IP, verze 2.2. ást 3: IP adresy

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Katedra softwarového inženýrství, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova, Praha

Rodina protokol TCP/IP, verze 2.2

ást 3: IP adresy Ji í Peterka, 2005

Rodina protokol

TCP/IP

Výchozí p edpoklady

v. 2.2

• každý uzel musí mít unikátní IP adresu – aby jej bylo možné rozlišit – dnes existují výjimky • jde o obecné pravidlo, týká se jen "p ímo dostupných uzl ", ne uzl schovaných za firewally

• rozhodnutí autor TCP/IP:

• IP adresy musí vycházet vst íc pot ebám TCP/IP protokol • p edstav katenetového modelu – "sv t" je složen z: • díl ích sítí • uzl (hostitelských po íta sm rova )

• pot ebám sm rování:

– IP adresy budou abstraktní • nebudou mít žádný bezprost ední ekvivalent v linkových adresách

– IP adresy budou všude stejné • i "nad" r znými typy linkových adres budou IP adresy stejného typu – náro né na p evodní mechanismy

– IP adresy budou mít 32 bit  J.Peterka, MFF UK, 2005

a

– sm rovací algoritmy se rozhodují na základ p íslušnosti p ijímajícího uzlu k síti • ne na základ "celé" adresy – výjimka: host-based route

• d vod: snaha minimalizovat objem sm rovacích tabulek i složitost rozhodování

– proto musí být možné "extrahovat" z IP adresy identifikaci cílové sít 2

Rodina protokol

TCP/IP

D sledek:

v. 2.2

31

0 adresa sít

adresa uzlu

sí ová ást • IP adresy jsou – fyzicky "jednolité" (každá má 32 bit ) – logicky dvousložkové, mají • sí ovou ást (s adresou sít , identifikující sí jako celek) • (relativní) adresu uzlu v rámci sít  J.Peterka, MFF UK, 2005

• hranici mezi ob ma logickými složkami tvo í bitová pozice – sí ovou ást tvo í vyšší bity IP adresy, relativní adresu uzlu zbývající nižší bity – p vodn : hranice je pevn dána (ve 3 možných pozicích) – dnes: hranice je volitelná 3

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Zp sob p id lování IP adres adresa A.1

musí být stejné sí ové ásti adres

musí být r zné sí ové ásti adres

sí A

adresa B.1

sí B musí být r zné

adresa A.2

sí ové ásti adres

• IP adresy nemohou být p id lovány libovoln – musí být respektováno rozd lení na sít – uzly ve stejné síti musí mít IP adresy se stejnou sí ovou ástí – uzly v r zných sítích musí mít IP adresy s r znými sí ovými ástmi  J.Peterka, MFF UK, 2005

musí být stejné sí ové ásti adres

adresa B.2

• IP adresy pat í rozhraním, ne uzl m !!!! • IP adresy se musí p id lovat po celých blocích – se stejnou sí ovou ástí

• IP adresy p id lené jedné síti nelze použít v jiné síti !!!!!!!!!!!!!! – nemá proto smysl je vracet 4

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

•

Velikost adresové ásti IP adres

D sledek dvousložkového charakteru IP adres: – každé síti je vždy t eba p id lit celý blok IP adres – všechny IP adresy se stejnou sí ovou ástí, která p ísluší dané síti • bez ohledu na to, kolik jich skute n využije • takto p id lené adresy

•

p íklad: – pokud by sí ová ást m la "napevno" 16 bit (a adresa uzl zbývajících 16 bit ), pak by: • každá sí by musela dostat p id leno celkem 216 (tj. 65536) individuálních IP adres (všechny se stejnou sí ovou ástí) • bez ohledu na skute ný po et uzl v síti !!!!

