Adresiranje i rutiranje. Goran Škondrić

Transcription

1 Adresiranje i rutiranje Goran Škondrić goran@fit.ba

2 Pregled predavanja Imena i adrese Mrežni sloj interneta Format IP zaglavlja IP adresiranje IP podmreže IP rutiranje Tipovi komunikacija Broadcast Multicast Unicast

3 Imena i adrese Računarske mreže imaju za cilj da omogući komunikaciju terminalnih čvorova. Komunikacijski linkovi čine gustu mrežu mogućih putanja kojima se komunikacija može odvijati. Selekcija jedne od mogucih putanja nazivamo RUTIRANJEM. Komunikacija se odvija na sljedeći način: MAC adresa se koristi u komunikaciji direktno spojenih uređaja (paketi se prosljeđuju između direktno spojenih uređaja dok oni ne dođu do krajnje destinacije) IP adresa se koristi za adresiranje krajnjih tačaka u komunikaciji ( izvorišni terminalni čvor i odredišni terminalni čvor) Port adresira izvorišni u odredišnu aplikaciju IP adresa je 32 bitna vrijednost ( ) MAC adrese je 48 bitna vrijednost (00:0B:CD:A5:6C:0E) Broj porta je 16 bitna vrijednosti ( )

4 Bežične računarske mreže Svaki terminalni čvor ostvaruje konekciju na mrežu korištenjem mrežnog adaptera, tačnije interfejsa preko kojeg se spaja na komunikacijski medij. Kada signal dođe do kartice, on se procesira na sljedeći načina: 1. sloj: Signal se prepoznaje u formi jedinca i nula 2. sloj: Biti se grupišu, formiraju se polja Ethernet frame a i locira se polje koje treba da sadrži destinacijsku MAC Adresu. Čvor poredi vrijednost destinacijske MAC adrese sa 2 vrijednosti (sopstvenom MAC adresom i broadcast MAC adresom) te ako su navedene vrijednosti prepoznate onda se informacije enkapsulirane u DATA Polju ethernet frame - a (IP Paket) prosljeđuju na 3. sloj. 3. sloj: Prepoznaju se polja IP paketa i pokušava se locirati destinacijska IP adresa. Ako je u polju destinacijske IP adrese, adresa koja se nalazi podešena u TCP/IP postavkama terminalnog čvora, ili broadcast IP adresa mreže kojoj ta IP adresa pripada čvor će proslijediti informacije iz DATA polja (TCP ili UDP segment) na 4.sloj 4. sloj: U TCP ili UDP zaglavlju prepoznaje se destinacijski broj porta (destinacijska aplikacija) i nakon što podaci budu procesirani (ako je TCP sastavljeni u izvornu formu) prosljeđuju se odredišnoj aplikaciji

5 Adrese u LAN mrežama Komunikacija u lokalnom segmentu se odvija preko MAC adresa Računar obično zna samo IP adresu odredišnog računara, ali ne i MAC adresu, stoga koristi protokol za otkrivanje adresa (ARP) Uz pomoć ARP protokola svaki terminalni čvor kreira translacionu tabelu adresa ( ARP tabelu) u kojoj su pohranjeni parovi MAC IP adrese. Ako čvor ne posjeduje informaciju o MAC adresi odredišta, koristit će broadcast (poruka namjenjena svima u mreži i svaki čvor će prihvatiti komunikaciju adresiranu sa broadcast adresom)poruku i putem ARP zahtjeva će tražiti da mu odgovori čvor sa datom IP adresom. Svi čvorovi će prihvatiti frame, procesirati na 3. sloj ali će samo jedan računar odgovoriti, a to je onaj koji u polju destinacijske IP adrese prepozna svoju IP adresu, ostali će odbaciti paket.

6 ARP paket Hardware type Ethernet je tip 1 Protokol type IP v 4.0 je 0x0800 Hardware length dužina ethernet adrese je 6 Byta = 48 bita Potokol address protokol adresa IP v 4.0 je 4 Byta = 32 bita

7 Primjer

8 Komunikacija između dva LAN a Vidjeli smo da mostovi mogu spajati homogene i heterogene LAN ove. Da bi bili uspješni u prosljeđivanju paketa koriste se izvorno rutirajući mostovi i transparentno rutirajući mostovi. Izvorno rutirajući mostovi (source routing bridge) se koriste da se povežu token-ring LAN-ovi. Ovi mostovi koriste algoritam rutiranja koji se bazira na tome da izvorište poznaje kompletnu putanju do odredišta. Metoda rada mostova koju smo do sada spomenuli je transparento rutirajuća metoda, gdje se održava tabela izvorišnih adresa mapiranih sa portom.

