Wprowadzenie do TCP/IP
Wykład nr 3
Wprowadzenie do TCP/IP
lð
TCP/IP to zestaw protokołów dla pakietowej
sieci rozległej WAN, o nazwie pochodzącej od
dwóch protokołów składowych
-
TCP - Transmission Control Protocol
-
IP - Internet Protocol
Możliwości TCP/IP
lð
Może działać na sprzęcie różnych producentów
lð
Zawiera wbudowane trzy podstawowe aplikacje umożliwiające:
-
pracÄ™ zdalnÄ…,
-
transfer plików,
-
korzystanie z poczty elektronicznej
lð
Schemat adresowania IP pozwala na Å‚atwe Å‚Ä…czenie wielu sieci
lð
Udostępnia dwa niezależne mechanizmy transportowe
lð
W warstwie aplikacyjnej TCP/IP opiera siÄ™ na relacji
klient/serwer
lð
Może współpracować z różnymi protokołami poziomu łącza
danych i różnymi typami nośnika
Protokół TCP/IP - zalety
lð
otwartość i niezależność od specyfikacji sprzętowo-
programowej systemów komputerowych,
lð
możliwość integracji wielu różnych rodzajów sieci
komputerowych,
lð
wspólny schemat adresacji pozwalający na jednoznaczne
zaadresowanie każdego użytkownika,
lð
istnienie standardowych protokołów warstw wyższych.
lð
dobrą odtwarzalność po awarii,
lð
wysoki współczynnik obsługi błędów,
lð
mały stopień obciążenie danych własnymi strukturami,
lð
możliwość dodawania nowych sieci bez przerywania
istniejącej obsługi,
4
Historia protokołu TCP/IP
lð
1962 - pojawienie siÄ™ koncepcji wielkiej sieci
komputerowej, rozpoczęcie prac nad projektem
DARPA
lð
1966-69 - powstanie sieci ARPANET i prace nad jej
rozwojem
lð
1970 - powstanie protokołu NCP (Network Control
Protocol)
lð
1973 - idea sieci o architekturze otwartej TCP/IP
(Transmission Control Protocol-Internet Protocol)
lð
1977-80 - powstanie dwóch protokołów dotyczących
scalania sieci IGP i EGP (Interior Gateway Protocol i
Exterior Gateway Protocol)
lð
1985 - akceptacja TCP/IP jako ogólnego standardu i
rozpoczęcie prac nad jego udoskonalaniem
Problemy TCP/IP
lð
Internet rozrasta się w postępie geometrycznym, ilość
przyłączonych hostów podwaja się z każdym rokiem.
Groz
ba wyczerpania się możliwości 32-bitowego
adresowania stała się faktem.
Przyszłość TCP/IP - Next Generation
lð
Nowy, 128-bitowy system adresowania
lð
Udoskonalona postać nagłówka IP z rozszerzeniami
dla aplikacji i opcji
lð
Brak sumy kontrolnej
lð
Nowe pole kontrolne zwane etykietÄ… potoku
lð
Zabezpieczenie przed zjawiskiem tzw. fragmentacji
pośredniej
lð
Wbudowane narzędzia kryptograficzne i
mechanizmy weryfikacji
Architektura TCP/IP
lð
TCP/IP a model OSI
lð
Adresowanie
lð
Warstwy TCP/IP
TCP/IP a model OSI
lð
Zestaw protokołów TCP/IP nie jest w pełni
zgodny z siedmiowarstwowym modelem
odniesienia OSI.
-
wyłącznie trzy warstwy ponad warstwą łącza
danych
-
nie tworzy pełnej hierarchii w ścisłym znaczeniu
tego słowa
-
funkcje spełniane przez poszczególne warstwy
modelu OSI nie pokrywajÄ… siÄ™ z funkcjami warstw
modelu TCP/IP
-
siłą napędową rozwoju TCP/IP są użytkownicy
końcowi
TCP/IP a model OSI
Adresowanie
lð
Każdy komputer w sieci TCP/IP ma niepowtarzalny, 32-
bitowy adres IP identyfikujÄ…cy nie tylko komputer, lecz
również sieć do której należy.
lð
Adresy IP sÄ… 32-bitowe i zapisuje siÄ™ je w notacji
dziesiętnej oddzielając poszczególne segmenty adresu
kropkami.
lð
Na adres IP składają się trzy podstawowe elementy :
-
bity określające klasę adresu
-
część identyfikująca sieć lokalną
-
część identyfikującą konkretny komputer w sieci
Adresowanie
lð
Aplikacje komunikujÄ… siÄ™ ze sobÄ… z wykorzystaniem
portów
lð
Istnieje tzw. lista dobrze znanych portów, zawierająca
adresy standardowych aplikacji i usług TCP/IP.
lð
Porty służą do identyfikacji aplikacji i usług
wykorzystujących TCP lub UDP jako protokół
transportowy.