 J.Peterka, MFF UK, 2005

• auto i TCP/IP museli pe liv zvažovat, jak volit velikost sí ové ásti IP adresy • kdyby zvolili pevnou velikost sí ové ásti (nap . 16 bit ), hrozilo by: – že bude existovat více sítí než kolik p ipouští sí ová ást – IP adresy se budou p id lovat po p íliš velkých blocích

pp íklad: íklad:sísí oo2000 2000uzlech uzlechby by dostala dostalapp idid leno leno65536 65536IP IPadres, adres,zz nich nichby by97% 97%zz stalo stalonevyužito nevyužito (a(abez bezmožnosti možnostivyužití) využití) 5

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Velikost adresové ásti IP adres

• auto i TCP/IP vyšli z p edpokladu že bude existovat:

• tomu uzp sobili i velikost sí ové ásti IP adresy

– malý po et opravdu velkých sítí • vyžadují malou sí ovou ást, a naopak velkou ást pro relativní adresu uzlu

– st ední po et st edn velkých sítí • m ly by mít srovnateln velkou sí ovou i relativní ást

– má 3 možné polohy, které odpovídají 3 t ídám adres

– t ída A

• pro velmi velké sít , poloha hranice 8:24 (rozd luje 32bit na 8 a 24)

– t ída B

• pro st edn velké sít , 16:16

– t ída C

• pro malé sít , 24:8

– velký po et malých sítí • vyžadují velkou sí ovou ást, sta í jim malá ást pro relativní adresy  J.Peterka, MFF UK, 2005

tímto tímtose seauto auto iisnažili snažilizmenšit zmenšit plýtvání plýtváníssIP IPadresami adresami 6

Rodina protokol

TCP/IP

P edstava IP adres – t ídy A, B a C

v. 2.2

7 bit

A

0

24 bit

adresa sít

adresa uzlu

14 bit

B

1 0

16 bit

adresa sít 21 bit

C

1 1 0


adresa sít

adresa uzlu 8 bit

adresa uzlu 7

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Symbolický zápis IP adres

• IP adresu lze chápat jako jedno velké (32-bitové) binární íslo – ale to se špatn zapisuje i te

• používá se jednotný zp sob zápisu:

C0H A8H

0H

2H

192 168

0

2

192.168.0.2

– obsah každého bytu je vyjád en jako desítkové íslo • t ída A: – od 1.x.x.x do 126.x.x.x – jednotlivé ásti jsou spojeny • t ída B: te kou – od 128.0.x.x do 191.255.x.x – p íklad: 193.84.57.34 • t ída C: – p íklad: 147.3.1.3 – od 192.0.0.x do 223.255.255.x  J.Peterka, MFF UK, 2005

8

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Terminologické odbo ení

• IP adresy se p id lují po celých blocích – odpovídajících adresám se stejnou sí ovou ástí (stejnou adresou sít ) • v p ípad adres t ídy C jde o 256 individuálních IP adres • v p ípad adres t ídy B jde o 65536 IP adres • …..

• když se ekne "získat jednu adresu t ídy C" – míní se tím získání 256 individuálních IP adres • 256 ísel z množiny všech 32-bitových ísel

– analogicky pro t ídy B a A


fakticky faktickypoužitelných použitelnýchjejejen jen 254 254adres adres (krom (krom obou obou"krajních") "krajních")

9

Rodina protokol

TCP/IP

Speciální adresy

v. 2.2

0

0

0

x

x

0

x

1..1

1..1

1..1

127 .x.x.x

• existují ješt dv speciální t ídy IP adres: = tento po íta ("já") – t ída D je ur ena pro tzv. multicasting (skupinový = po íta na této síti p enos)

= daná sí jako celek = ízený broadcast (týká se jen sít x)

= omezený broadcast (týká se jen dané sít )

= loopback

• t ídu D tvo í adresy 224.0.0.0 až 239.255.255.255

– t ída E je vyhrazena pro budoucí využití • t ídu E tvo í adresy 240.0.0.0 až 255.255.255.255 • t ída E nebyla fakticky využita pro rozší ení (IP adresy v IPv6)

• adresy t ídy D a E nejsou logicky (rozhraní která "nejdou ven") dvousložkové – lze je p id lovat jednotliv


10

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Zp sob distribuce IP adres

• zásada:

• další vývojové stádium:

– žádná IP adresa nesmí být p id lena dvakrát • dnes již existují výjimky

•

ešení: – bude existovat centrální autorita, která je bude p id lovat – p vodn bylo touto autoritou st edisko SRI NIC (p i Univ. of Stanford v USA) • každý zájemce z celého sv ta žádal p ímo SRI NIC, ta p id lovala adresy p ímo • asem se to stalo organiza n neúnosné


– centrální autoritou se stala organizace IANA – IANA p id lovala celé bloky IP adres regionálním "p id lovatel m" • RIPE (Evropa) • APNIC (Asie a Pacific) • Internic (ARIN, v USA) IANA

