WYKŁAD IV

Dr inż. Sławomir Przyłucki

[e-mail]

MATERIAŁY: ftp://ftp.spg51.net

User: tsst
Passwd: tsst2011

Idea ruchu multicastowego, adresy klasy D

Protokoły pomocnicze IGMP, ICMP
Protokół IPv6, budowa nagłówka
Struktura adresów
Adresacja global, site, local
Adresacja multicastowa i anycastowa

Adres multicastingowy nie identyfikuje ani konkretnej maszyny, ani

też konkretnej podsieci i nie ma bezpośredniego związku z adresami
IP innych klas identyfikujących dany komputer.

Uwaga: adres 224.0.0.0.0 jest zabroniony

adres 224.0.0.1 określa grupę wszystkich maszyn korzystających
z multicastingu w Internecie (ang. all host group).

R 1

R 2

A

B

C

D

E

F

G

D a t a g r a m m u l t i c a s t i n g o w y

A d r e s I P = 1 1 1 0 + g r u p a m u l t i c a s t i n g u

TRANSMISJA

TRANSMISJA

MULTICASTINGOWA

MULTICASTINGOWA

Pula adresów IP dla multicastingu: 224.0.0.0 do 239.255.255.255

1110

adres grupy multicast

Zestaw hostów nasłuchujących nadejścia datagramu, wysyłanego

pod danym adresem grupy multicast, nazywany jest grupą hostów.
Grupa hostów może obejmować wiele sieci.

Członkowie tej grupy są przydzielani dynamicznie – host może

przyłączyć się do grupy i ją opuścić, kiedy zechce. Nie ma żadnych
ograniczeń liczby hostów w grupie, a hosty nie musza wysyłać
komunikatów do grupy, aby do niej należeć.

Niektóre grupy adresów multicast zatwierdzone są jako dobrze znane

adresy i są nazywane stałymi grupami hostów. Obowiązuje przy tym
zasada, że stały jest adres grupy multicast a nie jej członkowie, którzy
mogą się dynamicznie zmieniać.

ADRESY KLASY D

ADRESY KLASY D

Protokół ICMP (ang. Internet Control Message Protocol) umożliwia

ruterom wysyłanie do innych węzłów komunikatów o błędach i
komunikatów

kontrolnych

–

zapewnia

komunikację

między

oprogramowaniem IP na jednej maszynie a oprogramowaniem IP na innej.

Podobnie jak ruch innego rodzaju, komunikaty ICMP podróżują w

intersieciach w częściach datagramów IP przeznaczonych na dane.

Datagram IP

20 bajtów

Nagłówek IP

Komunikat ICMP

UWAGA: Gdy datagram powoduje błąd, ICMP może jedynie powiadomić
pierwotnego nadawcę o przyczynie. Nadawca musi otrzymaną informację
przekazać danemu programowi użytkownika albo podjąć inne działanie
mające na celu uporanie się z tym problemem.

PROTOKÓŁ ICMP

PROTOKÓŁ ICMP

Komunikaty protokołu ICMP są przesyłane wewnątrz datagramów IP.
Każdy komunikat ma własny format. Jednak wszystkie rozpoczynają
się takimi samymi polami:

Bajty.

1

2

3

4

Typ

Kod

Suma kontrolna

pole typ

- określa jeden z 15 typów komunikatu

pole kod

- opisuje kod błędu

pole suma kontrolna

- zawiera 16-bitowe uzupełnienie słów komunikatu

ICMP.

Dalsze pola zależą od typu komunikatu ICMP.

typ, kod oraz suma kontrolna

PROTOKÓŁ ICMP - cd

PROTOKÓŁ ICMP - cd

Uwaga: komunikaty o błędach ICMP nie są nigdy generowane jako
odpowiedzi na datagram, którego adres źródłowy jest zerowy, jest
adresem loopback, adresem typu brodcast lub multicast lub wysłany pod
adres typu broadcast lub multicast.

KOMUNIKATY ICMP

KOMUNIKATY ICMP

KOMUNIKATY ICMP - cd

KOMUNIKATY ICMP - cd

Nazwa ping jest skrótem od Packet InterNet Groper.

Program ping wysyłający zapytanie o echo nazywany jest klientem, a host,
który jest pingowany, określany jest mianem serwera. Większość
implementacji TCP/IP obsługuje serwer Ping bezpośrednio na poziomie
jądra - serwer nie jest uruchamianym procesem.

