nivelele modelului osiprotocolul tcp ip
DESCRIPTION
Nivelele Modelului Osiprotocolul TcpTRANSCRIPT
I.Modelul de referinta OSI
1.1 Evolutia modelului OSI
In anii 80 cand ideea de retea a castigat din ce in ce mai multi adepti, inginerii au inteles ca
fara o standardizare a tehnologiei retelelor dezvoltarea acestui concept este condamnata la esec.
Specialistii de la Organizatia Internationala pentru Standardizare (ISO) au cercetat o multime de
modele pentru diferite retele pentru a o alege pe cea care oferea cea mai buna interconectare.
Astfel, in 1984 au creat un model de retea care sa poata ajuta companiile sa dezvolte retele
capabile de a lucra impreuna. Modelul a fost numit modelul de referinta OSI (Open Systems
Interconnection Basic Reference Model) si a devenit disponibil imediat.
ISO a decis crearea unui model care utilizeaza nivele (layer en.), fiecare nivel ocupandu-se cu
alta actiune, toate fiind insa in legatura unul cu altul pentru ca este imposibila realizarea
comunicarii fara parcurgerea tuturor pasilor necesari. In reprezentarea de mai sus exista numai
patru pasi, dar ISO a ales o schema mult mai detaliata. Nivelele OSI (nu ISO - International
Standards Organization ) au o multime de avantaje; unul dintre acestea fiind faptul ca pot fi
invatate usor. Nu exista pe lume inginer de retea profesionist care sa nu stie ceva despre nivelele
OSI. Este imposibil sa dezvolti o retea fara sa le cunosti.Aceste nivele constituie baza unei retele.
Modelul de referinta OSI va permite sa vedeti care sunt functiile retelei la fiecare nivel. Modelul
de referinta OSI este cadrul care permite intelegerea felului in care datele sunt transmise printr-o
retea. In modelul OSI exista sapte nivele diferite, fiecare avand o functie specifica. Vom vedea in
cele ce urmeaza ca TCP/IP simplifica modelul de referinta OSI, dar pentru inceput trebuie sa
aflam cate ceva despre OSI.
1.2 Utilitatea Modelului de referinta OSI
Modelul de referinta OSI este primul model introdus in retelele de comunicatie. Desi exista si
alte modele de retele , cei mai multi producatori de retele isi relationeaza produsele cu Modelul de
referinta OSI , mai ales atunci cand doresc sa faca cunoscut utilizatorilor modul de folosire .Il
considera cel mai bun in instruirea oamenilor pentru a putea trimite si primi informatie in cadrul
unei retele. Modelul de referinta OSI permite utilizatorilor sa sesizeze functiile retelei pentru
fiecare nivel in parte. Aceasta e o metoda de a arata cum circula informatia de-a lungul unei
retele. Explica cum informatiile sau datele circula de la programele de aplicatii, prin mediul de
transmisie pana la alte programe de aplicatii aflate pe un alt calculator ce se gaseste in retea . 3
In sistemul de referinta OSI exista 7 niveluri , fiecare avand o functie importanta in cadrul
sistemului. Avantajele partitionarii retelei in cele sapte niveluri sunt urmatoarele :
Imparte functiile relationate ale retelei in elemente mai putin complexe
Stabileste interfete standard pentru compatibilitatea dispozitivelor plug-and-play
Propune interoperabilitatea diferitelor module de functii in cadrul unei retele
Previne modificarile ce ar putea avea loc intr-o anumita zona ca urmare a modificarilor
realizate in alta; in felul acesta fiecare zona poate lucra mult mai repede.
Imparte operatiile din cadrul unei retele in subseturi de functii ce sunt mult mai usor de
asimilat
1.3 Nivelele OSI
Fig. 1 Nivelele modelului OSI
1.3.1Nivelul Fizic
4
Nivelul Fizic se ocupa cu transmiterea fizica a bitilor in retea .Standardul se ocupa cu
nivelul electric al semnalului in cablul de legatura cu caracteristicile electrice si magnetice ale
cablului de legatura si ale elementelor de conectare si instalare a retelei.
1.3.2 Nivelul Legături de date
Nivelul Legături de Date are rolul de a imparti fluxul de date in blocuri si verifica daca
blocurile au ajuns corect la destinatar,iar destinatarul verifica tot la acest nivel daca datele au
ajuns corect astfel incit nivele superioare sa nu se ocupe de integritatea datelor ,doar de
interpretarea lor indiferent de problemele de transmisie care apar datorita mediului de
transmisie .Nivelul fizic nu se ocupa de date ci de biti.Din aceasta cauza acest nivel trebuie sa
sesizeze ca un pachet a ajuns cu erori si sa ceara retransmiterea sa nivelului de prelucrare de date
partener .Aceasta va duce si la o disparitie a sesizarii diferentelor de viteza intre calculatoare
partenere la nivele suoerioare.
1.3.3 Nivelul Rețea
Nivelul de Rețea se ocupă cu același lucru ca și nivelul anterior doar că pentru
comunicarea între rețele.Adică se ocupă de transmisia pachetelor între diferite rețele punînd la
începutul fiecarui pachet informații de control și bineînțeles de adresare.Tot acest nivel se ocupă
și cu routarea pachetelor între rețele diferite și de viteze oarecare.
1.3.4 Nivelul Transport
Nivelul de Transport primeste datele de la nivelul de Sesiune, le imparte in pachete de
dimensiuni acceptate de nivele inferioare si gestioneaza transmiterea si refacerea lor la
destinatar.Diferenta intre nivele urmatoare si cele anterioare(inferioare) este ca cele inferioare
asigurau un dialog doar intre nivele echivalente de pe calculatoare vecine ,nivelele superioare
vor realiza legaturi directe intre nivele echivalente chiar daca legatura se realizeaza intre
calculatoare de pe retele diferite .Acest nivel va fi cel care va determina tipurile de servicii
oferite nivelului de sesiune si implicit utilizatorului.Exista doua tipuri de servicii oferite unul
punct-la-punct(orienttat conexiune) ,in care mesajele ajung la utilizator in ordinea transmiterii lor
si un serviciu orientat pachet) in care nu se garanteaza ordinea sosirii mesajelor.Totodata acest
nivel va realiza si gestiona, pentru o legatura cu trafic mare de date, o multiplexare a mai multor
legaturi fizice pentru a mari viteza de transfer.
