Hálózati architektúrák és protokollok PTI BSc

Hálózati architektúrák és protokollok PTI BSc

Javasolt irodalom: J.F. Kurose, K.W. Ross - Számítógéphálózatok működése – Alkalmazásorientált megközelítés A.S. Tanenbaum – Számítógéphálózatok irh.inf.unideb.hu/user/kuki/halo_pti_2016.pdf

Bevezetés

Számítógéphálózat Számítógéprendszerek valamilyen információátvitellel megvalósítható célért történő összekapcsolása

Erőforrásmegosztás

Megbízhatóság növelése

Emberi kommunikáció

Sebességnövelés

Csoportosítás méret szerint ~1m → multicomputer

~1km → helyi hálózat, LAN

Csoportosítás méret szerint ~10km → városi hálózat, MAN

~100+km → nagy kiterjedésű hálózat, WAN

Csoportosítás méret szerint Internet

Internet Felépítése: végrendszerek és a köztük lévő

információszállítási infrastruktúra, illetve elosztott alkalmazási platform.

Végrendszer → hoszt (P2P) Kliens-szerver modell esetén tovább bontható: kliens, szerver

Internet Hozzáférési hálózatok: Az a fizikai, vagy adatkapcsolat, mely a végrendszert a hálózat szélén lévő útvonalválasztóhoz csatolja

Otthoni hozzáférés Betárcsázó (dial-up) modem 56kb/s, lefoglalja a telefonvonalat, lassú, már meglévő telefonvonalon működik, DSL (Digital Subscriber Line): Telefontársaságok szolgáltatják a már meglévő vezetéken. FDM (frekvenciaosztásos multiplexelés), HFC (hybrid fiber-coaxial cable): jellemzően a kábeltv hálózat kiterjesztése. Osztott adatszóró közeg, TDM (időosztásos multiplexelés),

Vállalati hozzáférés Jellemzően helyi alhálózatokat alakítanak ki csillag topológiával, melyet egészében kapcsolnak az útvonalválasztóhoz. Debrecen FDDI - Fiber Distributed Data Interface

Vezeték nélküli hozzáférés Jellemzően két fajtája van: WiFi, mobilinternet 3G (3. generációs mobilinternet), 4G WiMax (telefonhálózattól független nagysebességű hozzáférés)

Vezeték nélküli hálózatok A Wi-Fi és a mobilinternet kombinációi

Wi-Fi Mobilnet

Alkalmazás

Nem

Nem

Irodai asztali számítógép

Nem

Igen

Laptop számítógép infrastruktúrától távol

Igen

Nem

Hálózat leárnyékolt betonépületben

Igen

Igen

Okostelefon infrastruktúrához közel

Csomagkapcsolás Csomagkapcsolás:

vonalkapcsolás Vonalkapcsolás:

Az internet szinte teljesen csomagkapcsolt

Protokoll rétegbesorolási modellek Protokoll → Protokollréteg → Rétegbesorolási modell

ISO/OSI modell

Hibrid modell

TCP/IP modell

Alkalmazási Megjelenítési

Alkalmazási

Viszony Szállítási

Szállítási

Hálózati

Hálózati

Adatkapcsolati Fizikai

Hoszt a hálóhoz

Filozófus-fordító-titkárnő architektúra

Fizikai réteg A fizikai réteg (physical layer) feladata az, hogy továbbítsa a biteket a kommunikációs csatornán. (Azaz a rétegnek biztosítania kell azt, hogy az egyik oldalon elküldött l-es bit a másik oldalon is 1-ként érkezzen meg, a 0 értékű bit pedig 0ként.) Ez a réteg tipikusan olyan kérdésekkel foglalkozik, hogy milyen átviteli közeget és milyen csatlakozókat használjunk, milyen kódolásokat (modulációt) alkalmazzunk (például: milyen feszültségszintet használjunk a logikai 1, és mekkorát a logikai 0 reprezentálásához), mennyi ideig tartson egy bit továbbítása, az átvitel megvalósítható-e egyszerre mindkét irányban, miként jön létre és hogyan bomlik le az összeköttetés, ha már nincs szükség rá, stb. Az átvitel adategysége (PDU) a bit vagy szimbólum.

Adatkapcsolati réteg Az adatkapcsolati réteg (data link layer) legfontosabb feladata az, hogy a fizikai szint szolgáltatásainak igénybevételével a hálózati réteg számára hibáktól mentes átvitelt biztosítson szomszédos állomások között. Ehhez az átviendő információt keretekbe (frame) szervezi (ezek tipikusan néhány száz vagy néhány ezer bájtból állnak), amelyek az adatokon kívül természetesen „szolgálati közleményeket" (azaz a társentitásnak szóló vezérlő információt) is tartalmaznak (például melyik állomás küldi melyik állomásnak, a címzettnek mit kell a kerettel tennie) ezeket a megfelelő sorrendben elküldi a célállomásnak, majd végül feldolgozza a vevő által visszaküldött nyugtázó kereteket (aminek során esetleg néhány keretet újra kell adnia). A kommunikáció adategysége tehát a keret.

Hálózati réteg

A hálózati réteg (network layer) fő feladata az, hogy az adatkapcsolati réteg szomszédos állomások közötti átviteli képességére építve megoldja a csomagok eljuttatását a forrásgéptől a célgépig. A legfontosabb kérdés itt az, hogy milyen útvonalon kell a csomagokat a forrásállomástól a célállomásig eljuttatni. A torlódásvédelem (congestion control) megvalósítása is e réteg feladata. Ebben a rétegben az adategységet csomagnak vagy datagrammnak nevezzük.

Szállítási réteg

A szállítási réteg (transport layer) legfontosabb feladata az, hogy kijavítsa a hálózati rétegben elő forduló esetleges hibákat (például csomagvesztés, sorrendcsere), és így végponttól végpontig terjedő megbízható átvitelt biztosítson. Ebben a rétegben az adategységet szegmensnek nevezzük.