Adresowanie IP
lð
Format adresu IP
149.156.96.9
lð
Klasy adresów IP
Bity 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Klasa A 0 Adres sieci (7 bitów) Adres hosta (24 bitów)
Klasa B 1 0 Adres sieci (14 bitów) Adres hosta (16 bitów)
Klasa C 1 1 0 Adres sieci (21 bitów) Adres hosta (8 bit)
Klasa D 1 1 1 0 Adresy grupowe
Klasa E 1 1 1 1 Adresy eksperymentalne
13
Adresowanie  klasy adresowe
klasÄ™ A rozpoczyna liczba od 0 do 127.
klasÄ™ B rozpoczyna liczba od 128 do 191.
klasÄ™ C rozpoczyna liczba od 192 do 223.
klasÄ™ D rozpoczyna liczba od 224 do 239.
klasÄ™ E rozpoczyna liczba od 240 do 255.
Adresowanie IP
lð
Maski podsieci
Adres w notacji dziesiętnej Notacja binarna
Pełny adres sieciowy 192.168.5.10 11000000.10101000.00000101.00001010
Maska podsieci 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
Adres sieci 192.168.5.0 11000000.10101000.00000101.00000000
Adres klienta 0.0.0.10 00000000.00000000.00000000.00001010
lð
Zastosowanie
Bity 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Adres klasy B 1 0 Adres sieci (14 bitów) Adres hosta (16 bitów)
Maska klasy B 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Klasa B 1 0 Adres sieci (14 bitów) Adres posieci Adres hosta (8 bitów)
Maska podsieci 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
15
DNS (Domain Name System)
lð
DNS jest usługą polegającą na tłumaczeniu podanych w formacie
mnemonicznej adresów internetowych (np. www.agh.edu.pl) na
odpowiadajÄ…ce im numery IP.
lð
Wprowadzono w celu ułatwienia zapamiętania adresów
www.agh.edu.pl <==> 149.156.96.2
Kod Rozwinięcie Opis
com commercial komputer komercyjny (np.: microsoft.com)
edu educational komputer edukacyjny (np.: uniwersytecki: agh.edu.pl)
gov governemet komputer rzÄ…dowy (np.: urm.gov.pl)
mil military komputer wojskowy lub organizacji zwiÄ…zanej z wojskiem
org organization inne organizacje
int international organizacje międzynarodowe
net network komputer zawierajÄ…cy zasoby sieciowe
16
DNS
lð
Znaczenie poszczególnych części adresu
usługa.nazwa.kategoria.kraj
Wykaz dostępnych usług
Lista występujących kategorii
ftp serwer FTP com (commercial)komercjalny
www serwer World Wide Web edu (educational) edukacyjny
archie serwer usługi Archie gov (governemet) rządowy
gopher serwer usługi Gopher mil (military) wojskowy
irc serwer usługi IRC org (organization) inne organizacje
net (network) zasobów sieciowych
Warstwy TCP/IP
lð lð
Warstwa aplikacji Warstwa sieciowa
lð lð
Warstwa transportowa Warstwa Å‚Ä…cza danych
Warstwa Å‚Ä…cza danych
lð
W TCP/IP nie ma określonych standardowych
protokołów na poziomie warstwy łącza. Wybór
zależy od przeznaczenia i wymagań stawianych
sieci. W sieci TCP/IP mogą być
wykorzystywane różne protokoły łącza, np.:
-
Ethernet
-
Token Ring
-
FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
-
X.25
Technologie sieciowe
" Arcnet - Attached Resource Computer Network  pierwszy
standard sieci lokalnych, umożliwiał transport z prędkością
2,5 Mbps. Sieć budowana była w oparciu o magistralę przy
wykorzystaniu kabla koncentrycznego.
" Ethernet - standard sieci lokalnych opracowany w 1976
przez Xerox, Dec i Intel, określający techniczne zasady
transmisji danych do 10 Mbps.
" FastEthernet - standard umożliwiający transmisję z
prędkością do 100 Mbps
" TokenRing - prędkość 4-16 Mbps budowana w topologii
pierścień.
" FDDI - transmisja do 100 Mbps, topologia podwójnego
pierścienia, światłowód.
