Сетевые технологии и протоколы

Лекция 3

Сетевой уровень

Пономаренко Роман
@rerand0m
rerandom@ispras.ru

Сетевой уровень

Ip address

Ip mask

Классовая маршрутизация (устарело)

• Класс A - 0.0.0.0-127.255.255.255 (первый бит равен 0)
• Класс B - 128.0.0.0-191.255.255.255 (первые биты 1 0)
• Класс C - 192.0.0.0-223.255.255.255 (первые биты 1 1 0)
• Класс D - 224.0.0.0-239.255.255.255 (первые биты 1 1 1 0)
  • используются для многоадресной рассылки (до сих пор)
• Класс E - 240.0.0.0-255.255.255.255 (первые биты 1 1 1 1)
  • запрещены к использованию

Некоторые зарезервированные диапазоны (актуально)

• 192.168.0.0/16, 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 - используются в частных сетях
• 127.0.0.0/8 - loopback, коммутация в рамках одного хоста
  • никогда не обрабатываются сетевой картой
• 255.255.255.255/32 - ограниченный широковещательный адрес
• 224.0.0.0/4 - многоадресная рассылка (multicast)
• 192.0.2.0/24, 198.51.100.0/24 - примеры в документации

Распределение адресов - IANA

Функции выполняет ICANN при помощи региональных регистраторов - RIR:

Internet Assigned Numbers Authority

source

IP header

Локальная сеть

• Маршрутизатор - участник сети и имеет адрес, в отличие от коммутатора
• Каждый участник имеет адрес и знает маску подсети
• Каждый участник строит таблицу маршрутизации

Таблица маршрутизации

• Router:

  Subnet	iface / next hop
  192.168.1.0/24	lan
  10.10.0.0/23	wan
  0.0.0.0/0	10.10.0.1

• PC:

  Subnet	iface / next hop
  192.168.1.0/24	eth0
  0.0.0.0/0	192.168.1.1

Forwarding

"Из коробки" в большинстве дистрибутивов linux не работает пересылка пакетов с одного интерфейса на другой. На L2 это решалось при помощи bridge. Если сети не нужно объединять, но нужно обеспечить связность (на L3) необходимо включить forwarding:

sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -w net.ipv6.conf.all.forwarding=1

Большая сеть

Множественные маршруты

• Допустимо существование нескольких маршрутов
  • Выбор маршрута в этом случае определяется метрикой
  • Метрика может зависеть от различных параметров соединения:
    • Расстояния в маршрутизаторах
    • Скорости работы канала
    • Стоимости использования канала

Множественные маршруты

• Для каждого отдельного пакета выбор маршрута независим
• Возможны петли маршрутизации при неправильной настройке
  • В качестве меры защиты используется поле TTL

Выбор маршрута в таблице маршрутизации

Address Resolution Protocol

ARP

ARP

ARP

ARP

ARP

ARP

ARP

ARP (Ethernet)

Широковещательные IP пакеты

Широковещательные пакеты

Ограниченный широковещательный адрес

limited broadcast

Широковещательные пакеты

Ограниченный широковещательный адрес

limited broadcast

Широковещательные пакеты

Широковещательные пакеты

Направленное широковещание

directed broadcast

Широковещательные пакеты

Направленное широковещание

directed broadcast

Широковещательные пакеты

Направленное широковещание

directed broadcast

Широковещательные пакеты

Направленное широковещание

directed broadcast

Широковещательные пакеты

Если вы решите проверить, как это работает, то можете столкнуться с тем, что пересылка и ответы на широковещательные запросы могут быть запрещены. В linux это поведение настраивается:

Не игнорировать широковещательные пакеты (icmp):

sysctl -w net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts=0

Пересылать широковещательные пакеты (icmp):

sysctl -w net.ipv4.conf.all.bc_forwarding=1

sysctl -w net.ipv4.conf.eth0.bc_forwarding=1

Internet Control Message Protocol (ICMP)

Функции:

• Оповещение об ошибках (оповещения)
• Тестирование и отладка работоспособности (запрос - ответ)

Ping

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Traceroute

Фрагментация IPv4

Фрагментация IPv4

Опции IPv4

Все существующие коды

DHCP

IPv6

IPv6

http://[2a11:7306:0:c::1]:778

Упражняемся в уме

Литература

• Таненбаум Э., Фимстер Н., Уэзеролл Д. - Компьютерные сети. 6-е изд.
  • Пункты 5.2, 5.5, 5.7.
• В. Олифер, Н. Олифер - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 6-е изд.
  • Глава 13 (кроме DNS), Глава 14, 17.