Alkalmazási réteg

Az alkalmazási réteg (application layer) számos hálózati szolgáltatás protokollját tartalmazhatja, például: elektronikus levelezés, távoli bejelentkezés, különféle fájlátviteli és elérési protokollok. (Ezeket „látja" egy átlag felhasználó a hálózatból.) Ebben a rétegben az adategységet üzenetnek nevezzük

Protokoll rétegbesorolási modellek Protokoll → Protokollréteg → Rétegbesorolási modell Alkalmazási: szolgáltatások Megjelenítési: tömörítés, titkosítás, kódolás Viszony: szinkronizálás, felhasználói kapcsolatépítés

Hibrid modell Alkalmazási Szállítási Hálózati

Szolgáltatások Végpontok közötti hibamentes átvitel

Útvonalválasztás

Adatkapcsolati

Fizikai

Hibamentes adattovábbítás biztosítása

Bitek csatornárabocsátása

Enkapszuláció

Hibrid modell Alkalmazási Szállítási Hálózati

üzenet szegmens datagram

Adatkapcsolati

Fizikai

keret bitsorozat

Hálózati kapcsolóeszközök Kapcsolóelem Jelismétlő - Fizikai réteg, jelek erősítése HUB – Többportos jelismétlő (http://www.inf.unideb.hu/kmitt/konvkmitt/szamitogephalozatok_oktatasi_segedlet/anim/hub.swf) Híd – Adatkapcsolati réteg, szelektív Kapcsoló – Többportos híd Útválasztó - Hálózati réteg (IP-cím) Átjáró – Szállítási réteg és felette

Hálózati kapcsolóeszközök GW eth0

eth0

R

eth1 eth2

r

s

H

eth0

s Hub

H

Hub

eth0

H

eth0

eth0

H

eth0

H eth0

H

eth0

H

H

eth0

A fizikai réteg

Csavart érpár UTP= Árnyékolatlan csavart érpár (Unshielded Twisted Pair)

FTP= Árnyékolt csavart érpár (Folied Twisted Pair)

STP= Árnyékolt csavart érpár (Shielded Twisted Pair)

(Kép eredetije: http://www.argep.hu/trend/CAT5/CAT-5-falikabel.html)

Bekötés – T568A

(Kép eredetije: http://www.bsselektronika.hu/index.php?w=oaDdXV7hzh)

Bekötés – T568B


Egyenes kábel : A-A (v. B-B)


Egyenes kábel : A-A (v. B-B)

Pl. PC - Kapcsoló


Kereszt bekötés : A-B


Kereszt bekötés : A-B

Pl. PC - PC


Bekötések kapcsolási vázlata


Optikai kábelek


Az adatkapcsolati réteg

Adatkapcsolati réteg

• A MAC alréteg feladata meghatározni, hogy az adott pillanatban az állomások közül melyik adhat a csatornán. • Az LLC alréteg feladata a forgalomszabályozás (flow control), a hibajavító kódolás, a nyugtázás és (szükség esetén) az ismétléskérés.

Adatkapcsolati réteg Közegelérés:

Réselt ALOHA Az átviteli közeg elérési idejét résekre osztjuk. Ha küldendő keret van, a következő időrésben kiküldjük Ha ütközés volt, akkor a következő résben p valószínűséggel újraküldjük, amíg végül sikeres nem lesz a küldés Egyszerű ALOHA Nincsenek rések, ha küldendő keret van rögtön továbbítjuk Ha ütközés volt, a keret küldése után p valószínűséggel újraküldünk

1-p valószínűséggel várunk még egy keretidőt

CSMA(/CD)

Közegelérés : CSMA – Carrier Sense Multiple Access Adás előtt belehallgatunk a csatornába, hogy szabad-e Ha igen, megkezdjük az adást Ha nem, véletlen ideig várunk

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Ha valaki velem azonos időben kezd adni, elhallgatok és véletlen ideig várok

MAC-cím Egyedi eszközazonosító, kiosztását az IEEE felügyeli Formája: xx:xx:xx:xx:xx:xx – ahol x hexadecimális számjegy Azonos gyártótól származó eszközök fizikai címének első három bájtja azonos ARP (Address Resolution Protocol) IP-cím alapján MAC-cím megadása alhálón belül (enkapszulációhoz szükséges) Hogyan kerül be egy új adat (címpár) a táblázatba? 1. ARP kérdés: Ki tudja az X hálózati cím fizikai címét? 2. A kérdés keretét üzenetszórásos küldéssel az alhálózat valamennyi csomópontja megkapja és feldolgozza. 3. Ha valamely csomópont “magára ismer“ az X hálózati címben, akkor a saját fizikai címével megválaszolja az ARP kérdést. Más alhálóba történő kommunikáció esetén mindig a következő csomópont címét keressük ki

MAC-cím Egyedi eszközazonosító, kiosztását az IEEE felügyeli Formája: xx:xx:xx:xx:xx:xx – ahol x hexadecimális számjegy Azonos gyártótól származó eszközök fizikai címének első három bájtja azonos Standards.ieee.org/develop/regauth/oui/public.html Az alábbi karaktersorozatok közül melyek lehetnek fizikai címek? A lehetséges fizikai címek közül melyek tartoznak azonos gyártóhoz? F1:19:63:DC:95:24 F1:19:53:BA:5C:11 F1:19:63:H5:54:C4

D9:14:FF:34:A5:BB F1:19:63:34:A5:BB D9:14:FF:DC:95:24

A1:19:55:CD:0F

Adatkapcsolati réteg Feladat: Hogyan kérdeznéd le Windows rendszeren géped ARP tábláját? > arp –a

Az ARP-tábla kiíratása

Feladat: Hogyan kérdeznéd le linux rendszeren géped ARP tábláját? $arp

Hogyan kérdeznéd le a tiéddel egy alhálózatban lévő gép MAC címét? $ping ip_cím → (Így a gép fizikai címe bekerül az ARP táblába) $arp

Ethernet kapcsolás A kapcsolók minden portjukhoz a kapcsolási táblában tárolják le az adott porton elérhető gépek Ethernet (MAC) címét. A kapcsolók dinamikusan kezelik kapcsolási táblájukat (az érkező keretek forráscíme alapján).

