protocol tcp ip

Internet Protocol (IP) Version 4 Curs 5 Internet Protocol (IP) Parte a TCP/IPUtilizat de Internet (cu I mare)

Specific interfaa cu nivelul superiorex. TCP

Specific formatul protocolului i mecanismele RFC 791Studiai www.rfc-editor.org

Va fi (n cele din urm) nlocuit de IPv6 (mai vorbim)Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

2

Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

Servicii IP PrimitiveFuncii de executat Forma primitivelor e dependenta de implementare Ex. Apelul subrutinelor

Parametri (1) Adresa surs Adresa destinaie Protocolul Ex. TCP

Send Transmiterea de unitati de date

Tipul serviciului Specific modul de tratare a unitii de date pe durata transmisiei prin reea

Deliver Notifica userul la sosirea unitatii de date

Identificare Adresa surs, destinaie i protocolul user Identific unic PDU Necesar pentru reasamblare i raportare de erori Doar la send

ParametriFolosit pentru transmiterea datelor si informatiei de control3Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

4


1

Parametri (2) Identificator Dont fragmentIP poate fragmenta data Dac nu, poate fi imposibil de livrat Doar la send

Opiuni Securitate Rutare la surs nregistrarea rutei Identificare de stream Timestamping

Time to liveDoar la send

Lungimea datelor Date opionale Date user5Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

6


IPv4 Header

Header Fields (1) VersionAcum e 4 IP v6 mai vorbim

Lungimea header-uluiIn cuvinte de 32 bii Inclusiv opiunile

Tipul serviciului Lungimea totalA datagramei, n octei

7


8


2

Header Fields (2) Identification Numrul de secven Folsit cu adresele i protocolul user pentu identificarea unic a datagramei

Header Fields (3) Header checksumReverificat i recalculat la fiecare ruter Suma pe 16 bii n complement fa de 1 a tuturor cuvintelor de 16 bii din header Se seteaz la zero n timpul calculrii

Flags More bit Dont fragment

Fragmentation offset Time to live Protocol Urmtorul nivel superior care recepioneaz datele la destinaie

Source address Destination address Options PaddingDe umplut pn la lungimi multipli de 32

9


10


Data Field Transport datele user de la nivelul imediat superior Multiplu ntreg de 8 bii Lungimea maxim a datagramei (header plus data) 65,535 octei

Formatul adresei IPv4

11


12


3

Adrese IP - Clasa A Adresa internet globala pe 32 bii mprit n reea i host Clasa APornete cu 0 binar Numai 0 rezervat 01111111 (127) rezervat pentru loopback Poate fi ntre 1.x.x.x i 126.x.x.x Sunt alocate toate

Adrese IP - Clasa B ncepe cu 10 ntre 128.x.x.x i 191.x.x.x Al doilea octet e inclus n adresa reelei 214 = 16,384 adrese de clasa B Sunt alocate toate

13


14


Adrese IP - Clasa C ncepe cu 110 ntre 192.x.x.x i 223.x.x.x Al doilea i al treilea octet sunt parte a adresei de reea 221 = 2,097,152 adrese Sunt alocate aproape toatevezi IPv6

Subreele i mti de subreele Permit organizarea arbitrar a LAN interconectate ntr-o organizaie Izoleaz internet de creterea numrului de reele i complexitatea rutrii Locaia arat pentru restul internetului ca o singur reea Fiecare LAN are asignat un numr de subreea Partea de Host a adresei e mprit n numr de subreea i numr de host Ruterele locale ruteaz n subreeaua corespunztoare Masca de subreea indic ce bii sunt numr de subreea i care sunt numr de host16Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

15


4

Rutare folosind subreele

ICMP Internet Control Message Protocol RFC 792 (luai i studiai) Transfer de mesaje (de control) de la rutere i host la host Feedback despre problemeEx. Time to live expirat

ncapsulate n diagrame IPNu e sigur

17


18


Formatul mesajelor ICMP

IP v6 numrul versiunilor IP IP IP IP v 1-3 definite i inlocuite v4 versiunea curent v5 protocol pentru stream-uri v6 nlocuitor pentru IP v4

n timpul dezvoltrii s.a numit IPng Next Generation

19


20


5

De ce sa schimbi IP? S-a terminat spaiul de adreseAdresarea pe 2 nivele (reea i host) rispisete spaiul Adrese de reea sunt folosite chiar dac nu sunt conectate la internet Certerea reelelor si a Internet Folosirea extensiv a TCP/IP O singur adres pentru un host

