Gyakorlat I. Számítógép hálózatok I. kozlovszky.miklos@nik.uni-obuda.hu

Tárgykövetelmények Követelmények: 2 zárthelyi dolgozat (félév felénél és az utolsó előtti héten) 1 pótlási lehetőség (utolsó héten) Cél: Hálózati (gyakorlati) alapismeretek elsajátítása

Ütemezés 1-3-4 óra: Bevezetés Wireshark/Ethereal… utána: Packet Tracer ~7. óra: ZH. Utána megint:Packet Tracer Utolsó előtti óra: 2. ZH Utolsó óra: javító alkalom

Ütemezés (?) Ezek nem szoktak beleférni (pedig érdekesek): VLSM PAT NAT Access list RIPv2 ?????

Tudnivalók A slide-ok, illetve egyéb órai anyagok a WEB-en Sok gyakorlás Órai gyakorlás Otthoni gyakorlás…

ISO/OSI referencia modell Open System Interconnection Előnyei: Réteges szerkezetű Az egyes rétegek közötti kommunikáció erősen szabványosított Cserélhető rétegek A rétegek elfedik a bonyolultságot Üzembiztosabb, áttekinthetőbb implementációk valósíthatók meg Könnyebb tesztelhetőség Problémák: Az elterjedt implementációk csak távolról emlékeztetnek az OSI rétegekre Protokollok szállíthatnak (pl. becsomagolással) másik,azonos szintű protokollt (pl. IP over ATM,stb.) Lényeg: ez csak egy hivatkozási alap, nem pedig a hálózatok működésének precíz kerete!

ISO International Organization for Standardization 1946-ban alapították Nemzetközi szintű szervezet, melynek tagságát a különböző országok minőségügyi hivatalai alkotják (közel 90 ország) pl. ANSI (USA), BSI (Anglia), DIN (Németország). Minden olyan kérdésben állást foglalnak, melyben egységes megállapodásra van szükség 200 technikai bizottságból (TC-Technical Comittee) épül fel, melyek megalakulásuk szerint számozódnak. TC97 bizottság - Számítástechnikával és információ feldolgozással kapcsolatos dolgokért felelős. TC>SC (Sub Committee)>WG (Working Group) Szabványosítás menete Új témát NWI-ként (New Work Item) katalógusba vesznek->szabvány vázlatos formája (Draft Proposal), ha a többség elfogadja-> DIS (Draft International Standard) ->hivatalosan előterjesztik-> nemzetközi szabvány IS (International Standard) kategóriába kerül.

OSI réteg funkciók Becsomagolás –Encapsulation Adat N+1. réteg N. Fejléc N-1. Fejléc Becsomagolás –Encapsulation Szegmentálás „Virtuális” pont-pont kommunikáció N+3. réteg N+3. réteg N+2. réteg N+2. réteg N+1. réteg N+1. réteg N+1. réteg N. réteg N-1. réteg N. réteg N. réteg N-1. réteg N-1. réteg N-3. réteg N-3. réteg N-4. réteg N-4. réteg

Szervezetek II. - IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ejtsd „áj tripl ej” Kulcsszerepet játszott az Ethernet és a Token Ring kialakításában. Igen kiterjedt sajtóval rendelkezik Igyekszik egyesíteni a mérnöki tudományokkal foglalkozó szakembereket. A 802-es IEEE szabvány, a LAN szabványokkal foglalkozik->ISO átvette mint 8802-es ISO szabványt. Az IEEE leszűkítette működését az átviteli technológiák definiálására, leginkább az OSI referencia modell alsó két rétegével foglalkozik (adatkapcsolati és fizikai réteg).

Ethernet bevezetés… Egyes felmérések szerint a világon a LAN (Local Area Network) hálózatok kb. 80%-a Ethernet-en kommunikál. Az Interneten közlekedő csomagok 90%-a kezdi/fejezi be életét Ethernet csomagként Bob Metcalfe az Ethernet atyja (egyébként a 3Com alapítója). Már több mint 25! éve létezik, és nagyjából kompatíbilis visszafelé Az aktuális kommunikációs technológiákhoz képest olcsó Kiváló ár/teljesítmény arány : Switch+kábelezés+NIC+tudás ~ sebesség

Ethernet átviteli közegek Réz Koax 50 Ohm sárga (thick) N típusú csatlakozókkal fekete (thin) BNC csatlakozókkal, kb. 4x olcsóbb 0.77c=2.3*108 m/s 75 Ohm / 120 Ohm Csavart érpár Szigetelt - STP Szigeteletlen - UTP Üvegszál Monomódus Multimódus