9 WAN mreže Kada se govori o komunikaciji u WAN mrežama tada govorimo o store and forward metodi, gdje se svaki paket primi, analizira se tabela prosljeđivanja (routing table) Prosljeđivanje se radi za svaki paket zasebno i svaki uređaj to radi zasebno. Stoga ako paket može doći do odredišta to ne znači da će se paket znati vratiti do pošiljaoca.

10 Direktorij imena U WAN komunikaciji, krajnji korisnik često zna samo ime domene ali ne i IP adresu. Stoga se koristi direktorij imena (name directory) Imena u komunikacijskoj mreži mogu biti organizovana pomoću oblasti koje se zovu domeni. Svaka domena ima centralnu tačku koja prevodi imena u IP adrese (DNS Server) Ime domene je sekvenca labela od čvora do root a ( ) razdvojena tačkama. Name space (područje imenovanja) podržava maksimalnu dubinu od 127 nivoa. Ime domene je limitirano do 255 karaktera. "" com edu gov int mil net org nominum metainfo berkeley nwu nato army uu west east www dakota tornado

11 Direktorij imena Pozadina funkcionisanja DNS a INDIREKCIJA : Korištenje imena umjesto adresa HIJERARHIJA: U imenima, u adresama I serverima KEŠIRANJE: Mapiranje imena sa adresama DNS radi korištenjem: DNS resolvera i servera Iterativnih i rekurzivnih upita TTL bazirano keširanje Prednosti: Lako pamćenje domena, i odvajanje domene od serverske adrese, mogučnost korištenja poddomena.

12 Lokalni cache Prvobitno rješenje : Korištenje datoteke sa parovima domena IP adresa Linux : etc/hosts Windows : C:/windows/system32/drivers/etc/host.txt Problem sa mogućim rastom datoteke i njeno ažuriranje # This file contains the mappings of IP addresses to host names. Each # entry should be kept on an individual line. The IP address should # be placed in the first column followed by the corresponding host name. # The IP address and the host name should be separated by at least one # space. # # Additionally, comments (such as these) may be inserted on individual # lines or following the machine name denoted by a '#' symbol. # # For example: # # rhino.acme.com # source server # x.acme.com # x client host localhost

13 Formiranje tabele usmjeravanja Drugo rješenje: Centralni server Centralna lokacija prema kojoj se upućuju zahtjevi Ažuriranje centralne lokacije Problemi: Single point of failure Veliko opterećenje Problem sa skaliranjem Krajnje rješenje: Distribuirana, hijerarhijska kolekcija servera.

14 DNS Karakteristike DNS a Hijerarhijsiki prostor imenovanja koji je podjeljen u zone. Distribuirano na kolekciju DNS servera Hijerarhija DNS servera Root serveri Top-level domain (TLD) serveri Authoritative DNS serveri 13 root servera ( primarne i sekundarne lokacije sa ukupnim brojem od 259 servera )

15 Root DNS serveri E NASA Mt View, CA F Internet Software C. Palo Alto, CA (and 17 other locations) A Verisign, Dulles, VA C Cogent, Herndon, VA (also Los Angeles) D U Maryland College Park, MD G US DoD Vienna, VA H ARL Aberdeen, MD J Verisign, ( 11 locations) K RIPE London (also Amsterdam, Frankfurt) I Autonomica, Stockholm (plus 3 other locations) m WIDE Tokyo B USC-ISI Marina del Rey, CA L ICANN Los Angeles, CA 15

16 TLD Serveri TLD : Top Level domain serveri Generičke domene (com, org, net, edu..) Domene zemalja ( ba, hr, si, sr, cg ) Authorative DNS Serveri Osigurava javne informacije za hostove unutar organizacije Za organizacijske servere (npr WEB, MAIL i sl.) Mogu biti administrirani od organizacije ili provajdera Lokalni DNS obično najbliži lokalnim korisnicima Klijentske aplikacije iz URL a uzimaju ime servera i pokreću gethostbyname() kako bi pokrenuli pretvaranje imena u IP

17 NSLOOKUP Nslookup alat koji će nam dati potrebne infomacije o datoj domeni.

18 NSLOOKUP shell U komandnom promptu prvo kucamo nslookup i ulazimo u nslookup shell. Korištenjem nslookup se mogu dobiti mnogo detaljnije informacije.