" ATM - Asynchronous Transfer Mode, transmisja do 622 20
Mbps.
Ewolucja technologii sieciowych
Obsługiwane
Szybkość transmisji
aplikacje
w Mb/s
interakcyjne usługi
Sieci LAN
GE
GE
mutlimedialne
ATM
(interakcyjny przekaz
622
1000
obrazów)
100
FE
25
usługi mutlimedialne
HSTR
100VGany
(przekaz obrazów stałych
100
FDDI
LAN
o dużej rozdzielczości)
TR16
interakcyjny przekaz
10
Eth10
danych
wspomagane kompu-
TR4
1
terowo projektowanie,
zarzÄ…dzanie i wytwarzanie
Eth3
ISDN-P
(CAD/CAM)
0,1
asynchroniczny transfer
ISDN
plików (poczta elektroni-
czna, asynchoniczny
X.25
Sieci WAN
transfer danych
0,01
X.25
1985 1990 1995 2000
21
Rok wprowadzenia
UrzÄ…dzenia pomocnicze
" Regeneratory to urzÄ…dzenia majÄ…ce za zadanie
utrzymanie fizycznej komunikacji między stacjami
roboczymi a serwerem.
" Koncentrator (hub) to elementarny węzeł
komunikacyjny w sieci LAN umożliwiający łączenie i
rozgałęzianie dróg komunikacyjnych.
" Wzmacniak (repeater) to urzÄ…dzenie sieci lokalnej
wzmacniające sygnał, dzięki czemu istnieje możliwość
rozszerzenia sieci.
22
UrzÄ…dzenia pomocnicze
Druga grupa obejmuje urządzenia umożliwiające
połączenie między sieciami tj.
" Most (bridge)  urządzenie łączące dwie lub więcej
jednakowe sieci umożliwiające przesyłanie danych
między nimi.
" Router  umożliwia połączenie sieci LAN i WAN
" Brama (gateway) łączy sieci o różnych sposobach
przesyłania danych
23
Warstwa aplikacji
lð
Warstwa aplikacyjna jest niezależna od platformy
sprzętowej i wykorzystuje technologię klient/serwer.
Klient inicjuje aplikacje, a serwer odpowiada na
żądanie klientów. Realizacją tej koncepcji są
podstawowe aplikacje TCP/IP:
-
TELNET (aplikacja umożliwiająca pracę zdalną)
-
FTP (aplikacja umożliwiająca transfer plików)
-
SMTP (aplikacja obsługująca pocztę elektroniczną)
Inne protokoły warstwy aplikacyjnej
lð
X (protokół udostępniający rozproszone środowisko okienkowe)
lð
KERBEROS (protokół zabezpieczający)
lð
CMOT (protokół zarządzania informacjami)
lð
SNMP (protokół zarządzania siecią)
lð
RPC (programy pozwalające aplikacjom wywoływać procedurę
uruchamiajÄ…cÄ… serwer)
lð
NFS (rozproszony system zarzÄ…dzania plikami)
lð
TFTP (protokół przesyłania plików wykorzystującym UDP jako
mechanizm transportowy)
lð
DNS (rozproszona baza danych zawierajÄ…ca adresy IP i ich
aliasy)
Warstwa transportowa
lð
TCP/IP zawiera dwa mechanizmy
transportowe:
-
TCP jest zorientowanym połączeniowo
bezpiecznym protokołem, przeprowadzającym
automatyczne retransmisje w przypadku wykrycia
błędów. Steruje on danymi otrzymanymi z góry, z
warstwy aplikacyjnej.
-
UDP jest protokołem typu bezpołączeniowego, to
znaczy nie sprawdzającym poprawności danych i
nie przeprowadzajÄ…cym retransmisji. UDP jest
używany w specyficznych warunkach przez
niektóre aplikacje sieciowe. Aplikacje korzystające z
UDP muszą mieć własne mechanizmy weryfikacji i
retransmisji danych.
Realizacja niezawodnego
połączenia
Reakcja na utratÄ™ pakietu
Warstwa sieciowa
lð
Odpowiada za obsługę komunikację między
komputerami.
lð
Przyjmuje pakiety z warstwy transportowej
razem z informacjami identyfikujÄ…cymi odbiorcÄ™,
sprawdza czy wysłać datagram wprost do
odbiorcy czy też do routera.
lð
Zajmuje się także datagramami przychodzącym
sprawdzając ich poprawność i stwierdzając czy
należy je przesłać dalej czy też przetwarzać na
miejscu.