1.3.5 Nivelul Sesiune
5
Nivelul de Sesiune va gestiona legaturile in timp real ale utilizatorilor in care se pot
realiza conferinte ,transferuri de fisiere etc.
1.3.6 Nivelul Prezentare
Nivelul de Prezentare se va ocupa cu acceptarea corectitudinii mesajelor din punct de
vedere semantic si sintactic.Este util acest serviciu atunci cind se face legatura intre calculatoare
ce folosesc diferite coduri de reprezentare a datelor(de ex. ASCII si EBCDIC).
1.3.7 Nivelul de Aplicatie
Nivelul de Aplicație ofera servicii de nivel inalt ,de exemplu gestionarea afisarii intr-o
retea cu terminale de diferite tipuri realizind o retea de terminale virtuale.Un alt serviciu este
conversia datelor la transferul de fisiere intre calculatoare cu o reprezentare diferita a datelor si
caracterelor de control,sau e-mail etc.
Standardul prevede ca la transmisia datelor toate nivele ,in afara de cel fizic ,isi vor pune
un header cu octeti de control si nivelul de prelucrare va pune si la sfirsit octeti de control pentru
verificarea integritatii pachettelor etc.
Serviciile oferite de orice nivel nivelului imediat superior se pot imparti in doua tipuri cu
comutare de pachete si cu comutare de circuite.Comutarea de circuite are ca model serviciul
telefonic in care odata stabilita o conexiune aceasta va lua sfirsit in momentul in care legatura va
lua sfirsit.Acest serviciu va garanta intotdeauna ordinea pachetelor de date.Comutarea de pachete
are ca model serviciul postal in care fiecare bloc de date are un header cu adresa completa a
destinatarului si o traiectorie independenta de a celorlalte pachete cu aceeasi destinatie ,astfel
pachetele vor ajunge intr-o ordine data de traiectorie si nu de emisie.Alegerea intre aceste doua
tipuri de servicii se face in functie de cerintele sistemului care le foloseste.Serviciul orientat
conexiune va avea o intirziere fata de celalalt in care va deschide canalul de comunicatie ,dar
garanteaza ordinea de sosire a datelor.
II.Modelul TCP/IP
6
2.1 Aparitia si Importanta modelului TCP/IP
Desi modelul OSI este universal recunoscut , initiatorul din punct de vedere istoric si
technic al standardelor pentru Internet este modelul de referinta si stiva de protocoale TCP/IP
. TCP/IP realizeaza comunicarea intre oricare doua calculatoare aflate oriunde in lume , cu o
viteza apropiata de viteza luminii si are o mare importanta istorica - dezvoltarea urmatoarelor
domenii :electricitate , telefonie , televiziune , etc . În 1969, agenţia DARPA (Defense
Advanced Research Projects Agency) a fost însărcinată cu dezvoltarea unei reţele prin
intermediul căreia centrele sale de cercetare să poată comunica. Principala atenţie a fost
acordată capacităţii reţelei de a rezista unui atac nuclear. Pe scurt, dacă Uniunea Sovietică ar
fi lansat un atac nuclear, era neapărat necesar ca reţeaua să rămînă în stare de funcţionare
pentru a facilita comunicaţia. Au existat şi alte cerinţe referitoare la planurile reţelei, dintre
care cel mai important era următorul: ea trebuia să poată funcţiona în lipsa oricărui control
centralizat. Astfel, dacă o maşină (sau 10, sau 100) ar fi fost distruse, restul reţelei trebuia să
continuie să funcţioneze.
Prototipul acestui proiect a apărut rapid, bazat parţial pe cercetările făcute în 1962 şi 1963.
Acest prototip s-a numit ARPANET. ARPANET a funcţionat bine, însă periodic se bloca. În
plus, extinderea pe termen lung a reţelei s-a dovedit costisitoare. Astfel, s-a iniţiat căutarea
unui set mai flexibil de protocoale; căutările s-au terminat la mijlocul anilor '70, o dată cu
dezvoltarea TCP/IP. TCP/IP a avut avantaje substanţiale faţă de celelalte protocoale. De
exemplu, TCP/IP era mic (nu necesita resurse de reţea importante). Mai mult, TCP/IP putea fi
implementat cu costuri mult mai mici decît celelalte opţiuni existente. Datorită acestor factori,
TCP/IP a devenit foarte popular. În 1983, TCP/IP a fost integrat în versiunea 4.2 de UNIX
BSD (Berkeley Software Distribution). A urmat rapid integrarea sa în versiuni de UNIX
comerciale, iar TCP/IP a devenit standard Internet; aşa a şi rămas. Pe măsură ce tot mai mulţi
utilizatori "se înghesuie" pe Internet, TCP/IP a început să fie reexaminat. Mai mulţi utilizatori
înseamnă o încercare mai mare a reţelei. Pentru a uşura încărcarea reţelei şi pentru a oferi
viteze de transport mai mari, unii cercetători au sugerat implementarea TCP/IP via transmisii
prin satelit. Din nefericire, astfel de cercetări au produs pînă acum rezultate nesatisfăcătoare.
Se pare că TCP/IP nu este potrivit acestui tip de transmisie.
În prezent, TCP/IP este folosit în multe scopuri, nu doar pentru Internet. De exemplu,
intranet-urile sunt construite de cele mai multe ori folosind protocoalele TCP/IP. În astfel de
medii de lucru, TCP/IP poate oferi avantaje semnificative faţă de alte protocoale. Un astfel de
7
avantaj este că TCP/IP funcţionează pe o mare varietate de maşini şi sisteme de operare.
