Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Az előadások a következő témára: "Hálózati architektúrák laborgyakorlat"— Előadás másolata:

1 Hálózati architektúrák laborgyakorlat
Dr. Orosz Péter Debreceni Egyetem, Informatikai Kar 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 (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: 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 Optikai 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

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

13 Csavart érpár végződtetése
RJ45 UTP kábel Forrás: wikipedia.org

14 Csavar érpár típusok Kategória Érpárak száma (db)
Felső határfrekvencia (MHz) Árnyékolás típusa Csatlakozó Category 3 4 16 UTP RJ45 Category 5 100 Category 5e 125 UTP, FTP, STP Category 6 250 Category 6a 500 Category 7 600 F/FTP, S/FTP 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 – single mode fibre) Többmódusú optikai szál (MM – multi mode fibre) 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/full mesh)

19 Fizikai topológiák busz/sín csillag gyűrű fa mesh

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 vagy EUI-48 séma) -> 248 db cím Ábrázolása hexadecimális számjegyekkel, byte-onként elválasztva történik. 01:E3:7B:CA:82:5D : : : : : E B C A D Üzenetszórási cím FF:FF:FF:FF:FF:FF : : : : : F F F F F F F F F F F F

22 Fizikai címzés A fizikai cím struktúrája:
Felső 24 bit: gyártóazonosító (OUI) Alsó 24 bit: sorozatszám Forrás: wikipedia.org

23 Ethernet keret Az Ethernet keret szerkezete: Preamble
Start of frame delimiter DA SA Ethertype length Payload FCS IFG 7 octet 101010… 1 octet 6 octet MAC address 2 octet octet 4 octet 12 octet

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

25 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 bit Pl A osztály 1. octet > 0xxxxxxx B osztály 1. octet > 10xxxxxx C osztály 1. octet > 110xxxxx D osztály 1. octet > 1110xxxx E osztály 1. octet > 11110xxx 1. octet 2. octet 3. octet 4. octet . k = 8 bit k = 16 bit k = 24 bit A B C

26 IPv4 címosztályok A osztály: 0.0.0.0 – 127.255.255.255
B osztály: C osztály: Speciális IP címek: Hálózatcím: a csomóponti bitpozíciók mindegyike ‘0’ Pl , , Irányított üzenetszórási cím: a csomóponti bitpozíciók mindegyike ‘1’ Pl , , Üzenetszórási cím az aktuális hálózaton: minden bitpozíción ‘ 1 ‘ áll Aktuális gép címe: Loopback cím: 127.x.y.z 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 A hálózat alhálózati maszkjában a hálózatazonosításra használt bitpozíciókban ‘1’, míg a csomópont azonosításra használt pozíciókban ‘0’ szerepel. Osztály Pontozott decimális maszk Prefix-es maszk A /8 B /16 C /24 Pl. /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: (/24) (/27) 1. octet 2. octet 3. octet 4. octet hálózatazonosító csomópont azonosító alh. a. cs. a. cs. a. hálózatazonosító

29 Alhálózatok kialakítása
Kiinduló hálózat: /24 csomópont azonosító 5 bit (25 kombináció) alhálózat azonosító 3 bit (23 komb.) Kialakított alhálózatok: /27 /27 /27 /27 /27 /27 /27 /27

30 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 1 eth0 2 10