TCP/IP Poglavlje-10

Mrežne tehnologije Mrežne tehnologije kakve su Ethernet, Token Ring i FDDI obezbedjuju funkcije do nivoa-veze. Pomenute tehnologije obezbedjuju samo pouzdanu vezu izmedju jednog i drugog čvora u istoj mreži, ali ne i funkcije koje se odnose na prenos podataka iz jedne mreže ka drugoj ili jednog mrežnog segmenta ka drugom. Da bi se podaci prenosili kroz mreže potrebno je koristiti adresne šeme koje će biti razumljive za bridge-ove, gateway-e, switcher-e i rutere. Medjusobno povezivanje mreža se naziva umrežavanje (internetworking ili internet). Svaki deo internet-a naziva se sub-mreža (subnet).

An Internet According to TCP/IP

TCP/IP model TCP/IP (Transmission Control Protocol and Internet Protocol) predstavlja par protokola koji omogućava da jedan deo subnet-a komunicira sa drugim. Odnos TCP/IP prema OSI standardu: IP deo odgovara mrežnom-nivou OSI modela TCP deo odgovara transportnom-nivou OSI modela.

TCP/IP and OSI model

TCP/IP and the OSI model-header insertation

IP model Rad TCP/IP protokola transparentan je fizičkom-nivou i nivou-veze pa se zbog toga par TCP/IP može koristiti za rad Ethernet-a, FDDI-a ili Token Ring-a. Adresa na nivou-veze odgovara fizičkoj adresi čvora kakva je: IP adresa dodeljuje se svakom čvoru internet-a i koristi se da identifikuje lokaciju mreže i bilo koji od subnet-a. MAC adresa (kod Ethernet ili Token Ring) ili telefonskog broja (kod modemske veze).

Addresses in TCP/IP

Relationship of layers and addresses in TCP/IP

Example of physical addresses

Example of real physical addresses Most local area networks use a 48-bit (6 bytes) physical address written as 12 hexadecimal digits, with every 2 bytes separated by a hyphen as shown below: 07-01-02-01-2C-4B A 6-byte (12 hexadecimal digits) physical address

Identifikacija čvora na Internetu Svetska mreža Internet koristi TCP/IP kao standard za prenos podataka. Svakom čvoru na Internetu dodeljena je jedinstvena mrežna adresa koja se naziva IP adresa. Svaka organizacija može da ima svoje internete, ali ako se ovi interneti spoje na Internet tada je potrebno da se njihove adrese slože sa formatom kod Internet adresiranja. ISO je usvojio TCP/IP kao bazu za standarde koji se odnose na mrežne i transportne nivoe kod OSI modela. Ovaj standard je poznat kao ISO-IP. TCP/IP hostovi su čvorovi koji preko mreže medjusobno komuniciraju koristeći TCP/IP komunikacije.

TCP/IP gateway i host TCP/IP gateway čvor povezuje jedan tip mreže sa drugim. On sadrži hardver koje ostvaruje fizičku vezu izmedju različitih mreža, kao i hardver i softver za konverziju okvira iz jednog formata u drugi. Obično on konvertuje Token Ring MAC nivo u ekvivalentni Ethernet MAC nivo, i obratno. Ruter povezuje dve mreže istog tipa koristeći vezu tipa tačka-ka-tački. Glavna operativna razlika izmedju gateway, rutera i bridge-a je ta da: kod Token Ring i Ethernet mreža, bridge koristi 48-bitnu MAC adresu za rutiranje poruka, dok gateway i ruter koriste IP mrežnu adresu. Po analogiji sa javnom telefonskom mrežom, MAC adresa ekvivalentna je slučajno dodeljenom telefonskom broju, dok IP adresa sadrži informaciju o logičkoj lokaciji telefona kao što su zemlja, kôd oblasti, i dr.

Internet gateway nivoi Gateway čita okvir sa računara povezan na mreži A. Nakon toga čita IP adresu koja je sastavni deo okvira i donosi odluku da li okvir da usmeri na izlazu mreže A prema mreži B. Ako on to odluči tada prilagodi okvir formatu mreži B i predaje ga.

Funkcije IP protokola Glavne funkcije IP protokola su: Rutiranje IP okvira podataka Fragmentacija podataka Raportiranje grešaka

Internet datagram IP protokol predstavlja implementaciju OSI mrežnog nivoa. IP protokol od transportnog-nivoa prima informaciji i dodaje zaglavlje Rezultantni paket podataka naziva se internet datagram. Zaglavlje sadrži informaciju o odredišnoj i izvorišnoj IP adresi, broj verzije IP protokola, i dr.