Astfel, folosid TCP/IP, se poate construi rapid şi uşor o reţea eterogenă. O astfel de reţea
poate conţine calculatoarele Macintosh, compatibile IBM, staţii SPARC, maşini MIPS şi aşa
mai departe. Fiecare dintre aceste maşini poate comunica cu celelalte folosind o suită de
protocoale comună. Din acest motiv, din momentul în care a apărut, în anii '70, şi pînă acum,
TCP/IP a rămas extrem de popular.
2.2 Nivelele modelului TCP/IP
Prezentare6
Sesiune5
Transport4
Reţea3
Legătură de date2
Aplicaţie7
Fizic1
Aplicaţie
4
Transport3
Internet2
Acces reţea1
OSI TCP/IP
Fig.2 Nivelele TCP/IPIn momentul de fata OSI nu mai reprezinta decat o unealta didactica ea fiind inlocuita in mare
parte de stiva TCP/IP care reprezinta o viziune comprimata si mai eficienta asupra
comunicarii ierarhice .Cu toate acestea principiile de baza raman aceleasi . Precum se observa
in figura de mai jos nivelurile Fizic si Data Link ale OSI au fost concatenate intr-un singur
layer TCP/IP numit Network Access . Nivelul Network din OSI si-a pastrat componenta insa
a fost redenumit Internet . Nivelul transport in TCP/IP ramane in mare acelasi ca in stiva OSI
insa ia o parte din atributiile nivelului sesiune ( initierea si terminarea dialogului ) . Al
patrulea si ultimul nivel al TCP/IP a reusit sa reuneasca ultimele 3 nivele OSI : Sesiune ,
Prezentare si Aplicatie.
2.2.1 Nivelul Aplicatii
8
Nivelul Aplicaţie se ocupă cu protocoalele de nivel înalt, codificarea, si controlul dialogului,
împachetarea datelor si trimiterea lor la urmatoarele niveluri.Nivelul Aplicaţie conţine
următoarele protocoale de nivel înalt:
Transfer de fişiere: TFTP, FTP şi NFS
E-mail: SMTP
Remote: telnet, rlogin
Managementul de reţele: SNMP
Managementul de nume: DNS
HTTP
2.2.2 Nivelul Transport
Nivelul Transport asigură conexiunea logică dintre calculatorul sursă şi calculatorul
destinaţie, fluxul de date si corecţia erorilor. Nivelul transport include protocoale TCP şi
UDP.TCP (Trasmission Control Protocol) este un protocol orientat pe conexiune care permite ca
un flux de octeţi trimişi de la un calculator să ajungă fără erori pe orice alt calculator din Internet.
9
Dacă pe calculatorul destinaţie un pachet ajunge cu erori, TCP cere retrimiterea acelui
pachet.TCP fragmentează fluxul de octeţi în mesaje discrete şi pasează fiecare mesaj nivelului
Reţea.TCP tratează totodată controlul fluxului pentru a se asigura ca, calculatorul sursa nu
inundă calculatorul destinaţie cu mai multe pachete decât poate acesta să prelucreze.Toate aceste
lucruri sunt realizate prin utilizarea secvenţelor de număr, sliding windows şi acknowledgments.
UDP (User Datagram Protocol) este un protocol nesigur, destinat pentru aplicaţii care trebuie să
interogheze rapid, fara retrimiterea pachetelor eronate.UDP este folosit in aplicaţiile de
transmisii video sau audio si aplicatii client-server.
Exemple de aplicaţii care folosesc procolul UDP:
DNS (DOMAIN NAME SERVER)
TFTP (TRIVIAL FILE TRANSFER PROTOCOL)
IPTV (TV prin Internet)
2.2.3 Nivelul Internet
Nivelul Internet are scopul de a găsi cel mai optim traseu prin care poate trimite pachetele.
Protocoalele care lucrează la nivelul Internet din modelul TCP/IP sunt:
IP (Internet Protocol)
ICMP (Internet Control Message Protocol)
ARP (Address Resolution Protocol)
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
IP caută cea mai buna cale de a trimite pachetele.
ICMP oferă capabilităţi de control şi de schimbul de mesaje.
10
ARP determină adresa MAC pentru adresele IP
RARP determină adresa IP pentru o adresa MAC cunoscută.
2.2.4 Nivelul Acces Retea
Nivelul Acces la Reţea se ocupă cu toate problemele legate de transmiterea efectivă a unui
pachet IP pe o legătură fizică, incluzând şi aspectele legate de tehnologii şi de medii de
transmisie, adică nivelurile OSI Legătură de date şi Fizic. Drivere, modemuri, placi de reţea, si
alte componente se găsesc in nivelul Acces la reţea.Nivelul de acces la retea defineşte
procedurile folosite pentru interogarea cu echipamentele de reţea şi de acces la mediu de
transmisie. Protocol standard, cum ar fi Serial Line Internet Protocol (SLIP) si punct-la-punct
Protocol (PPP) trebuie să asigure accesul la reţea prin intermediul unui modem de conectare.
Multe protocoale sunt necesare pentru a determina elementele de hardware şi software, precum
şi specificaţiile de transitere la acest nivel.
11
2.3 Stiva de protocoale a modelelor OSI si TCP/IP
Figura 3. Stiva de protocoale
-Nivelul aplicaţie
Protocolul SMTP este folosit pentru transferul mesajelor de poştă electronică. Este
folosit pentru a trimite, receptiona si ruta mesajele (scrisorile) in cadrul retelelor oricit de mari,
ajungind sa fie protocolul (de facto) pentru e-mail-ul din Internet.
Protocolul FTP permite utilizatorilor transferul de fişiere, în ambele sensuri, între un
sistem local şi unul distant. Fişierele pot conţine fie texte (caractere ASCII sau EBCDIC), fie
date pur binare.
