IP шема адресирања, рутери, DNS

IP шема адресирања

IP адреса је структура података која служи за јединствено идентификовање рачунара у мрежи. То је вредност дужине 32 бита (4 бајта) која је додељена сваком систему на Интернету. Пошто је ова вредност јединствени идентификатор, два система не могу имати исту IP адресу. Са друге стране, могуће је да неки системи имају више од једне IP адресе. У том случају, може им се приступити користећи било коју од њих.

IP адресе су најчешће у пракси записане у тачка децималној нотацији – сваки бајт је представљен својом децималном вредношћу, а између њих су тачке (на пример 82.117.206.16). Обзиром да су у питању бајтови, очигледно је да у декадном запису узимају вредност 0-255.

Како је Интернет мрежа састављена од мрежа, свака IP адреса састоји се од два дела: мрежног (који идентификује мрежу у коју је рачунар повезан) и тзв. хост дела (који идентификује сам рачунар унутар мреже). IP мрежна адреса добија се битском операцијом И (енг. AND) између 32битне IP адресе и још једне вредности – мрежне маске (subnet mask). Она садржи логичку вредност 1 за сваки бит који чини мрежни део и вредност 0 за сваки бит хост дела. Очигледно, сви рачунари у истој локалној мрежи (треба да) имају исту мрежну маску. Мрежна маска се такође често записује у тачка децималној нотацији (нпр. 255.255.255.0 – првих 12 бита мрежни део, последња 4 хост).

Постоје три врсте IP адреса:

1. unicast – одређује тачно један рачунар

2. broadcast – одређује целу локалну мрежу

3. multicast – одређује групу рачунара

Када је одредиште неког IP пакета broadcast адреса, цео хост део адресе попуњава се јединицама.

IP адреса из претходног примера може имати мрежну маску 255.255.255.0, што значи да је њен мрежни део 82.117.206, па је адреса мреже 82.117.206.0. Како је мрежна маска дугачка 24 бита, то значи да хост део има 8 бита. Зато у тој мрежи може бити максимално 254 рачунара, јер је адреса 0 ознака саме мреже, а адреса 255 broadcast адреса. Често се у пракси мрежна маска записује иза IP адресе као број бита мрежног дела, раздвојен косом цртом: 82.117.206.16/24

Као што је раније поменуто, непрактичност овог адресирања за људе превазиђена је увођењем доменског сервера имена (енг. DNS – Domain Name Server), који својом хијерархијском конструкцијом обезбеђује да се нумеричке адресе замене логичним и разумљивим именима.

Да би се олакшала администрација мрежа, скуп свих IP адреса подељен је на класе: A, B и C. У пракси постоје и класе D и E, али се користе само за multicast и експериментално адресирање.

• Мреже класе А, код којих је највиши бит постављен на 0, обухватају опсег адреса од 1.0.0.0 до 126.0.0.0. Ово су јако велике мреже и додељују се само огромним компанијама, јер у себи могу садржати преко 16 милиона рачунара.

• Мреже класе B, kод којих два највиша бита имају вредност 01, садрже адресе из опсега 128.0.0.0 до 191.254.0.0 и корисницима стављају на располагање око 65000 адреса.

• Мреже класе C имају навише битове постављене на вредност 110 и омогућавају 254 рачунара у овој мрежи.

IPv4 адресе су представљене са 4 октета (8 битова) растављених тачкама.

У раним фазама развоја Интернет протокола, мрежни администратори су IP адресе раздвајали на два дела: мрежни део и хост део. Октет највишег реда (најзначајнијих осам битова) у адреси је предвиђен као број мреже а преостали битови су се звали идентификатор поља или домаћина и коришћени су за нумерисање хоста у оквиру мреже

У зависности од интернет везе, IP адреса може бити увек иста при конекцији (такозвана статичка IP адреса), или различита при свакој новој конекцији (динамичка IP адреса). Како би се користила динамичка IP адреса, мора да постоји сервер који одређује адресу. IP адресе се уобичаједно дају кроз сервис који се зове DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) или Протокол Конфигурације Динамичног Домаћина.

РУТЕРИ И РУТИРАЊЕ

Рутер(мрежни усмеривач) је рачунарски уређај који служи за повезивање рачунарксих мрежа. За сваки пакет података одређује руту којом тај пакет треба да иде и прослеђује тај исти пакет следећем уређају у низу. Рутери су у суштини рачунари чији су софтвер и хардвер специјализовани да повезују више мрежа. Да би се одредила одредишна адреса долазећих података, табела за одређивање путање садржи:

-све познате адресе мреже,

-упутства за повезивање са другим мрежама,

-могуће путање између рутера,

-трошкове слања података дуж тих путања.