Animáció: http://www.inf.unideb.hu/kmitt/konvkmitt/szamitogephalozatok_oktatasi_segedlet/anim/switch.swf

Ethernet kapcsolat ellenőrzése $su vagy $sudo –i

Interfész lekérdezése: $ifconfig eth0 Interfész kikapcsolása: $ifconfig eth0 down

Interfész bekapcsolása: $ifconfig eth0 up Információk minden elemről: $ifconfig -a Egyéb eszközök: $mii-tool $ethtool

$setxkbmap hu

A hálózati réteg

Hálózati réteg – IP-cím IP-cím: hierarchikus logikai azonosító. A hálózaton minden csomópontnak rendelkeznie kell legalább egy IP-címmel. Felépítése: 4 bájtos azonosító pontozott decimális formában (8 bitenként)

1 bájt átváltása decimális számmá: 1 0 0 1 1 0 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 128+16+8+2+1 = 155 Feladat: Alakítsd át a 11000000 10101000 00000000 11111010 IP címet pontozott decimális formájúra Megoldás: 192.168.0.250

IP cím Pontozott decimális formájú IP cím visszaalakítása bináris formára Példa: 193.6.181.75

Bájtonként kell átalakítani 193 193-128= 65 65-64=

1 1 1 1 1 1

?>= 128 ?>= 64

1 1

0 0

1 0

0 1

?>= 32 ?>= 16 ?>= 8 ?>= 4 ?>= 2 ?>= 1

0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 1 0

1 1 0 1 0 1

0 0 1 0 1 1

Megoldás: 11000001 00000110 10110101 01001011

IP-címosztályok

IP-címosztályok A címosztály meghatározása

IP-címosztályok A címosztály meghatározása decimális jelölés esetén

IP-címosztályok Melyik osztályba tartoznak az alábbi IP-címek? 10110011 01111101 00000111 10101010 63.240.17.128 11001111 11111111 00110000 10000000 220.13.135.6 12.12.12.12

IP-címosztályok •Nem egyedi címeket, hanem címtartományokat (hálózat azonosítókat) osztanak ki az intézményeknek. •Az IP cím eleje a hálózat azonosítója, a vége a csomópont azonosítója (a hálózaton belül). •Az IP forgalomirányítás a hálózati azonosítókra épül. •Hány bit hosszú legyen a hálózat azonosítója? •Ha túl kicsi, akkor a nagy tartományok kihasználatlanok. •Ha túl nagy, akkor csak kis alhálózatok kezelhetők.

IP-címosztályok Bit#

1

7

A osztály

0

Hálózat #

Bit#

1 1

B osztály

1 0

Bit#

C osztály

1 1 1

1 1 0

24 Hoszt #

14

16

Hálózat #

Hoszt #

21

Hálózat #

8

Hoszt #

Netmaszk A hálózati maszk (netmask): – Egy olyan 32 bites maszk, mely 1-es bit értékeket tartalmaz a hálózat és alhálózat azonosításában résztvevő bithelyeken és 0ás bit értékeket tartalmaz a csomópont azonosítására szolgáló bithelyeken. A hálózati maszk segítségével az eredetileg az osztályba sorolás által (statikusan) meghatározott hálózat-gép határ módosítható. Prefix hossz: – A hálózati maszkban szereplő 1-es értékek darabszáma (a hálózat azonosító bithelyek darabszáma).

IP-címosztályok Osztály Prefix Netmaszk A 8 255.0.0.0 B 16 255.255.0.0 C 24 255.255.255.0 D – multicast címek E – speciális célra fenntartva

Első bitek Tartomány 0.. 0-127 10... 128-191 110... 192-223

Speciális IP címek: 0 … 0: aktuális gép (nem lehet célcím) 0 … 0 hoszt: aktuális hálózaton a hoszt (nem lehet célcím) hálózat 0 … 0: hálózatazonosító hálózat 1 … 1: üzenetszórás a hálózaton 1 … 1: üzenetszórás saját hálózaton 127.bármi: loopback

Netmaszk Olyan 32 tagú bitsorozat, melyben 1 értékkel helyettesítettük a kapcsolódó IPcím hálózati azonosító bitjeit és 0-val a csomópont azonosító biteket. Prefix hossz: a netmaszk elején elhelyezkedő 1-ek száma Példa: 17 prefix hosszú netmaszk: 11111111 11111111 10000000 0000000

Szokás az IP-cím után / jellel elválasztva megadni (193.6.181.75/17) vagy pontozott decimális alakban: 255 . 255 . 128 . 0 Hálózat azonosító = IP & netmaszk 193.6.181.75 → 11000001 00000110 10110101 01001011 255.255.128.0 → 11111111 11111111 10000000 00000000 & → 11000001 00000110 10000000 00000000

HA

→

193 . 6

. 128 . 0

Feladat: Mi a hálózat azonosítója a 193.6.231.132 IP című hosztnak 16 és 26 prefix hosszúságú netmaszk esetén? Megoldás: (193.6.0.0; 193.6.231.128)

Netmaszk Csomópont azonosító = IP & !netmaszk 193.6.181.75 → 11000001 00000110 10110101 01001011 255.255.128.0 → 00000000 00000000 01111111 11111111 & → 00000000 00000000 00110101 01001011

CSA

→

0

. 0

. 53 . 75

Feladat: Mi a csomópontazonosítója a 193.6.231.132 IP című hosztnak 16 és 26 prefix hosszúságú netmaszk esetén? Megoldás: (0.0.231.132; 0.0.0.4)

Példa feladat: Adott a 172.19.135.44/22 IP cím - add meg a hozzá tartozó netmaszkot pontozott decimális alakban - határozd meg a fentiekből a hálózati azonosítót pontozott decimális alakban - határozd meg a csomópontazonosítót pontozott decimális alakban

Kiosztható címek Egy adott hálózatban a címtartomány a hálózati azonosítótól (HA 0...0) az adott hálón értelmezett üzenetszórási címig terjed (HA 1...1) Ugyanezen hálózaton a kiosztható címek halmaza a címtartomány, kivéve a hálóazonosítót és az üzenetszórási címet Feladat: Határozzuk meg a 193.6.128.0/18 hálózatban a címtartományt, a legkisebb és a legnagyobb kiosztható címet

Kiosztható címek Netmaszk: 255.255.192.0 → 11111111 11111111 11000000 00000000 Hálózati azonosító: 193.6.128.0 → 11000001 00000110 10000000 00000000 Legkisebb cím: 11000001 00000110 10000000 00000001 193 . 6 . 128 . 1 Legnagyobb cím: 11000001 00000110 10111111 11111110 193 .