RIPE

ARIN

p id lování celých blok adres

APNIC

p id lování IP adres t ídy B a C

11

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Problém s (p vodními) IP adresami

• úbytek IP adres byl velký – p vodn se nepo ítalo s tak velkým zájmem – p id lování po celých t ídách (A, B a C) bylo ve v tšin p ípad plýtváním • p id lovalo se "nejbližší vyšší" kvantum • nap . pro sí o 1000 uzlech se p id lila 1 adresa t ídy B – fakticky 65536 IP adres – využilo se jen 1000

za za alo alohrozit hrozitvy vy erpání erpání32-bitového 32-bitového prostoru prostoruvšech všechIP IPadres adres!!!! !!!!  J.Peterka, MFF UK, 2005

problémem problémembyla bylamalá malá "granularita" "granularita"ttídídIP IPadres adres

(nebylo (nebylomožné možnésesejemn jemn jijippizp izp sobit sobit skute skute né névelikosti velikostisít sít ) )

• IAB za ala zvonit na poplach – založila v IETF celou oblast (Area) v novanou ešení tohoto problému – vypsala se výzva k p edkládání ešení – za alo se m it, jak dlouho adresy ješt vydrží …

12

Rodina protokol

TCP/IP

P ehled ešení problému

v. 2.2

• "okamžité" ešení: – p id lovat IP adresy v násobcích "nejv tších nižších" kvant • • • •

p íklad: sí , 1000 uzl d íve: dostala by 1 xB nyní: dostane 4-8 x C problém: bobtnají sm rovací tabulky

– subnetting • další (lokální) d lení skupin IP adres v podsítích – s jediným vstupním bodem – viditelnost je pouze lokální

• do asná ešení – privátní IP adresy • možnost použít stejné adresy vícekrát, v privátních sítích • "prostupnost" mezi ve ejnou a privátní sítí m že být ešena: – na aplika ní vrstv , pomocí firewall – na sí ové vrstv , pomocí p ekladu IP adres (NAT/PAT)

– CIDR (Classless Interdomain Routing) • možnost p id lovat IP adresy po libovolných kvantech – které jsou mocninou 2

• "definitivní" ešení – IPv6 • 128-bitové adresy


13

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

možnost zjemn ní granularity

• princip ešení: – jemn jší "granularitu" t íd IP adres by bylo možné dosáhnout posunem hranice (bitové pozice) mezi sí ovou ástí a relativní adresou uzlu

• problém: – p vodní mechanismy práce s IP adresami na to obecn nebyly p ipraveny • n které ano, ale nešlo se na to spoléhat

sí  J.Peterka, MFF UK, 2005

uzel

• nutnost použití masky: – u t íd je hranice (bitová pozice) ur ena nejvyššími bity – jemn jší nastavení hranice musí být ur eno jiným zp sobem – pomocí tzv. masky

sí

uzel

11111…..1111 00..00 32 bit

14

Rodina protokol

princip subnetting-u

TCP/IP v. 2.2

• idea: – hranice (bitová pozice) se posune sm rem k nižším bit m • tj. adresy uzl se rozd lí na n kolik skupin – velikosti mocniny 2, aby to byl posun o celé bitové pozice

• použijí se masky • vše se ud lá n kde "izolovan " (v rámci jedné soustavy díl ích sítí) – a informace o tomto rozd lení není ší ena "do sv ta"

sm rova "zbytek sv ta"

rozd lení není "vid t"  J.Peterka, MFF UK, 2005

(pod)sí (pod)sí

(pod)sí (pod)sí

zde je "dostupná" informace o rozd lení 15

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Smysl subnettingu

• jde o možnost využít 1 sí ovou adresu (t ídy A, B i C) pro více sítí – jinak by to musely být samostatné sí ové adresy – p íklad: • díky subnettingu 4 malé sít vysta í dohromady s 1xC (256 individuálních adres) • bez subnettingu by spot ebovaly 4xC (4x256, tj. 1024 individuálních IP adres)


• lze ale využít jen tam, kde soustava sítí má jeden vstupní bod – nebo informace o rozd lení (pomocí masky) není ší ena "do sv ta" • a kdyby bylo více vstupních bod , nev d lo by se který z nich vybrat

• není to problémem tam, kde má soustava sítí stromovitou strukturu – subnetting lze použít v podstromu