Протокол рутирања представља сет правила којим рутери динамички размењују информације о путањама (рутама) којима пакет треба да се креће да би досегао жељену дестинацију. Када се догоди нека измена у топологији рачунарске мреже, најближи рутер код кога се десила промена, записује је у своју табелу рутирања, а потом протоколи рутирања покрећу механизме којима се информација о промени у топологији прослеђује осталим уређајима у мрежи. На овај начин рутери динамички ажурирају своје табеле рутирања

Табела рутирања чини основу рада рутера и самог процеса рутирања. У табели рутирања налазе се информације на основу којих рутер одређује куда треба послати одређени пакет. Основна информација коју носи сваки од записа у табели рутирања јесте до које се одредишне мреже може доћи прослеђивањем пакета одређеном мрежном пролазу.

Метрика руте одређује приоритет руте у односу на остале дефинисане руте којима се може доћи до одредишта. Њена вредност се може задати статички од стране администратора, а може се и динамички израчунати коришћењем различитих параметара комуникационих канала: број скокова – број рутера који посредују у комуникацији, пропусна моћ, оптерећеност, кашњење, и сл. Динамичко одређивање метрике руте врше протоколи за динамичко рутирање а администратор може да зада формуле у које ће се укључити поменути параметри, у зависности од конкретне ситуације.

Записи табеле рутирања се додају на три основна начина:

1. директним повезивањем рутера са одређеном рачунарском мрежом, (физичко повезивање мрежног интерфејса и његово адресовање на мрежном слоју)

2. статичким додавањем рута од стране администратора (ручни унос записа табеле рутирања од стране администратора мреже) и

3. динамичким утврђивањем могућих рута коришћењем протокола за динамичко рутирање (коришћење одговарајућих протокола)

Постоји више различитих протокола за динамичко рутирање али је њихова основна улога заједничка: размена информација између рутера у циљу формирања табела рутирања на основу којих ће се подаци између различитих мрежа прослеђивати коришћењем оптималних рута.

РУТЕР

Рачунарска мрежа је појам који се односи на рачунаре и друге уређаје који су међусобно повезани кабловима или на други начин, а у сврху међусобне комуникације и дељења података.

У рачунарској мрежи могу бити:

• Рачунари

• Хабови (разводници)

• Свичеви (скретнице, комутатори)

• Рутери (усмеривачи)

Рутер или мрежни усмеривач (Router) рачунарски уређај који служи за међусобно повезивање рачунарских мрежа. Он има функцију да за сваки пакет података одреди путању – руту којом треба тај пакет да иде и да тај исти пакет проследи следећем уређају у низу.

Иако су најчешће рутери посебни уређаји, они су у суштини рачунари чији су хардвер и софтвер специјализовани за намену да повезују више мрежа. У малим локалним мрежама (LAN- Local Area Network) рутер се обично поставља да буде веза између саме мреже и интернета. Тако на пример ADSL рутер служи као веза између кућне мреже и мреже Интернет провајдера до које рутер долази преко ADSL везе.

Рутер се поставља као подразумевани излаз са мреже (Default Gateway).

Начин рада

Прецизнија дефиниција рутера је рачунарски мрежни уређај који повезује подмреже. Тих две или више подмрежа не морају да одговарају физичким прикључцима на рутеру, јер један прикључак на рутеру може имати више логичких адреса – интерфејса. Рутер на основу табеле рутирања (routing табле) за сваки примљени мрежни пакет одређује на који га интерфејс прослеђује. Подаци на основу којих рутер одређује излазни интерфејс су осим одредишта, такође и долазна адреса и порт на који се иде. Осим статички уписаних рута, рутери такође могу и да динамички одређују излазе на основу информација које добију од других рутера.

Корисник рачунара може проверити преко којих рутера његов мрежни пакет пролази задавањем команде TRACERT одредиште, на пример TRACERT http://www.wikipedia.org, уколико је то на тим рутерима омогућено.

Типови рутера:

• Софтверски рутер

• Хардверски рутер

• Рутери код интернет провајдера

• Корпорацијски рутери

• Кућни рутери и рутери за мале канцеларијске мреже

Софтверски рутери

На серверима опремљеним серверским оперативним системима који имају барем два мрежна прикључка могуће је инсталирати рутерски софтвер. Тада ће тај сервер одређивати куда пакети са тих (под)мрежа иду даље.

Хардверски рутери

Сваки од хардверских рутера је у суштини компјутер, јер у себи поседује одређени софтвер. Неки рутери поседују и праве оперативне системе у себи.

Рутери код интернет провајдера

Ови рутери чине основу интернета. Намењени су за контролу саобраћаја између провајдера (edge routers / еџ рутери), али и у оквиру саме мреже провајдера (core routers / кор рутери). Кор рутери се налазе на самим основама Интернета (Internet back bone).