Format i sadržaj internet datagrama Header: 20-60 bajtova Data + header: 20 – 65536 bajtova

Format i sadržaj internet datagrama IP Datagram Format i sadržaj internet datagrama

Implementacija TCP/IP Gateway MERCURY ostvaruje vezu izmedju token-ring mreže (NETWORK A) i Ethernet mreže (ETHER C). Drugi gateway PLUTO povezuje NETWORK B na ETHER C. TCP/IP protokol je taj koji omogućava da host na NETWORK A komunicira sa VAX 01.

Izbor internet adresa Svaki čvor koji koristi TCP/IP način komuniciranja zahteva IP adresu koja se uparuje sa Token Ring ili Ethernet MAC adresom. MAC adresa obezbedjuje da čvorovi na istom segmentu mogu medjusobno da komuniciraju. Sa ciljem da čvorovi koji pripadaju različitim mrežama mogu da komuniciraju, svakom čvoru je potrebno dodeliti IP adresu. Čvorovi na TCP/IP mrežu mogu biti host-ovi ili gateway-ovi. Bilo koji čvor koji izvršava aplikacioni softver, ili je terminal, je host. Bilo koji čvor koji rutira TCP/IP pakete izmedju mreža naziva se TCP/IP gateway čvor. Gateway čvor mora da ima ugradjenu odgovarajuću karticu tipa mrežni kontroler koja se koristi kao fizički interfejs sa drugim mrežama na kojima se povezuje.

IP adresa IP adresu čine dva polja: broj mreže - identifikuje mrežu broj hosta - identifikuje pojedini host u okviru mreže.

An IP address is a 32-bit address. IP address and dotted-decimal notation Note: An IP address is a 32-bit address. The IP addresses are unique and universal.

Klase IP adrese Svaka IP (Internet) adresa se sastoji od četiri bajta koji definišu: tip klase identifikacija mreže identifikacija host-a

Example 1 Change the following IP addresses from binary notation to dotted-decimal notation. a. 10000001 00001011 00001011 11101111 b. 11111001 10011011 11111011 00001111 Solution We replace each group of 8 bits with its equivalent decimal number (see Appendix B) and add dots for separation: a. 129.11.11.239 b. 249.155.251.15

Example 2 Change the following IP addresses from dotted-decimal notation to binary notation. a. 111.56.45.78 b. 75.45.34.78 Solution We replace each decimal number with its binary equivalent (see Appendix B): a. 01101111 00111000 00101101 01001110 b. 01001011 00101101 00100010 01001110

Five classes Note: In classful addressing, the address space is divided into five classes: A, B, C, D, and E.

Finding the address class

Example 3 Solution Find the class of each address: b. 11110011 10011011 11111011 00001111 Solution a. The first bit is 0; this is a class A address. b. The first 4 bits are 1s; this is a class E address.

Finding the class in decimal notation

Example 4 Solution Find the class of each address: a. 227.12.14.87 b. 252.5.15.111 c. 134.11.78.56 Solution a. The first byte is 227 (between 224 and 239); the class is D. b. The first byte is 252 (between 240 and 255); the class is E. c. The first byte is 134 (between 128 and 191); the class is B.

Netid and hostid Klasa A obezbedjuje adresiranje do 128 (27) različitih mreža i do 16 777 216 (224) hostova po svakoj mreži. Klasa B omogućava adresiranje do 16 384 mreža i do 65 536 hostova po mreži. Klasa C dozvoljava adresiranje do 2 097 152 mreža pri čemu svaka može da ima do 256 hostova.

Millions of class A addresses are wasted. Blocks in class A Note: Millions of class A addresses are wasted.

Many class B addresses are wasted. Blocks in class B Note: Many class B addresses are wasted.

Blocks in class C Note: The number of addresses in class C is smaller than the needs of most organizations.

Klase A, B i C kod IP adresiranja Klasa A je pogodna za aplikaciju kod onih situacija gde postoji mali broj mreža sa velikim brojem hostova po mreži. Klasa C je korisna gde postoji veliki broj mreža sa relativno malim brojem hostova povezanih na svaku mrežu. Klasa B, po svemu izgleda, predstavlja dobar kompromis izmedju krajnjih rešenja koja nude klase A sa jedne, i klase C, sa druge strane.

Network address Note: In classful addressing, the network address is the one that is assigned to the organization.

Example Given the address 23.56.7.91, find the network address. Solution The class is A. Only the first byte defines the netid. We can find the network address by replacing the hostid bytes (56.7.91) with 0s. Therefore, the network address is 23.0.0.0.