UWAGA: Podobnie jak w przypadku innych komunikatów ICMP
zawierających zapytanie, serwer musi odpowiedzieć wykorzystując pola
identyfikator i numer sekwencyjny. Ponadto wszystkie opcjonalne dane
wysłane przez klienta muszą być umieszczone w odpowiedzi. Numer
sekwencyjny rozpoczyna się od 0 i jest zwiększany za każdym razem,
kiedy wysyłane jest kolejne zapytanie o echo. Polecenie ping wyświetla
numer sekwencyjny każdego z powracających pakietów, pozwalając na
stwierdzenie braku pakietów, przemieszania się pakietów lub ich
powielania.

PROGRAM PING

PROGRAM PING

ping ftp.task.gda.pl

Badanie korweta.task.gda.pl [153.19.253.204] z użyciem 32 bajtów danych:
Odpowiedź z 153.19.253.204: bajtów=32 czas=70ms TTL=251
Upłynął limit czasu żądania.
Odpowiedź z 153.19.253.204: bajtów=32 czas=110ms TTL=251
Upłynął limit czasu żądania.

ping kik.pcz.czest.pl

Badanie kik.pcz.czest.pl [195.164.175.66] z użyciem 32 bajtów danych:
Odpowiedź z 195.164.175.66: bajtów=32 czas=1033ms TTL=53
Odpowiedź z 195.164.175.66: bajtów=32 czas=1222ms TTL=53
Odpowiedź z 195.164.175.66: bajtów=32 czas=480ms TTL=53
Odpowiedź z 195.164.175.66: bajtów=32 czas=170ms TTL=53

Statystyka badania dla 195.164.175.66:
Pakiety: Wysłane = 4, Odebrane = 4, Utracone = 0 (0% utraconych),
Szacunkowy czas błądzenia pakietów w milisekundach:
Minimum = 170ms, Maksimum = 1222ms, Średnia = 726ms

SUKCES

NIEPOWODZENIE

PROGRAM PING - cd

PROGRAM PING - cd

Program ping daje możliwość obejrzenia opcji zapisu trasy IP (ang.

record route — RR).

Wykonanie polecenie ping -R powoduje, że każdy ruter, który obsługuje

datagram, dodaje do pola opcji swój adres IP. Kiedy datagram osiągnie
punkt docelowy, lista adresów IP powinna zostać przekopiowana do
wysyłanej odpowiedzi ICMP. Wszystkie rutery, obsługujące datagram
odpowiedzi, również dodają swoje adresy do tej listy. Kiedy ping odbierze
odpowiedź, wyświetla listę adresów IP.

OPCJA ZAPISU TRASY

OPCJA ZAPISU TRASY

Program Traceroute wykorzystuje pola ICMP i TTL w nagłówku

IP.

Pole TTL (czas życia) jest polem 8-bitowym, które wysyłający

otwiera, nadając mu pewną wartość. Zalecaną wartością
początkową jest 64.

Każdy ruter, który obsługuje datagram na jego trasie w sieci,

musi zmniejszyć tę wartość TTL o liczbę sekund, zazwyczaj
jeden, w czasie których ruter przetrzymuje datagram. Ponieważ
większość ruterów przetrzymuje datagram przez mniej niż jedną
sekundę, pole TTL, zmniejszane za każdym razem o jeden, staje
się dość dokładnym licznikiem przeskoków.

PROGRAM TRACEROUTE

PROGRAM TRACEROUTE

t

racert pingwin.icm.edu.pl

Śledzenie trasy do pingwin.icm.edu.pl [193.219.28.245]

1 <10 ms <10 ms <10 ms defgate.matinf.pcz.czest.pl [195.164.172.65]

2 <10 ms <10 ms <10 ms access.pcz.czest.pl [195.164.172.34]
3 1242 ms 811 ms 631 ms Katowice-gw2-a3.nask.pl [193.59.205.25]
4 1232 ms 701 ms 1052 ms Katowice-gw-s1-4.nask.pl [194.92.0.113]
5 * 2323 ms 1362 ms Warszawa-gw-hssi5-1.nask.pl [193.59.202.50]
6 1192 ms 1141 ms * NIX-r1-atm0-0-5.nask.pl [195.187.0.250]
7 691 ms 281 ms 440 ms nask-icm.icm.edu.pl [148.81.175.250]
8 221 ms 1141 ms 1552 ms pingwin.icm.edu.pl [193.219.28.245]

Śledzenie zakończone.

