PROTOKOŁY

1. Definicja standardu Ethernet

Ethernet – technika, w której zawarte są standardy wykorzystywane w budowie głównie lokalnych sieci komputerowych. Obejmuje ona specyfikację przewodów oraz przesyłanych nimi sygnałów. Ethernet opisuje również format ramek i protokoły z dwóch najniższych warstw Modelu OSI. Jego specyfikacja została podana w standardzie IEEE 802.

2. Antonegocjacja jako sposób ustalenia przepustowości łącza

Technologie Ethernet określają sposoby ustalenia przepustowości łacza sieciowego nazywana autonegocjacją. Interfejsy sieciowe mogą pracować na wielu trybach, w zależności od rodzaju wykoszytanego w sieci medium. Celem autonegocjacji  jest umożliwienie współpracy różnych urządzeń w trybie o najwyższej prędkości akceptowalnej przez wszystkie urządzenia w sieci.

3. Format ramki Ethernet

• Przembuła – składa się z 7 bajtów złożonych z nadprzemiennych jedynek i zer.
• Ple startu ramki w skrócie SFD – czyli znacznik początkowy ramki w postaci sekwencji 8 bitów (1 bajt)
• Adres MAC odbiorcy – (6 bajtów)
• Adres MAC nadawcy – (6 bajtów)
• Typ ramki – (2 bajty)
• Dane – (46-1500 bajtów) – jeżeli dane SA mniejsze niż 46 bajtów, to SA uzupełniane zerami
• Suma kontrolna (4bajty)

4. Standardy sieci Ethernet

Standard sieci Ethernet został zdefiniowany przez IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) w normie o oznaczeniu 802.3. Oryginalna norma 802.3 definiuje standard sieci oznaczony jako 10Base-5. Kolejne odmiany tej technologii oznaczane są dodatkowymi przyrostkami literowymi. Są to między innymi: 802.3a (10Base-2), 802.3i (10Base-T), 802.3j (10Base-F), 802.3u (100Base-T4, 100Base-TX, 100Base-FX), 802.3z (1000Base-F), 802.3ab (1000Base-T), 802.3ae (10000Base-F).

5 . Sieci FRAME RELAY

Frame Relay, do chwili zdominowania sieci przez ATM, była bardzo powszechnym standardem sieciowym. Jej poprzedniczką jest sieć X.25, która została zaprojektowana dla sieci o dużej zawodności z dużą liczbą błędów. Sieć FR jest szybsza niż X.25, ponieważ wykorzystuje dużo prostszy mechanizm wykrywania i korekcji błędów. Protokół FR funkcjonuje w dwóch pierwszych warstwach modelu OSI/ISO, zaś X.25 sięga do warstwy sieciowej.

6 Technologia ATM

Nazwa „Tryb transferu asynchronicznego" (ATM, Asynchronous Transfer Mode) odnosi się do kilku powiązanych technologii, w tym oprogramowania, sprzętu i nośników fizycznych. Technologia ATM różni się od istniejących technologii LAN i WAN; została zaprojektowana z myślą o szybkiej komunikacji. Dzięki technologii ATM jest możliwe maksymalne wykorzystanie przepustowości sieci przy jednoczesnym zachowaniu jakości usług (QoS, Quality of Service) dla użytkowników i programów mających ściśle określone wymagania odnośnie usług.

W technologii ATM podstawowymi elementami są komputery połączone z siecią ATM oraz urządzenia łączące te komputery i zapewniające prawidłowe przesyłanie danych. Komputery podłączone do sieci ATM są nazywane stacjami końcowymi. Urządzeniami łączącymi stacje końcowe i zapewniającymi prawidłowe przesyłanie danych są na przykład routery, DSLAM i przełączniki ATM.

7 Protokoły TCP/IP

Protokół TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) jest najpopularniejszym protokołem i podstawą działania Internetu. Jego możliwości routingu zapewniają maksymalną elastyczność w sieci na poziomie przedsiębiorstwa.

a) Protokół IP

Protokół internetowy (ang. Internet Protocol, skrót IP) – protokół komunikacyjny warstwy sieciowej modelu OSI (warstwy internet w modelu TCP/IP). Protokół internetowy to zbiór ścisłych reguł i kroków postępowania, które są automatycznie wykonywane przez urządzenia w celu nawiązania łączności i wymiany danych. Używany powszechnie w Internecie i sieciach lokalnych.
Dane w sieciach IP są wysyłane w formie bloków określanych mianem pakietów. W przypadku protokołu IP, przed rozpoczęciem transmisji nie jest zestawiana wirtualna sesja komunikacyjna pomiędzy dwoma hostami, które nie komunikowały się ze sobą wcześniej.
Protokół IP jest protokołem zawodnym – nie gwarantuje, że pakiety dotrą do adresata, nie zostaną pofragmentowane, czy też zdublowane, a ponadto mogą dotrzeć do odbiorcy w innej kolejności niż zostały nadane. Niezawodność transmisji danych jest zapewniana przez protokoły warstw wyższych (np. TCP), znajdujących się w hierarchii powyżej warstwy sieciowej.