6 . 191 . 254

Megoldás: Címtartomány → 193.6.128.0 – 193.6.191.255 Legkisebb cím → 193.6.128.1 Legnagyobb cím → 193.6.191.254

Alhálózatok

3 extra bit az alhálózatok definiálásához

2n = 23 = 8 alhálózat;

Alhálózatok Példa: – – – – –

IP cím: 221.125.102.0 Alapértelmezett hálózati maszk: 255.255.255.0 Használjunk 3 bitet alhálózat azonosításra. Hálózati maszk: 255.255.255.224 Összesen 8 alhálózat elkülönítésére van lehetőség.

Alhálózatok Az alhálózatok címei:

Alhálózat

Kiosztható címek

Üzenetszórási cím

1

221.125.102.0/27

221.125.102.1-30/27

221.125.102.31/27

2

221.125.102.32/27

221.125.102.33-62/27

221.125.102.63/27

3

221.125.102.64/27

221.125.102.65-94/27

221.125.102.95/27

4

221.125.102.96/27

221.125.102.97-126/27

221.125.102.127/27

5

221.125.102.128/27 221.125.102.129-158/27

221.125.102.159/27

6

221.125.102.160/27 221.125.102.161-190/27

221.125.102.191/27

7

221.125.102.192/27 221.125.102.193-222/27

221.125.102.223/27

8

221.125.102.224/27 221.125.102.225-254/27

221.125.102.255/27

CIDR Classless Inter-Domain Routing xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

hálózat

alhálózat

csomópont

CIDR Minta kérdések: - Hány bit szükséges 7 alhálózat azonosítására? - Hány bit szüséges 1500 csomópont megcímzéséhez? - Hány csomópontnak adhatunk címet 11 biten? A 192.168.0.0 / 24 hálózatot osszuk fel 6 alhálózatra!

11000000 10101000 00000000 00000000 11000000 10101000 00000000 00000000 11000000 10101000 00000000 00100000 11000000 10101000 00000000 01000000 11000000 10101000 00000000 01100000 11000000 10101000 00000000 10000000 11000000 10101000 00000000 10100000 11000000 10101000 00000000 11000000 11000000 10101000 00000000 11100000

192.168.0.0 192.168.0.32 192.168.0.64 192.168.0.96 192.168.0.128 192.168.0.160 192.168.0.192 192.168.0.224

CIDR Feladat: Határozzuk meg a kapott hálózatok címtartományát. 11000000 10101000 00000000 00000000 11000000 10101000 00000000 00100000 11000000 10101000 00000000 01000000 11000000 10101000 00000000 01100000 11000000 10101000 00000000 10000000 11000000 10101000 00000000 10100000

00000000 – 00011111 00100000 – 00111111 01000000 – 01011111 01100000 – 01111111 10000000 – 10011111 10100000 – 10111111

0-31 32-63 64-95 96-127 128-159 160-191

192.168.0.0/27 192.168.0.32/27 192.168.0.64/27 192.168.0.96/27 192.168.0.128/27 192.168.0.160/27

LK 1 33 65 97 129 161

LN 30 62 94 126 158 190

CIDR A kiszolgálóhoz (150.60.0.0/16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok?

xxxxxxxx xxxxxxxx

0xxxxxxx xxxxxxxx 00xxxxxx xxxxxxxx

1xxxxxxx xxxxxxxx 01xxxxxx xxxxxxxx

CIDR A kiszolgálóhoz (150.60.0.0/16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok 2000, 4000, 900, 8000 → 8000, 4000, 2000, 900 16-13 = 3 bit hálóazonosító → 000 8000 < 213 4000 < 212 2000 < 211 900 < 210

16-12 = 4 bit hálóazonosító → 0010 16-11 = 5 bit hálóazonosító → 00110 16-10 = 6 bit hálóazonosító → 001110

000xxxxx xxxxxxxx

001xxxxx xxxxxxxx

0010xxxx xxxxxxxx

0011xxxx xxxxxxxx

00110xxx xxxxxxxx 001110xx xxxxxxxx


CIDR A kiszolgálóhoz (150.60.0.0/16) 4000, 900, 8000 és 2000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik kis időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok 1. 8000 → 000 → 150.60.000000002.0 → 150.60.0.0/19 2. 4000 → 0010 → 150.60.001000002.0 → 150.60.32.0/20 3. 2000 → 00110 → 150.60.001100002.0 → 150.60.48.0/21 4. 900 → 001110 → 150.60.001110002.0 → 150.60.56.0/22 Címtartományok, maszkok 1. 150.60.0.0 → 150.60.31.255 2. 150.60.32.0 → 150.60.47.255 3. 150.60.48.0 → 150.60.55.255 4. 150.60.56.0 → 150.60.59.255

Maszk: 255.255.224.0 Maszk: 255.255.240.0 Maszk: 255.255.248.0 Maszk: 255.255.252.0

CIDR

Oszd fel a 150.60.56.0/22 hálót 8 további alhálózatra. 150.60.001110002.000000002 → 150.60.56.0/25 150.60.001110002.100000002 → 150.60.56.128/25 150.60.001110012.000000002 → 150.60.57.0/25 150.60.001110012.100000002 → 150.60.57.128/25 150.60.001110102.000000002 → 150.60.58.0/25 150.60.001110102.100000002 → 150.60.58.128/25 150.60.001110112.000000002 → 150.60.59.0/25 150.60.001110112.100000002 → 150.60.59.128/25

CIDR A kiszolgálóhoz (150.60.0.0/16) 4000, 900, 2000 és 8000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? 16-12 = 4 bit hálóazonosító → 0000

212

4000 < 900 < 210 2000 < 211 8000 < 213

16-10 = 6 bit hálóazonosító → 000100

16-11 = 5 bit hálóazonosító → 00011 16-13 = 3 bit hálóazonosító → 001

000xxxxx xxxxxxxx

0000xxxx xxxxxxxx

001xxxxx xxxxxxxx

0001xxxx xxxxxxxx


00011xxx xxxxxxxx

000101xx xxxxxxxx

CIDR A kiszolgálóhoz (150.60.0.0/16) 4000, 900, 2000 és 8000 csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok?