IPv6 RFCs 1752 recomandri pentru protocolul IP Next Generation 2460 specificaii generale 2373 structura de adresare Altele (gsii voi) www.rfc-editor.org

Cerere pentru noi tipuri de servicii

21


22


mbuntiri IPv6 (1) Spaiu de adresare extins128 biti

mbuntiri IPv6(2) Crete flexibilitatea adresriiAnycast distribuit la unul sau un set de noduri Crete scalabilitatea adreselor multicast

Macanism mbuntit de opiuniSepr header-ul opional ntre header IPv6 i headerul de la nivel transport Cele mai multe nu sunt examinate de rutele intermediare Cresc viteza i simplific procesarea la rutere Mai uor de extins opiuni

Suport pentru alocarea resurselornlocuiete type of service Etichetarea pachetelor la un flux de trafic particular Permite manipulare special Ex. real time video

Autoconfigurarea adreseiAtribuire dinamic a adreselor

23


24


6

Structura IPv6

Header extins Hop-by-Hop OptionsCere procesare la fiecare ruter

RoutingSimilar cu rutarea la sursa de la v4

Fragment AuthenticationIncapsuleaza informatii de control

Destination optionsPentru nodul destinaie

25


26


IP v6 Header

IP v6 Header Fields (1) Versiunea6

Clasa de traficClasele sau prioritile pachetului nc n dezvoltare vezi RFC 2460

Eticheta de fluxFolosit cnd host cere o manipulare special

Lungimea PayloadInclude toate header extins i data user27Corneliu Zaharia TDRC II - 2005 Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

28

7

IP v6 Header Fields (2) Next HeaderIdentific tipul de header Extensie sau urmtorul nivel superior

Adresele IPv6 Lungi de 128 bii Atribuii la interfa O singur interfa poate aveam mai multe adrese unicast Trei tipuri de adrese

Adresa surs Adresa destinaie

29


30


Tipuri de adrese UnicastInterfa singular

IPv6 Extension Headers

AnycastSet de interfee (de obicei noduri diferite) Distribuit la una din interfeele cuprinse n adres Cel mai aproape

MulticastSet de interfee Distribuit la toate interfeele identificate

31


32


8

Opiuni Hop-by-Hop Header-ul urmtor Lungimea header-ului Opiuni: Tip, lungime, date Pad1 Insereaz 1 byte de padding n zona de opiuni a header-ului

Fragmentation Header Fragmentarea se face doar la surs Nu se permite fragmentarea la ruterele intermediare Nodul trebuie sa fac path discovery ca s gseasc cel mai mic MTU (maximum trasmission unit) a reelelor intermediare Altfel limitat la 1280 octei

PadN Insereaz N (2) byte de padding n zona de opiuni a headerului Asigur lungimea header-ului multiplu de 8 bytes

Router alert Spune ruterului c interiorul pachetului l intereseaz pe ruter Asigur suport pentru RSPV (cursul urmtor)

33


34


Fragmentation Header Fields Header-ul urmtor Rezervat Offset de fragmentare Rezervat More flag Identification

Routing Header List de unul sau mai multe noduri intermediare de vizitat Header-ul urmtor Lungimea header-ului Tipul de rutare Segmente rmaseAdic numrul de noduri rmase de vizitat

35


36


9

Opiuni destinaie Acelai format ca Hop-by-Hop

Multicasting Adrese care se refer la un grup de host din una sau mai multe reele Modaliti de utilizareMultimedia broadcast Teleconferencing Database Distributed computing Real time workgroups

37


38


Exemplu Config

Broadcast i Multiple Unicast Broadcast o copie a pachetului n fiecare reeaE nevoie de 13 copii a pachetului

Multiple UnicastTrimite pachetul doar la reelele care au host n grup 11 pachete

39


40


10

True Multicast Determin calea cu cel mai mic cost ctre fiecare reea care are un host n grup Genereaz un spanning tree cu reelele care au membrii n grup Trimite un singur pachet de-a lungul spanning tree Ruterele replic pachetele la punctele de intersecie ale spanning tree 8 pachete sunt necesare41Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

