Network Fundamentals – Chapter 5 OSI Network Layer Network Fundamentals – Chapter 5

Objectives Role of the Network Layer: communication from one end device to another end device Internet Protocol (IP): connectionless and best-effort service Division or grouping of devices into networks Hierarchical addressing of devices Routes, next hop addresses and packet forwarding

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Role of the Network Layer in data networks Jinak také: Transportní vrstva zaručí doručení všeho a ve správném pořadí. Podobně jako když k dopisu si připlatíme za doručenku. Síťová vrstva dělá, co může, aby doručila v pořádku, ale nic nezaručí. Podobně jako pošta s obyčejným dopisem.

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) IPv4 protocol Bez fyzického propojení Dělám, co můžu, ale nezaručím Nezávisle na médiu

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) IP protocol is connectionless a co z toho vyplývá Odesílatel neví, jestli: tam příjemce je dopis došel příjemce to bude číst Příjemce neví: - kdy a jestli to vůbec dojde

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) IP protocol is unreliable protocol a co z toho vyplývá Některé pakety se mohou cestou ztratit Pakety jsou skrz síť směrovány rychle IP nezaručuje, že všechny pakety dojdou O záruky se starají jiné protokoly, např. TCP

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) IP is media independent a co z toho vyplývá Pakety bez problémů procházejí přes různá média.

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Framing in the Transport Layer Segments are encapsulated into packets

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Framing in the Transport Layer Plynulý tok dat z vyšších vrstev je ve 4. vrstvě (Transport Layer) rozsekán na segmenty. Ke každému segmentu jsou přidány pomocné informace, které slouží hlavně k tomu, aby na přijímací straně mohl být z jednotlivých segmentů znovu poskládán plynulý tok dat.

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Framing in the Network Layer Segment s daty i pomocnými informacemi propadne dolů do vrstvy 3, kde je celý segment brán jako data a o jeho pomocné informace se už nikdo nestará. Ve vrstvě 3 se k segmentu přidají hlavně IP adresy a vznikne paket.

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Framing in the Data Link Layer Paket s daty i pomocnými informacemi propadne dolů do vrstvy 2, kde je celý paket brán jako data a o jeho pomocné informace se už nikdo nestará. Ve vrstvě 2 se k paketu přidají hlavně MAC adresy a vznikne rámec (frame). MAC adresy

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Framing Frame obsahuje ve své datové části Packet. Packet obsahuje ve své datové části Segment. Segment obsahuje ve své datové části data, kvůli kterým to všechno děláme, která chceme přenášet po síti. MAC adresy IP adresy Porty

Network Layer Protocols and Internet Protocol (IP) Major header fields in the IPv4 protocol IP adresy Na začátku paketu je hlavička (header), která obsahuje informace dle obrázku, hlavně IP adresy.

Grouping Devices into Networks Grouping devices into sub-networks Velká síť je příliš náročná na správu, údržbu, bezpečnost ... Proto ji dělíme na menší části, třeba podle území, funkce, vlastníků.

Grouping Devices into Networks Dividing a large network can increase network performance Rozdělení velké sítě může zlepšit výkonnost Když sem místo přepínače dáme router, vzniknou dvě podsítě. Přes router nepřejdou broadcasty, proto účastníci v jedné podsíti nebudou otravováni broadcasty z druhé podsítě.

Grouping Devices into Networks Dividing a large network can increase network security Rozdělení velké sítě může zlepšit bezpečnost Všichni mají, co potřebují, např. přístup na internet, ale nemohou se jeden druhému hrabat v datech.

Grouping Devices into Networks Many devices in one large network Když tento PC chce něco poslat v rámci své sítě, zná MAC adresu příjemce nebo si ji zjistí pomocí broadcastu. Když chce ale poslat něco ven ze své sítě, nemůže zjistit MAC adresu broadcastem, protože ten se nedostane přes router. Proto to pošle routeru na okraji své sítě, kterému se říká Default Gateway. Ten to pošle dál.

Hierarchical Addressing Hierarchické (odstupňované) adresování zjednodušuje doručování. dívka číslo domu ulice město PSČ stát Na každém stupni doručování stačí zajímat se jen o další (nižší) stupeň.

Hierarchical Addressing Subdividing networks into subnetworks IP adresa verze 4 se skládá z adresy sítě a adresy účastníka.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Výchozí brány (gateways) umožňují komunikaci mezi sítěmi Znám jen adresy účastníků ve své vlastní síti. Když mám něco poslat na adresu, kterou neznám, hodím to na default gateway.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding IP packet traverses unchanged via routers IP pakety cestují přes routery beze změn. Na každém routeru se jen strhne vnější papír s MAC adresou a paket se zabalí do nového papíru (= frame) s cílovou MAC adresou dalšího routeru.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Router se snaží zjistit, zda zná cestu do cílové sítě. 192.168.1.1 192.168.1.2 Tento paket má jít do sítě 10.1.1.0 . Podívá se do směrovací tabulky, kde najde, že do sítě 10.1.1.0 má jít přes adresu 192.168.1.2.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Routing Table = směrovací tabulka Router si z informací od ostatních routerů vytvoří směrovací tabulku. Vpravo jsou cesty k těmto sítím = next hop = příští skok. Vlevo jsou vzdálené sítě = destination networks.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Destination network in a route Příkazem show ip route zobrazíme směrovací tabulku se seznamem cest, které se router naučil. Next hop = příští skok na cestě do cílové sítě. Musí to být adresa mimo náš router, tedy nemůže to být 192.168.2.1 Destination network = cílová síť

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Next hop in a route Síť vedoucí k tomuto sousednímu routeru je přímo připojená k tomuto našemu rozhraní. Tyto sítě jsou vzdálené, nejsou přímo připojené k našemu routeru. Jde se do nich přes adresu na nejbližším sousedním routeru. O těchto sítích jsme se dozvěděli přes protokol RIP. Tuto síť máme přímo připojenou (C = Connected), a to k našemu rozhraní FastEthernet 0/0.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Processing packets on a router

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Processing packets on a router 3. Ve směrovací tabulce hledá cestu do sítě 10.1.2.0. 1. Strhne vnější papír s MAC adresami, které už nebudou zapotřebí. 2. Přečte si cílovou IP adresu (síť 10.1.2.0). 4. Cestu najde. 5. Zabalí paket do nového papíru s novými MAC adresami, tj. vytvoří frame. 6. Hodí frame na to svoje rozhraní, které vyhledal ve směrovací tabulce.

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Static routes Cesty do směrovací tabulky routeru je možno zapsat ručně, ...

Routes, Next Hop Addresses and Packet Forwarding Dynamic routes ... nebo automaticky, pomocí směrovacího protokolu. Tento protokol řekne routerům, jak si mají navzájem poskytovat informace o cestách k sítím. Já znám cestu k těmto sítím. Já mám tyto sítě.

Summary Communication between devices over Network layer Network layer protocol: IP Division and grouping devices into networks Hierarchical addressing Routes, next hops, packet forwarding