Warstwa sieciowa - protokoły
lð
IP (Internet Protocol)
lð
ICMP (Internet Control Message Protocol)
lð
ARP (Address Resolution Protocol)
lð
RARP (Reverse Address Resolution
Protocol)
IP - Internet Protocol
lð
Najbardziej podstawowa usługa - przenoszenie pakietów
bez użycia połączenia nosi nazwę Internet Protocol
lð
Usługa ta jest zdefiniowana jako zawodny system
przenoszenia pakietów bez użycia połączenia.
lð
Każdy pakiet obsługiwany jest niezależnie od innych.
lð
Pakiety z jednego ciągu mogą podróżować różnymi
ścieżkam, niektóre z nich mogą zostać zgubione, inne
natomiast dotrą bez problemów.
lð
Pakiet może zostać zagubiony, zduplikowany, zatrzymany
lub dostarczony z błędem, a system nie sprawdzi, że coś
takiego zaszło, a także nie powiadomi o tym ani nadawcy,
ani odbiorcy
IP - zadania
lð
Definiuje podstawowe jednostki przesyłanych danych,
używane w sieciach TCP/IP.
lð
Określa dokładny format wszystkich danych przesyłanych
przez sieć.
lð
Definiuje operacje trasowania, wykonywane przez
oprogramowanie IP. Polega ono na wybieraniu trasy, którą
będą przesyłane dane.
lð
Określa zbiór reguł, które służą do realizacji zawodnego
przenoszenia pakietów. Opisują one w jaki sposób węzły i
routery powinny przetwarzać pakiety, jak i kiedy powinny
być generowane komunikaty o błędach oraz kiedy pakiety
mogą być porzucane.
ICMP
(Internet Control Message Protocol)
lð
Powstał aby umożliwić routerom oznajmianie o
błędach oraz udostępnianie informacji o
niespodziewanych sytuacjach
lð
Protokół ICMP jest traktowany jako wymagana część
IP i musi być realizowany przez każdą implementację
IP
lð
Gdy datagram powoduje błąd, ICMP może jedynie
powiadomić pierwotnego nadawcę o przyczynie
ARP
(Address Resolution Protocol)
lð
Aby dwie maszyny mogą się komunikować zachodzi
potrzeba przekształcenia adresu IP na adres fizyczny tak
aby informacja mogła być poprawnie przesyłana.
lð
Przekształcenia adresu IP na adres fizyczny dokonuje
protokół odwzorowania adresów ARP, który zapewnia
dynamiczne odwzorowanie i nie wymaga przechowywania
tablicy przekształcania adresowego.
Zasada działania ARP
RARP (Reverse ARP)
lð
protokół odwrotnego odwzorowania adresów RARP
umożliwia uzyskiwanie adresu IP na podstawie znajomości
własnego adresu fizycznego (pobranego z interfejsu
sieciowego).
lð
Komputery bez dysku twardego pobierajÄ… adres IP z
maszyny uprawnionej do świadczenia usług RARP, po
przesłaniu zapytania z własnym adresem fizycznym.
Zasada działania RARP
Adresowanie zasobów za pomocą URL
URL - Uniform Resource Locator
lð
oznacza ujednolicony format adresowania
zasobów (informacji, danych, usług), stosowany
w Internecie i w sieciach lokalnych.
lð
URL składa się z części określającej rodzaj
zasobu/usługi (ang. scheme), dwukropka i
części zależnej od rodzaju zasobu (ang.
scheme-specific part).
np: http://agh.edu.pl
39
URL - Uniform Resource Locator
: : / <ścieżka> ? #
lub z użytkownikiem i hasłem:
: // użytkownik:hasło @ : / <ścieżka> ? #

http://www.jakis-serwer.pl:8080/katalog1/katalog2/plik?
\___/ \_________________/\___/\___________________/
| | | |
schemat autoryzacja port ścieżka do pliku
(protokół) (nazwa serwera)
parametr1=wartosc1¶metr2=wartosc2#fragment_dokumentu
\___________________________________/ \__________________/
| |
zapytanie fragment
40
URL - Uniform Resource Locator
Przykładowy URL:
http://www.wikipedia.com/wiki/URL
gdzie:
http  protokół dostępu do zasobu
www.wikipedia.com  adres serwera
41
wiki/URL  ścieżka dostępu do zasobu
URL - Uniform Resource Locator
lð
najpopularniejsze rodzaje zasobów
* FTP
* HTTP
* HTTPS
* MAILTO
* telnet
* NNTP
* file
* news
42