IPv4 ve IPv6 arasındaki farkları sıralamak. Ağ katmanında IP protokolüne yardımcı protokolleri öğrenmek.

Transkript

1 IP Protokolü

2 2/66 IP adreslerinin yapısını öğrenmek. IPv4 ve IPv6 arasındaki farkları sıralamak. Ağ katmanında IP protokolüne yardımcı protokolleri öğrenmek. 2

3 3/66 İnternete bağlı her bilgisayarın kendine özgü bir adresi vardır. DNS (Domain Name System - Alan Adı Sistemi) olarak adlandırılan hiyerarşik bir isimlendirme sistemi ile internete bağlı bilgisayarlara ve bilgisayar sistemlerine isimler verilir. 3

4 4/66 DNS, internete bağlı tüm birimlerin yerel olarak bir ağaç yapısı içinde gruplandırılmasını sağlar. Bu şekilde, bütün adreslerin her yerde tanımlı olmasına gerek kalmaz. Örnek olarak, aksaray.edu.tr onun altında da ybs.aksaray.edu.tr, vb. şeklinde dallanmış birçok adres olabilir. 4

5 5/ ten önce DNS yoktu. Bunun yerine HOSTS adında bir text dosyası kullanılıyordu. İnternetteki bilgisayarların isimleri ve IP adresleri bu dosyaya elle girilmekteydi. İnternetteki bilgisayarların her birinde bu dosyanın bir eşi bulunuyordu. Bir bilgisayar diğer bir bilgisayarla iletişime geçmek istediğinde, bu dosyaya bakıyordu. Dosyanın güncellenmesi çok önemliydi. 5

6 6/66 Bunun için dosyanın Amerika daki aslının bulunduğu Stanford Üniversitesine belli aralıklarla bağlanılarak kopyalama yapılıyordu. Fakat, internetteki bilgisayarların sayısı arttıkça hem bu dosyanın büyüklüğü olağanüstü boyutlara ulaştı, hem de internetteki bilgisayarların dosyayı kopyalamak için yaptığı bağlantılar, Stanford daki bilgisayarları kilitlemeye başlamıştı. Fakat bunlar DNS protokolü ile aşılmıştır. 6

7 7/66 Ağdaki bütün bilgisayarlar aynı düzeyde bulunduğundan, bir bilgisayar isminin, bütün internet ağında bir eşinin daha bulunmaması için DNS dağıtık veri tabanı yapısını kullanmaktadır. Bu yapı ile bilgisayarlar bulundukları yer ve ait oldukları kurumlara göre sınıflandırılır. Mesela, Türkiye deki bilgisayarların listesini (.tr domaini) Türkiye den sorumlu bir DNS makine tutar. Ticari kuruluşlar için.com kullanılır. 7

8 8/66 Her bir internet adresine 4 haneli bir numara karşılık gelir (IPv4). a.b.c.d şeklindeki bu numaralara IP (Internet Protocol) numaraları denir. Burada a,b,c ve d arasında değişen bir tamsayıdır (32 bit adresleme sistemi). Örnek olarak ybs.aksaray.edu.tr için bu numara dir. 8

9 9/66 Her internet adresinin ilk kısmı bulunduğu ağın adresini, son kısmı ise makinenin (host) numarasını verecek şekilde ikiye bölünür. Net ID bilgisayarın bulunduğu ağı belirtir. Host ID ağ içerisinde bilgisayarların birbirlerinden ayrılmasını sağlayan değerleri barındırır. Bir bilgisayar ağında bulunan makinelerin miktarına göre makine numarası için ayrılan kısmın daha büyük veya daha küçük olması gerekebilir. 9

10 10/66 Bilgisayarlar birbirlerini IP numaralarından tanırlar. İnternete bağlı her bilgisayarın (teorik olarak) bir IP numarası ve o numaraya karşılık gelen bir gerçek adı vardır. İkisi arasındaki dönüştürmelerden DNS sorumludur. TCP/IP protokolü kullanılan bir ağda her bilgisayarın mutlaka bir IP adresi olmak zorundadır. 10

