TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP · TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP Gestión YUtilización...

Gestión Y Utilización de Redes Locales TEMA 6 1

GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Objectius:• Comprendre la necessitat de l’ús d’una pila de protocols

• Conéixer el funcionament de la pila de protocols més extesa

actualment

TEMA 6Família de Protocols TCP/IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

1. Introducció2. Adreçament d’IP3. Protocol ARP4. Protocol IP5. Protocol ICMP6. Protocol UDP7. Protocol TCP

Sta00 Cap. 2.3, 15 i 17 Sta97 Cap. 15

TEMA 6Família de Protocols TCP/IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

– conversió noms (si n’hi ha) a

adreces de xarxa

– conversió d’adreces de xarxa a

adreces físiques

– encaminar els paquets fins a la

destinació∙ elecció de la millor ruta∙ noves rutes quan les condicions

canvien

– subministrar diferents tipus de

serveis

Introducció

servidor.lan2client.lan2 host1.lan1 host2.lan1

equip2.lan3

equip1.lan3

LAN 2 LAN 1

LAN 3

adr. 2.1adr. 2.2 adr. 1.1

adr. 3.2

adr. 3.1

adr. 1.2

Per a ocultar l’heterogeneïtat existent, creem el programari necessari per a donar a tot el conjunt una aparença homogènia. Aquest programari ha d’encarregar-se de:


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Donat que hem de crear el programari necessari, ens interessadissenyar-lo amb cura, de manera que resulte eficient i manejable

El programari necessari per a ocultar l’heterogeneïtat existent, donant a tot el conjunt una aparença homogènia, ha d’encarregar-se de moltes feines

conversió nomsadreces xarxa

adreces físiques

adreçament

tipus de servei

adreçament

tipus de servei

conversió noms

adr xarxa adr físiques

Introducció


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Arquitectura TCP/IP: internet

router

router

router

WAN

Introducció


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• La comunicació es duu a terme en diversos nivells

• En cadascun d’ells actua un protocol diferent

• Pila de protocols: Conjunt de protocolsque cobreixen els distints nivells d’una arquitectura de xarxa

• Cada arquitectura de xarxa defineix una pila de protocols– Arquitectures: TCP/IP, Novell, ...

Medi físic

Usuari

Nivell 1

Nivell n

Nivell 2

Protocols: piles de protocols

Introducció


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

TCP UDP

ICMP

Arquitectura TCP/IP

driver targeta de xarxaAccésa la xarxa

Xarxa

Transport

Aplicacions

Nivell Físic

Telnet WWW Time

No és necessari utilitzartots els nivells!!

Nivell 2

Nivell 3

Nivell4

Nivell 5

Nivell 1mitjà de transmissió

Dinsd’unaxarxalocal

Entre diversesxarxeslocals

Introducció

ARP

IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Nivell 1: Físic– Maquinari de xarxa bàsic

• Nivell 2: Accés a la xarxa– Format de trama– Adreçament– Interfície entre el computador i la xarxa (NIC)

• Nivell 3: Internet– Enviament de paquets en un internet a través de múltiples

routers

• Nivell 4: Transport– Transport de missatges des d’una aplicació en un computador

fins a una aplicació en un altre computador

• Nivell 5: Aplicació

Nivells TCP/IP

Introducció


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Dades

Dades

Dades

Dades

Dades

CapçaleraTCP

CapçaleraUDP

CapçaleraTCP o UDP

CapçaleraTCP o UDP

CapçaleraIP

CapçaleraIP

Capçaleratrama

Cua trama

Accés a la xarxaTrama

XarxaDatagrama IP

Datagrama UDP

TransportSegment TCP

AplicacióDades

Arquitectura TCP/IP: encapsulament

Introducció


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Adreçament d’IP

• Afegim un nou esquema d’adreçament, independent de les

adreces físiques

• Seran usadas per:

– els protocols dels nivells superiors

– les aplicacions

• És un esquema d’adreces virtual (només interpretat pel

programari)

• Usat en totes les comunicacions (no és opcional)

• Adreces compostes per 4 bytes (32 bits)


