Podstawy

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bd/Internet_map_1024_-_transparent.png/600px-Internet_map_1024_-_transparent.png

Krótka historia sieci i Internetu

  1. Prehistoria
    • telegraf
    • łączenie procesorów
    • terminale, time-sharing
    • centrala telefoniczna
    • sieci dedykowane

  2. Interface Message Processor (IMP) subnets

  3. Komunikacja pakietowa (packet switching)
    • Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET), 1967
    • National Physics Laboratory (NPL), 1970
  4. Internetworking, intercompatibility
    • CYCLADES, 1973

  5. Internet Assigned Number Authority (IANA), 1972

  6. Transmission Control Protocol (TCP), 1974, (DARPA)

  7. Dynamic Name Server (DNS), 1984

  8. USENET, 1984

  9. World Wide Web (WWW), 1991

Potrzeba standaryzacji:

For each of these three terminals, I had three different sets of user commands. So if I was talking online with someone at S.D.C. and I wanted to talk to someone I knew at Berkeley or M.I.T. about this, I had to get up from the S.D.C. terminal, go over and log into the other terminal and get in touch with them...

I said, oh man, it’s obvious what to do: If you have these three terminals, there ought to be one terminal that goes anywhere you want to go where you have interactive computing. That idea is the ARPAnet.

Robert Taylor. An Internet Pioneer Ponders the Next Revolution. The New York Times. 20 XII 1999.

Sieci

Rodzaje sieci:

  • Zasięg:
    • Personal Area Network (PAN)
    • Storage Area Network (SAN)
    • Local Area Network (LAN)
    • Campus Area Network (CAN)
    • Metropolitan Area Network (MAN)
    • Wide Area Network (WAN)
    • Internet Area Network (IAN – Cloud)
  • Dostęp:
    • intranet
    • ekstranet
  • Topologia (fizyczna, logiczna):
    • punkt-punkt (point-to-point)
    • magistrala (bus)
    • pierścień (ring)
    • gwiazda (star)
    • hierarchiczna, drzewiasta (tree)
    • siatki (mesh)
Liczba adresatów transmisji:
  • unicast – jeden odbiorca
  • anycast – dowolny z wielu odbiorców
  • multicast – wielu odbiorców
  • broadcast – wszyscy możliwi odbiorcy

Adresacja IP

http://www.graphviz.org/Gallery/twopi/twopi2.png
  • Internet—sieć sieci.
  • Jak kierować wiadomości do konkretnego węzła?
  • Jak nadać adres każdemu urządzeniu w sieci?

Anatomia adresu IPv4

  • Ciąg 32 bitów (4 bajty)

  • Hierarchiczny—składa się z 2 części (punkt podziału zależy do konwencji):
    • część sieciowa—adres sieci w której znajduje się komputer (początkowa część adresu)
    • część komputerowa—adres komputera wewnątrz sieci (końcowa część adresu)

  • Przykład: 11000000 01110000 01001100 00000011

    • część sieciowa: 11000000 01110000 (2B)
    • część komputerowa: 01001100 00000011 (2B)

Zapis dziesiętny (dotted decimal)

  • 4 jednobajtowe segmenty rozdzielone kropką
  • każdy bajt zapisany jako liczba dziesiętna z przedziału 0-255 (00000000–11111111)
  • Przykład: 11000000 01110000 01001100 00000011 = 192.56.76.3

Adres sieci

  • Adresy nadaje się komputerom oraz sieciom
  • Adres sieci ma wyzerowaną część komputerową
  • Przykład: 11000000 01110000 00000000 00000000 (część seciowa = 2B)
  • Procedura uzyskania adresu komputera rozpoczyna się od uzyskania adresu sieci
  • Adres komputera w sieci jest przyznawany przez administratora

Maska Sieci

  • Ciąg 32 bitów składający się z bloku jedynek i bloku zer, np. 11111111 11111111 11110000 00000000

  • Określa punkt podziału adresu na część komputerową i sieciową

    • część siecową adresu można uzyskać wykonując operację bitową AND na adresie i jego masce sieci:

      11000000 01110000 01001100 00000011 (adres)

      11111111 11111111 00000000 00000000 (maska)

      11000000 01100000 00000000 00000000 (adres AND maska = część sieciowa adresu)

    • analogicznie numer komputera można uzyskać wykonując operację bitową AND na adresie i jego odwrotności maski

  • Posiada zapis dziesiętny jak adres IP: 11111111 11111111 11110000 00000000 = 255.255.240.0

  • Stosuje się skrócony zapis /n gdzie n to liczba jedynek w masce, np.: 11111111 11111111 11110000 00000000 = /20

