USO - Curs 04 - Rețelistică și Internet PDF

Cursul #04 Rețelistică și Internet 1  Give a person a fish and you feed them for a day; teach that person to use the Internet and they won’t bother you for weeks. You know it’s love when you memorize her IP number to skip DNS overhead....

Cursul #04 Rețelistică și Internet 1  Give a person a fish and you feed them for a day; teach that person to use the Internet and they won’t bother you for weeks. You know it’s love when you memorize her IP number to skip DNS overhead. 2 Suport de curs Utilizarea sistemelor de operare Capitolul 11 – Rețelistică și Internet 3 Transformarea Internetului https://www.tes.com/lessons/U2BXrfcbvDDNmg/copy-of-the-history-of-the-internet 4 IoT https://www.semiwiki.com/forum/content/5559-quick-history-internet-things.html 5 Ce este o rețea? Stații/noduri (hosts) interconectate Legături fizice (fir, wireless) și logice (conexiune) între stații Stațiile comunică între ele, rulează aplicații de rețea Rețele sunt conectate la alte rețele Internet: totalitatea rețelelor interconectate de pe planetă 6 Comunicare între dispozitive Dispozitivele participante trebuie să primească nume Dispozitivele trebuie să fie suficient de precis localizate – să aibă o adresă Participanții trebuie să identifice rutele prin care se pot contacta Trebuie să stabilească câteva reguli simple de comunicare - protocoale 7 Protocol de rețea Un protocol = reguli care stabilesc modul în care două dispozitive schimbă informații Entitățile participante la comunicare cunosc protocolul Formulează secvențe cerere – răspuns (request-reply) 8 Rețea locală Formată din mai multe stații legate între ele Stații: calculator, laptop, telefon mobil, server etc Conectarea stațiilor în rețeaua locală se realizează printr-un echipament de rețea numit switch Switch: transferă informația între calculatoare aflate în aceeași rețea locală folosind interfețele lor de rețea Ethernet, bazându-se pe adresa MAC 9 Adresa MAC Un număr cu o lungime de 48 de biți, care identifică în mod unic fiecare interfață de rețea Ethernet; Adresare plată, neierarhică Este înscrisă din fabrică într-o memorie ROM de pe placă Nu poate fi schimbată de pe placă, dar poate fi schimbată software Numărul serial al plăcii 00:00:0c:ab:cd:c1 ID-ul producătorului 10 11 Comunicare între rețele Pentru a putea accesa alte rețele sau Internetul, trebuie ca un echipament să aibă și o legătură la altă rețea/Internet Acest echipament poate fi o stație, un server, sau un echipament de rețea dedicat numit ruter Transferul informației din rețeaua locală spre Internet se bazează pe adresa IP 12 Protocolul IP Protocolul dominant care asigură conectivitate în Internet Adresarea IP este ierarhică Cea mai recentă versiune: IPv6 Rezolvă criza de adrese IPv4 Adresa IPv6 este un număr de 128 biți Progres lent față de ritmul tehnologiilor actuale Infrastructură globală greu de transformat 13 Adresa IPv4 32 de biți scriși în 4 grupuri de câte 8 biți Fiecare grup e scris în format zecimal O adresă IP are două componente: Prima parte = adresa rețelei care include stația A doua parte = adresa stației în cadrul rețelei. Delimitarea dintre adresa stației și adresa rețelei este dată de masca de rețea 14 Masca de rețea Are o lungime de 32 de biți Formată prin setarea biților de rețea și stație Biți rețea = 1 Biți stații = 0 Exemplu: dacă avem 24 de biți de 1 consecutivi, masca de rețea este /24 sau 255.255.255.0 15 Adresa de rețea și de broadcast Adresa de broadcast: adresă de difuzare, pachetele sunt primite de toate stațiile din rețeaua locală Acestea nu pot fi folosite ca și adrese de stații Pentru a identifica adresa de rețea se efectuează un ȘI logic (&) între adresa IP și masca de rețea Pentru a identifica adresa de broadcast a rețelei se efectuează SAU logic (|) între adresa IP și negatul măștii de rețea 16 Exemplu: Stația cu adresa IP 192.168.100.200 și masca de subrețea 255.255.255.0 (/24) Pentru adresa de subrețea: 11000000 10101000 01100100 11001000 – 192.168.100.200 11111111 11111111 11111111 