1. 4000 → 0000 → 150.60.000000002.0 → 150.60.0.0/20 2. 900 → 000100 → 150.60.000100002.0 → 150.60.16.0/22 3. 2000 → 00011 → 150.60.000110002.0 → 150.60.24.0/21 4. 8000 → 001 → 150.60.001000002.0 → 150.60.32.0/19

1. 150.60.000000002.0 → 2. 150.60.000100002.0 → 150.60.000101002.0 → 3. 150.60.000110002.0 → 4. 150.60.001000002.0 →

150.60.0.0 – 150.60.15.255 150.60.16.0 – 150.60.19.255 150.60.20.0 – 150.60.23.255 – nincs kiosztva 150.60.24.0 – 150.60.31.255 150.60.32.0 – 150.60.63.255

CIDR A kiszolgálóhoz (190.24.0.0/16) 2000 (Cambridge University), 4000 (Oxford University) és 1000 (Edinborough University) csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? 1. 2000 → 00000 → 190.24.000000002.0 → 190.24.0.0/21 2. 4000 → 0001 → 190.24.000100002.0 → 190.24.16.0/20 3. 1000 → 000010 → 190.24.000010002.0 → 190.24.8.0/22

1. 190.24.000000002.0 → 2. 190.24.000100002.0 → 3. 190.24.000010002.0 → 190.24.000011002.0 →

190.24.0.0 – 190.24.7.255 190.24.16.0 – 190.24.31.255 190.24.8.0 – 190.24.11.255 190.24.12.0 – 190.24.15.255 – nincs kiosztva

CIDR útválasztás Edinborourgh Hálózat azon. 10111110 00011000 00001000 00000000 Maszk 11111111 11111111 11111100 00000000 Cambridge Hálózat azon. 10111110 00011000 00000000 00000000 Maszk 11111111 11111111 11111000 00000000 Oxford Hálózat azon. 10111110 00011000 00010000 00000000 Maszk 11111111 11111111 11110000 00000000

CIDR útválasztás Egy csomag érkezik a 190.24.17.4 címre. Melyik hálózatba kell továbbítani?

IP-cím binárisan: 10111110 00011000 00010001 00000100 IP-cím ÉS Netmaszk, amíg találat nincs a hálózatazonosítóra:

Edinborough 10111110 00011000 00010001 00000100 11111111 11111111 11111100 00000000 10111110 00011000 00010000 00000000  Nincs találat

Cambridge 10111110 00011000 00010001 00000100 11111111 11111111 11111000 00000000 10111110 00011000 00010000 00000000  Nincs találat Oxford 10111110 00011000 00010001 00000100 11111111 11111111 11110000 00000000 10111110 00011000 00010000 00000000  Találat

CIDR A kiszolgálóhoz (190.24.0.0/16) 4000 (Oxford University), 1000 (Edinborough University) és 2000 (Cambridge University) csomópont címzésére alkalmas címtartomány-igény érkezik nagy időkülönbséggel. Melyek lesznek az egyes tartományok? 1. 4000 → 0000 2. 1000 → 000100 3. 2000 → 00011

→ 190.24.000000002.0 → 190.24.0.0/20 → 190.24.000100002.0 → 190.24.16.0/22 → 190.24.000110002.0 → 190.24.24.0/21

1. 190.24.000000002.0 → 2. 190.24.000100002.0 → 190.24.000101002.0 → 3. 190.24.000110002.0 →

IK-132 190.24.0.0 – 190.24.15.255 190.24.16.0 – 190.24.19.255 190.24.20.0 – 190.24.23.255 – nincs kiosztva 190.24.24.0 – 190.24.31.255

Házi feladat Mi történik, ha a fenti címtartomány-igények kis időkülönbséggel érkeznek?

Maszkolással döntse el, merre kell továbbítani a 190.24.22.6 IP-címre érkező csomagot.

Route tábla Lekérdezése : $ route –n (> route print) $ netstat –rn (> netstat –nr)

Eredmény célhálózat :

átjáró

netmaszk

interfész

Route tábla Útválasztás: - netmaszk prefix hossz alapján csökkenő sorrendben haladok a bejegyzéseken - az IP-t maszkolom a megfelelő netmaszkkal - ha a megfelelő célhálót kapom vissza, elküldöm a csomagot a megfelelő átjáróra, egyébként lépek a következő sorra - az alapértelmezett átjáró sora bármely címre megfelel

Route tábla Feladat: A routing tábla alapján merre kell haladniuk a 184.93.146.5, a 184.93.145.70, és a 193.6.138.45 IP-címnek szóló csomagoknak?

Hálózati konfiguráció - DHCP Dinamikus állomáskonfiguráló protokoll (Dynamic Host Configuration Protocol, rövidítve DHCP)

Ez a protokoll azt oldja meg, hogy a hálózatra csatlakozó hálózati végpontok automatikusan megkapják a hálózat használatához szükséges beállításokat. Ilyen szokott lenni például az IP-cím, hálózati maszk, alapértelmezett átjáró stb. A DHCP szerver-kliens alapú protokoll, nagy vonalakban a kliensek által küldött DHCP kérésekből, és a szerver által adott DHCP válaszokból áll. A DHCP-vel dinamikusan oszthatóak ki az IP-címek, tehát a hálózatról lecsatlakozó számítógépek IP-címeit megkapják a hálózatra felcsatlakozó számítógépek, ezért hatékonyabban használhatóak ki a szűkebb címtartományok.