16

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Privátní IP adresy

• co brání vícenásobnému použití IP adres? – to, že by sm rovací algoritmy nev d ly, kam doru ovat IP pakety

• idea: tam, kde nebude existovat p ímá komunikace (nutnost sm rovat) by se adresy mohly opakovat – tato situace nastává v sítích bez p ímé IP konektivity ("privátních sítích"), které jsou odd leny od "ostatního sv ta" vhodnou bránou (firewallem) • "prostup" je zde zajišt n na vyšší vrstv , než je vrstva sí ová!! proxy brána aplikace (pošta, WWW, …)

privátní sí IP adresa nap . 192.168.0.1  J.Peterka, MFF UK, 2005

"zbytek sv ta"

IP IPpakety pakety

privátní sí IP adresa nap . 192.168.0.1 17

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2


• podmínka fungování:

• doporu ení:

– na hranicích privátních sítí je t eba zastavit ší ení sm rovacích informací • "ohlašujících" existenci uzl uvnit privátních sítí

• d sledek:

– nepoužívat úpln libovolné IP adresy, ale takové, které byly k tomuto ú elu vyhrazeny (RFC 1597) – jsou to adresy: • 1x sí ová adresa t ídy A: 10.0.0.0 – 10.255.255.255

– v privátních sítích lze použít v zásad libovolné IP adresy

• 16x adresa t ídy B:

• uvnit jedné privátní sít musí být jednozna né • v r zných privátních sítích mohou být použity stejné IP adresy

• 256x adresa t ídy C


– 172.16.0.0 – 172.31.255.255 – 192.168.0.0 – 192.168.255.255

je vhodné používat i tam, kde sí není (nechce, nebude) p ipojena k Internetu 18

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2


• pro je vhodné používat v privátních sítích vyhrazené ("privátní") IP adresy, a ne libovolné IP adresy? • p íklad: nejbližší další správn nakonfigurovaný sm rova rozpozná, že jde o privátní adresy a neší í je dál

"zbytek sv ta"

privátní sí

192.168.0.1

IP IPpakety pakety tento sm rova je chybn nakonfigurován a propouští "ven" informace o existenci uzl uvnit privátní sít  J.Peterka, MFF UK, 2005

19

Rodina protokol

Jak zajistit "pr chod" z/do privátních sítí?

TCP/IP v. 2.2

p eklad IP paket ve ejná sí

GET index.html

IP paket privátní sí

• na sí ové vrstv

ve ejná sí

privátní sí

– na rozhraní mezi ve ejnou a privátní sítí je proxy brána

• NAT – Network Address Translation

• má dv sí ová rozhraní, do ve ejné i privátní sít • není prostupná na sí ové vrstv • asto je proxy brána sou ástí firewallu

– pro aplikace není p eklad viditelný • aplikace není nutné spaciáln nastavovat

ešení je "aplika n nezávislé" • funguje (obecn ) pro všechny aplikace – ale pro n které speciáln jší aplikace fungovat nemusí » pokud vkládají zdrojové adresy do nákladové ásti IP paket , kde nejsou p ekládány


proxy brána

• na aplika ní vrstv

– dochází k pr b žnému p ekladu mezi "ve ejnými" a "privátními" IP adresami

–

GET index.html

– pro aplikace uvnit privátní sít je toto ešení viditelné • aplikace musí být nastaveny tak, aby používaly proxy bránu

–

ešení je "aplika n závislé" • pro každou aplikaci musí být (samostatná) proxy brána

20

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

NAT – Network Address Translation

• p ekládá (m ní "za chodu") IP adresy (RFC 1631) – používá se na rozhraní mezi privátní sítí a ve ejným Internetem • p ekládá lokální (privátní, vícenásobn použitelné) adresy na ve ejné (unikátní) adresy

– poskytuje zabezpe ení • lokální adresy "nejsou vid t" z ve ejné sít

– šet í IP adresy • pokud jen ást lokálních uzl pot ebuje komunikovat s vn jším sv tem !!!! pot ebuje komunikovat "ven", lokální adresa se p ekládá

194.213.228.164 <-> 192.168.0.6

privátní sí


192.168.0.6 nepot ebuje komunikovat "ven", lokální adresa se nep ekládá

192.168.0.7

21

Rodina protokol

TCP/IP

varianty NAT-u

v. 2.2

pokud: vztah mezi "vnit ními" a "vn jšími" IP adresami je 1:1 statický NAT • vztah mezi "vnit ními" a "vn jšími" IP adresami je pevn dán – má statický charakter

