h álózati architektúrák laborgyakorlat
DESCRIPTION
H álózati architektúrák laborgyakorlat. Dr. Orosz Péter Debreceni Egyetem , Informatikai Kar 2011. Alapfogalmak. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Hálózati architektúrák laborgyakorlat
Dr. Orosz Péter
Debreceni Egyetem, Informatikai Kar2011.
Alapfogalmak• Számítógép-hálózat (computer network): Számítógépek és egyéb eszközök
kommunikációs csatornával történő összekapcsolása, mely lehetővé teszi a felhasználók egymás közötti kommunikációját, valamint információk és erőforrások megosztását.
• Csomópont (node): önálló kommunikációra képes, saját hálózati címmel rendelkező eszköz
(pl. számítógép, router, nyomtató, stb.)
• Fizikai átviteli közeg (transmission medium): Olyan anyag, melyen keresztül az információ továbbítása történik. (pl. koaxiális kábel, csavart érpár, fényvezető szál)
• Átviteli ráta (transmission rate): időegység alatt átvitt információ mennyisége (bitráta), mértékegysége a bit per másodperc: bit/s, b/s, bps
– SI és IEC prefixek: http://en.wikipedia.org/wiki/Bit_rate
• Protokoll (protocol): szabályok és konvenciók formális leírása, mely meghatározza a hálózati eszközök kommunikációját.
Referenciamodellek• OSI (7 rétegű, ISO 7498)
A számítógép-hálózatok általános modellje
• TCP/IP (4 rétegű, RFC1122)A TCP/IP alapú hálózatok hivatkozási modellje
• Hibrid (5 rétegű)
A gyártói számítógépes rendszerek közötti együttműködés elengedhetetlen feltétele volt a nyílt, nemzetközi szabványokon alapuló, egymással együttműködni képes (interoperable) hardver és szoftver eszközök kifejlesztése és piaci megjelenése.
Rétegelt architektúra
• A rétegelt architektúrában az egyes rétegek szolgáltatásait megvalósító hardver- és szoftverkomponensek tervezése és fejlesztése a többi rétegtől függetlenül valósulhat meg.
• A szomszédos rétegek egymással jól definiált interfészeken (API) keresztül kommunikálnak.
• Nyílt, nemzetközi szabványokon alapuló hardver- és szoftverfejlesztés
• Áttekinthető kommunikációs folyamat
7 rétegű OSI referenciamodell
TCP/IP és Hibrid modellek
Protokoll adategység (PDU)
A rétegelt architektúra egy adott rétegprotokollja által előállított adategység, mely protokoll fejrészből és adatrészből áll. A fejrész protokoll specifikus információkat tartalmaz, míg az adatrész a felső rétegből érkező felhasználói adatot tartalmazza.
Adategység beágyazása
Fizikai réteg
• A réteg szolgáltatásai• Átviteli közegek• Fizikai topológiák
A fizikai réteg szolgáltatásai
• A fizikai rétegben valósul meg az információ fizikai továbbítása az átviteli közegen.
• Az adatkapcsolati rétegből érkező adategység (keret) a fizikai rétegben bitsorozatként jelenik meg, melyet a fizikai réteg az adott átviteli közegen (médium) továbbítható jelsorozattá (impulzus sorozattá) alakít: bit-by-bit vagy symbol-to-symbol továbbítás
• Jelkódolás
Átviteli közeg
• Elektromos átvitel– Koaxiális kábel (RG-8, RG-58A/U)– Csavart érpár (Cat3, Cat5, Cat5e, Cat6, Cat6a,
Cat7)• Optikai átvitel– Egymódusú optikai szál (single mode fibre – SM)– Multimódusú optikai szál (multi mode fibre - MM)
• Rádiófrekvenciás átvitel
Koaxiális kábelezés
BNC csatlakozó
Koaxiális kábel jellemzői:• 50 ohm impedancia• Réz vezetőszál• Árnyékoló köpeny
Forrás: wikipedia.org
Csavart érpár végződtetése
RJ45
UTP kábel
Forrás: wikipedia.org
Csavar érpár típusokKategória Érpárak
száma (db)
Felső határfrekvencia (MHz)
Árnyékolás típusa
Csatlakozó
Category 3 4 16 UTP RJ45
Category 5 4 100 UTP RJ45
Category 5e 4 125 UTP, FTP, STP RJ45
Category 6 4 250 UTP, FTP, STP RJ45
Category 6a 4 500 UTP, FTP, STP RJ45
Category 7 4 600 F/FTP, S/FTP RJ45
UTP (Unshielded Twisted Pair): árnyékolás nélküli csavart érpárFTP (Foiled Twisted Pair): fóliával árnyékolt csavart érpárSTP (Shielded Twisted Pair): köpennyel árnyékolt csavart érpár
Optikai vezetők
Egymódusú optikai szál (SM – single mode fibre)Többmódusú optikai szál (MM – multi mode
fibre)
Forrás: wikipedia.org
SM optika szál
Forrás: wikipedia.org
MM optikai szál
Forrás: wikipedia.org
Fizikai topológia
• Busz/sín (bus)• Gyűrű (ring)• Csillag (star)• Fa (tree)• Részleges és teljes (partial/full mesh)
Fizikai topológiák
busz/síncsillag gyűrű
fa mesh
Adatkapcsolati réteg
• Közeghozzáférés• Fizikai címzés• Ethernet keret
Kapcsolódó parancsok:• ifconfig• arp
Fizikai címzésMinden fizikai hálózati interfész rendelkezik fizikai címmel, mellyel a csomópont azonosítható a hálózaton.
