Управляющие протоколы сетевого уровня Сети и системы телекоммуникаций Созыкин А.В. - презентация

1 Управляющие протоколы сетевого уровня Сети и системы телекоммуникаций Созыкин А.В.

2 ИМКН УрФУ2 План Место управляющих протоколов в моделях OSI и TCP/IP Internet Control Message Protocol (ICMP) Address Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

3 ИМКН УрФУ3 Место в моделях OSI и TCP/IP Физический Модель OSIМодель TCP/IP Канальный Сетевой Транспортный Сеансовый Представления Прикладной Сетевых интерфейсов Сетевой Транспортный Прикладной

4 ИМКН УрФУ4 Сетевой уровень в TCP/IP Сетевых интерфейсов Сетевой Транспортный Прикладной EthernetWiFiDSL IP TCPUDP HTTPSMTPDNSFTP ICMP ARPDHCP ICMP DHCPARP ICMP DHCP

5 ИМКН УрФУ5 Протоколы сетевого уровня IP – передача данных ICMP – диагностика и мониторинг сети ARP – определение локальных адресов по глобальным IP-адресам DHCP – автоматическое конфигурирование хостов в сети (назначение IP-адресов, маски подсети, маршрутизатора по-умолчанию и т.п.)

6 ИМКН УрФУ6 Протокол ICMP ICMP (Internet Control Message Protocol) – протокол межсетевых управляющих сообщений Определен в RFC 792 Протокол IP использует передачу без установки соединения Нет гарантии доставки пакетов ICMP – средство оповещения о проблемах с доставкой пакетов

7 ИМКН УрФУ7 Протокол ICMP Примеры сообщений об ошибках: Закончилось время жизни пакета (TTL) Запрещено фрагментировать пакет (установлен флаг DF), а для передачи нужна дефрагментация Сообщения отправляются не всегда: Нет сообщений о проблемах с пакетами с ICMP- сообщениями IP или ICMP не обязаны обрабатывать сообщения ICMP Нет исправления ошибок Нет повторной отправки пакетов

8 ИМКН УрФУ8 Формат пакета ICMP Заголовок 1 байт 2 байта Тип сообщенияКод сообщения Контрольная сумма Поле данных Зависит от типа и кода сообщения 2 байта

9 ИМКН УрФУ9 Формат пакета ICMP Поля заголовка: Тип – идентификатор типа сообщения Код – идентификатор кода сообщения об ошибке Контрольная сумма Данные: Заголовок и первые 8 байт данных IP-пакета Сообщения ICMP: Сообщения об ошибках (host unreachable) Сообщения запрос-ответ (ping)

10 ИМКН УрФУ10 Типы ICMP-сообщений ТипНазначение сообщения 0Эхо-ответ 3Узел назначения недостижим 4Подавление источника 5Перенаправления маршрута 8Эхо-запрос 11Истечение времени жизни пакета 12Проблемы с параметрами 13Запрос отметки времени 14Ответ отметки времени 17Запрос маски 18Ответ маски

11 ИМКН УрФУ11 Коды ошибок (для типа 3) КодПричина 0Сеть недостижима 1Узел недостижим 2Протокол недостижим 3Порт недостижим 4Ошибка фрагментации 5Ошибка в маршруте источника 6Сеть назначения неизвестна 7Узел назначения неизвестен 8Узел-источник изолирован 9Административный запрет

12 ИМКН УрФУ12 Применение ICMP Диагностика сети Утилиты ping traceroute (tracert в Windows)

13 ИМКН УрФУ13 Утилита ping Простое средство проверки работоспособности сети Эхо-протокол: Эхо-запрос ICMP (Тип = 8) Эхо-ответ ICMP (Тип = 0) Проверка доступности по сети конкретного хоста

14 ИМКН УрФУ14 Утилита ping > ping Обмен пакетами с ya.ru [ ] с 32 байтами данных: Ответ от : число байт=32 время=30мс TTL=55 Ответ от : число байт=32 время=31мс TTL=55 Ответ от : число байт=32 время=30мс TTL=55 Ответ от : число байт=32 время=31мс TTL=55 Статистика Ping для : Пакетов: отправлено = 4, получено = 4, потеряно = 0 (0% потерь) Приблизительное время приема-передачи в мс: Минимальное = 30мсек, Максимальное = 31 мсек, Среднее = 30 мсек

15 ИМКН УрФУ15 Формат ICMP-сообщения ping Заголовок Тип = 8/0 Код = 0Контрольная сумма Поле данных Данные Эхо-запроса или Эхо-ответа Идентификатор запросаПорядковый номер