Protocolul Telnet permite unui utilizator să se identifice într-un sistem distant prin
intermediul sistemului local. Acest protocol stabileşte o relaţie client - server între sistemul local
(client) şi aplicaţia Telnet distantă (server), permiţând deci funcţionarea unui sistem local în
regim de terminal virtual conectat la un sistem distant.
12
Protocolul SSH (Secure SHell) ofera servicii similare cu Telnet, si servicii in plus. Chiar
daca in esenta el este o "dezvoltare" a altui protocol (RSH - Remote Shell), practic insa este
folosit mai ales ca inlocuitor al lui Telnet pentru ca ofera o autentificare mult imbunatatita si, in
plus, criptarea datelor.
Protocolul SNMP este folosit pentru administrarea de la distanţă a echipamentelor de
interconectare a reţelelor.
Protocolul DNS asigură serviciul director care menţine corespondenţa şi face translatarea între
numele date de utilizatori sistemelor lor conectate la reţea şi adresele de reţea (IP) ale acestora.
Protocolul SNMP asigură un serviciu care permite realizarea unor funcţiuni de
administrare a reţelei.
Protocolul HTTP asigură un serviciu de transfer al informaţiei în reţeaua globală (WWW
– World Wide Web) reprezentată într-un limbaj specific, HTML (HyperText Markup Language).
Aplicaţia deservită de acest protocol este de tip client – server, iar paginile serverelor de Web
sunt identificate după o schemă specială de adresare numită URL (Uniform Resource Locator).
Protocolul PING asigură serviciul care poate fi utilzat pentru a testa conectivitatea între
două sisteme.
-Nivelul internet
Internet (Internet Protocol - IP) care asigură un serviciu de transmitere a datelor fără
conexiune. IP asigura transmiterea de blocuri de date intre calculatoare identificate prin adresa
de lungime fixa.
Protocolul ICMP (Internet Control Message Protocol) este protocolul pentru transferul
mesajelor de control intr-o retea. Acesta foloseşte serviciile IP (mesajul ICMP ocupă câmpul de
date al IP) asigurând un mecanism prin care ruterii şi sistemele din reţea comunică informaţii
privind situaţiile de funcţionare anormală. Asigura un numar de functii de diagnosticare si poate
transmite pachete de anuntare a diferitelor evenimente cum ar fi modificarea rutarii in retea,
echilibrarea vitezei de transmisie intre doua hosturi de capacitati diferite, etc.
Protocolul ARP (Address Resolution Protocol) este folosit doar pentru retele Ethernet şi
permite unui sistem să determine adresa fizică (MAC) a unui alt sistem din aceeaşi reţea fizică
cunoscând adresa IP (de nivel reţea) a acestuia. 13
Protocolul RARP (Reverse Address Resolution Protocol) permite unui sistem să-şi
obţină, atunci când n-o cunoaşte, adresa IP proprie.
-Nivelul transport
Sunt folosite două protocoale de transport: UDP (User Datagram Protocol) şi TCP
(Transmission Control Protocol). Protocolul UDP asigură un serviciu fără conexiune folosind IP
pentru transportul mesajelor. Acest protocol, mai simplu decât TCP, nu garantează livrarea
mesajului la recepţie fără erori, fără pierderi, fără duplicate, în ordinea în care au fost emise.
Programele de aplicaţie care utilizează UDP ar trebui să-şi asume responsabilitatea deplină
pentru soluţionarea acestor aspecte ale transmisiunii.
Protocolul TCP asigură un serviciu cu conexiune, asigurind un transfer fiabil, fără erori,
in secventa si cu eliminarea pachetelor duplicate. La elaborarea unui program de aplicaţie se
alege protocolul de transport în funcţie de necesităţile impuse de aplicaţie.
-Nivelul acces la reţea
SLIP. Este un protocol extrem de simplu, care furnizeaza un mecanism de transmitere printr-o
conexiune seriala a pachetelor generate deIP (datagrame). Transmite datagramele pe rand,
separandu-le printr-un octet numit SLIP END, pentru a sugera ca marcheaza sfarsitul unui
pachet. SLIP nu asigura mijloace de corectare a erorilor si nici de comprimare a datelor, astfel ca
a fost inlocuit de PPP.
PPP. Este un protocol pe trei niveluri care imbunatateste fiabilitatea comunicatiilor seriale
TCP/IP prin asigurarea mijloacelor pentru corectarea erorilor si pentru comprimarea datelor,
caracteristici care ii lipsesc protocolului SLIP. Cele mai multe pachete TCP/IP contin suport
pentru PPP, la fel ca si majoritatea ISP-urilor. Daca ar fi sa alegem ar trebui sa ne indreptam spre
PPP deoarece asigura capacitate de transfer superioara si comunicatii mai sigure.
14
III.Protocolul Internet
3.1 Adresarea IP
Pentru orice comunicare in reţea trebuie să existe un mecanism de adresare şi de
recunoaştere unică a calculatoarelor conectate. De obicei adresa este numerică. La proiectarea
protocolului IP sa impus utilizarea unui mecanism de adresare care să identifice unic fiecare
discpozitiv gazdă din reţea. Versiunea 4 a protocolului IP foloseşte o adresă binară pe 32 de
biţi.Astfel se pot adresa 4.294.967.296 locaţii IP, un număr considerat suficient de mare la
momentul proiectării protocolului, dar datorită gestionării ineficiente a spaţiului de adrese, s-a
impus găsire unor mecanisme sau arhitecturi de reţea care să imbunătăţească gestionarea
spaţiului de adrese.Astfel au apărut subreţelele şi alte mecanisme de adresare (care vor fi tratate
ulterior), iar in viitorul apropiat se va implementa o nouă versiune a protocolului IP v6 care va
permite, printer altele, adresarea pe 128 de biţi. Adresele IP sunt reprezentate in format zecimal
cu punct, adică cei 32 de biţi sunt grupaţi in 4 octeţi (4x8 biţi) iar fiecare octet este reprezentat in
zecimal, iar grupele sunt delimitate cu punct.