A fizikai címtér mérete 48 bit (MAC-48 vagy EUI-48 séma) -> 248 db címÁbrázolása hexadecimális számjegyekkel, byte-onként elválasztva történik.
01:E3:7B:CA:82:5D
00000001:11100011:01111011:11001010:10000010:01011101 0 1 E 3 7 B C A 8 2 5 D
Üzenetszórási címFF:FF:FF:FF:FF:FF
11111111:11111111:11111111:11111111:11111111:11111111 F F F F F F F F F F F F
Fizikai címzés
A fizikai cím struktúrája:• Felső 24 bit: gyártóazonosító
(OUI)• Alsó 24 bit: sorozatszám
http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui/public.html
Forrás: wikipedia.org
Ethernet keretAz Ethernet keret szerkezete:
Preamble Start of frame delimiter
DA SA Ethertypelength
Payload FCS IFG
7 octet101010…
1 octet10101011
6 octet MAC address
6 octet MAC address
2 octet 46-1500 octet
4 octet 12 octet
Hálózati réteg• Internet Protocol (IP)• IP címzés• Útválasztás
Kapcsolódó parancsok:• ifconfig• ping• route• traceroute• arp
IPv4 címosztályok 32 bites címtér (232 db cím) Pontozott decimális formátum Hálózat -> csomópont
IP cím struktúrája: Hálózatazonosító: k db bit Csomópont azonosító: 32-k db bitPl. 193.6.128.10
1. octet 2. octet 3. octet 4. octet. ..
k = 8 bit
k = 16 bit
k = 24 bit
A
B
C
A osztály1. octet 0-127 -> 0xxxxxxx
B osztály1. octet 128-191 -> 10xxxxxx
C osztály 1. octet 192-223 -> 110xxxxx
D osztály1. octet 224-239 -> 1110xxxx
E osztály1. octet 240-247 -> 11110xxx
IPv4 címosztályokA osztály: 0.0.0.0 – 127.255.255.255B osztály: 128.0.0.0-191.255.255.255C osztály: 192.0.0.0-223.255.255.255
Speciális IP címek: Hálózatcím: a csomóponti bitpozíciók mindegyike ‘0’
Pl. 74.0.0.0, 152.10.0.0, 193.6.140.0 Irányított üzenetszórási cím: a csomóponti bitpozíciók mindegyike ‘1’
Pl. 74.255.255.255, 152.10.255.255, 193.6.140.255 Üzenetszórási cím az aktuális hálózaton: minden bitpozíción ‘ 1 ‘ áll
255.255.255.255 Aktuális gép címe: 0.0.0.0 Loopback cím: 127.x.y.z
127.0.0.1
A hálózatcím és az üzenetszórási cím csomópont számára nem osztható ki!
Alhálózati maszkA maszk hosszúsága 32 bitFormátuma: pontozott decimális vagy prefix-esA hálózat alhálózati maszkjában a hálózatazonosításra használt bitpozíciókban ‘1’, míg a csomópont azonosításra használt pozíciókban ‘0’ szerepel.
Osztály Pontozott decimális maszk
Prefix-es maszk
A 255.0.0.0 /8
B 255.255.0.0 /16
C 255.255.255.0 /24
Pl. 10.0.0.0 255.0.0.0193.6.152.0/24
Alhálózatok kialakításaIP hálózat felosztása alhálózatokra:
A csomópont azonosító bitekből m darabot elveszünk, és alhálózat azonosításra használjuk fel. Alhálózat kialakításához legalább 1 bitet kell elvenni, maximálisan pedig csomóponti bitek száma – 2 bit használható fel.
1. octet 2. octet 3. octet 4. octet
hálózatazonosító csomópont azonosító
cs. a.alh. a.
hálózatazonosító cs. a.
Maszk:
255.255.255.0 (/24)
255.255.255.224 (/27)
Alhálózatok kialakítása
csomópont azonosító
csomópont azonosító5 bit00000-11111 (25 kombináció)
alhálózat azonosító3 bit000-111 (23 komb.)
Kiinduló hálózat: 192.1.2.0/24
Kialakított alhálózatok:I. 192.1.2.0/27II. 192.1.2.32/27III. 192.1.2.64/27IV. 192.1.2.96/27V. 192.1.2.128/27VI. 192.1.2.160/27VII. 192.1.2.192/27VIII. 192.1.2.224/27
IP útválasztás Hálózatazonosítók alapján történő útvonal meghatározás Hálózati réteg szolgáltatása Minden IP kommunikációra képes hálózati eszköz rendelkezik útválasztási táblával
(routing table) A hálózati eszköz a beérkező IP csomagot a fejrészben szereplő cél IP címet
felhasználva a routing tábla információi alapján továbbítja a megfelelő interfészére.
Cél hálózat Átjáró Maszk Metrika Interfész
10.1.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 1 eth0
10.1.2.0 10.1.1.1 255.255.255.0 2 eth0
0.0.0.0 10.1.1.1 0.0.0.0 10 eth0