PROGRAM TRACEROUTE - cd

PROGRAM TRACEROUTE - cd

W normalnych warunkach żaden system nie powinien otrzymać

datagramu z TTL równym 0. Zamiast obsługiwać takie datagramy, host
zwraca je temu hostowi, który był źródłem komunikatu ICMP „time
exceeded".

IPv4 VERSUS IPv6

IP Service

IP Service

IPv4 Solution

IPv4 Solution

IPv6 Solution

IPv6 Solution

Mobile IP with Direct

Routing

Mobile IP

with Direct

Routing

DHCP

DHCP

Mobile IP

Mobile IP

IGMP/PIM/Multicast

BGP

IGMP/PIM/Multicast

BGP

IP Multicast

IP Multicast

MLD/PIM/Multicast

BGP,Scope Identifier

MLD/PIM/Multicast

BGP,

Scope Identifier

Mobility

Mobility

Autoconfiguration

Autoconfiguration

Serverless,

Reconfiguration, DHCP

Serverless,

Reconfiguration

, DHCP

32-bit, Network

Address Translation

32-bit, Network

Address Translation

128-bit, Multiple

Scopes

128-bit, Multiple

Scopes

Addressing Range

Addressing Range

Quality-of-Service

Quality-of-Service

Differentiated Service,

Integrated Service

Differentiated Service,

Integrated Service

Differentiated Service,

Integrated Service

Differentiated Service,

Integrated Service

Security

Security

IPSec Mandated, works

End-to-End

IPSec Mandated,

works

End-to-End

IPSec

IPSec

Pomimo zwiększenia rozmiaru IP w wersji 6, co musiało spowodować

zwiększenie rozmiaru nagłówka, jego format stał się zdecydowanie prostszy.

Podstawowy nagłówek IPv6 ma stały rozmiar równy 40 oktetów, a w

stosunku do nagłówka IPv4 6 z 12 pól zostało usuniętych, pozostałe zostały
poddane modyfikacji a kilka pół dodano całkowicie nowych.

IPv4 VERSUS IPv6

NAGŁÓWEK IPv6

Version Number:

Jest to 4 bitowe pole (znaczenie podobne jak w IPv4).

Traffic Class:

Jest to 8 bitow pole podobne znaczeniem do pola ToS (ang,

type of service ). Traffic Class nadaje pakietowi klasę ruchu, która może być
wykorzystywana przez modele QoS (np. Differentiated Services).

NAGŁÓWEK IPv6 - cd

Flow Label:

Jest to nowe w stosunku do IPv4, 20 bitowe pole. Pole to

pozwala na przypisanie pakietu do określonego strumienia w celu wyróżnienia

go w warstwie 3. Dzięki temu możliwe jest specyficzne przetwarzanie pakietu

przez routery na ścieżce przesyłu.

Payload Length:

Znaczenie tego pola jest podobne do pola Całkowita

Długość (ang.

Total Length) w polu IPv4, pole Payload Length wskazuje

całkowitą długość danych w pakiecie.

NAGŁÓWEK IPv6 - cd

Next Header:

Znaczenie tego pola jest podne do pola Protokół (ang. Protocol

field) w nagłówku IPv4. Wartość tego pola wskazuje typ informacji dołączony za
podstawowym nagłówkiem IPv6. Może to być wartość wskazująca na pakiet

warstwy transportowej, np. TCP lub UDP lub na tzw. Nagłówek Rozszerzony

(ang. Extension Header)

Hop Limit:

Znaczenie ego pola jest podobne do pola Czas Życia (ang. Time to

Live) w nagłówku IPv4. Wartośc pola określa maksymalną liczbę hop-ów na trasie

datagramu IPv6.

NAGŁÓWEK IPv6 - cd

Source Address:

128 bitowy adres IPv6 nadawcy.

Destination Address:

128 bitowy adres Ipv6 odbiorcy.

Należy pamiętać, że w nagłówku IPv6 nie występuje pole Checksum
dzięki czemu modyfikacja nagłówka nie powoduje konieczności
przeliczania pól kontrolnych.

