Netwerken - Programmeer Essentials - Les 9 PDF

Netwerken r t a Infrastructuur en componenten P 2 Communic atie Protocol Communicatie protocol Verschillende vormen van communicatie Verschillende verwachtingen (computer of fa...

Netwerken r t a Infrastructuur en componenten P 2 Communic atie Protocol Communicatie protocol Verschillende vormen van communicatie Verschillende verwachtingen (computer of face2face) Regels afspreken voordat we beginnen met praten: Welke manier van communiceren gebruiken we? Welke taal? Moeten we bevestigen dat we iets hebben ontvangen Communicatie protocol De voorgaande regels moeten worden opgevolgd Succesvolle menselijke communicatie: Een bekende zender en ontvanger Afgesproken methode van communiceren (face2face, telefoon, brief,etc.) Gemeenschappelijke taal en grammatica Snelheid en timing van de aflevering Noodzaak tot bevestigen of accepteren van het bericht Netwerk communicatie heeft veel gemeenschappelijke communicatie eigenschappen  Protocol Omschrijving Karakteristiek Format van Een verzonden bericht gebruikt een specifiek formaat of structuur. Dit hangt af van het type een bericht bericht en het kanaal dat wordt gebruikt om het bericht te verzenden. Grootte van De regels die de grootte van de stukken bepalen die over het netwerk worden gecommuniceerd, bericht zijn strikt. Ze verschillen afhankelijk van het gebruikte kanaal. Een lang bericht dat van de ene host naar de andere wordt verzonden via een netwerk, moet worden opgedeeld in kleinere stukjes om ervoor te zorgen dat het bericht betrouwbaar wordt afgeleverd. Timing Veel netwerkcommunicatiefuncties zijn hiervan afhankelijk. Timing bepaalt de snelheid waarmee de bits over het netwerk worden verzonden. Het beïnvloedt ook wanneer een individuele host gegevens verzendt en de totale hoeveelheid gegevens die bij een overdracht wordt verzonden. Encoderen Berichten die over het netwerk worden verzonden, worden door de verzendende host omgezet in bits. Elk bit wordt gecodeerd in een patroon van geluiden, lichtgolven of elektrische impulsen, afhankelijk van het netwerkmedium waarover de bits worden verzonden. De ontvangende host ontvangt en decodeert de signalen om het bericht te interpreteren. Encapsulatie Elke bericht die over een netwerk wordt verzonden, bevat een header met adresseringsinformatie die de bron- en bestemmingshosts identificeert; zonder deze informatie kan het bericht niet worden afgeleverd. Encapsulatie is het proces waarbij deze informatie wordt toegevoegd aan de gegevens die het bericht vormen. Naast adressering kan er ook andere informatie in de header aanwezig zijn die ervoor zorgt dat het bericht bij de juiste applicatie op de bestemmingshost terechtkomt. Patroon van Sommige berichten vereisen een bevestiging voordat het volgende bericht kan worden bericht verzonden. Dit verzoek/antwoord-patroon is een veelvoorkomend aspect van vele netwerkprotocollen. Andere soorten berichten daarentegen worden zonder enige garantie van aflevering over het netwerk gestreamd, zonder dat het belangrijk is of ze hun bestemming bereiken. Communicatie Protocol Protocollen OSI model Door ISO gestandaardiseerd referentiemodel voor datacommunicatiestandaarden Onderaan is de fysieke laag, de hardware. Elektrisch, optisch, wire-less, etc. Naar boven toe kom je in de software lagen Van protocollen wordt vaak bepaald in welke laag deze moet zitten Elke laag heeft een specifieke functie Protocollen OSI model Communicatie vindt plaats door de lagen De applicaties zitten op de bovenste laag en communiceren naar beneden Een bericht gaat door de lagen naar beneden. Elke laag voegt zijn/haar deel toe Via de onderste laag gaat het bericht naar de andere Via de onderste laag komt het binnen bij de andere Het bericht gaat de lagen door naar boven. Elke laag haalt zijn deel eraf Protocollen Het TCP/IP model Protocollen Formatting and encapsulation Berichten moeten in een specifiek formaat worden verstuurd Een brief schrijf je en stop je in een envelop Op de envelop schrijf je de afzender en de ontvanger De brief is dan ingekapseld De envelop is de container voor de brief en heeft de afzender en ontvanger Protocollen Formatting and encapsulation De brief (data) op laag 7 Elke laag daaronder voegt iets toe Het volledige bericht wordt verstuurd De ontvanger stript er op elke laag iets vanaf, totdat