00000000 – 255.255.255.0 ______________________________________________________ 11000000 10101000 01100100 00000000 – 192.168.100.0 Pentru adresa de broadcast: 11000000 10101000 01100100 11001000 – 192.168.100.200 00000000 00000000 00000000 11111111 – 0.0.0.255 ______________________________________________________ 11000000 10101000 01100100 11111111 – 192.168.100.255 17 Configurarea interfețelor Are un aspect fizic, legat de hardware și un aspect logic, legat de protocoale și software Conexiunea fizică: codifică informația sub formă de: Semnale electrice: cablu UTP Semnale optice: fibră optică Semnale electromagnetice: legături fără fir 18 Port vs interfață Concepte folosite interschimbabil Fizic vs logic: Interfață fizică: comunicare printr-un anumit mediu și protocol (ex. Ethernet) Port fizic: punctul de contact cu exteriorul al unei interfețe fizice Interfață logică: configurația realizată peste o interfață fizică Port logic: adresă care permite unei interfețe logice să gestioneze mai multe conexiuni simultan 19 Configurare adresă IP Se realizează în două moduri: Prin configurare temporară (static sau dinamic) Prin configurare permanentă (static sau dinamic) Static vs. dinamic Static = parametri configurați manual de administrator Dinamic = parametri configurați automat 20 Configurare temporară Efectul este imediat, După ce se repornește SO, aceste configurări dispar Au efect imediat și se aplică ușor Statică: se folosește comanda ifconfig (folosită fără parametrii, se identifică informații despre interfețele active) ubuntu:/home/razvan# ip address add 10.1.1.3/24 dev eth0 ubuntu:/home/razvan# ip address show eth0 2: eth0: mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000 link/ether 00:d4:9e:81:ed:40 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 10.1.1.3/24 brd 10.1.1.255 scope global dynamic noprefixroute eth0 Dinamică: Se realizează prin intermediul unui client DHCP, precum dhclient sau dhcpd 21 Configurare permanentă Efectul nu este imediat Configurația nu se aplică după salvarea fișierului, ci după repornirea SO Static și Dinamic: Se realizează interacționând cu fișierul /etc/network/interfaces iface eth0 inet static address 10.1.1.2 netmask 255.255.255.0 network 10.1.1.0 broadcast 10.1.1.255 gateway 10.1.1.1 dns-nameservers 10.1.1.1 22 Gateway Conectează două rețele, astfel încât dispozitivele din cele două rețele să poată comunica Se află la periferia rețelei și poate îndeplini adesea funcții de protecție și filtrare a traficului, și de asemenea convertește traficul dintr-un protocol în altul De obicei îndeplinită de un ruter Specificarea temporară pentru o adresă de gateway se realizează prin intermediul unei rute Ruta default gateway este folosită întotdeauna ca un ultim efort în încercarea de a accesa o destinație pentru care dispozitivul curent nu are o rută definită 23 Tabela de rutare O rută reprezintă calea de parcurs pentru pachete în drumul lor spre destinație Acestea se rețin în tabela de rutare Pentru fiecare rută se reține: adresa destinației (aceasta poate fi adresa unui echipament sau adresa întregii rețele), masca de rețea și adresa echipamentului de rețea spre care se transmit informațiile pentru a putea ajunge la destinație. student@uso:~$ ip route show default via 10.9.0.1 dev eth0 proto dhcp src 10.9.4.66 metric 100 24 DHCP DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) este cel mai utilizat protocol în scopul configurării dinamice Pentru a beneficia de acest suport trebuie ca în rețeaua locală să existe un server de DHCP. Serverului îi este fixată plaja de adrese IP pe care le poate atribui stațiilor și de asemenea configurările corespunzătoare de rețea. Configurările dinamice permit atribuirea automată a parametrilor precum adresă IP, mască de rețea, server de DNS, gateway. 