Сетевой стек TCP/IP

Краткий ликбез по основам сетевого взаимодействия и базовым понятиям стека TCP/IP

Transcript

1. This is your spooky
   presentation title
   

   View Slide

2. TCP/IP:
   what the hell is this?
   

   View Slide

3. INTRODUCTION
   Основы основ
   

   View Slide

4. В чем, собственно, сложность?
   

   View Slide

5. Сложности сетевого взаимодействия
    Разнообразие устройств
    Многозадачность каждого устройства
    Непредсказуемость среды передачи
    Угрозы безопасности
    (впиши своё)
   

   View Slide

6. ДЕЛЕНИЕ НА УРОВНИ -
   ОСНОВА УСПЕХА ДЕКОМПОЗИЦИИ
   

   View Slide

7. OSI
   Open System Interconnection
   Справочная модель сетевого взаимодействия
   

   View Slide

8. OSI model
    Создавалась 7 лет: с 1977 по 1984 годы
    Описывает 7 уровней взаимодействия
    Не содержит описаний реализации протоколов
    Каждый уровень добавляет заголовки
   

   View Slide

9. 7 LEVELS OF OSI MODEL
   1. Прикладной
   2. Представления
   3. Сеансовый
   4. Транспортный
   5. Сетевой
   6. Канальный
   7. Физический
   

   View Slide

10. OSI terminology
     Уровень – единица декомпозиции сетевого стека
     Протокол – язык общения между одинаковыми уровнями
    на одном этаже
     Интерфейс – язык общения между разными уровнями на
    соседних этажах
    

    View Slide

11. Разница между интерфейсом и протоколом
    

    View Slide

12. Инкапсуляция
    заголовков и
    передача
    данных в OSI
    

    View Slide

13. TCP/IP
    Популярнейшая имплементация модели OSI
    

    View Slide

14. REALITY IS DIFFERENT
    Даже самая продуманная теоретическая
    модель может оказаться бессильной
    перед реальной практикой
    

    View Slide

15.  Самый распространенный сетевой стек на Земле
     Включает только 4 уровня:
     Прикладной
     Транспортный
     Сетевой
     Сетевых интерфейсов (физический)
    TCP/IP: 45+ YEARS OF SCALABILITY
    Не регламентирует
    конкретные
    протоколы
    

    View Slide

16. Разница
    между
    уровнями:
    TCP/IP vs OSI
    

    View Slide

17. TCP/IP: ADDRESSES
     В TCP/IP используется 3 вида адресов:
     Локальные (аппаратные, MAC)
     Сетевые (IP)
     Доменные (символьные, DNS)
    ARP
    DNS
    

    View Slide

18. TCP/IP
    ADDRESS
    RESOLUTION
    

    View Slide

19. TCP/IP
    TERMINOLOGY
    

    View Slide

20. IP protocol
    Основной житель сетевого уровня TCP/IP
    

    View Slide

21. “Система адресации,
    не зависящая от способов
    адресации узлов
    в отдельных сетях”
    

    View Slide

22.  В каждом IP-пакете 2 IP-адреса: получателя и отправителя
     IP-адрес – адрес сетевого интерфейса, а не всего узла
     В каждом IP-адресе 32 бита (если это не IPv6)
     Разбиение на 4 байта условно и делается для удобства
     Реально в адресе всего 2 части: номер сети и номер узла
     Между частями нет универсальной границы
    IP ADDRESS (192.168.0.1)
    

    View Slide

23.  Фиксированная граница
     Маска подсети (применяется к адресу через AND):
    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
     Классы подсетей (по первым битам адреса):
     Индивидуальные: A, B, C
     Групповые: D
     Зарезервированные: E
    Способы разбиения адреса на номер сети и узла
    

    View Slide

24. Особые адреса IP
    0.0.0.0
    Алиас для всех
    сетевых адресов узла,
    но только при
    прослушивании.
    255.255.255.255
    Широковещательный
    адрес. Соответствует
    отправке всем узлам
    сети.
    127.x.x.x
    Группа петлевых
    адресов.
    Соответствует
    отправке самому себе.
    

    View Slide

25. Вручную
    Администратор в настройках
    каждого сетевого интерфейса
    прописывает его IP и другие
    параметры.
    Способы назначения сетевых адресов
    Автоматически
    Сетевой интерфейс сам
    получает IP и другие
    параметры из сети по
    протоколу DHCP.
    