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Notació Punt Decimal

• Manejar una cadena de 32 bits és molt difícil per als humans

• Per a poder manejar adreces d’IP de manera còmoda

representem les adreces d’IP amb la notació punt decimal:

– es representen com a quatre números decimals obtinguts dels

quatre octets que formen l’adreça d’IP

n1.n2.n3.n4

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Exemple de Notació Punt Decimal

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Una adreça d’IP es divideix en dues parts:

– Prefix: identifica la xarxa

– Sufix: identifica una màquina dins de la xarxa

• Les adreces d’IP són assignades per:

– Prefix: assignat de manera única per un organisme

internacional

– Sufix: assignat per l’administrador local de cada xarxa

• Depenent de la longitud de cada camp, les adreces d’IP es

divideixen en diferents classes

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Classe A red HostXarxa0

0 8 16 24 31

1.0.0.0 ….. 126.0.0.0

Classe B redXarxa

128.0.0.0 ….. 191.255.0.0

Host01

Classe C HostXarxa

192.0.1.0 ….. 223.255.255.0

011

Principals classes d’adreces d’IP

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• La grandària màxima d’una xarxa ve determinada per la classe d’adreça d’IP que utilize:

– Classe A: xarxes grans– Classe B: xarxes mitjanes– Classe C: xarxes xicotetes

Adreçament d’IP

Principals classes d’adreces d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Exemple d’una internet

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Les adreces d’IP identifiquen un punt de connexió en una xarxa, per la qual cosa una màquina pot tenir diverses adreces d’IP distintes

Atenció!!

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Tot 0sAquest host

xarxa Tot 0sAdreça de xarxa

Tot 1sDifusió limitada

Difusió dirigida Tot 1sXarxa

Adreces especials

Loopback Qualsevol cosa127

Adreçament d’IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• La comunicació entre sistemes requereix conéixer

les adreces física i d’IP d’ambdues màquines

• Com es pot saber l’adreça física coneixent l’adreça

d’IP?

• Una solució ens la dóna el protocol ARP (Address

Resolution Protocol)

Protocol ARP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• El protocol ARP esbrina l’adreça física a partir de l’adreça d’IP

– Una estació A vol comunicar amb B, de la qual coneix la

seua adreça d’IP, però no la seua adreça física

– A preguntarà a B l’adreça física mitjançant una difusió

– Totes les estacions de la xarxa reben la pregunta però

només B respon

Funcionament d’ARP

Protocol ARP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

AAAA BBBBDDDDCCCC

AAAA BBBBDDDDCCCC

Només la consulta és per difusió!

Protocol ARP

Funcionament d’ARP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Paquet de consulta

– Adreça física de A, adreça d’IP de A, adreça d’IP de B

• Paquet de resposta

– Afegeix a l’anterior l’adreça física de B

• A la informació obtinguda se li associa un temps de vida limitat

(en la taula d’adreces)

• Els errors de transmissió es resolen mitjançant retransmissions

(timeout)

• Qualsevol sistema (C,D) pot beneficiar-se d’una consulta ARP

aliena actualitzant la seua taula d’adreces

Informació en paquets ARP

Protocol ARP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Taula d’adreces

• Només conté entrades per a ordinadors en la xarxa local– El prefix de l’adreça serà igual

Protocol ARP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• El missatge ARP s’envia en el camp de dades d’una trama

• Un camp en la capçalera de la trama permet identificar el tipus

de missatge (en el cas ethernet per a ARP 0x806)

Missatge ARP

tipus(0x806)

CRC

6 6 2 4Camp de dades de la tramaAdr. fontAdr. dst

Encapsulament ARP

Protocol ARP

ARP

ETH


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• IP determina les regles d’intercanvi de datagrames entre

ordinadors:

– Unitat bàsica de transferència de dades: datagrama

– Format, regles de processament de paquets,

condicions d’error, etc.