Exemplu: 192.168.123.15 – este o adresă IP validă
192.168.283.152 – este o adresa IP invalidă
Adresele au fost impărţite pe clase pentru a facilita utilizarea reţelelor mari, medii şi
mici.Diferenţele intre clase constau in numărul de biţi alocaţi pentru reţea faţă de cel alocat
pentruadresele dispozitivelor gazdă. Clasele sunt: A, B, C, D, E.
Clasa A: Foloseşte doar primul octet pentru identificare reţelei. Intotdeauna o adresă de clasă A
incepe cu primul bit 0. Din acest motiv, matematic, se pot aloca maxim 127 de adrese de clasă
A,fiecare putand aloca un număr de 16.777.214 adrese gazdă. Intervalul adreselor de calsa A
este:
1.0.0.0 – 126.0.0.0 (adresa 127.0.0.0 este rezervată pentru bucla internă – localhost).
Clasa B: Primii doi biţi sunt 10, iar alocarea adreselor gazdă se face numai cu ultimii doi octeţi.
Se pot aloca 16.382 de adrese de calsa B, fiecare cu un număr de 65534 adrese gazdă.
Clasa C: Primii trei biti sunt 110, iar alocare adreaselor gazdă se face numai cu ultimul octet.
Avem astfel: 2.097.150 de adrese de clasa C care pot aloca cel mult 254 adrese gazdă.
Clasa D: A fost create pentru a face posibilă difuzarea multipunct (multicasting) intr-o reţea IP.
O adresă multipunct este o adresă unică ce dirijează pachetele spre grupuri predefinite de adrese
15
IP. Astfel o staţie poate transmite un singur flux de date care va fi rutat simultan spre mai mulţi
destinatari. Primii biţi sunt 1110. Spaţiul adreselor din clasa D variază ntre 224.0.0.0
la239.255.255.254.
Clasa E: Calsa E a fost definită dar este rezervată de IETF pentru cercetări propri. Din cest
motiv clasa E nu a fost dată in folosinţă pe Internet.
Tabelul 1.Clase IP
3.2 Structura claselor de adrese IP
Fiecare gazdă şi ruter din Internet are o adresă IP, care codifică adresa sa de reţea şi de
gazdă. Combinaţia este unică: in principiu nu există două maşini cu aceeaşi adresă IP. Toate
adresele IP sunt de 32 de biţi lungime şi sunt folosite in campurile Adresă sursă şi Adresă
destinaţie ale pachetelor IP. Este important de observat că o adresă IP nu se referă de fapt la o
gazdă. Se referă de fapt la o interfaţă de reţea, deci dacă o gazdă este in două reţele, trebuie să
folosească două adrese IP. Totuşi in practică, cele mai multe gazde sunt conectate la o singură
reţea şi deci au o
adresă IP. Timp de mai multe decenii, adresele IP erau impărţite in cinci categorii ilustrate in fig.
2 Acest model de alocare a fost denumit clase de adrese. Nu mai este folosit, dar referinţele la
acest model sunt in continuare des intalnite in literatură.
16
Figura 4. Adresele IP
Formatele de clasă A, B, C şi D permit pană la 128 reţele cu 16 milioane de gazde
fiecare,16.384 reţele cu pană la 64K gazde, 2 milioane de reţele (de exemplu, LAN-uri) cu pană
la 256 gazde fiecare (deşi unele dintre acestea sunt speciale). De asemenea este suportată şi
trimiterea multiplă (multicast), in care fiecare datagramă este direcţionată mai multor gazde.
Adresele care incep cu 1111 sunt rezervate pentru o folosire ulterioară.Peste 500 000 de reţele
sunt conectate acum la Internet şi numărul acestora creşte in fiecare an. Pentru a evita conflictele
numerele de reţea sunt atribuite de ICANN (Internet Corporation for Assigned NAMES and
Numbers – Corporaţia Internet pentru numere şi nume atribuite). La randul său, ICANN a
imputernicit diverse autorităţi regionale să administreze părţi din spaţiul de adrese şi acestea, la
randul lor, au impărţit adrese ISP-urilor şi altor companii.Adresele de reţea, care sunt numere de
32 de biţi, sunt scrise in mod uzual in notaţia zecimală cu punct. In acest format, fiecare din cei
4 octeţi este scris in zecimal, de la 0 la 255. De exemplu, adresa hexazecimală C0290614 este
scrisă ca 192.41.6.20. Cea mai mică adresă IP este 0.0.0.0 şi cea mai mare este 255.255.255.255.
Valorile 0 şi -1 au semnificaţii speciale, aşa cum se arată in fig.3 Valoarea 0 inseamnă reţeaua
curentă sau gazda curentă. Valoarea 1 este folosită ca o adresă de difuzare pentru a desemna
toate gazdele din reţeaua indicată.
Figura 5. Adrese IP speciale.
Adresa IP 0.0.0.0 este folosită de gazde atunci cand sunt pornite. Adresele IP cu 0 ca
număr de reţea se referă la reţeaua curentă. Aceste adrese permit ca maşinile să refere propria
reţea fără a cunoaşte numărul de reţea (dar ele trebuie să cunoască clasa adresei pentru a şti cate
zerouri să includă). Adresele care constau numai din 1-uri permit difuzarea in reţeaua curentă, in
mod uzual un LAN. Adresele cu un număr exact de reţea şi numai 1-uri in campul gazdă permit
maşinilor să trimită pachete de difuzare in LAN-uri la distanţă, aflate oriunde in Internet (deşi
mulţi
17
administratori de sistem dezactivează această opţiune). In final, toate adresele de forma
127.xx.yy.zz sunt rezervate pentru testări in buclă locală (loopback). Pachetele trimise către
această adresă nu sunt trimise prin cablu; ele sunt prelucrate local şi tratate ca pachete sosite.