19 Mrežni sloj Interneta Rutiranje na Internetu možemo klasificirati u 2 sloja i to: Unutar Autonomnih sistema (RIP, EIGRP, IGRP, OSPF) Između Autonomnih sistema (BGP) Autonomni sistem je prema definiciji skupina rutera koji funkcionišu pod jednom administrativnom politikom. Autonomni sistemi su identificirani sa 16 bitnim brojem. AS 0 predstavlja ne rutabilne mreze AS je rezervisana, a od 64,512 do su namjenjeni za privatnu upotrebu IANA je tijelo koje dodjeljuje AS brojeve.

20 IP zaglavlje Kod prosljeđivanja IP paketa svaki router gleda IP adresu koja se nalazi upisana u polju destination address unutar IP zaglavlja. IP adresa se sastoji iz 2 dijela network dijela i host dijela. Parametar koji ukazuje na bite u network dijelu je subnet maska. Subnet maska binarnom jedinicom mapira bite u host dijelu. Npr. Subnet maska može biti prikazana u formi mrežnog prefiksa (/26) ili kao decimalna vrijednost / (IP adresa u binarnom obliku) (Subnet maska u binarnom obliku) nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnhh hhhh ( n- network dio h host dio) /26 govori da su prvih 26 bita u Subnetmasci binarne jedinice i da je toliko bita u network dijelu date IP adrese

21 IP zaglavlje Svaki router mapira prvih x bita IP adrese sa informacijama koje ima u tabeli routiranja. Ako nađe odgovarajući unos u tabeli rutiranja, paket će biti proslijeđen na interfejs koji je asociran sa tim unosom. Ako ne nađe paket biva odbačen.

22 IP paket 4-bit Version 4-bit Header Length 8-bit Type of Service (TOS) 16-bit Total Length (Bytes) 16-bit Identification 3-bit Flags 13-bit Fragment Offset 8-bit Time to Live (TTL) 8-bit Protocol 16-bit Header Checksum 32-bit Source IP Address 32-bit Destination IP Address Options (if any) Payload

23 ISDN Version 4 bitno polje koje ukazuje koja verzija IP protokola je u pitanju (4.0 ili 6.0) Header Length veličina zaglavlja 4 Byta ili 32 bitna riječ (word) Type of Service Tip servisa koristi se kada imamo QoS, u pitanju je 8 bitna vrijednost. Total length broj byta u paketu Identification identifikator paketa koji se koristi u slučaju da se paket mora podijeliti na 2 dijela kako bi se prenio do destinacije. Ako se paket fregmentira onda svaki fragment ima isti identifikacijski broj. Flags zastavice parametri 1 st bit: mora biti nula 2 nd bit: DF -- Do Not Fragment 3 rd bit: MF -- More Fragments Fragment Offset označava poziciju fragmenta kako bi se paket ponovo sastavio u izvornu formu. TTL - vrijeme života paketa, svaki router smanjuje TTL za 1, ako je nakon smanjivanja vrijednost 0, paket se odbacuje.

24 IP paket Protokol identifikacija protokola koji je enkapsuliran (TCPili UDP) Header checksum - kontrolna suma zaglavlja) Source IP address - izvorišna IP adresa. Destination IP address destinacijska IP adresa. Opcije Ovo polje je opciono (timestamp, record route i sl) Da li će paket biti rastavljen zavisi od MTU a za određenu mrežu (Maximal transition unit) Host A FDDI Ring Router Ethernet MTU = 1500 Host B MTU = 4352

25 IP adresiranje

26 Specijalne IP adrese IP = network + host biti Ako su u host dijelu svi bit setovani na binarnu nulu, tada je ovo specijalna adresa adresa mreze. Ova adresa ne moze biti dodjeljena niti jednom hostu. Ako su u host dijelu svi bit setovani na binarnu jedinicu, tada je ovo specijalna adresa broadcast mreze. Ova adresa ne moze biti dodjeljena niti jednom hostu. Loopback /8 predstavlja adresu lokalnog adaptera i koristi se u dijagnostičke svrhe. Defaultna routa routa koja predstavlja sve ostale mreže, često se spominje pojam back up ili defaultna ruta. Link local adrese omogučava lakšu konfiguraciju hostova

27 Subnetiranje ili podumrežavanje Subnetiranje omogučava administratoru bolje upravljanje dostupnim adresnim opsegom Subnetiranje je pozajmljivanje određenog broja bita iz host dijela u network dio. Broj pozajmljenih bita je određen novom subnet maskom, jer subnet maska govori koji su biti u host a koji u network dijelu. Podumrežavanje može biti: Classfull (subnet maska fiksne dužine), svi subneti imaju istu subnet masku Classless ( subnet maska varijabilne dužine),