• No hi ha garantia d’entrega ni de seqüenciament

• IP realitza les funcions d’adreçament

Protocol IP

Característiques generals


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Camp de dades del datagrama

tipus (0x800) CRCadr. dst adr. font

6 6 2 4

Capçalera IP

Camp de dades de la trama

• El datagrama s’envia encapsulat en el camp de dades d’una trama:

Encapsulament d’un datagrama d’IP

Protocol IP

IP

ETH


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

0 4 8 16 19 24 31

vers long cab tipus servei longitud total

identificació flags desplaç. fragment

temps vida protocol checksum de la capçalera

adreça d’IP destinació

adreça d’IP font

DADES

opcions IP (variable) emplenament

Cap

çale

raIP

Format d’un datagrama IP

Protocol IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Primer camp: (4 bits) versió del protocol IP

• Longitud de la capçalera: grandària de la capçalera del datagrama en paraules de 32 bits (valor mínim = 5)

• Longitud total del datagrama: expressat en octets. Inclou tant la capçalera com l’àrea de dades. Grandària màxima = 65.535

• Tipus de servei:– Permet a l’usuari sol∙licitar les condicions desitjades de retard,

amplada de banda i fiabilitat– Aquests valors poden servir d’ajuda en les decisions d’adreçament

– Però... no es garanteix el tipus de servei requerit

Descripció dels camps

Protocol IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Els datagrames tenen un temps limitat de permanència en

Internet

• Finalitat: Eliminar els datagrames que, per un mal

adreçament, estarien fent voltes a Internet (indefinidament)

sense arribar a la destinació

• Cada retransmissió del datagrama (en cada router) ha de

decrementar aquest camp

• En arribar a zero el datagrama es descarta i ja no és

retransmés

Temps de vida

Protocol IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• El camp protocol indica el protocol del nivell superior al qual

van destinades les dades

• El checksum inclou només la capçalera

• El camp d’opcions no apareix sempre

– Permet especificar: adreçament font, confidencialitat del

datagrama, etc.

– Té longitud variable (que determina la grandària del camp

emplenat).

Altres camps de la capçalera d’IP

Protocol IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

ARPIP

• Quan arriba una trama, s’entrega al mòdul que correspon d’acord amb el valor del seu camp tipus de trama

Demultiplexació

Protocol IP

Tipus trama CRCCamp de dadesAdr. fontAdr. dst

0x800 0x806

DEMUX segonstipus de trama


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Dos hosts poden comunicar-se directament només si

comparteixen la mateixa xarxa (diàleg directe)

– En aquest cas, l’emissor encapsula el datagrama en una

trama, esbrina l’adreça física de la destinació (ARP) i l’envia

directament a aquesta trama

• Quan la destinació no està en la mateixa xarxa que l’origen

s’ha d’enviar el datagrama al router (diàleg indirecte). El

procés és paregut, però ara l’adreça física destinació és la del

router

Encaminament en IP

Protocol IP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• A Internet no disposem de mecanismes hardware per a

comprovar la connectivitat

• La detecció d’errors i problemes es converteix en una feina

difícil i complexa, per a la qual IP no proporciona eines

• Introduirem un nou mòdul (que es considera part d’IP): el

protocol ICMP (Internet Control Message Protocol)

• Aquest protocol permet als routers i als hosts enviar missatges

de control a altres routers o hosts

Protocol ICMP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• ICMP ens permet saber, per exemple, perquè no s’ha entregat

un datagrama (no hi ha ruta, la destinació no respon, esgotat

el temps de vida, etc.)

• Informa sobre errors només a l’origen del datagrama

• No corregeix el problema (només n’informa)

• Els missatges ICMP viatgen en el camp de dades d’un

datagrama d’IP

Generalitats sobre ICMP

Protocol ICMP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Capçalera dades ICMPICMP

Capçal. del Camp de dades del datagrama datagrama

Camp de dades de la tramaCapçalerade la trama

• Els missatges ICMP s’encapsulen en datagrames d’IP. No

obstant això, ICMP no es considera un protocol de nivell

superior a IP

Encapsulament d’un missatge ICMP

Protocol ICMP

IP

ETH

ICMP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• El tipus de missatge en determina el significat i el format

• Entre els principals tenim:

Tipus Missatge ICMP

0

3

4

8

11

Contestació d'eco

Destinació inassolible

Paquet de restricció

Petició d'eco

Temps excedit en datagrama

Tipus de missatges ICMP

Protocol ICMP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Els missatges UDP s’envien a través d’IP

• Proporciona un servei d’enviament de datagrames:

– No inclou mecanismes que eviten la pèrdua de missatges

– Tampoc no proporciona control de flux ni entrega ordenada

• Les aplicacions que ho utilitzen han de responsabilitzar-se (si

ho necessiten) dels aspectes de fiabilitat

Protocol UDP

Característiques


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Les adreces de transport UDP afegeixen un número de port a l’adreça d’IP

IP

Port 2

UDP: Demultiplexació basadaen els ports

Port nPort 1

Protocol UDP

Característiques


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

descripciónúm. clau aplicacióUNIX

7

13

37

53

69

echo

daytime

time

domain

tftp

ping

daytime

time

nameserver

tftp

Eco remot

Hora i data del sistema

Hora

Servidor de noms de domini

Trivial File Transfer Protocol

• Alguns serveis utilitzen números de port fixos, prèviamentreservats:

Ports UDP reservats

Protocol UDP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Capçalerade la trama



Capçalera dades UDPUDP

Encapsulament de missatges UDP

• El missatge UDP s’encapsula en un datagrama d’IP

• El datagrama d’IP s’encapsula en una trama

• En la destinació té lloc el procés invers

Protocol UDP

IP

ETH

UDP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• La longitud inclou la capçalera i les dades

• El checksum és opcional, quan no s’usa és posa a zero

Port origen UDP Port destinació UDP

Longitud missatge Checksum

0 16 31

DADES

Format UDP

Protocol UDP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Protocol TCP

• Cap dels protocols vistos fins ara proporciona fiabilitat en la

comunicació de dades

• Si les aplicacions la necessiten, tenen dues opcions:

– Afegir els mecanismes necessaris en la mateixa aplicació

– Utilitzar un protocol intermedi que s’encarregue d’aquesta

feina

• Utilitzarem un protocol del nivell de transport que proporcione la

fiabilitat desitjada:

– Protocol TCP (Transmission Control Protocol)

El protocol TCP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Proporciona un servei de transport:

– amb connexió

– fiable i ordenat

– Tres fases: establiment de la connexió, transferència de

dades i tancament de connexió

• Proporciona una comunicació full-duplex

• Igual que UDP, es basa en el mecanisme de ports per a

establir la comunicació

Característiques

Protocol TCP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

• Una connexió en TCP està identificada pels dos extrems que connecta

– Ex: (158.42.53.27, 1184) i (158.42.53.5, 53)

– Els números després de la coma són els ports

• Un mateix número de port pot estar sent utilitzat en distintesconnexions

Connexions en TCP

IP: 158.42.53.27

Port: 1184

Port: 1200 IP: 158.42.53.5

Port: 53

Protocol TCP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Capçalerade la trama



Capçalera dades TCPTCP

Encapsulament de missatges TCP

Protocol TCP

IP

ETH

TCP


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

Port TCP origen Port TCP destinació

Número de seqüència

Número de reconeixement

longc reservat codi grandària de finestra

checksum punter a dades urgents

0 4 10 16 24 31

opcions (si n’hi ha) emplenament

DADES

Protocol TCP: Format


GY

UR

L -

Esco

laU

niv

ersi

tàri

ad’

Engi

nye

ria

Tècn

ica

Indu

stri

al d

e V

alèn

cia

-U

PV

bit(d’esquerraa dreta)

Significat si està a un

URG

ACK

PSH

RST Reiniciar la connexió

SYN Sincronitzar números de seqüència

FIN

Camp de codi

Protocol TCP

L’emissor arribà al final de la seua seqüència de dades

El punter a dades urgents és vàlid

El camp de reconeixement és vàlid

Aquest segment sol∙licita un PUSH

TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP · TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP Gestión YUtilización...

Documents

Transcript of TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP · TEMA 6 Família de Protocols TCP/IP Gestión YUtilización...