25 Serviciul DNS Reținerea unor nume este mai facilă decât cea a unui număr de adrese IP => a apărut serviciul DNS (Domain Name System) Corespondența între o adresă IP și un șir de caractere Pentru serviciile de DNS sunt necesare servere specializate; pentru a le accesa e necesară cunoașterea adresei lor IP 26 Configurare DNS Adresele serverelor DNS se pot configura în fișierul /etc/resolv.conf Exemplu: search localdomain nameserver 10.1.1.1 nameserver 217.115.138.24 nameserver 128.107.241.185 nameserver definește adresa pentru un server DNS Configurările se aplică imediat 27 28 Aliasuri ubuntu:/home/razvan# cat /etc/hosts Etichete asociate unor 127.0.0.1 localhost ubuntu adrese de IP și 127.0.1.1 ubuntu funcționează similar cu #Servers cel de DNS 10.1.1.100 print.mydomain.ro 2 diferențe majore față de my-print-server 10.1.1.101 ftp.mydomainro DNS: my-ftp-server Etichetele nu trebuie să 192.168.1.150 mail-server respecte aceleași convenții ca cele ale numelor de # The following lines are desirable domenii DNS for IPv6 capable hosts ::1 ip6-localhost ip6-loopback Dacă pentru DNS se fe00::0 ip6-localnet folosesc servere dedicate, ff00::0 ip6-mcastprefix când discutăm despre ff02::1 ip6-allnodes aliasuri este vorba doar de ff02::2 ip6-allrouters interogarea fișierului ff02::3 ip6-allhosts /etc/hosts 29 Verificarea conectivității PING Traceroute Utilizat pentru verificarea Utilizat folosit pentru a valida conexiunii între două stații calea urmată de pachete pe într-o rețea ce folosește traseul între sursă și protocolul IP destinație Primește ca parametru adresa Acesta va afișa un mesaj IP a destinației pentru fiecare echipament de Se trimite un ECHO REQUEST rețea prin care trec mesajele către destinație, iar dacă în drumul lor spre destinație. răspunsul destinație se Folosește câmpul TTL (Time întoarce la sursă, conexiunea To Live) definit în antetul dintre ele este validată și fiecărui pachet de date funcționează; în caz contrar, transmis nu funcționează 30 Probleme uzuale Două abordări pentru diagnoza problemelor: De jos în sus (bottom-up) De sus în jos (top-down) Ce e sus și ce e jos? Top / Up = Aplicații Bottom / Down = Conexiunile fizice 31 Abordare bottom-up Pagina web www.google.ro nu poate fi accesată: Testarea legăturii fizice; Testarea conexiunii spre un gateway, care oferă legătura stației către Internet; Verificarea disponibilității și a configurării corecte a serverului DNS, pentru a se putea realiza adresarea către site-ul dorit; Verificarea conectivității către alte servere, pentru a detecta dacă situația este specifică serverului respectiv sau generică. 32 Protocoale de comunicare Scopul unei rețele este acela de a asigura comunicația și interoperabilitatea între două aplicații Rețelele trebuie să împacheteze informația, să o transmită pe mediul fizic, să se asigure că a ajuns la destinație, să analizeze răspunsul și să realizeze toți pași astfel încât acest obiectiv să fie atins Protocoalele sunt cele care trebuie să asigure suportul, iar la rândul lui protocolul trebuie respectat de toate echipamentele disponibile într-o rețea 33 Modelul client – server Interacțiunea asimetrică Două roluri diferite: Serverul – oferă serviciul clientului Clientul – solicită serverului facilitățile aferente Clientul poate fi un proces sau o aplicație Modelul implică existența unui număr mai mare al clienților decât al serverelor 34 Modelul peer-to-peer Interacțiune simetrică Partenerii în comunicație, numiți peers, solicită și oferă unul altuia servicii Experiența unei colaborări simultane Este un model client-server ascuns Fiecare partener are, în cadrul implementării, atât rol de server cât și de client Exemplu: BitTorrent, DirectConnect, eDonkey, Skype 35 Servicii Internet O clasificare a serviciilor internet în funcție de nevoia rezolvată și de tipul de tehnologie folosită poate fi următoarea: Servicii de comunicare: Poșta electronică/e-mail (SMTP, POP3, IMAP) Mesagerie instantanee Servicii de transfer de fișiere: Protocolul FTP Serviciul web: Protocoalele HTTP, HTTPS Servicii de conexiune la distanță: ssh, telnet 36 Serviciul de e-mail Primul serviciu folosit în Internet Transmiterea de mesaje text între utilizatorii diverselor sisteme de pe Internet Nu este conversație instant, precum în cazul