Aceasta permite trimiterea pachetelor către reţeaua locală fără ca emiţătorul să-i cunoască
numărul.
3.3 Impărţirea in subreţele
Organizaţiile mari care au mai multe reţele de calculatoare cu acces la Internet au
intampinat probleme la atribuirea mai multor adrese dintr-o clasă. Traficul prin router-ul
organizaţiei era foarte mare iar comunicaţia avea astfel de suferit in orele de varf. Pentru a mări
viteza de transfer a datelor şi a nu supraincărca un router,organizaţiile mari şi-au reorganizat
reţeaua ierarhic folosind mai multe routere. Astfel reţeaua a fost divizată in subreţele pentru care
accesul la Internet şi la celelalte reţele este asigurat de un dispozitiv “gateway” (un router sau un
calculator gateway).Pentru a face posibilă această divizare se utilizează adresarea pe subreţele.
Aşa cum se cunoaşte, o adresă IP are o zonă alocată reţelei şi o zonă in care se alocă adresă
pentru calculatoarele gazdă. Conform acestei arhitecturi avem clasele A,B,C şi D pentru
multicast. Pentru a gestiona mai eficient spaţiul de adresare alocat unei organizaţii mari cu mai
multe reţele proprii, s-au creat subreţelele.Utilizand o mască de reţea (Net-mask) binară, se poate
stabili porţiunea alocată reţelei şi porţiunea alocată gazdei. Astfel bitii 1 din net-mask indică
zona alocată reţelei iar biţii 0 specifică zona alocată gazdei. Avem astfel pentru clasele A,B,C
cunoscute următoarele măşti de reţea predefinite:
A: 255.0.0.0 - in format zecimal cu punct
11111111.00000000.00000000.00000000 - in binar
B: 255.255.0.0
11111111. 11111111.00000000.00000000
C: 255.255.255.0
11111111. 11111111. 11111111.00000000
Folosind acelaşi mecanism, se pot defini subreţele in cadrul unei clase de adrese alocate,folosind
pentru aceasta primii biţi din cadrul spaţiului alocat gazdei.
Putem stabili prin numărul de biţi rezervaţi subreţelei numărul de subreţele disponibile pentru o
anumită clasă de adrese şi numărul de gazde alocabile in fiecare subreţea. Astfel pentru clasa B
avem următoarele configuraţii posibile:
18
Tabelul 2.Configurații ale clasei B
3.4 Utilizarea subreţelelor in practică
Alocarea adreselor gazdă intr-o reţea in care sunt definite subreţele, trebuie sa ţină cont
de următoarele caracteristici:
- fiecare subreţea are rezervate prima adresă alocabilă ca fiind identificatorul subreţelei (Net-
Address NA) şi ultima adresă alocabilă utilizată pentru trimiterea datagramelor către toate
calculatoarele din subreţea (Broadcast-Address BA)
- calculatoarele cu adresa alocată intr-o subreţea nu comunică direct decat cu calculatoarele din
aceeaşi subreţea sau din reţele subordonate sau cu reţeau superioară. Pentru comunicarea cu alte
subreţele se utlizează gateway-ul.
Dacă se cunoaşte adresa IP şi Net mask-ul subreţelei alocat pentru un calculator gazdă intr-o
clasă cunoscută (de obicei C sau mai rar B) atunci se poate calcula uşor Net address şi Broadcast
address pentru acea subreţea, folosind reprezentarea in binar a adresei şi a netmask- ului şi
aplicand următoarele formule:
Net-address = IP-address AND Net-mask
19
Broadcast-address = NOT (Net-address XOR Net-mask)
Unde calculele se fac in binar cu operatorii obişnuiţi din calculul binar:
Exemplu:
Avem IP = 192.168.12.72 si Net-mask = 255.255.255.240
In binar:
IP = 11000000.10101000.00001100.01001000
NM = 11111111.11111111.11111111.11110000
------------------------------------------(AND)
NA = 11000000.10101000.00001100.01000000 adică 192.168.12.64
NM = 11111111.11111111.11111111.11110000
------------------------------------------(XOR)
00111111.01010111.11110011.10110000
------------------------------------------(NOT)
BA = 11000000.10101000.00001100.01001111 adică 192.168.12.79
O altă metodă de calcul al adresei de broadcast este prin diferenţă. Adică se calculează distanţa
(mărimea) subreţelei prin scăderea din 255 a valorii reale din mască. Avem 255 – 240 = 15
valoare care se adaugă ultimului octet din adresa de reţea => 64 + 15 = 79. Această metodă nu
mai necesită transformarea adresei de Broadcast din binar in zecimal. Se observă că este
suficient să calculăm pentru ultimul octet, deoarece adresa face parte din clasa C. (pentru clasa B
se calculează pentru ultimii 2 octeţi)
3.5 Rutare si adresare in Internet
Pentru trimiterea datelor în reţea către destinatar este responsabil nivelul reţea. Pentru a se
putea face referire la un anumit dispozitiv aflat în reţea, este necesară folosirea unei adrese. Placa
de reţea are asignată o anumită adresă (adresa MAC); aceasta ar putea fi folosită în cazul
reţelelor de dimensiuni mici. Dar din cauză că distribuţia acestor adrese nu urmează un plan bine
stabilit (un producător poate desface plăcile sale de reţea în orice parte a lumii), această adresare
devine imposibil de aplicat la scară largă. S-a impus astfel necesitatea unei noi scheme de
adresare, care să permită reţelelor să comunice între ele.
S-a ajuns la folosirea unei adresări de tip ierarhic, aceeaşi idee fiind folosită de exemplu la
numerele de telefon: fiecare ţară are un număr asociat, judeţele (în cazul ţării noastre) au asociat
câte un număr distinct (prefix), iar în cadrul judeţului numerele sunt alocate de către o autoritate
locală. Aceasta simplifică lucrul în centralele telefonice. În acelaşi mod, fiecărei reţele i se
asignează o adresă IP, iar fiecărei gazde din reţea i se va da o adresă bazată pe cea a reţelei.
