Cap. 2

NIVELUL REEA

Se trec n revist cele mai importante protocoale de nivel reea din stiva de protocoaleInternet:

Protocolul Internet IP (Internet Protocol), Protocoale de rutare RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Inter-GatewayRouting Protocol), Protocolul de rezoluie a adreselor ARP (Address Resolution Protocol), Protocolul de configurare dinamic a hosturilor DHCP (Dynamic HostConfiguration Protocol), Protocolul de mesaje de control pentru Internet ICMP (Internet Control MessageProtocol).Protocol).

Protocoalele care opereaz la nivelul reea (nivel internet) ofer servicii protocoalelor denivel transport, implementnd funcii, cum ar fi:

Rutarea i livrarea pachetelor (datagrame) n cadrul reelelor de comunicaii careformeaz Internetul (IP, RIP, IGRP), Adresarea datagramelor (IP), Configurarea dinamic a adreselor (DHCP), Asigurarea unui schimb de mesaje de control n Internet (ICMP), Stabilirea corespondenei dintre adresele de nivel reea i adresele de nivel interfareea (corespunztor nivelului legtur de date, ARP).

2.1 PROTOCOLUL INTERNET (IP) Cel mai important dintre protocoalele de nivel trei este protocolul Internet (IP InternetProtocol).

IP ascunde detaliile de implementare a reelelor fizice de nivel inferior prin crearea uneireele virtuale care opereaz la o scal mult mai mare.

IP este un protocol nefiabil, fr a nsemna ns o calitate sczut a acestuia, de tipulbest effort, iar livrarea pachetelor se realizeaz ntr-un mod fr conexiune pachetelebest effort, iar livrarea pachetelor se realizeaz ntr-un mod fr conexiune pachetelepot fi pierdute, pot sosi n alt ordine dect cea de la transmisie sau chiar pot fi recepionatede mai multe ori.

IP este un protocol rutat, ceea ce nseamn c alte protocoale de nivel reea vor efectuarutarea pachetelor IP.

2.1 PROTOCOLUL INTERNET (contin.)

Funciile IP: adresarea utilizatorilor (adrese IP), segmentarea pachetelor i respectiv, reasamblarea pachetelor (pentru arespecta dimensiunea cadrului, impus de ctre protocolul utilizat la nivelulrespecta dimensiunea cadrului, impus de ctre protocolul utilizat la nivelul

legtur de date), transmiterea datelor de nivel transport,

diferenierea pachetelor n funcie de tipul serviciului (calitatea serviciului -QoS) pentru rutare, verificarea integritii antetului IP,

specificarea unui timp maxim de existen n reea a fiecrui pachet.

Formatul pachetelor IP:

2.1.1 Pachetul IP

Structura pachetelor se bazeaz pe cuvinte de 32 bii.

Versiune - Identific versiunea protocolului IP care genereaz pachetul. nprezent este utilizat versiunea 4 a protocolului (IPv4) i s-au definit standardepentru versiunea 6 (IPv6).

Lungimea antetului - Indic lungimea antetului msurat n cuvinte de 32 bii.

2.1.1 Pachetul IP (contin.)

Lungimea antetului - Indic lungimea antetului msurat n cuvinte de 32 bii.Lungimea minim a antetului corespunde cazului cnd acesta nu conine cmpulopiuni i este 5 (20 octei).

Tipul serviciului - Arat calitatea serviciului cerut pentru transportul pachetuluin reea. Acest cmp poate influena ruterii n alegerea unei ci spre destinaie, darIP nu garanteaz calitatea cerut pentru transportul datelor. Parametrii de calitate:

prioritate, ntrziere, eficien n transmisiune (referitor la debit - throughput) fiabilitate.

Lungimea total - Acest cmp specific lungimea total a pachetului, msuratn octei, incluznd att antetul ct i datele.

Identificare, Fanioane i Decalajul fragmentului - Controleaz fragmentarea ireasamblarea pachetelor. Fiecare fragment are acelai format ca i un pachetcomplet.