de data overblijft Protocollen TCP (Connection-oriented protocol): Maakt een betrouwbare verbinding tussen de verzender en ontvanger. Vereist een drie-weg handshake om een verbinding op te zetten (SYN, SYN- ACK, ACK). Zorgt ervoor dat gegevens in de juiste volgorde en zonder fouten aankomen, door hertransmissie van verloren pakketten en volgordecontrole. Geschikt voor toepassingen die nauwkeurige en volledige gegevensoverdracht vereisen, zoals e- mail, webpagina’s en bestandsoverdracht. Protocollen UDP (Connectionless protocol): Verstuurt data zonder een voorafgaande verbinding op te zetten. Er is geen foutcontrole of garantie dat de gegevens aankomen in de juiste volgorde. Biedt snellere, lichtere gegevensoverdracht, maar zonder betrouwbaarheid. Geschikt voor toepassingen die snelle transmissie vereisen en kleine gegevensverliezen kunnen tolereren, zoals video- en audiostreaming en online gaming. Adressering MAC Adres Een MAC-adres is een vrijwel uniek identificatienummer dat aan een apparaat in een ethernetnetwerk is toegekend MAC staat voor “Media Access Control" en wordt ook wel hardware-adres of fysiek adres genoemd Het MAC-adres bestaat uit een 12 alpha numerieke karakters (hexadecimale getallen)  Adressering MAC Adres De eerste 6 karakters vertegenwoordigen de maker van de netwerkkaart De tweede 6 karakters het unieke adres toegekend door de maker van de netwerkkaart Addresering IPv4 Adres Om andere apparaten te kunnen vinden is adressering nodig IP-adressen worden gebruikt om apparaten te kunnen adresseren De structuur van een IP-adres wordt de “dotted decimal notation” genoemd Het gaat om 4 decimale getallen tussen de 0-255 Adressering IPv4 Adres Een IP-adres heeft ook een subnet masker, waarmee het netwerkdeel van het hostdeel wordt gescheiden De host is het eind apparaat Default gateway is het IP-adres van de router die de host gaat gebruiken om remote netwerken te bereiken, inclusief het internet Adressering Class A ϭϬ͘Ϭ͘Ϭ͘Ϭ– ϭϬ͘Ϯϱϱ͘ Ϯϱϱ͘Ϯϱϱ /8 Publieke en privé IPv4 adressen Class B ϭϳ Ϯ͘ ϭϲ͘ Ϭ͘Ϭ– ϭϳ Ϯ͘ ϯϭ͘ Ϯϱϱ͘Ϯϱϱ /12 RFC 1918 (Request For Comment) beschrijft publieke IPv4 adressen die door ISP’s Class C ϭϵϮ͘ ϭϲϴ͘Ϭ͘Ϭ– ϭϵϮ͘ ϭϲϴ͘Ϯϱϱ͘ Ϯϱϱ /16 (Internet Service Providers) worden gerouteerd Privé adressen zijn adres blokken die door organisaties worden gebruikt om interne apparaten Loopback ϭϮϳ͘ Ϭ͘Ϭ͘Ϭ– ϭϮϳ͘ Ϯϱϱ͘ Ϯϱϱ͘ Ϯϱϱ /8 van een IPv4 te voorzien Privé adressen zijn niet uniek en kunnen intern in elk netwerk Link-Local ϭϲϵ͘ Ϯϱϰ͘ Ϭ͘Ϭ– ϭϲϵ͘ Ϯϱϰ͘ Ϯϱϱ͘ Ϯϱϰ /16 worden gebruikt Privé adressen zijn niet wereldwijd te routeren Adressering Network Address Translation Network Address Translation (NAT) vertaald een privé adres naar een publiek IPv4 adres Deze vertaling gebeurt op de rand van het netwerk door de router Adressering IPv4 Adres Automatische IP-adres toekenning via het Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Apparaten staan standaard meestal op DHCP mode, waardoor ze automatisch een IP-adres krijgen toegewezen Ergens in het netwerk van het apparaat moet een DHCP server actief zijn Adressering IPv4 Adres Het verkrijgen van een IP-adres verloopt een DHCP discovery sequentie De DHCP server heeft een vast IP-adres Deze deelt IP-adressen uit aan apparaten die daarom vragen De IP-adressen komen uit een pool van adressen  Grotere Adresruimte: 128-bits adressen (vs. 32-bits in IPv4), wat zorgt voor een bijna onbeperkt aantal unieke IP-adressen. Betere Netwerkefficiëntie: Vereenvoudigde headerstructuur voor snellere verwerking door routers. Ingebouwde Beveiliging: Adresserin Ondersteunt IPsec (Internet Protocol Security) standaard voor versleuteling en authenticatie. Automatische Configuratie (Stateless Address Autoconfiguration - SLAAC): Apparaten kunnen zichzelf automatisch een IPv6-adres toewijzen zonder een DHCP-server. g Ondersteuning voor Mobiele Netwerken: Biedt verbeterde mobiliteit en naadloze verbindingen voor mobiele apparaten. IP v6 Geen NAT (Network Address Translation) Nodig: Elk apparaat kan een uniek, publiek IP-adres hebben, wat het netwerkbeheer eenvoudiger maakt. Efficiëntere Multicast en Anycast Ondersteuning: Optimaliseert de verzending van data naar meerdere ontvangers en verhoogt netwerkprestaties. Toekomstbestendig: Ontworpen om te voldoen aan de toenemende vraag naar IP-adressen en internetapparaten (IoT). Communicatie Layer 