Hálózati konfiguráció $ ifconfig Kapcsoló nélkül kiíratja a csomópont aktuális hálózati interfész beállításait. Kapcsolókkal alkalmas azok beállítására. $ ifconfig interfésznév ip_cím broadcast broadcast_cím netmask netmaszk

Feladat: Milyen módon lehetne bállítani az aktuális csomóponton, hogy az az eth0 interfészén keresztül csatlakozzon a 191.168.0.0/16 hálózatba, míg eth1 interfészén keresztül a 193.6.181.0/26 hálózatba. Mindkét esetben a legkisebb kiosztható címet adjuk meg. $ ifconfig eth0 191.168.0.1 broadcast 191.168.255.255 netmask 255.255.0.0 $ ifconfig eth1 193.6.181.1 broadcast 193.6.181.63 netmask 255.255.255.192

Vagy a kompakt formával: $ ifconfig eth0 191.168.0.1/16

$ ifconfig eth1 193.6.181.1/26

Hálózati konfiguráció $ route Kapcsoló nélkül kiíratja a route táblát. Kapcsolókkal alkalmas sorokat adhatunk a táblához. $ route add -net hálózat_cím netmask netmaszk {dev interfész | gw ip_cím}

$ route add default gw ip_cím Feladat: Milyen módon lehetne bállítani az aktuális csomóponton, hogy az az eth0 interfészén keresztül csatlakozzon a 191.168.0.0/16 hálózatba, míg eth1 interfészén keresztül a 193.6.181.0/26 hálózatba. Mindkét esetben a legkisebb kiosztható címet adjuk meg.

Állítsuk be a fenti csomópont route tábláját úgy hogy az a csomagokat a megfelelő hálóba továbbítsa. Az alapértelmezett átjáró címe legyen 193.6.181.2 $ route add -net 191.168.0.0 netmask 255.255.0.0 dev eth0 ($route add –net 191.168.0.0/16 eth0) $ route add -net 193.6.181.0 netmask 255.255.255.192 dev eth1 $ route add default gw 193.6.181.2

Hálózati konfiguráció 192.168.0.0/26 H1

eth0 192.168.0.128/26 H2 eth0

GW eth0 R

eth2

193.6.181.1 255.255.255.0

eth1 Feladat: konfiguráld a fenti ábrán szereplő R routert. A router az eth0 interfészén keresztül kapcsolódik a H1 hosztot tartalmazó és az eth1 interfészén keresztül a H2 hosztot tartalmazó hálózathoz. Az internetet a GW átjáról keresztül éri el.

$ ifconfig eth0 192.168.0.1 broadcast 192.168.0.63 netmask 255.255.255.192 $ ifconfig eth1 192.168.0.129 broadcast 192.168.0.191 netmask 255.255.255.192 $ ifconfig eth2 193.6.181.2 broadcast 193.6.181.255 netmask 255.255.255.0 $ route add -net 192.168.0.0 netmask 255.255.255.192 dev eth0 $ route add -net 192.168.0.128 netmask 255.255.255.192 dev eth1 $ route add -net 193.6.181.0 netmask 255.255.255.0 dev eth2 $ route add default gw 193.6.181.1

Route tábla Az előbbi példa R routerének táblála:

Célhálózat

Átjáró

Netmaszk

Interfész

192.168.0.0

0.0.0.0

255.255.255.192

eth0

192.168.0.128

0.0.0.0

255.255.255.192

eth1

193.6.181.0

0.0.0.0

255.255.255.0

eth2

0.0.0.0

193.6.181.1

0.0.0.0

eth2

Hálózati konfiguráció

Feladat: Konfiguráljuk a fenti ábrán szereplő Hx csomópontok és Ry routerek interfészeit a megfelelő hálózat címtartományából, majd állítsuk be a routing táblákat úgy, hogy minden eszköz el tudjon érni minden eszközt. Ha a csomag címzettje egyéb hálózathoz tartozik, a csomagot az ISP_R router irányába továbbítsuk.

A szállítási réteg

Szállítási réteg

3>= 5

4

4

TCP

UDP

Transmission Control Protocol

User Datagram Protocol

nyalábolás/nyalábbontás

adatintegritás megbízható adatszállítás forgalomszabályozás

5

UDP/TCP UDP (User Datagram Protocol): Összeköttetés nélküli szállítás - Alkalmazási szinten szabályozható - Nincs összeköttetés felépítés - Állapotmentes összeköttetések - Kis csomagfejrész többletterhelés TCP (Transmission Control Protocol): Összeköttetés alapú szállítás - állandó kapcsolat épül fel → háromutas kézfogás - nagyobb fejrész (forgalomirányításhoz) - sorszám -> nyugtaszám - vételi ablak - opciók (beállító üzeneteknél) - jelzőmező (ACK, RST, SYN, FIN, PSH, URG)

Port azonosítók Port azonosítók: 16 bit, 0-65535 Kapcsolat azonosítása: Protokoll + IP(fa) + Port(Fa) + IP(cél) + PORT(cél)

Regisztrált szolgáltatások listája: /etc/services $ cat /etc/services $ cat /etc/services | grep HTTP $ grep ”http” /etc/services $ less /etc/services Nézzük meg az ismertebb szolgáltatások portszámai (FTP, Telnet, SSH, SMTP, HTTP, HTTPs, DNS)

Háromutas kézfogás SYN + sorszám

ACK+SYN+nyugtaszám+sorszám

ACK+nyugtaszám

http://www.inf.unideb.hu/kmitt/konvkmitt/szamitogephalozatok_oktatasi_segedlet/anim/tcp.swf

Az alkalmazási réteg

Hálózati alkalmazási archtektúrák Kliens-szerver architektúra Kliens: kérések, szakaszos működés Szerver: válaszok, folyamatos működés, IP-cím Pl. web, ftp, email

P2P (peer to peer) arcitektúra Egyenrangú társak közötti kommunikáció Felhasználók által kezelt eszközök Önskálázhatóság Biztonsági nehézségek Pl. fájlcserélők, IP-telefon stb.