11 11/66 IPv4 (32 bit) ve IPv6 (128 bit) olmak üzere iki çeşit IP adresi vardır. Günümüzde yaygın olarak 32 bitlik (IPv4) adresleme mekanizması kullanılmaktadır. İnternetin yaygınlaşması ve IPv4 adreslerinin çok hızlı tükenmesi ile birlikte daha büyük bir adres alanına sahip IPv6 nın kullanılması gerekecektir. IPv6 işlevselliği, kullanım kolaylığı sayesinde büyük faydalar sağlayabilmektedir. 11

12 12/66 IPv4 protokolu kullanılan ağ elemanlarında IP ler iki türde ifade edilebilir. İkili sayı sistemi (binary notation) Noktalı onluk sayı sistemi (dotted decimal notation) 12

13 13/66 İkili sayı sisteminde, IP ler 32 bit kullanılarak ifade edilir. Örnek: IP lerin kullanılışını ve okunuşunu daha kolay yapmak için genellikle noktalı onluk sayı sistemi kullanılarak yazılırlar. Bu şekilde ifade edilen IP ler 4 kısımdan (4 bayt) oluşur ve 3 haneden daha kısa olan kısımlar için baştaki 0 yazılmaz. Örnek:

14 14/66 İkili sayı sistemiyle ifade edilen bir IP noktalı onluk sayı sistemine dönüştürülebilir. Her 8 bit hesaplanarak 0 ile 255 arasındaki bir rakama dönüştürülür ve her sayının arasına nokta konulur. Bu işlemin tersi de mümkündür. Örnek: 14

15 15/66 Örnek: Aşağıdaki IP adreslerindeki hataları bulunuz. a b c d Cevap a. 045 de bulunan baştaki 0 yazılmamalıdır. b. IP adresi sadece 4 kısımdan oluşmalıdır. c. IP adresindeki sayılar 255 den fazla olamaz. d. IP adresinin ifadesi için sadece bir yöntem kullanılmalıdır. 15

16 16/66 IPv4 adresleri sınıflandırılmış (classful) ve sınıflandırılmamış (classless) olmak üzere iki türde kullanılabilir. İnternete bağlı büyüklü küçüklü binlerce ağ vardır ve bu ağlar için gerekli IP adresleri sayısı birbirinden oldukça farklı olabilmektedir. 16

17 17/66 Adres dağıtımını ve ağlara atanan adreslerin ağ aygıtlarına yerleşimini kolaylaştırmak amacıyla IP adres alanı alt kümelere bölünmüştür, yani sınıflandırılmıştır. Beş temel sınıflama vardır ve bunlar A, B, C, D ve E sınıfı adresler olarak adlandırılır. Her sınıf belli bir IP adres aralığına sahiptir. Bunlardan hangisinin gerektiğini doğrudan bu adreslerin kullanılacağı ağın büyüklüğü belirler. 17

18 18/66 IPv4 adres sınıfları 18

19 19/66 Bir IP nin sınıfını bulmak için ikili sayı sitemi veya noktalı onluk sayıs sistemi kullanılabilir. İkili sayı sistemiyle ifade edilen IP adreslerinin ilk birkaç bit ine bakmak yeterlidir. Noktalı onluk sayı sistemiyle ifade edilen IP adreslerinin ilk kısmına bakarak hangi sınıfta oldukları bulunabilir. 19

20 20/66 IP adresinin sınıfı her iki metod ile bulunabilir. 20

21 21/66 Örnek: Aşağıdaki IP adreslerinin sınıfını bulunuz. a b c d Cevap a. İlk bit 0 olduğu için sınıf A. b. İlk üç bit 110 olduğu için sınıf C. c. İlk bayt 14 olduğu için sınıf A. d. İlk bayt 252 olduğu için sınıf E. 21