b) Protokół ICMP

ICMP (ang. Internet Control Message Protocol, internetowy protokół komunikatów kontrolnych) – opisany w RFC 792 protokół warstwy sieciowej OSI/TCP/IP wykorzystywany w diagnostyce sieci oraz trasowaniu. Pełni przede wszystkim funkcję kontroli transmisji w sieci. Jest wykorzystywany w programach ping oraz traceroute.
Teoretycznie sieci powinny działać poprawnie przez cały czas, lecz tak nie jest. Gdy coś dzieje się nie tak w warstwie internetowej, rolę narzędzia do rozwiązywania problemów odgrywa protokół komunikacyjny zarządzania siecią Internet (ICMP — Internet Control Message Protocol). ICMP jest protokołem serwisowym, który zgłasza błędy łączności między hostami.

c) Protokół ARP

Address Resolution Protocol (ARP) - protokół sieciowy umożliwiający mapowanie logicznych adresów warstwy sieciowej na fizyczne adresy warstwy łącza danych. Protokół ten nie ogranicza się tylko do konwersji adresów IP na adres MAC stosowany w sieciach Ethernet, lecz jest także wykorzystywany do odpytywania o adresy fizyczne stosowane w technologiach Token ring czy FDDI. Zdefiniowany jest w RFC 826 i jest określany jako standard internetowy STD 37.
Protokół ARP opisuje także zachowanie systemu operacyjnego, który zarządza tzw. tablicą ARP. Znajdują się w niej pary: adres warstwy sieciowej i przypisany do niego adres fizyczny. Zapobiega to wysyłaniu zapytania ARP przy próbie wysłania każdego pakietu do hosta znajdującego się w tej samej sieci.
Protokół ARP nie jest niezbędny do działania sieci komputerowych, może zostać zastąpiony przez statyczne wpisy w tablicy ARP, przyporządkowujące adresom warstwy sieciowej adresy fizyczne na stałe.

d) Protokół RARP

RARP (ang. Reverse Address Resolution Protocol) - protokół komunikacyjny przekształcania 48-bitowych fizycznych adresów MAC na 32-bitowe adresy IP w komputerowych sieciach typu Ethernet.
Jego istota polega na tym, że pytający wysyła do sieci zapytanie: Jaki jest adres IP dla danego adresu MAC aa:bb:cc:dd:ee:ff ?
Inny komputer odpowiada: Komputer mający adres MAC aa:bb:cc:dd:ee:ff ma adres IP 1.2.3.4
Serwer rarp, a konkretnie demon rarpd, korzysta z pliku /etc/ethers, gdzie znajdują się wszystkie odwzorowania adresów MAC na IP dla danego serwera (Jeżeli host zapyta o adres MAC, którego nie ma w tym pliku, serwer będzie milczał).
Protokół ten stosowany jako najprostszy możliwy sposób statycznego przydzielania adresów IP. Zwykle komputer wysyłający zapytanie nie ma jeszcze swojego adresu, a komputer odpowiadający udziela mu informacji, którego adresu powinien zacząć używać. Obecnie częściej stosowane są protokoły oparte na UDP, czyli BOOTP i jego następca DHCP.
RARP jest zdefiniowany w RFC 903

e) Protokoły routingu (RIP, IGPR, EIGRP, OSPF, BGP)

Protokół trasowania (routingu, routujący, ang. routing protocol) – używany jest do wymiany informacji o trasach pomiędzy sieciami komputerowymi, co pozwala na dynamiczną budowę tablic trasowania. Tradycyjne trasowanie jest bardzo proste, bo polega na wykorzystaniu tylko informacji o następnym "przeskoku" (ang. hop). W tym przypadku router tylko kieruje pakiet do następnego routera, bez uwzględnienia na przykład zbyt wielkiego obciążenia czy awarii na dalszej części trasy.

• RIP (ang. Routing Information Protocol – pol. Protokół Informowania o Trasach) – protokół bram wewnętrznych (IGP), oparty jest na zestawie algorytmów wektorowych, służących do obliczania najlepszej trasy do celu. Używany jest w systemach autonomicznych korzystających z protokołu IP (zarówno wersji 4 jak i 6). Dzisiejszy otwarty standard protokołu RIP jest opisany w dokumentach RFC 1058 i STD 56. Obecnie najczęściej wykorzystywana jest druga wersja protokołu RIP (RIPv2).