• vnit ní uzly mohou být p ístupné z vn jší sít – lze využít nap íklad p i "st hování" mezi ISP • bez nutnosti m nit IP adresy dle CIDR  J.Peterka, MFF UK, 2005

• dynamický NAT • "vnit ním" IP adresám jsou p i azovány "vn jší" IP adresy dynamicky, podle pot eby – vnit ní uzly nejsou obecn dostupné z vn jšku – lze ušet it "vn jší" IP adresy • pokud n které vnit ní uzly nepot ebují

22

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

varianty NAT-u, PAT

pokud: vztah mezi "vnit ními" a "vn jšími" IP adresami je 1:N

"overloading", alias: PAT (Port Address Translation) • všechny "vnit ní" IP adresy se mapují do 1 vn jší IP adresy – "rozlišující" informace se uchovávají v íslech port "vn jší" zdrojová adresa

213.18.123.1:101

192.168.1.1:1234 privátní sí

213.18.123.1:102  J.Peterka, MFF UK, 2005

"vnit ní" zdrojová adresa

192.168.1.2: 4321 23

Rodina protokol

TCP/IP

Výhody NAT/PAT

v. 2.2

• overloading, PAT, též: NAT 1:N

– dokáže využít 1 ve ejnou adresu pro "hodn " uzl v privátní síti – používají to ISP (Internet Service Provider) u n kterých služeb • nap . Eurotel data Nonstop p es APN internet • d íve ADSL

• nebezpe í (pro NAT obecn ):

– nelze navazovat spojení sm rem dovnit – pro n které aplikace/služby nemusí NAT fungovat v bec

• pro takové, které p enáší IP adresy i jinde než v hlavi ce (kde o tom NAT neví a nem že adresy m nit – nap . IPSEC)

– "inteligentní NAT"

• snaží se rozpoznat konkrétní protokoly, které skrz n j prochází, a m ní IP adresy i v t le IP paket


24

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

•

Mechanismus CIDR Classless InterDomain Routing

eší problém úbytku IP adres – umož uje p id lovat koncovým sítím "p esn velké" skupiny IP adres • v zásad to nahrazuje p vodní systém t íd A, B a C

•

eší problém nár stu sm rovacích tabulek – dosud platilo: co 1 sí ová adresa t ídy A, B nebo C, to jedna položka ve sm rovací tabulce • sm rovací tabulka se prohledává p i každém rozhodnutí o volb sm ru


• princip mechanismu CIDR – je v zásad inverzní k subnettingu • také se tomu íká

supernetting

– p edpokládá posun hranice (bitové pozice) mezi sí ovou ástí a adresou uzlu sm rem "doleva" (k vyšším bit m)

sí

uzel 25

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Princip CIDR-u

• dochází k tzv. agregaci – slu ování "sousedních" sí ových IP adres – vzniká 1 výsledná "agregovaná" adresa (adresa supernet-u)

+

• sí ová ást je nyní ozna ována jako "prefix"

=

• adresy jsou dnes p id lovány zásadn jako tzv. CIDR bloky


1 uzel

sí

– a jeho velikost je vyjad ována v po tu bit (sí ové ásti)

– nap . 194.213.228/24 je CIDR blok odpovídající 1 d ív jší sí ové adrese C (má 24 bit prefixu, zbývá 8 na adresu uzlu)

0 uzel

sí

sí

(prefix)

uzel

1111…1 000....00

maska 26

Rodina protokol

TCP/IP

Problém sm rovacích tabulek

v. 2.2

sm rovací tabulka

• d íve platilo:

sí A

– p id lovaly se celé sí ové adresy, a to systémem "kdo první p išel …"

sí B sí C

• nebyl v tom žádný systém, krom distribuce mezi regionální p id lovatele

sí D

– pro každou sí ovou adresu (A, B nebo C) musela být ve sm rovacích tabulkách samostatná položka – sm rova m v páte ních ástech Internetu za aly p etékat sm rovací tabulky