Exemplu Multicast

42


Cerine pentru Multicasting (1) Un ruter poate sa trimit mai mult de o copie a unui pachet E necesar o convenie pentru identificarea adreselor multicast IPv4 - Clasa D ncepe cu 1110 IPv6 - prefix de 8 biti, toi 1, cmp flag de 4 biti, cmp scope de 4 biti, identificator de grup de 112 biti

Cerine pentru Multicasting (2) Mecanism cerut pentru host ca sa se alature sau sa paraseasca grupul multicast Ruterele trebuie sa schimbe informatiiCare retele include membrii unui grup dat Informatii suficiente pentru a gasi cea mai scurta cale la fiecare retea Algoritm de rutare pentru a gasi cea mai scurta cale Ruterele trebuie sa determine caile de rutare pe baza adresei sursa si destinatie

Nodurile trebuie sa faca translatarea intre adresa IP multicast si lista de retele care contin membrii ai grupului Ruterele trebuie sa faca translatarea intre adresa IP multicast si adresa de retea multicast43Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

44


11

Spanning Tree de la Router C la grupul Multicast

Internet Group Management Protocol (IGMP) RFC 3376 Host i rutere schimb informaii despre grupurile multicast Folosete LAN pentru transferul informaiilor la host i ruter

45


46


Principul de funcionare Host trimit mesaje la rutere pentru a subscrie sau a prsi grupul multicastGrupul definit ca adres multicast

Funcionarea IGMPv1 & v2 Receptoarele trebuie s subscrie la grupuri Sursele nu trebuie s subscrie la grupuri Orice host poate trimite trafic la orice grup multicast Probleme: Spam pentru grupurile de multicast Chiar dac filtrele de la nivel aplicaie elimin pachetele nedorite, se consum resurse valoroase Stabilirea arborelui de distribuie e problematic Locaia surselor nu se cunoate Gsirea unei adrese de multicast unic global e dificil

Ruterele verific ce grup de multicast e dorit de host IGMP acum versiunea 3 IGMPv1Host pot sa intre in grup Ruterele folosesc timere sa elimine membrii

47


48


12

IGMP v3 Permit host s specifice lista de la care vor s primeasc traficTraficul de la alte host e blocat de rutere

Formatul mesajelor IGMP pentru Interogarea Membrilor

Permit host s blocheze pachetele de la sursele care trimit trafic nedorit

49


50


Interogarea Membrilor Trimis de ruterul multicast Interogare generalCare grupuri au membri n reeaua ataat

Cmpuri pentru Interogarea Membrilor (1) Type Max Response Time Timpul maxim inainte de trimiterea raportului in uniti de zecimi de secund

Interogare specific la grupAre grupul membri in reeaua ataat

Checksum La fel ca la IPv4

Interogare specific la grup i sursDorete dispozitivul ataat pachete trimise la adresa multicast secificat De la oricare din lista specificat de surse

Group Address Zero pentru mesaje de interogare general Adresa de grup multicast pentru interogare specific la grup sau la grup i surs

S Flag 1 indic faptul c ruterul de recepie trebuie s elimine (suppress) actualizarea timerului la interogare52Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

51


13

Cmpuri pentru Interogarea Membrilor(2) QRV (querier's robustness variable) Vloarea RV folosit de transmitorul interogrii Ruterele adopt valoarea de la cea mai recent recepionat interogare Dac RV nu a fost zero, cnd se folosete valoarea implicit sau valoarea configurat statistic RV spune numrul de retransmisii pentru a fi sigur c rapotul nu se pierde

Formatul mesajelor IGMP pentru Raport a apartenenei

QQIC (querier's querier interval code) Valoarea QI folosit de interogator Timer pentru a trimite interogri multiple Ruterele care nu interogheaz folosesc cel mai recent QI recepionat Dac Qi nu a fost zero, cnd se folosete valoarea QI implicit

Number of Sources Source addresses Adres de 32 bii unicast, pentru fiecare surs53Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

54


Raport a apartenenei Type Checksum Number of Group Records Group Records Adres de 32 bii unicast, pentru fiecare surs

Formatul mesajelor IGMP pentru Inregistrarea grupurilor

55


56


14

Inregistrarea grupurilor Record TypeMai vedem

Funcionarea IGMP - alturarea Host care folosete IGMP vrea s se fac cunoscut ca membru al grupului la alte host i rutere n LAN IGMPv3 poate semnala apartena la grup cu posibiliti de filtrare relativ la surse: Modul EXCLUDE toi membrii grupului, mai puin cei listai Modul INCLUDE doar de la membrii grupului listai