    View Slide

26. DOMAIN NAME SERVICE
    Преобразует доменные адреса (DNS)
    в сетевые адреса (IP)
    

    View Slide

27. DNS серверы составляют иерархию
     На каждом узле есть файл hosts:
     %SYSTEM32%/drivers/etc/hosts
     /etc/hosts
     Пример содержимого файла hosts:
    # 127.0.0.1 localhost
    127.0.0.1 megacorp
    

    View Slide

28. DNS клиенты встроены в каждую ОС
     Называются «резольверами»
     Имеют собственный кэш
     Не требуют явного вызова из прикладного кода
    

    View Slide

29. DNS протокол
     В качестве транспорта обычно использует UDP
     За службой DNS зарезервирован порт 53
     Может заполняться как по запросу, так и в фоне
     Основная утилита: nslookup
    

    View Slide

30. ICMP is your friend
    Протокол сетевого уровня стека TCP/IP
    

    View Slide

31. ping
    Проверяет сетевую
    доступность узла путем
    отправки специального эхо-
    запроса. Не проверяет
    доступность TCP-портов.
    ICMP призван сообщать о проблемах на пути IP-пакета
    tracert/traceroute
    Прокладывает маршрут к
    целевому узлу путем
    последовательного
    увеличения TTL сетевых
    пакетов.
    

    View Slide

32. Системные утилиты
    ping & tracert
    в действии
    

    View Slide

33. ICMP протокол зачастую запрещён
     Некоторые известные атаки посредством ICMP:
     Перенаправление трафика
     Smurf
     Ping Flood
     Поэтому проверять нужно через ещё и через telnet
    

    View Slide

34. НЕ СПИ - ЗАМЁРЗНЕШЬ
    

    View Slide

35. IP version 6
    От создателей IPv4
    

    View Slide

36. fe80::250:56ff:fe83:5bde
    Пример адреса в IPv6.
    Жуть, не правда ли?
    127.0.0.1 <=> ::1
    

    View Slide

37. Системные утилиты
    ipconfig & ifconfig
    в действии
    

    View Slide

38. TCP protocol
    Основной житель транспортного уровня TCP/IP
    

    View Slide

39. Порт – способ мультиплексирования процессов на узле
     Позволяет разруливать трафик разных процессов
    на одном хосте
     Может быть либо входящим, либо исходящим
     У TCP и UDP раздельные множества портов
     Нумеруется от 0 до 65 535:
     От 0 до 1023 – фиксированные
     От 1024 до 65 535 – динамические
    

    View Slide

40. Некоторые фиксированные порты
     80 – HTTP
     443 – HTTPS
     53 – DNS
     20-21 – FTP
     35 – Delta Force
    

    View Slide

41. Сокет – связка порта и IP-адреса
     Socket (Connect) Timeout Exception
    Это когда ответный сетевой пакет не получен.
    Чаще всего значит, что к узлу нет доступа.
     Connection Refused
    Это когда узел сознательно отвергает сетевой пакет.
    Чаще всего значит, что доступ есть, но
    запрашиваемый порт никем не слушается.
    

    View Slide

42. Transport Control Protocol
    Он же TCP.
    Основной транспортный протокол WWW
    (по мнению моей бабушки)
    

    View Slide

43. Transport Control Protocol (TCP)
     Поддерживает логическое соединение (SYN/ACK)
     Обеспечивает гарантированную доставку данных
     Оперирует сегментами, нарезанными из потока байтов
    

    View Slide

44. Transport Control Protocol (TCP)
     Соединения обходятся дорого по ресурсам узла:
     буферы/таймеры/счетчики
     В каждом соединении участвуют только 2 узла (дуплекс)
     На одном порту может быть много соединений
     Мультиплексирование работает на основе пар сокетов
    

    View Slide

45. Системная утилита
    telnet
    в действии
    

    View Slide

46. Above TCP/IP
    Адресация на прикладном уровне
    

    View Slide

47. URI
    Идентификатор ресурса.
    Указывает, как называется
    ресурс. Но не обязан сообщать,
    где ресурс находится.
    Пример: myfile.txt
    Ресурсы в сети обозначаются с помощью URI & URL
    URL
    Локатор ресурса.
    Указывает не только имя
    ресурса, но и где ресурс
    находится.
    Является подмножеством URI.
    

    View Slide

48. Схема составления URI
    

    View Slide

49. Примеры URI
     https://ru.wikipedia.org:443/wiki/URI
     ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt
     file://C:\UserName.HostName\Projects\URI.xml
     ldap://[2001:db8::7]/c=GB?objectClass?one
     mailto:John.Doe@example.com
     tel:+1-816-555-1212
    

    View Slide

50. Как правильно читать URL?
    http://angara.ftc.ru:8081/artifactory/home.html?id=1&v=2
    1. Адрес хоста – angara.ftc.ru
    2. Порт – 8081
    3. Протокол – http
    4. Путь к ресурсу – artifactory/home.html
    5. Параметры – id=1&v=2
    

    View Slide

51. CONCLUSION
    Краткая суть предыдущих 50 слайдов
    

    View Slide

52. Резюме
     Сетевое взаимодействие имеет несколько уровней
     На каждом уровне работают свои протоколы
     Понять, на каком уровне сетевая проблема –
    залог успеха в её решении
    

    View Slide

53. Happy Halloween!
    Есть вопросы?
    Задавайте
    Слайды: https://www.slidescarnival.com/halloween-2017-free-presentation-template/2072
    Картинки: https://unsplash.com/
    

    View Slide