IP IPadresy adresybyly bylynezávislé nezávislé na sobupp ipojení ipojení!!!! nazp zp sobu  J.Peterka, MFF UK, 2005

sí C sí B

sí A

sí D 27

Rodina protokol

TCP/IP

Agregace sm rovacích informací

v. 2.2

sm rovací tabulka

• CIDR bloky umož ují agregovat (slu ovat) i sm rovací informace

prefix / 22 agregované adresy

– jakoby: slu ovat dohromady i položky sm rovacích tabulek – detailní sm rovací informace nemusí být zbyte n ší eny "do sv ta"

prefix/24 sí A sí B sí C

• mohou z stat lokalizována tam, kde jsou zapot ebí, kde vznikají a kde se m ní

sí D

pozor: pozor:

IP IPadresy adresyse sestávají stávajízávislými závislými na nazp zp sobu sobupp ipojení ipojení!!!! !!!!  J.Peterka, MFF UK, 2005

sí A

sí B

sí C

sí D 28

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

D sledky mechanismu CIDR

• šet í se IP adresami – byl dále zpomalen úbytek adres • ale p í ina problému nebyla odstran na

• musel se zm nit zp sob distribuce IP adres – "p id lovatelem" nyní musí být jednotliví provide i (ISP)

• šet í se sm rovací tabulky

• musí se registrovat u regionálních p id lovatel

– umožnilo to redukovat jejich objem, tím zrychlit sm rování • ale neposta uje, tabulky jsou již tak neúnosn velké • jsou nutná ješt jiná ešení, nap . autonomní systémy (zavádí další stupe agregace sm rovacích informací)

pp iizm zm nn providera provideramusí musíuživatelé uživatelé zm zm nit nitIP IPadresy adresysvých svýchuzl uzl !!! !!!  J.Peterka, MFF UK, 2005

IANA (ICANN)

ARIN p id lování menších CIDR blok

p id lování CIDR blok koncovým uživatel m

RIPE

provider

p id lování velkých CIDR blok

APNIC

provider

29

Rodina protokol

TCP/IP

ISP vs. RIPE

v. 2.2

• RIPE (Réseaux IP Européens)

http://www.ripe.net/

– je regionální p id lovatel IP adres pro Evropu – jednotliví ISP se u n j registrují, aby mohli dostávat p id lení CIDR bloky IP adres • a platí mu p ísp vky na provoz

– v kategoriích: extra large, large, medium, small, very small • podle toho mohou dostat r zn velké CIDR bloky • extra large platí 6750 EUR ro n , extra small 2000 EUR ro n

– registrace je podle zemí, kde jsou IP adresy využívány • za R jsou registrovány i zahrani ní ISP • nap . Tiscali (Extra Large), eský Telecom (small), Eurotel (extra small), Holy See - Vatican City State (extra small)  J.Peterka, MFF UK, 2005

30

Rodina protokol

TCP/IP

IPv6 – základní principy

v. 2.2

• IPv6 rozši uje p vodní 32-bitový adresový prostor IPv4 na 128bitový – ale není to zdaleka jediná zm na – IPv6 m ní adu dalších aspekt a vlastností IPv4 • napravuje r zné nedostatky, nedomyšlenosti, v ci které se neosv d ily, … • nap . multicast místo broadcastu, ….

– IPv6 p idává adu nových vlastností • nap . podporu QoS, podporu bezpe nosti, mobilitu, … • anycast, …

– IPv6 není radikálním (zásadním) odklonem od dosavadních princip fungování IP a TCP/IP  J.Peterka, MFF UK, 2005

• zm ny týkající se adresování: – v tší adresový prostor – hierarchické len ní adresového prostoru • a hierachické p id lování IP adres

– eliminace "obezli ek" • jako nap . NAT/PAT, …

– lepší podpora multicastu • v IPv6 je povinný

– zavedení anycast-u – možnost autokonfigurace a p e íslování – lepší ešení fragmentace a defragmentace – lepší podpora mobility – … 31

Rodina protokol

TCP/IP

P echod z IPv4 na IPv6

v. 2.2

• p vodní p edpoklad: – bude to (muset být) velmi brzy

• dnešní situace: – "do asná" ešení usp la natolik, že pot eba p echodu na IPv6 byla oddálena •

asový horizont je neur itý

– nejdále s p echodem jsou akademické sít

• kompatibilita: – zp tná ano • za ízení IPv6 je schopné komunikovat se sítí IPv4