Hozzáférés engedélyezési technikák Multiplexálás Időben Frekvenciában Szinkron Aszinkron Véletlen hozzáférés Szabályozott hozzáférés … Token bus Token ring Ütközés elkerülés CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect

Ethernet evolúció 1982 10Base-5 Yello Cable 1983 10Base-2 Cheapernet 1985 10Broad-36 Szélessávú 1Base-5 StarLAN 1991 10Base-T Csavart érpár 1993 10Base-F Üvegszál 1995 100Base-X Fast Ethernet 1998 1000BaseX Gigabit Ethernet 2001 10GBaseX 10 Gigabit Ethernet 2007-2010 (2010 június) 40/100GBaseX 40/100Gigabit Ethernet

MAC -Medium Access Control MAC cím Rövid cím: 16 bit – régi LAN típusoknál használták Hosszú cím: 48 bites=24 bit gyártó azonosítója+ 24 bit egyedi kártya azonosító Gyártó ID NIC ID Forrás cím Célállomás cím OSI Hálózati Hálózati LLC Logical Link Control Adatkapcsolati MAC Fizikai Fizikai

Keretfelépítés I. Ethernet vs. IEEE 802.3 7 Byte Keret határ Előtag Cél cím (HW cím) Forrás cím Típus mező Adat (vált. hossz) CRC mező Előtag Keret határ Cél cím (HW cím) Forrás cím Hossz mező DSAP SSAP CRC mező Adat (vált. hossz) Típus mező Protokoll ID Kontroll mező 1 Byte 6 Byte Előtag segít a vételi szinkronizációnál 7 x 10101010 Keret határ Jelzi a csomagkezdetet 10101011 Cél és Forrás cím MAC címek Multicast: I/G bit (legfelső helyiérték) (1/0) Broadcast:FF-FF-FF-FF U/L bit Típus mező (Ethernet) Azonosítja a szállított protokoll-t pl:IP=08-00 hex Csomag méret: Min. 64 Byte/Max. 1518 Byte 6 Byte 2 Byte 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 4 Byte 2 Byte 4 Byte 4 Byte

Keretfelépítés II. Ethernet vs. IEEE 802.3 Előtag Keret határ Cél cím (HW cím) Forrás cím Hossz mező DSAP SSAP CRC mező Adat (vált. hossz) Típus mező Protokoll ID Kontroll mező Keretfelépítés II. Ethernet vs. IEEE 802.3 Hossz mező (802.3) Az adathossz Byte-ban SAP-ok az LLC-hez (LSAP-ok) Forrás és Cél SAP Később az LLC fejlécet kibővítették egy SNAP (Subnet Access Protocol) fejléccel: Protokoll ID+ Típus mezőt használják LLC->170-AAhex +Kontroll mező=0 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte 4 Byte 2 Byte 4 Byte

Ethernet Hálózati struktúrák Osztott medium (shared medium) Előnyei: a hálózathoz könnyen lehet node-okat hozzáadni/elvenni Figyelni kell a hossz és egyéb szabványban lefektetett határértékekre Switch-elt Ethernet Dedikált sebesség, melyet a node egyedül használ fel, CSMA/CD kikapcsolva Költségesebb Switch technológiák Cut-Through Switching/Store-and-Forward Switching/Adaptive Switching

Ethernet vs. Gigabit Ethernet Reconciliation layer –”összeegyeztetés” Physical Signaling Attachment Unit Interface Media Independent Interface PHY=Physical Coding Sublayer+Physical Medium Attachment+Physical Media Dependent

Gigabit Ethernet szabványok

Gigabit Ethernet távolságok

Media Independent Interface MII/GMII Különböző kommunikációs sebességeket támogat Menedzsment interfészt nyújt az alatta lévő rétegek ellenőrzésére és irányítására Keretfelépítés: Keretek közötti szünet (pl.FE=0.96s,GE=0.096s) Előtag Keret kezdet jelző Adatok Keret vég jelző Kiegészítő szimbólumok (GMII)

Padding – kis csomagok Minimum méret az adatmezőben:46 Byte Mivel a szabványban nincs mező a hasznos adat megkülönböztetésére: A Hossz mező jelzi, hogy van-e PAD, és megadja a méretét

Jumbo Frames - Nagy csomagok A túlméretes csomagokra nincs szabvány MTU Normál: 1500 Byte Nagy: 9000 Byte Max: 16K Byte Problémák: Buffer méretek (Switch, NIC) Hálózati legkisebb MTU méret (ICMP?) MTU path discovery