Aux Data Lengthn cuvinte de 32 bii

Number of Sources Multicast Address Source AddressesAdres de 32 bii unicast, pentru fiecare surs

Pentru alturarea la grup, host timite mesaj IGMP pentru raport de apartenen Trimis ca datagram IP Cmpul de adresa adresa grupului de multicast Membrii actuali ai grupului vor recepiona i vor nva noul membru Ruterele ascult toate adresele IP multicast pentru a auzi toate rapoarteleCorneliu Zaharia TDRC II - 2005

Auxiliary DataNu s-au definit date auxiliare57 58


Funcionarea IGMP Meninerea listelor valide Ruterele trimit periodic mesaje IGMP de interogare general n datagrame cu toate adresele multicast Host care vor s rmn n grupuri trebuie s citeasc datagramele Host rspund cu mesaje de raport pentru fiecare grup la care doresc apartenena

Funcionarea IGMP Prsirea Host prsete grupul prin trimiterea unui mesaj de grup la adresa multicast Trimite mesaj de raport de apartenen cu opiunea de EXCLUDE i cu o list goal de adrese surs Ruterul vede dac mai exist vre-un membru al grupului folosnd interogare secific la grup

Ruterele nu trebuie sa cunoasc toate host din grup Trebuie s cunoasc cel puin un membru al grupului nc activ Fiecare host din grup seteaz un timer cu ntrziere aleatoare Host care aud un alt raport de apartenen anuleaz propriul raport Dac timerul expir, host trimite raportul Numai un membru al fiecrui grup raportez la ruter59Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

60


15

Apartenena la grup n IPv6 IGMP definit pentru IPv4Folosete adrese pe 32 bii

Protocoale de rutare Informaii de rutareDespre toopologie i ntrzieri n internet

Funciile IGMP ncorporate n Internet Control Message Protocol version 6 (ICMPv6)ICMPv6 include funcionalitatea ICMPv4 i IGMP

Algoritm de rutareFolosit pentru decizii de rutare pe baza informaiilor

ICMPv6 include mesaje de interogare la grup i de raport de apartenen n acelai fel ca la IGMP

61


62


Autonomous Systems (AS) Sisteme autonome Grup de rutere Schimb de informaii Protocol de rutare comun Set de rutere i reele din aceeai organizaie O reea conectatExist cel puin o rut ntre orice pereche de noduri

Interior Router Protocol (IRP) Exterior Routing Protocol (ERP) Transmit informaii de rutare ntre rutere din AS Poate fi mai mult de un AS n internet Algoritmii de rutare i tabelele pot diferi ntre AS diferite Ruterele au nevoie de ceva informai despre reele n exteriorul AS Folosesc exterior router protocol (ERP) IRP necesit un model detaliat ERP necesit informaii sumare despre cum gseti o destinaie64Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

63


16

Aplicaii ale IRP i ERP

Posibiliti de rutare Vector distan Fiecare nod (ruter sau host) schimb informaii cu nodurile vecine Vecinii sunt conectai direct la aceeai reea

Prima generaie de algoritm de rutare pentru ARPANET Nodurile menin vector de cost al legturii pentru fiecare reea ataat i vectori de distan si next-hop pentru fiecare destinaie Folosit de Routing Information Protocol (RIP) Necesit transmisia a unei cantiti mari de informaie de fiecare ruter Vectorul distan ctre toi vecinii Conin estimarea costului cii ctre toate reelele din configuraie Schimbrile iau timp lung s se propage65Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

66


Posibiliti de rutare Link-state Proiectat s previn problemele vectorului distan Cnd ruterul se iniializez, determin costul legturii la fiecare interfa Public setul de costuri ale legturii la toate celelalte rutere din topologie Nu doar ruterele vecine

Exterior Router Protocols Not Distance-vector Link-state i distance-vector nu sunt eficieni pentru exterior router protocol Distance-vector presupune c ruterele au aceeai metric pentru distan AS pot avea diferite prioritiPot exista restricii pentru evitarea anumitor alte AS Distance-vector nu d informaii despre AS vizitate pe rut

De aici ncolo, monitorizeaz costurile legturilor Dac se schimb semnificativ, se public noul set de costuri

Fiecare ruter poate construi topologia ntregii configuraii Poate calcula cea mai scurt cale ctre fiecare reea destinaie