Cmpul "Identificare" conine un numr care identific pachetul. Cnd un ruter

2.1.1 Pachetul IP (contin.)

Cmpul "Identificare" conine un numr care identific pachetul. Cnd un ruterfragmenteaz un pachet cmpul Identificare trebuie copiat n antetul fiecrui fragment. Cmpul "Decalajul fragmentului" (Fragment offset) indic, pentru fiecarefragment, numrul grupurilor de cte 8 octei (octeii din antet nu sunt considerai)coninui n fragmentele deja transmise, din cadrul pachetului curent. Dac fragmentuln cauz este primul sau singurul, acest cmp ia valoarea 0. Prin cei trei bii din cmpul "Fanioane" (Flags) se poate semnala interdicia defragmentare a pachetului i dac, n cazul unui fragment, este sau nu ultimul dinpachet:

Cei trei bii au urmatoarele semnificaii:- 0: Rezervat. Ia ntotdeauna valoarea 0.- Indicator al posibilitii de fragmentare DF (Do not Fragment): dac iavaloarea 0 se poate face fragmentare, iar pentru 1 nseamn c fragmentareanu este permis.- Indicator al continuitii fragmentrii MF (More Fragments): dac iavaloarea 0 nseamn c fragmentul curent este ultimul din pachet, iar pentru1 nseamn c alte fragmente vor urma.

2.1.1 Pachetul IP (contin.)

Lungimea total indic, n cazul unui fragment, lungimea fragmentului i nu apachetului din care face parte.

Durata meninerii n via (TTL Time to live) arat ct timp (n secunde) i sepermite unui pachet s rmn n reea. Ruterii scad valoare acestui cmp cu ounitate atunci cnd redirecteaz pachetul.

Protocol - Identific protocolul de nivel superior (transport: TCP sau UDP)asociat pachetului. Pentru protocolul TCP identificatorul este 6 iar pentru UDPeste 17.

Secvena de verificare a antetului - Permite verificarea corectitudinii(integritii) valorilor din antet. Acest cmp este determinat prin prelucrareaantetului, considerat ca o succesiune de ntregi, fiecare alctuit din 16 bii. Fiecareruter calculeaz secvena de verificare i o compar cu cea din antet.

Cmpurile de adrese - Conin adresele de reea (IP) de cte 32 bii fiecare, asistemului surs i a sistemului destinaie. Aceste cmpuri nu sunt modificate la

2.1.1 Pachetul IP (contin.)

sistemului surs i a sistemului destinaie. Aceste cmpuri nu sunt modificate latrecerea pachetelor prin ruteri.

Opiuni - Are o lungime variabil (maximum 40 octei) i este rezervat pentru aintroduce unele funciuni de control privind rutarea, securitatea reelei i altele.

Cmpul datelor - Are o lungime variabil, dar un numr ntreg de octei.Limitele pentru dimensiunea unui pachet, inclusiv antetul, sunt 576 octeiminimum i 65.535 octei maximum.

Adresele IP constau n valori fr semn reprezentate cu 32 de bii folosite pentruidentificarea unui singur sistem n Internet.

Cei 32 de biti ai adresei IP se scriu sub forma a 4 octei, fiecare dintre octeiputnd fi scris sub forma unui numr zecimal lund valori intre 0 si 255, in formap.q.r.s (dotted quad).

2.1.2 Adresarea IP (versiunea 4 a protocolului IP = IPv4)

p.q.r.s (dotted quad).

Formatul general al adresei IPv4:

n funcie de domeniul n care se afl primul octet (p), mai exact primii 4 bii,exist mai multe clase de adrese, notate A, B, C, D, etc.

La adresele de clasa A primul octet specific reeaua, i restul de trei octeispecific sistemul. Primul bit este mereu 0, la adresele de clas A. De aici rezultc pot exista doar 126 de reele (nu se utilizeaz reelele cu primul octet 0 i 127)cu adresa de clasa A, iar aceste reele pot avea fiecare peste 16 milioane de sisteme(24 de bii pentru identificatorul de sistem).

2.1.2 Adresarea IP (contin.)

(24 de bii pentru identificatorul de sistem). Clasele de adrese IPv4:

Clasa / Tip

adresa

Primul octet

Tip adres(primii bii)

Reea Host Nr. max. de hosturi

Masca implicit

A 1 126 0 p q.r.s 16777214 255.0.0.0B 128 191 10 p.q r.s 65534 255.255.0.0C 192 223 110 p.q.r s 254 255.255.255.0D 224 239 1110 p.q.r.s E 240 247 11110 p.q.r.s

Adresele din clasa B au primii doi bii 10 i dintre ceilali, 14 bii sunt ai identificatoruluide reea, iar 16 bii ai identificatorului de sistem. n concluzie, pot exista pn la 214 2(16382) reele, fiecare cu pn la 216 2 (65534) sisteme.