Hibás csomagok Runt - túl kicsi méretű Jabber – túl nagy méretű kisebb mint 64 Byte Általában ütközés miatt Egy tisztességes hálózattal is megtörténik az ilyesmi Jabber – túl nagy méretű Nagyobb mint 1518 Byte Sosem történhet meg egy tisztességes hálózattal 2 csomag szuperpozíciója,hardver hiba Nem osztható 8-al Nem állítható vissza az eredeti üzenet Mérete ettől még lehet normális Rossz CRC – az összesnél… Mérete normális Hálózati interferencia, stb.

Felhasználási területek (10GE) LAN hálózatok Nagysebességű clusterek, switch-rack kapcsolat Server farmok, elosztott adatbázisok,SAN,NAS MAN hálózatok Gerinchálózat kiépítés (40 km hatótávolság) WAN hálózatok JAPÁN-USA-SVÁJC 10GE kapcsolat, rekord (2004 október) /disk-disk átvitel 9Gbps/

10GE NICs & Switches Switch NIC Cisco Catalyst 6500 (720-as SE) Foundry Networks NIC Intel® PRO/10GbE LR Chelsio T110 10GE NIC

10 Gigabit Ethernet Megtartotta a korábbi Ethernet cím és keretformátumot Kizárólag kétirányú/full-duplex változat készül Kétféle fizikai interfész WAN PHY Támogatja a direkt kapcsolódást a SONET/SDH hálózatokhoz. SONET OC-192/SDH VC-4-64c LAN PHY 10 - 40 km, „fekete szál”-on, monomódus Max 40 km. „önerőből”. Switchelt használat, tehát CSMA/CD nincs! Hálózat menedzselése visszafelé kompatibilis (MIB-ek)

10Gigabit Ethernet architektúra PMD - Physical Medium Dependent PMA - Physical Medium Attachment, PCS - Physical Coding Sublayer kódolásért felel

10GE PMD-k Physical-Media-Dependent Devices 1310 nm PMD, monomódusú: 10 km 1550 nm PMD, monomódusú: 40 km 850 nm PMD, multimódusú: 300 m 1310 nm WWDM (wide-wave division multiplexing) PMD, Monomódusú: 10 km Multimódusú: 300 m

10GE->100GE – „repülj Dumbó!” I/O rendszer: Bus gyorsítás/szélesítés Pont-pont kapcsolatok Osztott I/O a szerverek között Memória: Protocol offload Direct memória hozzáférés OS bypass

40 és 100 GbE

40GE/100GE Kompatibilis: Csak full duplex átvitel 802.3 / Ethernet keret formátummal Min és max keretméret ugyanaz BER minimum 10 ^-12 Támogatja a SMF (monomódus) és OM3 MMF multimódusú 2010 dec: 10 km (10x10 MSA) MSA=multi-source agreements

40GE/100GE (folyt.) 40 GE nem tervezett 40 km-re 100 GE nem tervezett 1 m-re 64B/66B kódolás Párhuzamos PCS-ek (Physical Coding Sublayer) 100GE:1,2,4,5,10,20 db, 40 GE: 1,2,4 db Physical Medium Attachment (PMA)

OSI vs. TCP/IP modell {Internet referencia modell/DoD modell}

IP datagram formátum SERVICE TYPE mező PRECEDENCE D T R UNUSED VERS 8 16 24 31 4 19 VERS HLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA ... IP datagram formátum SERVICE TYPE mező PRECEDENCE D T R UNUSED VERS = 4 az IP verziója HLEN = a header hossza 32 bit-es egységekben. Az IP opciók miatt a header változó hosszúságú lehet. Az opciók nélküli header 20 byte-os. TOTAL LENGTH a teljes datagram hossza byte-okban. A max. hossz: 65,535 Byte.    A szolgáltatás típusa és a datagram fontossága PRECEDENCE = 0 - 7 A legtöbb router nem kezeli, de elvben a vezérlő információk soron kívül továbbíthatók. D bit = low delay / T bit = nagy átviteli sebesség / R bit = nagy megbízhatóság

Alap hálózati gyakorlatok Milyen paraméterek állíthatók a hálózati csatolón A hálózati csatoló MAC cím-e ? Az aktuális MTU méret? Átjáró IP címe? Honnan származik a hálózati csatoló IP címe? Hálózati kommunikáció windows-os gépen ftp, ssh, telnet, http/https,scp