chat-ului Mesajele sunt stocate în căsuțe poștale Destinatarul și expeditorul sunt identificați prin adrese de e-mail 37 Client local de e-mail Citire și transmitere de mesaje Citire cu protocolul POP3 sau IMAP Transmitere cu protocolul SMTP (către server) Citire cu POP3 Mesajul este copiat/salvat pe stația locală Utilizatorul poate să își citească mesajele salvate offline Citire cu IMAP Mesajele sunt „accesate”, nu copiate Se copiază doar header-ele, nu mesaje întregi Clienți de e-mail: Microsoft Outlook, Kmail, Mozilla Thunderbird Pine, Mutt, Gnus 38 Transferul fișierelor Descărcăm fișiere publice de pe paginile web, folosind protocolul HTTP Dacă dorim să descărcăm fișiere private sau să încărcăm fișiere pe un server, există protocoale precum FTP sau SSH File Transfer Protocol (ambele au model client-server) Putem partaja fișiere și pe modelul peer-to-peer prin protocolul BitTorrent Peers = participanții la sistem Swarm = „roiul” colectiv de contribuitori 39 Serviciul World Wide Web Spațiu de informație Printre cele mai cunoscute servicii din Internet – oferă acces la resurse și alte servicii NU trebuie confundat cu Internetul Web-ul este un serviciu ce funcționează deasupra Internetului Servicii bazate pe www: Engine-uri de căutare (Google) Rețele de socializare (Facebook) Webmail (Gmail, Yahoo) 40 Concepte www Trei tehnologii de bază URL (Uniform Resource Locator) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) HTML (Hypertext Markup Language) URL: identificator al resursei Protocol://hostname/path/to/resource HTTP: protocolul folosit în web pentru accesarea paginilor web (HTTPS – HTTP secure) HTML: Limbaj de descriere, folosit pentru a putea reda informații, imagini și alte resurse pe o pagină web Informațiile sunt afișate de un navigator (browser) 41 Servere și clienți web Servere web Apache Web Server Microsoft IIS Lighttpd, nginx Clienți web (browsere, navigatoare) Microsoft Internet Explorer 6, 7, 8 Mozilla Firefox 3.5, 3.6 Opera Netscape Navigator Lynx, w3m 42 WGET și CURL Ambele sunt folosite pentru descărcarea resurselor cu suport pentru protocoale web precum HTTP și HTTPS și FTP iar în cazul curl, IMAP, SFTP și altele Primesc un URL și pe baza lui descarcă resursa web identificată razvan@einherjar:~$ wget http://elf.cs.pub.ro/uso/curs-09-handout.pdf [...] 2014-11-15 16:15:17 (8.59 MB/s) - ‘curs-09-handout.pdf’ saved [2064143/2064143] 43 SSH Secure shell Protocol pentru comunicare sigură, criptată Folosit pentru conexiune la distanță (ssh) ssh username@hostname O dată realizată conexiunea la distanță se pot rula comenzi ca într-un shell obișnuit Folosită pe sisteme cu acces SSH, putem transfera fișiere, într-un mod sigur, cu comanda scp scp local_file username@hostname:path 44 Atacuri cibernetice https://phys.org/news/2018-03-spain-captures-alleged-mastermind-12b.html 45 Computer Networks Andrew S. Tanenbaum Ediția a 5-a, 2010 Privire de ansamblu a rețelelor de calculatoare (întreaga stivă) Stil degajat de prezentare, ușor de înțeles Folosită ca suport pentru multe cursuri de rețelistică 46 Jon Postel Unul din principalii contribuitori la dezvoltarea Internetului Editorul RFC (Request For Comments) – protocolul IP, circa 200 RFC-uri Director al IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Administrator al domeniului.us din DNS 47 Cisco Cisco Systems, Inc Fondată în 1984 San Francisco (de unde și numele și sigla) Echipamente de rețea Produse pentru uz în Internet și pentru „home users” Program de certificări (CCNA, CCNP, CCIE) Cisco Networking Academy 48 OpenFlow Idee apărută în 2008, încă în dezvoltare Permite delegarea deciziilor de rutare/comutare/forwarding de la switch/ruter altundeva (în software) OpenFlow Switch + OpenFlow Controller Oferă flexibilitate Combinat cu soluții de virtualizare Adoptat în ultima perioadă, de majoritatea producătorilor de echipamente de rețea http://www.openflow.org/ 49 Cuvinte cheie Rețea Switch Ruter Gateway Servicii de rețea Protocol Client-Server Peer-to-peer Internet FTP, HTTP, wget, SSH E-mail www 50