28 Classfull subnetiranje / nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnn nnnn. hhhh hhhh Subnetmask (mrezni prefiks) ukazuje da je prvih 24 bita u network dijelu (n) Host dio je 8 bita (posljednji oktet), recimo da nam treba 7 podmreža, pozajmljujemo određeni broj bita koji će zadovoljiti traženi broj podmreža 7 podmreza = 111 bita

29 Classfull subnetiranje Subnet biti Sada nije više kroz 24 jer smo dodatna 3 bita prebacili u network dio i sada je /27 Subnet maska se mijenja Stara subnet maska / ili Nova subnet maska / ili

30 Subneti Svi subneti koriste istu subnet masku /27 ili Subnet Posljednji oktet Adresa podmreže Prva iskoristova IP Posljednja iskoristiva Broadcast adresa

31 Classless Classles je samo postupak daljenjeg subnetiranja subneta. Recimo da nam neko kao pocetnu mrezu da jedan od subneta koji smo maloprije dobili i postavi zahtjev da tu podmrežu podijelimo na dva dijela to bi izgledalo ovako: /27 Prepoznamo bite u n network dijelu i h host dijelu nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnh hhhh Da bi dobili 2 podmreze pozajmljujemo 1 bit, cime subnet maska nije vise /27 nego /28 ili nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnn nnnn. nnnn hhhh

32 Classless /27 ( ) Primjetimo da su dva novonastala subneta sa subnetmaskom /28 ili Vidimo da smo dobili adresne opsege koji nisu narusili prethodnu strukturu subneti koje smo dobili su ostali u adresnom opsegu od kao kod pocetnog subneta.

33 Classless /24 / / /28

34 Dodjeljivanje IP adresa Kod IP adresiranja treba voditi računa o iskoristvom opsegu IP adresa (ne koristitit adresu mreže i broadcast) Voditi računa o subnet maskama jer one govore računaru da li su u istoj mreži sa odredišnim računarom. Ako jesu komunikacija je direktna a ako nisu onda se zahtijevaju usluge gatewaya. Da li koristiti gateway ili ne računar odlučuje na osnovu tabele rutiranja koju kreira nakon što mu se definišu TCP/IP postavke Postoje multihomed računari koji imaju 2 mrežne kartice sa IP adresama iz različitih mreža.

35 IP routiranje Ruter prosljeđivanje bazira na svojoj tabeli prosljeđivanja (routing table). Prosljeđivanje (routing) može biti direktno i indirektno Router prvo locira destinacijsku mrežu (network dio destinacijske IP adrese) ako je ta mreža direktno spojena onda se ide na direktnu komunikaciju sa odredištem Direktno rutiranje - ako je destinacijska mreža direktno spojena, tada se paket prosljeđuje tačno do krajnje destinacije ( terminalnog čvora) Indirektno rutiranje - kada destinacija nije direktno spojena, tada će router proslijediti paket prema drugom routeru, i to onom preko kojeg je ta odredišna mreža dostupna. Ako router nema informaciju o destinacijskoj mreži a ima defautnu rutu, tada će se ona koristiti za prosljeđivanje paketa Ako router nema informaciju kako locirati odredišnu adresu onda paket biva odbačen

36 Određivanje putanje rutiranja Direktno rutiranje za mreže direktno spojena na interfejs serial 0/0/ direktno spojena na interfejs Fastethernet 0/0 Indirektno rutiranje za mreže Putanje do mreža sa slovom S su statički definisane i nećemo ih sada uzeti u razmatranje.

37 Selekcija putanje Recimo da routeru dođe paket sa destinacijskom IP adresom Ruter traži rutu sa najdužim podudaranjem bita koje ne smije biti kraće od mrežnog prefiksa. Destinacijska IP: I ruta: /24 II ruta : /24 III ruta: /24 IV ruta: /24 Vidimo da je jedino posljednja ruta ispunila preduslov da prvih 24 bita budu identični sa destinacijom i analizom tabele rutiranja paket se prosljeđuje na fastethernet 0/0.

38 IP adrese Postoje tri posebne vrste adresa za adresiranje veceg broja primaoca i to: Broadcast adrese Multicast adrese Anycast adrese

39 Privatne IP adrese način da se uštedi preostali adresni prostor, bazira se na činjenici da ne moraju svi čvorovi biti javno dostupni sa interneta. Opsezi su: / / /16 NAT prevodi privatne adrese u javne i omogučava i čvorovima sa privatnim adresama da izlaze na Internet.

40