16 ИМКН УрФУ16 Утилита traceroute Утилита, позволяющая проследить маршрут от отправителя к получателю Находит адреса всех маршрутизаторов, через которые проходит пакет

17 ИМКН УрФУ17 Утилита traceroute >tracert Трассировка маршрута к ya.ru [ ] с максимальным числом прыжков 30: 1 1 ms 1 ms 1 ms core-switch [ ] 2

18 ИМКН УрФУ18 Утилита traceroute traceroute использует сообщение «Время жизни истекло» (тип 11) для поиска маршрутизаторов Сначала traceroute отправляет IP-пакет с TTL=1 Первый маршрутизатор принимает его, уменьшает TTL до 0 и понимает, что пакет нужно отбросить Первый маршрутизатор отправляет ICMP-сообщение «Время жизни истекло», Тип=11 traceroute запоминает адрес маршрутизатора traceroute отправляет IP-пакет с TTL=2 Так продолжается до тех пор, пока IP-пакет не достигнет получателя

19 ИМКН УрФУ19 Протокол ARP Address Resolution Protocol (ARP) – протокол разрешения адресов Задача ARP По известному глобальному адресу (IP-адресу) найти локальный адрес (в технологии канального уровня) Типы ARP: Для широковещательных сетей Для глобальных сетей (без широковещания)

20 ИМКН УрФУ20 ARP в широковещательных сетях Схема работы: Хост-отправитель рассылает широковещательный запрос «У кого адрес IP 1 » Все хосты получают широковещательный запрос Хост с адресом IP 1 сообщает свой локальный адрес, остальные запрос игнорируют Хост-отправитель получает ответ и извлекает из него локальный адрес Для Ethernet локальный адрес – MAC-адрес

21 ИМКН УрФУ21 Формат ARP-запроса ПолеЗначение Тип сети1 Тип протокола2048 Длина локального адреса6 Длина глобального адреса4 Операция1 Локальный адрес отправителя1C:75:08:D2:49:45 Глобальный адрес отправителя Локальный адрес получателя00:00:00:00:00:00 Глобальный адрес получателя

22 ИМКН УрФУ22 Формат ARP-ответа ПолеЗначение Тип сети1 Тип протокола2048 Длина локального адреса6 Длина глобального адреса4 Операция2 Локальный адрес отправителя00:1С:С5:34:В3:01 Глобальный адрес отправителя Локальный адрес получателя1C:75:08:D2:49:45 Глобальный адрес получателя

23 ИМКН УрФУ23

24 ИМКН УрФУ24

25 ИМКН УрФУ25 ARP-таблица Хост кэширует ответы ARP Нет необходимости запрашивать MAC- адрес при каждом отправлении ARP-таблица хранит данные о соответствии MAC и IP-адресов IP-адресMAC-адресТип :1С:С5:34:В3:01Динамический C:75:08:D2:49:45Статический

26 ИМКН УрФУ26 ARP-таблица Типы записи в ARP-таблице Динамические – создаются в результате рассылки ARP-запросов Статические – создаются администраторами вручную Команды работы с ARP-таблицей: arp -a – просмотр таблицы arp -s – добавление статической записи arp -d – удаление записи

27 ИМКН УрФУ27 Срок жизни записей ARP Динамические записи в таблице ARP имеют срок действия У компьютера может измениться IP-адрес После истечения срока действия запись удаляется из таблицы ARP Добровольное ARP-сообщение (gratuitous ARP) Отправка ARP-запроса со своим IP-адресом Используется для сообщения о новом IP-адресе Предотвращение назначения одинаковых IP

28 ИМКН УрФУ28 ARP в глобальных сетях В сетях, где нет широковещания, нельзя разослать запрос локального адреса всем компьютерам Сеть IP поверх X.25 Решение: Таблицы, формируемые вручную администраторами ARP-серверы – выделенные маршрутизаторы, ведущие ARP-таблицы

29 ИМКН УрФУ29 DNS Domain Name System (DNS) – доменная система имен IP-адреса неудобны для запоминания людьми Решение: давать компьютерам удобные имена: Как из доменного имени получить IP-адрес?