20
Schema de adresare curent folosită este implementată de protocolul IP (Internet Protocol).
Dispozitivele care fac trimiterea informaţiei prin reţea folosind adresarea dată de acest protocol
sunt routerele (prezentate anterior). Ele fac o decizie logică privind cea mai bună cale pe care un
pachet de date trebuie să îl urmeze până la destinaţie. În figura de mai jos se prezintă o schemă
de reţea în care routerele (aflate în zona mediană a imaginii) sunt folosite pentru a face legătura
între sursă şi destinaţie. Ele preiau pachete de la o reţea locală, le transmit la alte routere sau la
reţeaua destinaţie, dacă aceasta este direct legată. Determinarea căii pe care un pachet o urmează
se face pe baza a mai multor criterii: căi disponibile, lăţimea de bandă a legăturii, costul
transmiterii, securitatea comunicării, etc.
Figura 6. Routere legând LAN-uri
Protocolul IP actual folosit este cel de versiunea a 4-a. El prevede ca fiecare adresă IP să
fie dată sub forma a 4 octeţi (32 biţi); la scriere unei asemenea adrese, octeţii sunt scrişi în
zecimal şi sunt despărţiţi prin “.”. Această versiune de protocol se va înlocui cu versiunea 6 (o
adresă este pe 16 octeţi; scrierea se face în baza 16, iar octeţii sunt desparţiţi prin simbolul “:”).
IP versiunea 5 a fost folosită doar în scopuri experimentale.
Figura 7. Adrese IPv4 şi IPv.
2. Clase de adrese (IPv4) Fiecare adresă IP este împărţită în două părţi: adresa reţelei şi
adresa gazdei din cadrul reţelei.
21
Figura 8. Partea de reţea şi partea de gazdă a unei adrese IP
Sunt 5 tipuri diferite de reţele, clasificate după primul/primii biţi ai adresei de reţea. Clasa
A este gândită pentru reţele de dimensiuni mari. Primul octet din adresa IP este folosit pentru
desemnarea reţelei, ceilalţi 3 sunt pentru partea de gazde. Primul bit din adresa de clasă A este
întotdeauna 0. Ca atare, adresele se întind în domeniul 00000000 – 01111111 (binar), adică între
0 şi 127. Adresele 0 şi 1271 sunt rezervate şi nu pot fi folosite, ca atare rămân doar adresele 1-
126 pe parte de reţea. Într-o astfel de reţea pot exista 16777214 gazde.
Figura 9. Adrese de clasă A
Clasa de adrese B a fost gândită pentru reţele de dimensiuni moderate. Primii doi octeţi
dintr-o asemenea adresă sunt folosiţi pentru desemnarea reţelei, iar ceilalţi doi sunt folosiţi
pentru adresele de gazdă de pe fiecare reţea în parte.
Primii doi biţi ai primului octet al unei adrese de tip B sunt întotdeauna 10. Ceilalţi biţi
pot avea valori 0 sau 1. Prima adresă de reţea care se poate folosi începe deci cu 10000000
(zecimal 128) . Cel mai mare număr de reţea care aparţine clasei B este 10111111 (zecimal 191).
Orice valoare aflată între aceste extreme este de clasă B. Pe o astfel de reţea se pot afla 65534
gazde.
Figura 10.Adrese de clasă B
Spaţiul de adrese de clasă C este cel mai des folosit, gândit a suporta maxim 254 de
gazde. O atfel de adresă începe cu biţii 110. Cel mai mic octet care poate fi reprezentat în acest
mod este 11000000 (zecimal 192), cel mai mare este 11011111 (zecimal 223).
Clasa de adrese D a fost cerată pentru a permite multicasting-ul unei adrese IP. O adresă
multicast este o adresă de reţea unică ce direcţionează pachetele cu acea adresă de destinaţie
către grupuri predefinite de adrese IP. Astfel, o staţie poate să transmită un singur flux de date
către mai mulţi destinatari. Primii 4 biţi ai unei adrese de clasă D sunt 1110, dând un domeniu de
valori cuprins între 224 şi 239.
22
Adresele de tip E încep cu 4 biţi de 1 şi sunt folosite de către IETF2 în scopuri
experimentale.
Figura 11. Adrese de clasă C
3. Adrese rezervate Există nişte adrese speciale care sunt rezervate unor scopuri anume,
neputând fi asignate unor dispozitive de pe reţea. Acestea sunt:
• Adrese de reţea – folosite pentru a identifica reţeaua însăşi. O asemena adresă are toţi biţii de
pe partea de gazdă egali cu 0. De exemplu, 12.0.0.0. reprezintă adresa unei reţele (de clasă A).
Dată fiind adresa unei gazde, de ex. 198.12.13.14, adresa de reţea din care face parte este
198.12.13.0, determinată astfel: adresa fiind de clasă C, înseamnă că numai ultimul octet este
rezervat gazdelor, deci va fi pus pe valoarea 0, restul făcând parte din zona asignată reţelei.
• Adrese de tip broadcast – folosite pentru mesaje de tip difuzare, adresate tuturor
dispozitivelor aflate în reţea. Se defineşte prin faptul că toţi biţii aflaţi pe partea de gazdă au
valoarea 1. Astfel obţinem adresele de broadcast 12.255.255.255 sau 198.12.13.255.