• BGP (ang. Border Gateway Protocol) zewnętrzny protokół trasowania (routingu). BGP w wersji czwartej jest podstawą działania współczesnego internetu. Istnieje wiele rozszerzeń BGP stosowanych przy implementacji MPLS VPN, IPv6 czy Multicast VPN. Jest protokołem wektora ścieżki umożliwiającym tworzenie niezapętlonych ścieżek pomiędzy różnymi systemami autonomicznymi. Obecny otwarty standard protokołu BGP jest opisany w dokumentach RFC 4271 i 1771. Protokół ten nie używa tradycyjnych metryk - analogiczną funkcję (determinanty wyboru trasy) pełnią atrybuty i algorytm wyboru. BGP pozwala na pełną redundancję w połączeniu z Internetem, jest również używany do połączenia dwóch systemów autonomicznych, do wymiany ruchu między tymi systemami. Protokół ten funkcjonuje w oparciu o protokół warstwy 4 (port TCP o numerze 179). Zapewnia to, że aktualizacje są wysyłane w sposób niezawodny, dzięki czemu w BGP niepotrzebne są mechanizmy retransmisji, segmentacji, itp. Rutery zestawiają pomiędzy sobą sesje BGP, dzięki którym mogą wymieniać się informacjami o dostępnych trasach (prefiksach) i wyznaczać najlepszą niezapętloną ścieżkę do sieci docelowych.

• EIGRP (ang. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) – otwarty protokół trasowania Cisco Systems operujący na wektorze odległości. Jest przeznaczony do trasowania wewnątrz systemu autonomicznego (IGP). Do przeliczania tras używa maszyny DUAL FSM (Diffused Update Algorithm Finite State Machine). Używany w sieciach o wielkości nieprzekraczającej 50 routerów. Używa płaskiej struktury sieci z podziałem na systemy autonomiczne. Do transportu pakietów wykorzystuje protokół Reliable Transport Protocol. Używa złożonej metryki. Od protokołów typu link-state odróżnia go fragmentaryczna wiedza o strukturze sieci (jedynie połączenia do sąsiadów), a co za tym idzie nie wykorzystuje algorytmu Dijkstry Shortest Path First do przeliczania tras.

• OSPF (ang. Open Shortest Path First), w wolnym tłumaczeniu: "pierwszeństwo ma najkrótsza ścieżka" ("open" oznacza otwartość, podobnie jak w Open Source) – protokół trasowania typu stanu łącza (ang. Link State). Zdefiniowany został jako OSPF wersji 2 w RFC 2328 (1998) dla IPv4, a aktualizacja dla IPv6 jako OSPF wersji 3 w RFC 5340 (2008). Jest zalecanym protokołem wśród protokołów niezależnych (np. RIP, ang. Routing Information Protocol).

e) Format pakietu IP

 

• Wersja – Wersja protokołu IP
• Długość nagłówka – wartość tego pola pomnożona przez 32 bity określa długość nagłówka w bitach
• Typ usługi (TOS) – określa klasę usług, wykorzystywany przy zarządzaniu ruchem
• Rozmiar pakietu – rozmiar całego pakietu IP podany w bajtach
• Identyfikator – używany podczas łączenia fragmentów danych
• Flagi – jest to 3-bitowe pole, gdzie pierwszy bit określa, czy dany pakiet może zostac podzielony na fragmenty; drugi – czy pakiet jest ostatnim fragmentem. Trzeci bit nie jest używany
• Przesuniecie fragmentu – określa kolejna pozycje przesyłanych danych w oryginalnym datagramie w celu jego późniejszego odtworzenia
• Czas życia (TTL) – zawiera znacznik życia pakietu. Pole to jest liczbą zmniejszoną przez każdy router, przez który przechodzi. Kiedy wartość TTL osiągnie zero, pakiet jest zatrzymywany, a nadawca zostaje poinformowany, ze pakietu nie udało się dostarczyć
• Protokół – oznacza kod protokołu warstwy wyżej – transportowej
• Suma kontrolna nagłówka – służy do wykrywania uszkodzeń wewnątrz nagłówka
• Adres źródłowy i docelowy pakietu – adres IP nadawcy i odbiorcy pakietu
• Opcje – dodatkowe informacje, nie zawsze używane, mogą dotyczyć na przykład funkcji zabezpieczeń.
• Wypełnienie – opcjonalne pole, które uzupełnia nagłówek pakietu zerami, aby jego wielkość była wielokrotnością 32 bitów
• Dane - pole, w którym są transportowane właściwe dane