– dop edná ne • za ízení IPv4 není schopné komunikovat se sítí IPv6  J.Peterka, MFF UK, 2005

• jak je realizována zp tná kompatibilita? • strategie koexistence sítí IPv4 a IPv6

– "dual-stack" • za ízení podporuje sou asn IPv4 i IPv6

– p eklad • sm rova e s "dual-stack": p ekládají požadavky mezi IPv4 a IPv6

– tunelování • pakety IPv6 jsou tunelovány (/zapouzd ovány, vkládány do) paket IPv4 a prochází skrz sí IPv4 32

Rodina protokol

TCP/IP

unicast, multicast a broadcast

v. 2.2

• IPv4: – unicast

• IPv6:

• ozna ují práv jeden uzel – p esn ji: práv jedno sí ové rozhraní

• p vodn t ídy A,B a C – dnes adresy dle CIDR

– multicast • ozna ují skupiny uzl • p vodn t ída D • implementace je volitelná a skute ná podpora mizivá

– broadcast • ozna uje všechny uzly (v síti) – relativní adresu uzlu tvo í samé 1

• s ší ením IP broadcast byly/jsou problémy  J.Peterka, MFF UK, 2005

– unicast • p id lují se zp sobem který p ipomíná spíše CIDR než t ídy A, B a C

– multicast • nahrazuje broadcast v IPv4 • jeho podpora v IPv6 je povinná !!!

– anycast • jedna IP adresa m že být p i azena více uzl m sou asn • reagovat (ozvat se) by m l vždy ten uzel, který je "nejblíže" 33

Rodina protokol

TCP/IP

Symbolický zápis IPv6 adres

v. 2.2

• straight-hex

– každé slovo se zapíše jako (4-místné) hexadecimální íslo – nap .: 805B:2D9D:DC28:0000:0000:FC57:D4C8:1FFF

• leading zero suppressed

– nulová slova se zkrátí na jedinou íslici – nap .: 805B:2D9D:DC28:0:0:FC57:D4C8:1FFF

• zero-compressed

– nulová slova se zcela vynechají – nap .: 805B:2D9D:DC28::FC57:D4C8:1FFF

• mixed notation

– posledních 32 bit se zapíše jako u IPv4 • pro tzv. "embedded IPv4 adresy

– nap . ::212.200.31.255  J.Peterka, MFF UK, 2005

IPv4 adresy - nap .: 192.168.1.1 34

Rodina protokol

TCP/IP v. 2.2

Rozd lení adresových prostor

IPv4 p vodn (t ídy A až E)

IPv6 (zjednodušen 000…..

t ída A: od 1.x.x.x do 126.x.x.x

C: od 192.0.0.x do 223.255.255.x D: od 224.0.0.0 až 239.255.255.255 E: od 240.0.0.0 až 255.255.255.255

010….. 011….. 100….. 101…..

m ítko "velmi" nesouhlasí !!  J.Peterka, MFF UK, 2005

110….. 111…..

p id leno (r zné ú ely)

p id leno

(unicast adresy)

(/dosud) nep id leno

t ída B: od 128.0.x.x do 191.255.x.x

001…..

)

p id leno

(místní a multicast 35 adresy)

Rodina protokol

TCP/IP

IPv6 unicast adresy

v. 2.2

• Global Routing Prefix

• jsou logicky dvousložkové

– je definováno jeho d lení, pro

– relativní ást adresy má 64 bit

• TLA (Top-Level Aggregators)

• "Interface Identifier"

– sí ová ást adresy má dv

– velké regionální p id lovatele IP adres, jako je RIPE, ARIN, APNIC, …

ásti

• Global Routing Prefix – identifikuje koncového zákazníka (site)

• Subnet ID: – rozlišuje (pod)sít u zákazníka – analogie subnettingu

0

Global Routing Prefix (48 bit )

Subnet ID (16 bit )

sí ová ást adresy 13

8

24

TLA ID

rez.