3.6 Adrese IP publice şi private
Explozia Internet-ului a determinat rapid epuizarea adreselor de reţea, deoarece o cerinţă
fundamentală este ca orice reţea publică (conectată la Internet) să aibă o adresă unică (pentru ca
routerele să poată să transmită corect pachetele de date). Protocolul de adresare IPv6 este cel care
va rezolva într-un viitor apropiat problema acestei epuizări de adrese. Actualmente, o altă soluţie
folosită pe scară largă este folosirea adreselor IP private. O reţea care nu se conectează la
Internet poate folosi orice fel de adresă (cu condiţia ca oricare două gazde din reţea să nu aibă
aceeaşi adresă), dar acest lucru este puternic descurajat, deoarece este foarte posibil ca acea reţea
să se contecteze mai târziu la Internet, producând confuzii. Pentru reţele locale se indică
folosirea unor adrese IP private. Distincţia între adresele publice şi cele private este definită în
RFC 19183. Principala caracteristică a acestor adrese private este faptul că pachetele spre şi
dinspre o asemenea adresă nu vor fi transmise mai departe de către rutere, fiind neglijate de către
acestea, pe când adresele publice de reţea sunt învăţate de către routere.
Aceste adrese private sunt astfel:
• Adresa de clasă A 10.0.0.0
• Domeniul de adrese de clasă B 172.16.0.0 – 172.31.255.255
• Domeniul de adrese 192.168.0.0 – 192.168.255.255.
23
Modul în care se face comunicarea dintr-o reţea care foloseşte adrese IP private în
Internet este explicat în secţiunea NAT.
3.7 Headerul IP
Figura 12. Headerul IP:
Versiun
e 4b
HL
4b
ToS
1B
TL
2B
FI
2B
F C
2 B
TTI
1B
Protocol
1B
CS
2B
SA
4B
DA
4B
Opţiuni si 'O'-
uri 4BDATE IP
Versiunea IP - este importantă pentru evitarea incompatibilităţii sistemelor.
HL - Header Length - precizează, în format binar, lungimea antetului în cuvinte de 32 de
biţi, adică 5 sau 6 cuvinte pentru includerea unor opţiuni. In general, acest câmp are valoarea
0101. Dacă se includ opţiuni atunci valoarea câmpului devine 0110.
ToS - Type of Service - poate preciza opt nivele de precedenţă sau diferite condiţii:
prioritate, întârziere minimă, debit maxim, siguranţă maximă, cost minim (RFC 1349).
Majoritatea ruterelor nu citesc acest câmp. De exemplu, o aplicaţie Telnet solicită întârzieri
minime, pentru FTP se impune debit maxim, Usenet urmăreşte costuri minime iar SNMP este
critic din punctul de vedere al siguranţei transmisiei.
TL - Total Length - specifică pe 16 biţi lungimea totală a pachetului exprimată în octeţi
(maximum 64 kB), inclusiv antetul IP.
FI - Fragment Identification - reprezintă un identificator (ID) al fragmentului de pachet
util pentru reordonarea corectă a fragmentelor la destinaţie.
24
FC - Fragment Control - conţine un indicator (flag) de 3 biţi care precizează dacă
datagrama este sau nu este fragmentată sau că acesta este ultimul fragment al ei. Ceilalţi 13 biţi
indică poziţia relativă a fragmentului în pachetul IP.
TTL - Time-To-Live - este un parametru care elimină riscul de propagare la infinit a unui
pachet în reţea atunci când destinaţia nu este găsită. Poate fi iniţializat cu valoarea maximă 255
dar se preferă valorile de 32 sau 16 pentru a evita supraîncărcarea reţelei. La fiecare ruter (hop),
valoarea din câmp este decrementată cu 1. Când se ajunge la zero, pachetul este automat distrus.
Protocol - este un câmp care indică protocolul de nivel superior folosit pentru formatarea
datelor din câmpul de date IP.
CS - Checksum - este un câmp de control a erorilor de transmisie la nivelul header-ului, care
garantează corectitudinea antetului IP, nu şi a datelor transferate. SA - Source Address - adresa
IP a sursei. DA - Destination Address - adresa IP a destinaţiei.
"Opţiuni" şi 'O'-uri - reprezintă un câmp opţional folosit pentru diagnosticare (de
exemplu, folosind PING - Pachet InterNetwork Groper), securizare sau setare a rutelor. Acest
câmp este completat eventual cu zerouri astfel că lungimea header-ului creşte cu 4 octeţi atunci
când se introduc diverse opţiuni.
25
Concluzie:
În urma efectuării acestei lucrări de laborator am făcut cunostință cu protocolul TCP/IP
care este cel mai flexibil protocol de transport disponibil si permite computerelor din întreaga
lume, rulînd sisteme de operare complet diferite, să comunice între ele. Deasemenea,am studiat
modelul OSI. Deşi nu este singurul model existent, este cel mai folosit în învăţământ, pentru că
ilustrează cel mai bine separarea între niveluri şi împărţirea comunicaţiei în bucăţele mai mici,
mai uşor de definit şi în consecinţă mai uşor de dezvoltat. Deşi există multe protocoale care sunt
mai greu de încadrat pe niveluri OSI, totuşi toţi producătorii de echipamente de reţea şi de
protocoale noi îşi definesc produsele cu ajutorul nivelurilor OSI. Modelul OSI şi modelul
TCP/IP sunt ambele modele de referinţă folosite pentru a descrie procesul de transmitere a
datelor. Comparând cele două modele de referinţă (OSI şi TCP/IP) vedem diferenţe însă sunt şi
asemănări. Deşi modelul OSI are 7 niveluri iar TCP/IP are doar 4 niveluri, rolul lor per ansamblu
este în final acelaşi. Un specialist va folosi modelul OSI, dar şi protocoalele TCP/IP. Va privi
protocolul TCP ca pe un protocol al nivelului Transport (4) din modelul OSI, IP ca pe un
protocol al nivelului Reţea (3) din modelul OSI, şi Ethernet ca o tehnologie a nivelelor
Legătură de date şi Fizic (2 şi 1) din modelul OSI.
26
Bibliografie
1. Andrew_S._Tanenbaum_Retele_De_Calculatoare_4th_Ed.romanian
2. Luminița Scripcariu –Rețele de Calculatoare
27