Корпорацијски рутери

Ови рутери се углавном налазе по већим фирмама. Они углавном имају више функција:

• обезбећују повезаност са другим мрежама, односно Интернетом,

• раде дистрибуцију саобраћаја ради равномерног оптерећења мреже,

• обезбеђују резервни излаз са мреже (тзв. бекап руту)

Кућни рутери и рутери за мале канцеларијске мреже

• Ово су рутери са којима се срећемо у мањим мрежама (Small and Home Office – SOHO). Најчешће је њихова једина функција да повежу кућну/канцеларијску мрежу са Интернетом преко провајдера. Они врло често врше и пресликавање адреса, а понекад је на њима инсталиран и DHCP сервер. Такође, неки мали рутери у себи имају уграђене и додатне мрежне утичнице, тако да врше и улогу мрежног свича.

• Уколико се конекција ка интернет провајдеру остварује преко ADSL везе, онда се такав рутер назива ADSL рутер.

• Уколико рутер омогућава и бежично повезивање на њега, ради се о бежичном рутеру – у жаргону вајрлес рутер (wireless router).

Табела рутирања (Routing table) у рачунарским мрежама је датотека смештена у RAM рутера који садржи информације о топологији мреже у његовој околини. На основу одредишне ИП адресе у ИП заглављу пакета и информација из табеле рутурања, рутер као уређај прослеђује пакете ка крајњој дестинацији. Руте у табели рутирања можемо класификовати у три групе:

• Директно повезане руте

• Статички додељене руте

• Динамички одређене руте

Директно повезане руте

Сваки од интерфејса (под-интерфејса) рутера мора да припада различитим мрежама. Када доделимо интерфејс некој мрежи, односно када му доделимо ИП адресу и маску која јој одговара. Мрежа којој припада аутоматски улази у табелу рутурања као директно повезана мрежа. У табелама рутирања руте ка директно повезаним мрежама се најчешће означавају латиничним словом „C“ од (Connected).

Статички додељене руте

У табелама рутирања се означавају латиничним словом „S“ од (Static), уписује их сам администратор статички. Најчешће се користе у мрежама са малим бројем рутера, или када постоји само излаз на интернет сервис провајдера.

Динамички одређене руте

Удаљене мреже се најчешће уписују у табелу динамички помоћу протокола рутирања . Рутери користе ове протоколе ради размене информација о доступности и статусу удаљених мрежа. Овакав начин одржавања табела рутирања има предности у односу на статички. Наиме при промени топологије мреже, рутери динамички промене информације у табели без потребе за асистенцијом администратора. У табелама динамички одређене руте се означавају неким од латиничних слова које упућује на протокол рутирања којим је рута одређена.

Основе рутирања

Рутирање је преношење пакета информација са једног мрежног сегмента на други. Рутирање се често зна упоређивати са термином bridging који користи уређаје зване мостови или bridge. Мост (Bridge) је уређај који испитује хардверску одредишну адресу пакета и на основу табела хардверских адреса прослеђује или одбацује пакет. Мостови се користе да повежу мреже којима се управља локално. Рутер је интелигентнији уређај, може доносити додатне одлуке, попут одабирања најбоље руте ка одредишту. Овиме се руте могу мењати и у случају да једна не функционише, може се пребацити на другу и осигурати успешан пријем података. Рутерима се могу повезати и локалне и удаљене мреже.

Рутери користе метрику ради утврђивања најбоље руте ка одредишту. Метрика може бити цена или вредност додељена као особина за мрежни линк. Метрика има више параметара, од којих су уобичајени:

• Број хопова („скокова”) – ово је најчешћа метрика која се примењује. Једноставно гледано, један хоп је један рутер, тј. број скокова је број рутера кроз које пакет пролази на путу ка одредишту.

• Пропусна моћ – показује капацитет мрежног линка или везе. Изражава се у bps (bits per seconds).

• Цена комуникације – некад је основни циљ смањени трошкови слања. Понекад је јефтиније податке слати преко приватних линија него кроз јавне комуникационе мреже.

Постоје две врсте рутирања, када говоримо о систему конфигурације рутирања на мрежи: статичко и динамичко рутирање.

Статичко се ради у мањим мрежама на којима ретко долази до промене у конфигурацији мреже. Уколико неки део мреже откаже или се изврши промена у конфигурацији, мрежа се мора ручно конфигурисати.

Код динамичког рутирања постоји аутоматско кретање рутинг табела које описују конфигурацију мреже. Уколико дође до неке промене у распореду рутера или у мрежи, то се записује у рутинг табелу. Она путује мрежом и преноси информацију о промени до сваког рутера коју ће он искористити следећи пут при прорачунавању руте.

