felső helyértékeken szereplő nullák is mindent további jelölés nélkül elhagyhatók. 2001:0252:0:0001:0:0:2008:0006 Mindezek tükrében az IP cím egyszerűbben: 2001:252:0:1::2008:6
21
IPTV alapok
IPv6 Az IPv6 esetében nincs hálózati maszk (vagyis, ha úgy fogjuk fel, hogy van, akkor az fix érték), a cím prefixek 64 bitesek. A címek 128 bites ábrázolása miatt 2^128 (körülbelül 3,4×10^38 db cím) a címtartomány kimeríthetetlennek tűnik. A Föld minden egyes négyzetméterére 6,67×10^23 darab IPv6 címet lehetne kiosztani (persze most is pazarlunk:).
22
IPTV alapok
IPv6 Néhány speciális IPv6 cím: ::/128 – csupa ‚0’-ból áll, ez a cím nem kiosztható; ::1/128 – localhost cím (loopback); ::ffff:IPv4 – átfordított (mapped) IPv4; fe80::/64 – analóg az IPv4-es 169.254.x.x autokonfigurációs címmel; ff00::/8 – multicast prefix a multicast címekhez 2002::/16 – 6 to 4 címek, a IANA speciális allokációja, ipv4-be ágyazott ipv6 23
IPTV alapok
IPv6 Az IPv4-ről az IPv6 címek használatára folyamatos az átállás, ezért gondoskodni kellett az együttműködésről. Lehetőség van az IPv4 címek IPv6 leképezésére, ezt „átfordításnak” szokták emlegetni, az angol szakkifejezés pedig a „mapped IPv4”. Az átfordított IPv4 címet onnan lehet felismerni, hogy az első 96 bit értéke egy előre definiált prefix (::ffff) {80db '0' és 16db '1'} és ehhez fűzzük hozzá a 32 bites IPv4 –es IP címet. 24
IPTV alapok
IPv6 Az IPv4 hálózaton az IPv6 csomagok úgynevezett „tunneling” eljárással továbbíthatók, ezt részletesebben később, az IP kapcsolások előadásban tekintjük át.
25
IPTV alapok
Köszönöm a Megtisztelő figyelmet! Dr. Wührl Tibor Ph.D.
[email protected]
26
IPTV alapok