Kommunikáló folyamatok hoszt vagy szerver

hoszt vagy szerver

folyamat

Az alkalmazásfejlesztő kezeli

socket

socket

TCP – pufferekkel, változókkal

folyamat

Internet

TCP – pufferekkel, változókkal

Az OS kezeli

Szállítási szolgáltatás TCP – Összeköttetés-alapú szolgáltatás UDP – Összeköttetés nélküli szolgáltatás A TCP továbbfejlesztése alkalmazás rétegben implementált kiegészítésekkel: SSL (Secure Sockets Layer)

Internetes alkalmazások

Alkalmazás

Rétegprotokoll

Szállítási protokoll

E-mail

SMTP

TCP

Távoli terminálelérés

Telnet

TCP

Web

HTTP

TCP

Fájlátvitel

FTP

TCP

Multimédia

HTTP

TCP v. UDP

Internetes telefon

SIP, RTP (v. Skype)

UDP

Internetes alkalmazások - példa Web Kliens-szerver alkalmazás, összetevői: Formátumszabvány – HTML Webböngészők – Firefox, Chrome stb. Webszerverek – pl. Apache Alkalmazási protokoll – HTTP

Weboldal: alap HTML-fálj, hivatkozott dokumentumok, egyéb hivatkozások URL (Uniform Resource Locator): hosztnév+elérési útvonal http://irh.inf.unideb.hu/user/kuki/halo_pti_2016.pdf

A HTTP áttekintése HTTP Kliens – HTTP-kérés Szerver – HTTP-válasz

Időleges összeköttetés: Minden kérés-válasz külön TCP-összeköttetéssel Állandó összeköttetés: Több pár ugyanazon a TCP-összeköttetéssel Port: 80 RTT – Round Trip Time Párhuzamos TCP-kapcsolatok

A HTTP kérés és válasz

TCP-összeköttetés kezdeményezése RTT

Fájl kérése Fájlátvitel ideje

RTT A fájl megérkezett

idő

idő

HTTP-üzenetformátumok HTTP-kérés Kéréssor: metódus, URL, verzió Fejlécsorok: név: , érték : név: , érték Üres sor Törzs GET /valahol/index.html HTTP/1.1 Host: www.egyetem.hu User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:hu

HTTP-üzenetformátumok HTTP-válasz Állapotsor: verzió, állapotkód, állapotszöveg Fejléccorok: név: , érték : név: , érték Üres sor Törzs HTTP/1.1 200 OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …... Content-Length: 6821 Content-Type: text/html

Adatok ...

HTTP-üzenetformátumok HTTP-válasz

A leggyakrabbanhasznált metódusok: GET , HEAD (v1.0) Ezeken kívül még 6 egyéb metódus létezik (POST (v1.0), PUT, DELETE, TRACE, OPTIONS, CONNECT)

Állapotkódok: 1xx: Informatív 2xx: Siker (pl. 200) 3xx: Átirányítás 4xx: Kliens hiba (pl. 404) 5xx: Szerver hiba

Sütik (cookies): a felhasználói állapot megőrzése szerveroldal: Adatb. bejegyzés (válaszban: Set-cookie: szám) kliensoldal: sütifájlok (kérésben: Cookie: szám)

HTTP példák telnet irh.inf.unideb.hu 80 GET /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet irh.inf.unideb.hu 80 GET /user/kuki/index.htm HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu

telnet irh.inf.unideb.hu 80 HEAD /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu telnet irh.inf.unideb.hu 80 head /user/kuki/index.html HTTP/1.1 Host: irh.inf.unideb.hu

telnet www.laev.hu 80 HEAD /index.php HTTP/1.1 Host: www.laev.hu

Az FTP áttekintése FTP FTP felhaszn. kliens interfész Felhasználó v. hoszt

fájlátvitel

Helyi fájlrendszer

Két párhuzamos TCP-összeköttetés vezérlési összeköttetés (control, port 21) adatátviteli összeköttetés (data, port 20)

FTP szerver Távoli fájlrendszer

A fontosabb FTP-parancsok  USER felhasználónév (pl. anonymous) PASS jelszó  LIST (távoli fájllista)  RETR fájlnév (letöltés)  STOR fájlnév (feltöltés)  MKD mappa (könyvtár létrehozás)  RMD mappa (könyvtár törlés)  CWD mappa (könyvtár váltás)  QUIT (kilépés)

A fontosabb FTP-üzenetek 125 Data connection already open; transfer starting. 150 File status okay; about to open data connection. 200 Command okay. 221 Service closing control connection. 226 Closing data connection. 230 User logged in, proceed. 250 Requested file action okay, completed. 331 User name okay, need password. 421 Service not available, closing control connection. 425 Can't open data connection. 426 Connection closed; transfer aborted. 452 Requested action not taken. Insufficient storage space in system. 500 Syntax error, command unrecognized. 502 Command not implemented. 503 Bad sequence of commands. 530 Not logged in. 550 Requested action not taken.

FTP példák Az ftp.debian.org helyen névtelen belépéssel listázni a gyökérkönyvtár tartalmát és letölteni a README fájlt.

Windows vagy Linux kliensprogramok segítségével.

FTP FTP két csatornájának szemléltetése telnet segítségével.

1. terminál

2.terminál

telnet ’ftp_cím’ 21 (pl. ftp.externet.hu) USER ’felhasználó’ PASS ’jelszó’ PASV telnet ’ftp_cím’ ’terminal1_pasv_alapjan_számított_port’ LIST CWD ’könytár’ RETR ’letöltendő_file’ STOR ’feltöltendő_file’ QUIT PASV alapján port szímtása: (az első négy tag az IP) az utolsó előtti szám * 256 + az utolsó szám

e-mail

szerver

POP3/IMAP

SMTP

szerver

SMTP SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

kliens

POP: Post Office Protocol IMAP: Interim Mail Access Protocol IMAP2: Interactive Mail Access Protocol IMAP4: Internet Message Access Protocol MIME: Multipurpose Internet Mail Extension

e-mail 1 kliens

2

Levelező szerver 3

Hozzáférési protokollok (6) POP3 [RFC 1939] user pass list retr dele quit

Levelező szerver 4

kliens 6

5

IMAP4 [RFC 3501]