NLA ID


•

NLA (Next-Level Aggregators) – typicky ISP, p id lují adresy zákazník m

– v praxi se nerespektuje

64

• RFC 3587 fakticky zrušilo toto d lení

96

128

Interface Identifier(64 bit ) relativní adresa

ethernetová adresa (48 bit )

36

Rodina protokol

TCP/IP

IPv6 Interface Identifier

v. 2.2

• IPv6:

• IPv4: – relativní ást adresy m la typicky mén jak 48 bit

• nej ast jší linkovou adresou byla 48-bitová ethernetová adresa

– bylo nutné složité p evád ní mezi relativní ástí sí ové adresy a linkovou adresou • nap . protokolem ARP (Address Resolution Protocol) 24

p vodní eth. adresa

ID výrobce


24

serial number

nová eth. adresa (EUI 64)

– relativní ást adresy má 64 bit • umož uje to snadno "namapovat" na 48-bitové ethernetové adresy

– p edpokládá se ale použití "v tších" ethernetových adres, modified EUI-64 • vychází z rozší ených ethernetových adres – "64-bit extended unique identifier", od IEEE – mají 40 bit na výrobce, 24 na seriál number

• 7. bit zleva se nastaví z 0 na 1 (bit U/L) 40

ID výrobce

24

serial number

37

Rodina protokol

TCP/IP

Vyhrazené adresy v IPv6

v. 2.2

• adresy za ínající na FE (1111 1110) jsou vyhrazeny jako privátní – FE::cokoli

• d lí se na: – "site-local" • jsou p enášeny jen v rámci soustavy sítí zákazníka (site) – nejsou ší eny k jeho ISP a dále

• za ínají na FEC, FED, FEE, FEF

– "link-local" • sm rova e je v bec nepropouští, používají se jen v rámci daného segmentu/spoje • za ínají na FE8, FE9, FEA, FEB  J.Peterka, MFF UK, 2005

• loopback – ::1 • resp. 0:0:0:0:0:0:0:1

• nespecifikovaná IP adresa – :: • resp. 0:0:0:0:0:0:0:0

– používá ji nap . uzel, který se teprve dotazuje na svou IP adresu

• vno ení (embedded) IPv4 adresy – adresy IPv4, chápané jako adresy IPv6 – doplní se zleva samými nulami • nap . ::192.168.1.1 38

Rodina protokol

TCP/IP

skupinové (multicast) adresy IPv6

v. 2.2

• za ínají na FF – jsou logicky jednosložkové – obsahují 4-bitový p íznak

• n které multicast adresy jsou vyhrazeny:

• flag - íká nap . zda je adresa p id lena trvale nebo do asn

– obsahují 4-bitový p íznak "dosahu" – node-local, link-local, site-local, organization-local, global, … flag

• o "dosahu" rozhoduje Scope ID – p ípustné jsou pouze varianty node-local a link-local

• fakticky nahrazuje broadcast

• scope ID

1111 1111

– FF0x:0:0:0:0:0:1 zahrnuje všechny uzly

Scope ID

– FF0x:0:0:0:0:0:2 zahrnuje všechny sm rova e • o "dosahu" rozhoduje Scope ID – p ípustné jsou pouze varianty node-local, link-local a site-local

multicast group ID (112 bit ) 0

16


128

39

Rodina protokol

TCP/IP

autokonfigurace v IPv6

v. 2.2

•

v IPv4 je nutné explicitn p id lovat IP adresy – "pevn " • nastavením v konfiguraci uzlu

– "na žádost" • uzel si ekne jinému uzlu (serveru) o svou IP adresu • pomocí protokol jako je DHCP, BOOT, RARP

•

v IPv6 je možné, aby si uzel ur il svou IP adresu sám – skrze tzv. autokonfiguraci – výrazn to usnad uje správu sít

•

lze i hromadn p e íslovávat – device renumbering – princip: • se sí ovým prefixem, který uzel dostane p id len, je spojen asový limit (lease). Po jeho vypršení si uzel musí vyžádat nový


• postup autoconfigurace

– uzel si zvolí do asnou "link-local" IP adresu

• pro relativní ást adresy (Interface Identifier) vezme nap . svou linkovou adresu – nebo n co jiného

– uzel otestuje, zda je zvolená "link-local" adresa unikátní

• snaží se kontaktovat p ípadné sousedy se stejnou IP adresou – pokud jeho adresa není unikátní, zkusí zvolit jinou

– uzel kontaktuje místní sm rova e • pomocí mechanism pro "router solicitation"

– od sm rova

si vyžádá další informace

• nap . komu si má íci o svou "definitivní" IP adresu • nebo jak rozší it "link-local" adresu na "site-local" a používat ji nadále • …

40

IP, verze 2.2. ást 3: IP adresy

Recommend Documents