30 ИМКН УрФУ30 DNS DNS обеспечивает отображение доменных имен в IP-адреса и наоборот DNS-сервер Сервер, который хранит таблицу соответствия доменных имен и IP-адресов Утилиты для DNS: nslookup dig (UNIX)

31 ИМКН УрФУ31 Утилита nslookup > nslookup urfu.ru Сервер: loa.imm.uran.ru Адрес: Не заслуживающий доверия ответ: Имя : urfu.ru Адрес:

32 ИМКН УрФУ32 IP-адрес и DNS-имя

33 ИМКН УрФУ33 IP-адрес и DNS-имя С точки зрения компьютеров в сети IP-адрес и DNS- имя равнозначны DNS-имя может отображаться на несколько IP- адресов > nslookup Сервер: loa.imm.uran.ru Адрес: Не заслуживающий доверия ответ: Имя : Адреса:

34 ИМКН УрФУ34 Протокол DHCP Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) – протокол динамической конфигурации хостов Для работы в сети компьютеру нужен IP- адрес Как компьютеру узнать свой IP-адрес при включении? Как компьютер узнает свой MAC-адрес?

35 ИМКН УрФУ35 Методы назначения IP-адресов Вручную администратором IP-адрес назначается вручную на каждом компьютере в сети В крупной сети высокие трудозатраты Постоянный IP-адрес Автоматически Используется протокол DHCP Требуется создание DHCP-сервера Не нужна ручная настройка компьютеров IP-адрес может меняться

36 ИМКН УрФУ36 Протокол DHCP Клиент DHCP Компьютер, который получает IP-адрес автоматически Сервер DHCP Компьютер, который обеспечивает назначение IP-адресов Ведет таблицу выделенных IP-адресов, чтобы избежать дублирования

37 ИМКН УрФУ37 Сообщения протокола DHCP DHCP DISCOVER – широковещательный запрос на поиск DHCP-сервера в сети DHCP OFFER – предложение IP-адреса DHCP-сервером клиенту DHCP REQUEST – запрос IP-адреса DHCP- клиентом DHCP ACK – подтверждение назначения IP- адреса DHCP-клиенту DHCP RELEASE – освобождение IP-адреса DHCP-клиентом

38 ИМКН УрФУ38 Протокол DHCP DHCP-клиентDHCP-сервер DHCP DISCOVER DHCP OFFER DHCP REQUEST DHCP ACK

39 ИМКН УрФУ39 Протокол DHCP Зачем три сообщения с одинаковым IP- адресом? DHCP OFFER DHCP REQUEST DHCP ACK В сети может быть несколько DHCP-серверов Все серверы присылают клиенту IP-адреса (DHCP OFFER) Клиент запрашивает IP-адрес только у одного DHCP-сервера (DHCP REQUEST)

40 ИМКН УрФУ40 Протокол DHCP DHCP-сервер должен находится в той же сети, что и клиент Поиск DHCP-серверов выполняется с помощью широковещательного запроса Широковещательный запрос не выходит за границы сети (маршрутизатор) DHCP Relay – устройство, которое принимает широковещательные запросы и пересылает их DHCP-серверу (коммутатор, маршрутизатор и др.)

41 ИМКН УрФУ41 Способы назначения IP-адресов Пул адресов – список (диапазон) IP- адресов, которые назначает DHCP- сервер Способы назначения IP-адресов: Постоянный – выделенный IP-адрес для каждого MAC-адреса Динамический – выделение компьютеру любого IP-адреса из пула

42 ИМКН УрФУ42 Выделение IP-адресов Сколько IP-адресов нужно для пула DHCP-сервера? Компьютеры могут появляться и исчезать (ноутбуки, планшеты и т.п.) IP-адреса назначаются не навсегда, а на фиксированный срок Lease time (Срок аренды)

43 ИМКН УрФУ43 Аренда IP-адресов После завершения срока аренды IP-адрес должен быть возвращен в пул DHCP-сервера Что делать, если компьютер хочет продолжить работу в сети Повторный запрос IP-адреса Что делать, если компьютер отключился до истечения срока аренды IP-адрес будет считаться занятым, пока не закончится срок аренды

44 ИМКН УрФУ44 Освобождение IP-адреса После того, как компьютер закончил работу в сети, он может вернуть IP- адрес в пул DHCP-сервера Сообщение DHCP RELEASE Команда ipconfig /release Получение нового IP-адреса ipconfig /renew

45 ИМКН УрФУ45 Конфигурационная информация Для работы в сети нужен не только IP- адрес DHCP предоставляет: IP-адрес Маску подсети Маршрутизатор по-умолчанию Адрес DNS-сервера

46 ИМКН УрФУ46 Итоги Место управляющих протоколов в моделях OSI и TCP/IP Internet Control Message Protocol (ICMP) Address Resolution Protocol (ARP) Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

47 ИМКН УрФУ47 Вопросы?