Ruterul constuiete tabele de rutare, listng primul nod ctre fiecare destinaie Ruterul nu folosete algoritm de rutare distribuit Folosete orice algoritm de determinarea cei mai scurte ci n practic algoritmul Dijkstra's

Open shortest path first (OSPF) protocol folosete rutarea link-state. A doua generaie de algoritm de rutare pentru ARPANET

67


68


17

Exterior Router Protocols Not Link-state AS diferite pot folosi metrici diferite i pot avea restricii diferiteNu e posibil folosirea unui algoritm de rutare consistent

Exterior Router Protocols Path-vector Nu ine cont de metrici de rutare Asigur informaii despre ce reele pot fi gsite de un anumit ruter i ce AS se traverseaz pentru a ajunge acoloNu include distane sau estimri de cost

Inundarea cu informaii de stare a legaturilor la toate ruterele nu pot fi manipulate

Fiecare bloc de informaie listeaz toate AS vizitate pe acea rutPermite ruterului s stabileasc o politic de rutare Ex. Ocolirea unui traseu pentru evitarea unui AS particular Ex. Minimizarea numrului de AS vizitate

69


70


Border Gateway Protocol (BGP) Pentru utilizarea cu internet de tip TCP/IP EGP preferat n Internet Mesaje trimise pe conexiunile TCP Open Update Keep alive Notification

Mesaje BGP

Proceduri Neighbor acquisition Neighbor reachability Network reachability

71


72


18

Proceduri BGP Deschide conexiune TCP Trimite mesaj de deschidereInclude timpul propus de pstrare

Tipuri de mesaje Keep AlivePentru a comunica celorlalte rutere c e nc aici

UpdateInformaii despre rute singulare prin internet Lista cu rute retrase Include informaii despre ci Originea (IGP sau EGP) AS_Path (list de AS traversate) Next_hop (adresa IP a ruterului alturat) Multi_Exit_Disc (informaii despre rutere interne n AS)

Receptorul selecteaz cel mai mic timp de pstrare (al lui i cel trimis)Timp maxim ntre mesaje de tip Keep alive i/sau update

73


74


Folosirea AS_Path i Next_Hop AS_PathPentru politici de rutare Evitarea unui AS particular Securitate Performan Calitate Numr de AS traversate

Mesaje de notificare Message header error Autentificare i sintax

Open message error Sintax i opiuni nerecunoscute Hold time inacceptabil

Update message error Erori de sintax si valabilitate

Next_HopDoar unele rutere implementeaz BGP Responsabil pentru informarea ruterelor externe despre rute ctre alte reele n AS

Hold time expired Conexiunea se nchide

Finite state machine error Cease Folosit pentru a nchide o conexiune cnd nu sunt erori

75


76


19

BGP - schimb de informaii de rutare In AS, ruterul construiete topologia folosing IGP Ruterul trimite mesaj de update la alte rutere din afara AS folosing BGP Aceste rutere schimb informaii cu alte rutere din alte AS Ruterele pot atunci s decid cele mai bune rute

Open Shortest Path First (1) OSPF IGP pentru Internet A nlocuit Routing Information Protocol (RIP) Folosete algoritmul de rutare Link StateFiecare ruter ine o list de stri a legturilor locale la reea Transmite informaii de actualizare a strii Trafic limitat mesajele sunt mici i nu se trimit des RFC 2328

Ruta se calculeaz pe baza celui mai mic cost folosind metrica utilizatorului77Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

78


Open Shortest Path First (2) Topologia se stocheaz ca graf direct NoduriRuter Reea

Exemplu AS

Arcuri Conexiune ntre 2 rutere Conexiune a unui ruter cu reeaua

79


80


20

Graful AS

Funcionare Algoritmul Dijkstras folosit pentru gsirea cilor minime ctre alte reele Next hop folosit pentru rutarea pachetelor

81


82


Arbore SPF pentru ruter 6

Alte servicii peste IP ISA (Integrates Services Architecture) RFC 1633

RSVP (Resource ReSerVation Protocol)RFC 2205

Differentiated Services PHB (Per Hop Behavior)RFC 3246 - expedited forwarding (EF) PHB

83


84


21

Sfrit curs 5 Am discutatIPv4 ICMP IPv6 IGMP IRP, ERP BGP OSPF

Curs 6Nivelul transport85Corneliu Zaharia TDRC II - 2005

22

protocol tcp ip

Documents