3 IP-packet heeft 2 adressen Source IP address – Het IP adres van de zendende bron Destination IP address – Het IP adres van de ontvanger PC Web Server 192.168.1.110 172.16.1.99 IP-Packet IP-Packet IP-Packet Source IP Destination IP --- 192.168.1.110 172.16.1.99 Layer 3 IP Packet Communicatie Layer 3 PC Web Server 192.168.1.110 172.16.1.99 IP-Packet IP-Packet IP-Packet Source IP Destination IP --- 192.168.1.110 172.16.1.99 Layer 3 IP Packet Communicatie Layer 2 Wanneer netwerken op hetzelfde ethernet netwerk zitten dan wordt het MAC adres gebruikt om het doel te bepalen PC 1 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA Web Server 172.16.1.99 Destination Source Source Destination Network Host Network Host Data CC-CC-CC-CC-CC-CC AA-AA-AA-AA-AA-AA 192.168.1 110 192.168.1 9 Data Link Network Layer Ethernet Frame Header IP Packet Header FTP server 192.168.1.9 CC-C-CC-CC-CC-CC Layer 2 Addressing Communicatie Layer 2 PC 1 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA Web Server 172.16.1.99 Destination Source Source Destination Network Host Network Host Data CC-CC-CC-CC-CC-CC AA-AA-AA-AA-AA-AA 192.168.1 110 192.168.1 9 Data Link Network Layer Ethernet Frame Header IP Packet Header FTP server 192.168.1.9 CC-C-CC-CC-CC-CC Layer 2 Addressing Communica tie Layer 2 Wanneer de bron en doel een andere netwerk deel hebben, PC 1 betekent dit dat ze op een ander 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA netwerk zitten R1 R2 192.168.1.1 172.16.1.1 PC1 – 192.168.1 11-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-22 Web Server 172.16.1.99 Web Server – 172.16.1 AB-CD-EF-12-34-56 Nu is de default gateway nodig Destination Source Source Destination Dat is het adres van de router Network Host Host Data 11-11-11-11-11-11 AA-AA-AA-AA-AA-AA 172.16.1 192.168.1 110 99 Zonder de default gateway kan je niet Data Link Network Layer FTP server buiten je eigen 192.168.1.9 Ethernet Frame Header IP Packet Header netwerk communiceren CC-C-CC-CC-CC-CC De router verzorgt het routeren Layer 2 Addressing naar het gewenste doel Communicatie Layer 2: Different IP network PC 1 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA R1 R2 192.168.1.1 172.16.1.1 11-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-22 Web Server 172.16.1.99 AB-CD-EF-12-34-56 Destination Source Source Destination Network Host Host Data 11-11-11-11-11-11 AA-AA-AA-AA-AA-AA 172.16.1 192.168.1 110 99 Data Link Network Layer FTP server Ethernet Frame Header IP Packet Header 192.168.1.9 CC-C-CC-CC-CC-CC Layer 2 Addressing Communicatie Layer 2: Different IP network PC 1 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA R1 R2 192.168.1.1 172.16.1.1 11-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-22 Web Server 172.16.1.99 AB-CD-EF-12-34-56 Destination Source Source Destination Network Host Host Data AB-CD-EF-12-34-56 22-22-22-22-22-22 172.16.1 192.168.1 110 99 Data Link Network Layer FTP server Ethernet Frame Header IP Packet Header 192.168.1.9 CC-C-CC-CC-CC-CC Layer 2 Addressing  Communicatie Layer 2: Different IP network De layer 2 MAC-adressen veranderen bij elke hop De layer 3 IP-adressen blijven hetzelfde van hop naar hop PC 1 PC 1 192.168.1.110 192.168.1.110 AA-AA-AA-AA-AA-AA AA-AA-AA-AA-AA-AA R1 R2 R1 R2 192.168.1.1 172.16.1.1 192.168.1.1 172.16.1.1 11-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-22 Web Server 11-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-22 Web Server 172.16.1.99 172.16.1.99 AB-CD-EF-12-34-56 AB-CD-EF-12-34-56 Destination Source Source Destination Destination Source Source Destination Network Host Host Data Network Host Host Data 11-11-11-11-11-11 AA-AA-AA-AA-AA-AA 172.16.1 AB-CD-EF-12-34-56 22-22-22-22-22-22 172.16.1 192.168.1 110 99 192.168.1 110 99 Data Link Network Layer Data Link Network Layer FTP server Ethernet Frame Header IP Packet Header FTP server Ethernet Frame Header IP Packet Header 192.168.1.9 192.168.1.9 CC-C-CC-CC-CC-CC CC-C-CC-CC-CC-CC Layer 2 Addressing Layer 2 Addressing Command line commands Gebruik: ping 192.168.1.1 Voorbeelden: ping www.google.com De exacte uitvoering en implementatie is afhankelijk van het Operating System (OS) Command line commands Gebruik: tracert www.google.com Geeft aan hoeveel hops google van jouw systeem is De exacte uitvoering en implementatie is afhankelijk van het Operating System (OS)