Adresele din clasa C au primii trei bii 110 i dintre ceilali, 21 bii sunt aiidentificatorului de reea, iar 8 bii ai identificatorului de sistem. n concluzie, pot existapn la 221 2 (2097150) reele, fiecare cu pn la 28 2 = 254 sisteme.

2.1.2 Adresarea IP (contin.)

Adresele din clasa D au primii patru bii 1110 i sunt utilizate pentru difuzarea mesajelorde la un sistem ctre un grup de sisteme din reeaua global (numai ctre sisteme careutilizeaz aceeai adres de clas D). Din acest motiv, adresele din clasa D se mai numesci adrese de grup (multicast) i sunt folosite de unele protocoale de rutare i de firm pentrucomunicarea dintre echipamente ale aceluiai productor (vezi ruterele i switch-urileCISCO).

Adresele de clas E sunt rezervate pentru viitoare modificri sau pentru scopuriexperimentale.

Pentru toate aceste clase, se elimin ntotdeauna, att la identificatorul de reeact i la identificatorul de sistem, secvena cu toi biii 1 i cea cu toi biii 0:masca, respectiv adresa ntregii reele din clasa respectiv.

Un alt tip de adres utilizat pentru o funcie special este adresa de bucl local(loopback). Spre exemplu, reeaua de clas A 127.0.0.0 este definit ca adres dereea pentru bucle locale. Aceste interfee pentru bucle locale nu permit accesul nreeaua fizic.

2.1.2.1 Adresele IP rezervate

reeaua fizic.

Masca unei reele este acea secven de 32 bii (de aceeai lungime cu adresele)care are bii cu valoarea 1 pe toate poziiile corespunztoare identificatorului dereea i bii cu valoarea 0 pe toate poziiile corespunztoare identificatorului desistem.

Mtile sunt utilizate n fiecare ruter pentru luarea deciziei asupra interfeei dereea a ruterului pe care se va redirecta datagrama IP ce conine adresa destinaie.

Masca permite selectarea identificatorului de reea dintr-o anumit adres.Identificarea reelei pentru rutarea unei datagramei se va face pe baza operaieibinare I (AND) la nivelul biilor de pe o anumit poziie a adresei IP citit dindatagram i poziia corespunztoare din masc.

Adresele de difuzare (broadcast) pentru o anumit reea sunt acele adrese careau bii cu valoarea 1 pe toate poziiile corespunztoare identificatorului de sistem,iar identificatorul de reea specific domeniul n care se va face difuzarea.

2.1.2.1 Adresele IP rezervate (contin.)

iar identificatorul de reea specific domeniul n care se va face difuzarea.

Exemplu de utilizare a mtii i de obinere a adresei de difuzare pentru o reeade clas B:

Principiul de alocare a adreselor IP a devenit inflexibil pentru a permitemodificri facile ale configuraiilor reelelor locale divizare a reelelor dinfiecare clas n subreele (IP subnetting).

Alocarea subreelelor este efectuat local. Totui, ntreaga reea este vzut dinexterior ca o singur reea IP.

2.1.2.2 Crearea de subreele (subneting)

Exist dou metode de divizare n subreele: static i de dimensiune variabil.

O subreea a unei reele se construiete prin mprumutarea unei secvene debii din identificatorul de sistem, obinndu-se astfel un identificator suplimentar alsubreelei.

Dac se mprumut a bii pentru subreele atunci numrul de subreele createeste de 2a 2 (se scad cele dou: adresa reelei i masca), iar numrul de sistemedin fiecare subreea este de 2Id. sistem a 2.

Masca subreelei i adresele de difuzare n subreele au acelai rol ca i n cazulreelelor clasificate.

2.1.2.2 Crearea de subreele (contin.)

Divizarea static presupune ca toate subreelele obinute prin divizarea uneireele s utilizeze aceeai masc de subreea.

Avantaje: simplu de implementat i administrat. Dezavantaj: irosirea unui spaiu de adrese considerabil, mai ales in cazuldivizrii unei reele mici.

Exemplu de divizare n subreele a unei reele de clas B (s-au obinut 24 2 =

2.1.2.2.1 Divizarea static n subreele

Exemplu de divizare n subreele a unei reele de clas B (s-au obinut 24 2 =14 subreele, fiecare avnd un numr maxim de 212 2 = 4094 sisteme.):