H álózati architektúrák laborgyakorlat

1. Hálózati architektúrák laborgyakorlat Dr. Orosz Péter Debreceni Egyetem, InformatikaiKar 2011.

2. 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 (transmissionmedium):Olyan anyag, melyen keresztül az információ továbbítása történik. (pl. koaxiális kábel, csavart érpár, fényvezető szál) • Átviteli ráta (transmissionrate): 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.

3. 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.

4. 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

5. 7 rétegű OSI referenciamodell

6. TCP/IP és Hibrid modellek

7. 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.

8. Adategység beágyazása

9. Fizikai réteg • A réteg szolgáltatásai • Átviteli közegek • Fizikai topológiák

10. 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

11. Átviteli közeg • Elektromos átvitel • Koaxiális kábel (RG-8, RG-58A/U) • Csavart érpár (Cat3, Cat5, Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7) • Optikai átvitel • Egymódusúoptikai szál (singlemodefibre – SM) • Multimódusúoptikai szál (multi modefibre - MM) • Rádiófrekvenciás átvitel

12. Koaxiális kábelezés • Koaxiális kábel jellemzői: • 50 ohm impedancia • Réz vezetőszál • Árnyékoló köpeny BNC csatlakozó Forrás: wikipedia.org

13. Csavartérpár végződtetése RJ45 UTP kábel Forrás: wikipedia.org

14. Csavar érpár típusok UTP (Unshielded Twisted Pair): árnyékolás nélküli csavart érpár FTP (Foiled Twisted Pair): fóliával árnyékolt csavart érpár STP (Shielded Twisted Pair): köpennyel árnyékolt csavart érpár

15. Optikai vezetők Egymódusú optikai szál (SM – singlemodefibre) Többmódusú optikai szál (MM – multi modefibre) Forrás: wikipedia.org

16. SM optika szál Forrás: wikipedia.org

17. MM optikai szál Forrás: wikipedia.org

18. Fizikai topológia • Busz/sín (bus) • Gyűrű (ring) • Csillag (star) • Fa (tree) • Részleges és teljes (partial/fullmesh)

19. Fizikai topológiák busz/sín csillag gyűrű mesh fa

20. Adatkapcsolati réteg • Közeghozzáférés • Fizikai címzés • Ethernet keret • Kapcsolódó parancsok: • ifconfig • arp

21. Fizikai címzés Minden fizikai hálózati interfész rendelkezik fizikai címmel, mellyel a csomópont azonosítható a hálózaton. A fizikai címtér mérete 48 bit (MAC-48 vagyEUI-48 séma) -> 248 db cím Ábrázolása 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 cím FF:FF:FF:FF:FF:FF 11111111:11111111:11111111:11111111:11111111:11111111 F FFFFFFFFFFF

22. 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

23. Ethernet keret Az Ethernet keret szerkezete:

24. Hálózati réteg • Internet Protocol (IP) • IP címzés • Útválasztás Kapcsolódó parancsok: • ifconfig • ping • route • traceroute • arp

25. IPv4 címosztályok Aosztály 1. octet 0-127 -> 0xxxxxxx B osztály 1. octet 128-191 -> 10xxxxxx C osztály 1. octet192-223 ->110xxxxx D osztály 1. octet 224-239 -> 1110xxxx E osztály 1. octet 240-247 -> 11110xxx • 32 bites címtér (232 db cím) • Pontozott decimális formátum • Hálózat -> csomópont IP cím struktúrája: • Hálózatazonosító: k db bit • Csomópont azonosító: 32-k db bit Pl. 193.6.128.10 1. octet 2. octet 3. octet 4. octet . . . A k = 8 bit B k = 16 bit C k = 24 bit

26. IPv4 címosztályok A osztály: 0.0.0.0 – 127.255.255.255 B osztály: 128.0.0.0-191.255.255.255 C 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!

27. Alhálózati maszk A maszk hosszúsága 32 bit Formátuma: pontozott decimális vagy prefix-es Ahálózat alhálózati maszkjában a hálózatazonosításra használt bitpozíciókban ‘1’, míg a csomópontazonosításra használt pozíciókban ‘0’ szerepel. Pl. 10.0.0.0 255.0.0.0 193.6.152.0/24

28. Alhálózatok kialakítása IP 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. Maszk: 255.255.255.0 (/24) 255.255.255.224 (/27) 1. octet 2. octet 3. octet 4. octet hálózatazonosító csomópont azonosító alh. a. cs. a. cs. a. hálózatazonosító

29. Alhálózatok kialakítása Kiinduló hálózat: 192.1.2.0/24 • Kialakított alhálózatok: • 192.1.2.0/27 • 192.1.2.32/27 • 192.1.2.64/27 • 192.1.2.96/27 • 192.1.2.128/27 • 192.1.2.160/27 • 192.1.2.192/27 • 192.1.2.224/27 csomópont azonosító alhálózat azonosító 3 bit 000-111 (23komb.) csomópont azonosító 5 bit 00000-11111 (25 kombináció)

30. IP útválasztás • Hálózatazonosítók alapján történő útvonal meghatározás • Hálózati réteg szolgáltatása • Minden IP kommunikációra képes hálózati eszköz rendelkezik útválasztási táblával (routingtable) • A hálózati eszköz a beérkező IP csomagot a fejrészben szereplő cél IP címet felhasználva a routing tábla információi alapján továbbítja a megfelelő interfészére.