SMTP POP3 portja: $ cat /etc/services | grep smtp

$ telnet ’mail_server’ 25 HELO xy MAIL FROM: xyz@mail_server RCPT TO: [email protected] DATA A levél szövege

. QUIT

POP3 Feladat: Olvassuk el levelinket telnet segítségével. POP3 portja: $ cat /etc/services | grep pop3

$ telnet ’mail_server’ 110 USER ’felhasználó’ PASS ’jelszó’ LIST retr ’levél_sorszám’ QUIT

A legtöbb mail szerver már ssl-t használ → elérés ssl segítségével: $ openssl s_client -connect pop.gmail.com:995

IMAP Az openssl segítségével ugyanúgy csatlakozhatunk távoli levelező szerverünkhöz, mint POP3 esetén. IMAP portja: $ cat /etc/services | grep imap

Csatlakozás telnet segítségével:

$ telnet ’mail_server’ 143 A legtöbb mail szerver már itt is ssl-t használ → elérés ssl segítségével: $ openssl s_client -crlf -connect imap.gmail.com:993 a01 a02 a03 a04 a05 a06

login loginnev jelszo list “/” “*” select INBOX fetch 1:* FLAGS FETCH 1 body[text] logout

DNS Helyi beállítások

DNS Helyi beállítások Hosztnév lekérdezése/beállítása: $ hostname

Helyi névhozzárendelések beállítása: /etc/hosts fileban Formája: ip név [név]... DNS szerver beállítása: /etc/resolv.conf

nameserver ip_cím Névfeloldási mód beállítása: /etc/host.conf multi on order hosts,bind,nis trim unideb.hu

DNS Elosztott adatbázis, melyet hierarchikusan szervezett DNS szerverekkel valósítanak meg Protokoll, mely lehetővé teszi hosztok számára lekérdezések végrehajtását ebben az adatbázisban Az adatbázis felépítése: Gyökér DNS szerverek (összesen 13 db, A-M-ig)

TLD (Top Level Domain) szerverei. Pl országok szerverei (hu, fr, com ...) Hiteles DNS szerverek: minden olyan szervezet, mely nyilvánosan elérhető hosztokat üzemeltet, nyilvános DNS bejegyzéseket kell, hogy szolgáltasson. Ezt saját hiteles DNS szerverén keresztül teheti meg. Helyi DNS szerver: Nem tartozik szorosan a DNS hierarchiába, ugyanakkor fontos a szerepük pl a chachelés miatt.

DNS gyökérszerverek

a Verisign, Dulles, VA c Cogent, Herndon, VA (also LA) d U Maryland College Park, MD g US DoD Vienna, VA h ARL Aberdeen, MD j Verisign, ( 21 locations)

e NASA Mt View, CA f Internet Software C. Palo Alto,

k RIPE London (also 16 other locations) i Autonomica, Stockholm (plus 28 other locations) m WIDE Tokyo (also Seoul, Paris, SF)

CA (and 36 other locations)

b USC-ISI Marina del Rey, CA l ICANN Los Angeles, CA

13 gyökérszerver a világban

DNS lekérdezés működése Gyökér DNS szerver

2

3

4

TLD szerver 5

6

Helyi DNS szerver

Hiteles DNS szerver 8

1

7 Keresett hoszt

hoszt

Kérdés: xavier.dtp.atomki.hu

xavier.dtp.atomki.hu

DNS erőforrás rekordok (RR) Formája: (Name, Value, Type, TTL)

Mennyi idő után kell törölni a bejegyzést A → hosztnév, Value → IP cím, Name → név pl: (relay1.foo.bar.com, 145.37.93.126, A) NS → névszerver, Value → ottani DNS szerver, Name → tartomány pl: (foo.com, dns.foo.com, NS)

CNAME → álnévhez tartozó név, Value → kanonikus név, Name → álnév pl: (foo.com. relay1.foo.bar.com, CNAME) MX → levelezőszerver, Value → kanonikus név, Name → hosztnév

pl: (foo.com. mail.bar.foo.com, MX)

DNS feladatok nslookup → erőforrásrekordok lekérdezése Parancssoros mód: $ nslookup -type=MX unideb.hu (a név helyén ip is lehet)

Interaktív mód: $ nslookup > set type=MX v. set q=MX > unideb.hu > exit

dig → erőforrásrekordok lekérdezése Forma: $ dig szerver_nev tipus Fordított lekérdezés: $ dig -x szerver_ip host → erőforrásrekordok lekérdezése (egyszerű kimenet) Forma: $ host -t tipus szerver_nev/domain -a kapcsoló segítségével a dig-hez hasonló kimenetet kapunk

DNS feladatok

Példa feladatok: 1. Írasd ki, milyen helyi névszerverek érhetők el az unideb.hu domain-en 2. Írasd ki milyen levelezőszervereket használ a gmail.com 3. Keresd meg az irh.inf.unideb.hu aliashoz tartozó kanonikus nevet 4. Írasd ki az unideb.hu-val kapcsolatos összes erőforrásrekordot 5. Milyen globális néven érhető el a 193.6.181.75 IP-című gép?

netcat Feladat (szerver): indítsunk saját szervert, ami az 5555 porton várja a kliens jelentkezését $ nc -l –p port_száma Feladat (kliens): csatlakozzunk az imént indított szerverhez $ telnet ip_cim port_száma

$ nc ip_cim port_száma Feladat: nc segítségével döntsük el, hogy a xavier.dtp.atomki.hu hoszton nyitva van-e a 25-ös port tcp protokoll menti kommunikációra

$ nc -vz xavier.dtp.atomki.hu 25 -t Intervallum megadása is lehetséges: $ nc -vz xavier.dtp.atomki.hu 20-30 -t

Hálózati statisztika nmap Feladata: Nyitott portok felkutatása: $ nmap -v domino.inf.unideb.hu Operációs rendszer ujjlenyomatának azonosítása: $ nmap -v -O domino.inf.unideb.hu netstat → helyi statisztikák Kapcsolói: -a → minden socket -t → tcp portok -u → udp portok -l → csak fogadó

-r → routing tábla -i → interfészek -s általános statisztikák

Hálózati architektúrák és protokollok PTI BSc

Recommend Documents