Example Given the address 132.6.17.85, find the network address. Solution The class is B. The first 2 bytes defines the netid. We can find the network address by replacing the hostid bytes (17.85) with 0s. Therefore, the network address is 132.6.0.0.

Example Given the network address 17.0.0.0, find the class. Solution The class is A because the netid is only 1 byte. Note: A network address is different from a netid. A network address has both netid and hostid, with 0s for the hostid.

Class Ranges of Internet Addresses

Network and Host Addresses

A Network with Two Levels of Hierarchy

A Network with Three Levels of Hierarchy

A Network with Three Levels of Hierarchy-cont.

Kreiranje IP adresa i subnet brojeva Pored selektovanje IP adresa mreža i host brojeva moguće je uvesti još jedan medjubroj koji se naziva subnet broj. Uvodjenje subnet-a obezbedjuje se ostvarivanje hijerarhijske organizacije u okviru mreže.

Addresses with and without Subnetting

Tipovi subnet-a Za adresu W. X. Y. Z kod tipa A, adresa W specificira mrežu, a X subnet. Za tip B Y polje specificira subnet Obično, Internet organizacija koristi mrežne adrese tipa B. Prva dva polja adrese specificiraju organizaciju mreže, treće subnet u okviru organizacije, a zadnje specificira host.

Maskiranje Maskiranje je proces koji izdvaja adresu fizičke mreže od IP adrese Maskiranje se izvodi nezavisno od toga da li subnetting postoji ili ne postoji Ako nemamo subnetted mrežu maskiranjem se izdvaja mrežna adresa iz IP adrese Ako postoji subnetting maskiranjem se izdvaja subnetwork adresa iz IP adrese

Mask for unsubnetted networks Network Address (Example) Class Mask Address example Network Address (Example) A 255.0.0.0 15.32.56.7 15.0.0.0 B 255.255.0.0 135.67.13.9 135.67.0.0 C 255.255.255.0 201.34.12.72 201.34.12.0 D N/A E

Mask for subnetted networks Network Address (Example) Class Mask Address example Network Address (Example) A 255.255.0.0 15.32.56.7 15.32.0.0 B 255.255.255.0 135.67.13.9 135.67.13.0 C 255.255.255.192 201.34.12.72 201.34.12.64 D N/A E

Example A router outside the organization receives a packet with destination address 190.240.7.91. Show how it finds the network address to route the packet. Solution The router follows three steps: The router looks at the first byte of the address to find the class. It is class B. The default mask for class B is 255.255.0.0. The router ANDs this mask with the address to get 190.240.0.0. The router looks in its routing table to find out how to route the packet to this destination. Later, we will see what happens if this destination does not exist.

Simbolička imena i stvarne adrese Neki od Internet domen dodele za World Wide Web (WWW) servere su: Dodele domena nisu fiksne Domeni mogu menjati svoje odgovarajuće IP adrese Preslikavanje izmedju simboličkog imena i njegove stvarne adrese se može promeniti u bilo kom trenutku.

Struktura dodeljivanja imena kod Interneta Način dodeljivanja imena kod Interneta zasniva se na korišćenju oznake koje se izdvajaju tačkom. Tako na primer: eece.napier.ac.uk. Kod ovog imena koristi se hijerarhijska struktura kod koje se organizacije grupišu u primarni domen imena. To su: com (komercijalne organizacije), edu (edukativne organizacije), gov (vladine organizacije), mil (vojne organizacije), net (centri koji pružaju podršku Internet mreži), org (druge organizacije) Primarni domen može takodje definisati zemlju u kojoj je host lociran, kao što je uk za United Kingdom, fr (France), yu (Yugoslavia) ... Svi hostovi na Internetu moraju biti registrovani na jedno ime od primarnih domena.

Primer: Dodela imena kod Interneta Oznaka nakon primarnog polja opisuje subnet-e u okviru mreže. Kod adrese eece.napier.ac.uk labela ac se odnosi na akademsku instituciju u okviru uk, napier predstavlja ime institucije, dok eece je subnet u okviru te organizacije.

Ime servera domena Svaka institucija povezana na Internet ima svoji host koji izvršava proces koji se naziva DNS (Domain Name Server). Zadatak je DNS-a da održava bazu podataka nazvanu DIB (Directory Information Base) koja sadrži datotečku (directory) informaciju za tu organizaciju. Nakon dodavanja novog host-a, sistem menadžer (System Manager) dodaje novo ime i odgovarajuću IP adresu. Posle obavljanja ove aktivnosti moguć je pristup Internetu.