  • Przykład adresu IPv4 z maską: 192.56.76.3/16

Adresy specjalne

Poniższe adresy są zarezerwowane w każdej sieci do funkcji specjalnych, więc nie mogą zostać nadane żadnemu komputerowi w tej sieci:

  • Adres sieci: wyzerowana część komputerowa adresu, np. 192.168.0.0/16
  • Adres rozgłoszeniowy: część komputerowa złożonoa z jedynek, np. 192.168.255.255/16 (wiadomość wysłana na adres rozgłoszeniowy trafia do wszystkich komputerów w sieci)

Zakres adresów

Adresy komputerów mieszczą się w przedziale wyznaczonym przez rozmiar części komputerowej adresów pomniejszonym o adresy specjalne

Przykład:

  • Sieć: 150.150.0.0/16

    10010110 10010110 00000000 00000000 150.150.0.0 adres sieci
    10010110 10010110 00000000 00000001 150.150.0.1 adres pierwszego komputera w sieci
    10010110 10010110 00000000 00000010 150.150.0.2 adres drugiego komputera w sieci
    ... ...  
    10010110 10010110 11111111 11111110 150.150.255.254 adres ostatniego komputera w sieci
    10010110 10010110 11111111 11111111 150.150.255.255 adres rozgłoszeniowy

  • Zakres adresów: 150.150.0.1–150.150.255.254

  • Liczba komputerów które można zaadresować w tej sieci: \(2^{16} - 2\)

Zakresy sieci

Aby lokalizacja urządzenia w Internecie była jednoznaczna, jego adres IP musi być unikalny. Wymaga to spełnienia dwóch warunków:

Adres publiczny to taki, który ma spełnione dwa warunki:

  1. unikalność adresu IP sieci (rejestracja adresu publicznego)
  2. unikalność numeru urządzenia wewnątrz tej sieci (administracja)

Przydzielanie adresów publicznych:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/d5/RIR_Service_Regions_Map_2015.jpg.png

Klasy Adresów

Dla niektórych zastosowań nie jest konieczne posiadanie unikalnych adresów. Zakres adresów, które można wykorzystywać bez rejestracji to adresy prywatne.

Klasy adresów prywatnych:

  • klasa A – adresy z zakresu 10.0.0.0 – 10.255.255.255 (pierwszy bit: 0, maska /8)
  • klasa B – adresy z zakresu 172.16.0.0 – 172.31.255.255 (pierwsze bity: 10, maska /16)
  • klasa C – adresy z zakresu 192.168.0.0 – 192.168.255.255 (pierwsze bity: 110, maska /24)
  • klasa D – multicast, adresy z zakresu 224.0.0.0 – 239.0.0.0 (pierwsze bity: 1110)
  • klasa E – eksperymentalne, adresy z zakresu 240.0.0.0 – 254.0.0.0 (pierwsze bity: 1111)

Adresy zarezerwowane

  • 127.0.0.0/8 – pętla (loopback)
  • 192.0.2.0/24 – przykład (TEST-NET)

Lista adresow zarezerwowanych: http://en.wikipedia.org/wiki/Reserved_IP_addresses#Reserved_IPv4_addresses

Zadania

  1. Wykonaj polecenie wyświetlające adres IP i maskę twojego komputera (ipconfig w systemie Windows, ifconfig w systemie Linux). Podaj:
    • adres swojego komputera
    • maskę sieci w której się znajduje
    • adres sieci w której się znajduje
    • adres rozgłoszeniowy sieci
  2. Czy Twój komputer znajduje się w sieci prywatnej?
  3. Mając daną maskę w postaci /n podaj wzór na liczbę komputerów które mozna zaadresować w sieci okreslonej tą maską
  4. Oblicz zakres adresów komputerów i adres rozgłoszeniowy w sieci o adresie 150.150.64.0 i masce 255.255.192.0.
  5. Oblicz zakres adresów IP sieci (od najmniejszego do największego) w każdej z klas A, B i C.
  6. Oblicz zakres adresów IP komputerów w każdej z klas A, B i C.

Misc

Pierwsze połączenie za pomocą ARPANET-u:

“We set up a telephone connection between us and the guys at SRI ...”, Kleinrock ... said in an interview: “We typed the L and we asked on the phone,

“Do you see the L?”

“Yes, we see the L,” came the response.

We typed the O, and we asked, “Do you see the O.”

“Yes, we see the O.”

Then we typed the G, and the system crashed ...

Gregory Gromov. Roads and Crossroads of Internet History