ZMIANY W ADRESACJI IP

zwiększenie wielkości pola adresu IP z 32 do 128 bitów

; dzięki temu

otrzymuje się możliwość polepszenia ''hierarchii adresowej'', zwiększenia
liczby adresów dla węzłów sieci i uproszczenie auto-konfiguracji adresów.

IPv4

32 bity = 4,294,967,296 możliwych do zaadresowania urządzeń

IPv6

128 bity: 4 razy większy rozmiar bitowy
= 3.4 x 10

38

możliwych do zaadresowania urządzeń

= 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

∼ 5 x 10

28

adresów dla kazdej osoby na ziemi

ADRESACJA IPv6

Adres multicast

identyfikuje grupę interfejsów tak, że pakiet

wysłany na adres multicastowy trafi do wszystkich członków grupy.

Adresy IPv6 są liczbami 128-bitowymi i stanowią identyfikatory dla

poszczególnych interfejsów lub zestawów interfejsów.

Adresy są przydzielane do interfejsów, a nie do węzłów sieci.

Istnieją trzy typy adresów IPv6:

unicast, anycast , multicast.

Adres unicast

identyfikuje pojedynczy interfejs.

Adres anycast

identyfikuje grupę interfejsów tak, że pakiet wysłany na

adres anycastowy trafi do jednego z interfejsów z grupy.

W IPv6 nie ma adresów broadcastowych.

FORMAT ADRESÓW IPv6

Preferowana forma

x:x:x:x:x:x:x:x, gdzie ''x'' jest jedną z ośmiu liczb 16-

bitowych zapisanych w postaci szesnastkowej, np.

FEDC:BA98:7654:3201:FEDC:BA98:7654:3210

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

O rodzaju adresu decyduje początkowy układ bitów , tzw.

Format Prefic FP

uzupełniony o prefiks sieciowy :

TEKSTOWA INTERPRETACJA

ADRESÓW IPv6

Skrócona forma

- dla uproszczenia zapisywania adresów

zawierających długie łańcuchy zer wprowadzono skrót: ''::'', oznaczający

pojawienie się kilku, następujących po sobie 16-bitowych zer. Znak ''::''

może wystąpić tylko raz w zapisie adresu,np.

1080:0:0:0:8:800:200C:417A adres unicastowy

FF01:0:0:0:0:0:0:43 adres multicastowy

0:0:0:0:0:0:0:1 adres loopback

0:0:0:0:0:0:0:0 adres “nieokreślony

można zapisać jako:

1080::8:800:200C:417A

FF01::43

::1

::

Zapis adresu w formacie URL:

PODSTAWOWY SCHEMAT ADRESU

UNICAST IPv6

Przestrzeń adresowa IPv6 jest alokowana przez 5 RIRs:

AfriNIC, APNIC, ARIN, LACNIC, RIPE NCC

ISP otrzymuje przestrzeń adresową od właściwego RIRa

Lokalni operatorzy sieciowi (ang. Enterprises) otrzymują przestrzeń
adresową IPv6 od właściwego ISP

•

Dla tuneli 6to4 zarezetwowano pule 2002::/16

PODSTAWOWY SCHEMAT ADRESU

UNICAST IPv6 - cd

Proces przyznawania adresów IPv6 wygląda następująco:

Organizacja IANA wydzieliła przestrzeń 2000::/3 dla poczatkowego

wykorzystania w ruchu unicast

RIR posiada pule /12 i wydziela z niej pule z prefiksem /32 prefix (lub

większym) dla poszczególnych IPv6 ISP

Każdy z ISP może zalokować pule prefiksów /48 dla swoich końcowych

odbiorców

INTERFACE ID

Najmłodsze 64 bity adresu unicastowego mogą być określone na

kilka poniższych sposobów:

auto-konfiguracja na podstawie 64-bitowego EUI-64 (poprzez rozwinięcie

adresu MAC)

auto-generacja na podstawie generatora liczb losowych

przypisanie poprzez DHCP

konfiguracja ręczna (administratora sieci)

INTERFACE ID – TWORZENIE EUI-64

Adres EUI-64 jest tworzony poprzez wstawienie FFFE oraz operacje
OR z bitem okeślającym unikalność adresu MAC

KLASY ADRESÓW: UNICAST GLOBAL

Res –

Wielkość segmentu wynosi 8 bitów. Bity zarezerwowane dla

przyszłego poszerzania wielkości TLA ID lub NLA ID.