Primer realizacije jedne mreže Mreža Electrical Department

Mreža Electrical Department of Machester University

Naredna generacija TCP/IP: IPv6 Mrežni nivo protokola kod TCP/IP je tekuća IPv4 Nedostaci IPv4 su sledeći: Da bi se otklonili ovi nedostaci predložen je IPv6 IPv4 ima dvo-nivovsku adresnu strukturu (netid i hostid) Postoji pet klasa A, B, C, D i E. Iskorišćenje adresnog prostora je neefikasno Dalja proširenja mreže zbog relativno malog broja raspoloživih adresa su ograničena

IPv6 u odnosu na IPv4 Veći adresni prostor: adresa kod IPv6 je 128-bitna, a kod IPv4 32- bitna Bolji format header-a: IPv6 koristi novi format header-a koji obezbedjuje bolje rutiranje Nove opcije: IPv6 omogućava dodavanje novih funkcionalnosti Proširljivost: IPv6 je projektovan da omogući proširenje protokola ako je to potrebno Podrška lokaciji resursa: obezbedjuje mehanizam koji se koristi za podršku prenosa signala govora i video informacija u realnom vremenu Podrška većoj sigurnosti: opcija za šifrovanje i autorizovanost obezbedjuje da IPv6 prenosi podatke sa većom poverljivošću

Format IPv6 header-a

Transportni nivo kod Interneta Transportni nivo kod TCP/IP-a se predstavlja pomoću dva protokola: UDP je jednostavniji i obezbedjuje ne sekvenciranu transportnu funkcionalnost, a koristi se kada su pouzdanost i sigurnost manje važni od obima i brzine Najveći broj aplikacija zahteva pouzdan prenos tipa end-to-end, pa se u tom slučaju koristi TCP TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol)

UDP i datagram format UDP obezbedjuje samo osnovne funkcije kod prenosa tipa end-to-end On ne poseduje funkcije sekvenciranja i preuredjenja Ne specificira oštećenje paketa kada raportira grešku Sadarži samo checksum

TCP protokol Sa tačke gledišta OSI modela, TCP pripada transportnom, a IP mrežnom nivou. TCP se nalazi iznad IP. Glavni zadatak TCP-a da obezbedi korektan i pouzdan protokol na transportnom nivou. TCP karakterišu sledeće osobine: pouzdanost u radu, orijentisan je da podržava vezu izmedju čvorova u mreži, ponaša se kao nizovno-orijentisani server koji koristi princip potvrdjivanja poruka.

TCP protokol – prod. Uz pomoć TCP-a, veza se inicijalno uspostavlja a zatim održava dok prenos traje. Informacija koju nosi TCP sadrži poruke o potvrdjivanju kao i skup rednih brojeva poruka. TCP takodje podržava višestruke simultane veze koristeći pri tome odredišne i izvorišne port-brojeve, i upravlja portovima u toku predaje i prijema poruka. TCP podržava fragmentaciju podataka i reasembliranje, a takodje multipleksiranje/demultipleksiranje podataka.

Format TCP zaglavlja

Portovi i socket-i Svakom hostu TCP pridružuje socket-broj i port-broj. Čvor može da ima nekoliko TELNET veza koje imaju isti port-broj ali će svaka veza imati različit socket-broj. Port-broj identifikuje željeni servis, socket-broj predestavlja jedinstveni broj za tu vezu.

Standardni portovi Port-broj može da prima bilo koju vrednost ali postoji dogovor (konvencija) koji se poštuje kod najvećeg broja sistema. Standardne aplikacije uobičajeno koriste port vrednosti od 0-255, dok nespecificirane aplikacije mogu koristiti vrednosti iznad 255.

TCP/IP komande Postoji nekoliko standardnih programa koji se koriste kada se uspostavi veza po TCP/IP protokolu. Ove aplikacije su: FTP (File Transfer Protocol) - vrši prenos fajlova izmedju dva računara HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - protokol koji se koristi kod WWW (World Wide Web) a može se koristiti kod client-server aplikacija za prenos hipertekstova. MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) - poboljšane mogućnosti elektronske pošte uz pomoć TCP/IP SMTP (Simple Mail Management Protocol) - pruža jednostavne usluge kod elektronske pošte TELNET - obezbedjuje remote login koristeći TCP/IP PING - odredjuje da li se čvor odaziva na TCP/IP komunikacije

  Uspostavljanje veze izmedju dva aplikaciona nivoa kod TCP/IP protokola kada se prenos poruka vrši ATM mrežom

Sample internet