Рутинг табеле постоје на сваком рутеру. На њима су записи о адресама хостова и других рутера. Када пакет стигне до рутера, он гледа одредишну адресу. Ако је одредишни хост на истој мрежи, он пакет шаље директно њему. Ако не, он гледа први део одредишне ИП адресе и из тога, на основу информација које има у својој рутинг табели, прорачунава који је додтупни рутер најближи траженом хосту и прослеђује пакет њему. Када се пакет шаље хосту директно, рутинг је директан. Када се прослеђује другом рутеру, у питању је индиректни рутинг.

Систем доменских имена (DNS)

Web локације имају „препознатљиву“ адресу која се зове Uniform Resource Locator (URL) и IP адресу. Људи користе URL-ове да би пронашли Web локације, а рачунари за то користе IP адресе. DNS преводи URL-ове у IP адресе (и обрнуто).

Domain name system (DNS) је систем који чува и повезује велики број информација са именима домена и преводи имена домена у IP адресе. Пошто их је тешко памтити и задржати прегледност над нпр. 100 и више оваквих адреса, уведен је систем који веже IP адресу једног рачунара за једно име. Могуће је нпр. рачунару са адресом 156.210.11.78 доделити име MOJRACUNAR и за све послове користити само то име. DNS је у основи једна дистрибуирана база података у којој су уписана сва имена и одговарајуће IP адресе појединих рачунара и скуп функција које омогућавају превођење IP адреса у имена домена и обрнуто.

DNS чине хијерархијски повезани DNS сервери. За сваки од домена мора да постоји декларисан један или више надлежних DNS сервера који су задужени за чување и давање информација о наведеном домену. Један DNS сервер може бити задужен и за већи број потпуно независних домена. У корену стабла постоје специјални DNS сервери који се зову root сервери и они су задужене за top level домене тј. домене на самом корену стабла.

Простор доменских имена је стабло за чији сваки чвор постоји запис у DNS-у надлежном за ту зону. У надлежном DNS серверу (authoritative DNS nameserver) могуће је за одређену зону декларисати под-зоне путем декларисања одговарајућих DNS под-сервера. Информације које су повезане са чворовима се траже помоћу резолвера (то су клијентске компоненте DNS система које се обраћају DNS серверу да би од њих добили IP адресу одређеног домена).

Назив домена (domain name) се састоји од два или више делова раздвојених тачкама. Узмимо за пример домен: en.wikipedia.org

• Прва ознака са десне стране представља топ-левел домен (.org).

• Свака наредна ознака представља под-домен топ-левел домена (wikipedia, en).

• Домен може имати један или више hostname-ова којима су придружене реалне IP адресе. Нпр. en.wikipedia.org и wikipedia.org домени су оба hostname-ови, али org домен није.

Root Domain – На врху се налази тзв. root домен који се означава тачком. У пракси се та тачка игнорише тако да се не мора користити.

Top Level Domain – Другом подручју припадају тзв. топ левел домени (TLD) и из њих се може одредити којој организацији, држави или географском простору тај домен припада. Испод или изнад топ левел домена не може се налазити неки други топ-левел домен. Постоје три категорије топ-левел домена:

• TLD везани за земље: домен дужине два слова везан за земљу или одређени географски простор (.rs и .срб– Србија, .jp – Јапан, .ru и .рф – Русија и сл.)

• генерички TLD: домен који се користи за одређену класу организација (.com -commercial, .org – непрофитне организације, .net – network, .mil – military i sl.)

• инфраструктурни TLD: једини у овој групи је .arpa домен.

Second Level Domain – Представља следеће ниже подручје испод TLD и означава име под којим се нека фирма може регистровати. Узмимо за пример да фирма „velikafirma” жели да региструје домен на Интернету са називом velikafirma.rs. Прво се мора сазнати да ли је тај домен слободан? Централно место за регистрацију домена је InterNIC (http://www.internic.net). Овде такође можемо преконтролисати доступност слободних домена.

Subdomain – Испод горе наведених домена следећи слој домена се назива Subdomain. Универзитети нпр. често користе субдомене јер су подељени у више стручних подручја

У нашој земљи институција задужена за доделу домена је РИНДС (Регистар Националног Интернет Домена Србије – http://www.rnids.rs/)

Национални домени најчешће имају и домене нижег ранга који се користе за категоризацију сајтова. У Србији постоји више различитих домена које можете регистровати:

.RS – намењен свим заинтересованим корисницима

.СРБ – ћирилични домен

.CO.RS – nамењен пословним корисницима

.ORG.RS – намењен свим осталим корисницима који су правна лица

.EDU.RS – намењен образовним установама и организацијама

.IN.RS – намењен физичким лицима

Домен AC.RS је делегиран академској и научно истраживачкој мрежи Србије, а домен GOV.RS делегиран је за државне органе Републике Србије.