TLA ID – Top-Level Aggregation Identifier.

Wielkość segmentu wynosi

13 bitów. TLA ID identyfikuje najwyższy poziom w hierarchii routowania.
ID typu TLA administrowane są przez IANA, są zarezerwowane dla
największych dostawców Internetu.

KLASY ADRESÓW: UNICAST GLOBAL - cd

NLA ID – Next-Level Aggregation Identifier.

Wielkość segmentu wynosi

24 bity. NLA ID używany jest do identyfikowania adresów klienckich.

SLA ID – Site-Level Aggregation Identifier.

Wielkość segmentu wynosi

16 bitów. SLA ID używany jest przez indywidualne sieci klienckie w celu
identyfikacji podsieci w ich obrębie.

KLASY ADRESÓW: UNICAST LINK LOCAL

Adres link-local jest elementem struktury Neighbor Discovery i zawsze

konfiguruje się automatycznie, nawet w przypadku braku wszelkich
innych adresów emisji pojedynczej.

Adresy link-local zawsze zaczynają sie od FE80.

Router IPv6 nigdy nie przekazuje ruchu link-local poza łącze.

KLASY ADRESÓW: UNICAST SITE LOCAL

Adres globalny oraz adres site-local posiadają identyczną strukturę za
pierwszymi 48 bitami adresu. W adresach globalnych SLA ID identyfikuje
podsieci w obrębie danej organizacji. W przypadku adresów site-local ID
podsieci (Subnet ID) pełni tą samą funkcję. Z tego powodu możliwe jest
utworzenie podsieciowej infrastruktury używanej zarówno przez adresy
site-local jak i globalne.

Adresy site-local nie są osiagalne z innych sieci i nie są routowane do

Internetu.

Adresy site-local są odpowiednikami prywatnych adresów IPv4

ADRESY MULTICASTOWE

Znaczniki (ang. Flags):

Wskazują

znaczniki

ustawione

w

adresie

grupowym. Wielkość tego segmentu
wynosi 4 bity. Zgodnie z RFC 2373,
jedynym zdefiniowanym znacznikiem
jest Transient (T). Ustawiony na 0,
znacznik T sygnalizuje iż adres
grupowy jest na stałe przypisanym
(dobrze znany) adresem grupowym
ustalonym przez IANA. Ustawiony na 1,
wskazuje

tymczasowość

przydzielonego adresu grupowego.

ADRESY MULTICASTOWE - cd

W celu identyfikacji węzłów dla zakresów node-local i link-local,
zdefiniowano następujące adresy:

FF01::1 (wszystkie węzły z zakresu node-local)
FF02::1 (wszystkie węzły z zakresu link-local)

W celu identyfikacji wszystkich routerów dla zakresów node-local, link-
local, oraz site-local zdefiniowano następujące adresy:

FF01::2 (wszystkie routery z zakresu node-local)
FF02::2 (wszystkie routery z zakresu link-local)
FF05::2 (wszystkie routery z zakresu site-local)

ADRESY ANYCASTOWE

Adres emisji dowolnej (ang. anycast)

przypisany jest do wielu

interfejsów. Pakiety zaadresowane na adres emisji dowolnej są
przesyłane przez infrastrukturę routującą do najbliższego interfejsu
do którego jest przypisany adres emisji dowolnej.

ADRESY IPv6 - PODSUMOWANIE

Host IPv6 jest przypisany jest do następujących adresów emisji

pojedynczej:

Adres link-local dla każdego interfejsu,
Adres site-local oraz jeden bądź wiele adresów global,
Adresy zwrotne (::1)

Oprócz tego, każdy z hostów nasłuchuje na następujących adresach

multiemisji (opisanych powyżej):

Adres multiemisji wszystkich węzłów z zakresu node-local (FF01::1),
Adres multiemisji wszystkich węzłów z zakresu link-local (FF02::1),
Adres węzła wywoływanego (ang. solicited-node) dla każdego adresu

emisji pojedynczej i każdego interfejsu,

Adres multiemisji dla grup, do których przystąpiono.