22 22/66 Sınıflandırılmış adreslemede bilgisayarların ağ adreslerini (Net ID) belirlemek için ağ maskesi (subnet mask) kullanılır. Ağ maskesi, IP adresiyle mantıksal VE (logical AND) işlemine tabi tutulur ve sonuç ağ adresini verir. Örnek: IP adresine, ağ maskesi uygulandığında elde edilen ağ adresi dir. 22

23 23/66 A sınıfı adreslerde ağ adresini ilk bayt belirler B sınıfı adreslerde ağ adresini ilk iki bayt belirler C sınıfı adreslerde ağ adresini ilk üç bayt belirler

24 24/66 Alt ağlar (subnet), IP adreslerini yönetmenin başka bir yoludur. Ağ tasarımında IP adresleri sistemlere dağıtılırken ağ daha küçük birimlere parçalanarak alt ağlar oluşturulur. Bu, internetin hiyerarşik adresleme yapısına uygun olduğu gibi, yönlendirme işinin yapılması için gerekli yapının kurulmasını da kolaylaştırır. 24

25 25/66 Örneğin büyük bir üniversiteye B sınıfı bir adres bloğu atanırsa, bu adreslerin bölümlerdeki bilgisayarlara alt ağlar oluşturulmadan gelişi güzel verilmesi birçok sorunu da beraberinde getirecektir. Alt ağ oluşumu ağ üzerindeki yöneticiye beraber çalıştığı her bir ağ parçasının ölçüsünü belirlemeye imkan verir. 25

26 26/66 Ağ üzerindeki alt ağları belirlemek için ağ maskesi kullanılır. Bir bilgisayar ancak aynı ağda bulunan bir bilgisayarla doğrudan iletişime geçebilir. Aynı ağda değillerse dolaylı olarak iletişime geçebilir. 26

27 27/66 İki bilgisayardan oluşan bir ağ olduğunu varsayınız adresli bilgisayarın diğer bilgisayarla doğrudan iletişime geçmesi için aynı ağda olmaları gerekir. Hedef bilgisayarın aynı ağda olup olmadığını anlamak için bilgisayarların ağ adreslerine bakılır. 27

28 28/66 Kaynak bilgisayarın ağ adresi: VE Sonuç = Hedef bilgisayarın ağ adresi ise: VE Sonuç = Bilgisayarlar aynı ağ adresine sahip oldukları için doğrudan iletişime geçebilirler. 28

29 29/66 Bir IPv4 paketinin başlık (header) kısmı bayt arasında olabilir. Paketin geri kalanı ise veri taşımak için kullanlır. IPv4 paket yapısı aşağıdaki gibidir: 29

30 30/66 Paket başlığı içindeki alanların açıklamaları aşağıdaki gibidir: Versiyon (VER): IP protokolunun veriyonunu belirtmek için kullanılır. IPv4 için burada tutuşan değer 4 dür. Başlık uzunluğu (HLEN): Başlığın uzunluğunu burada tutulan değeri 4 (her bir word uzunluğu) ile çarparak bulmak mümkündür. Hiçbir seçenek (options) eklenmediği zaman burada 5 değeri tutulur (5 4 = 20 bayt). Tüm seçenekler (options) eklendiği zaman burada 15 değeri tutulur (15 4 = 60 bayt). 30

31 31/66 Paket başlığı içindeki alanların açıklamaları aşağıdaki gibidir: Servisler (Service): Bu alandaki 8 bit ile paketin bağlı bulunduğu servis belirtilir. Bu servisler en kısa yol, en güvenli yol ve en az gecikme olabilir. Toplam uzunluk (Total length): Paketin başlık ve veri ile birlikte toplam uzunluğunu belirtir. Veri Miktarı = Toplam uzunluk Başlık uzunluğu 31

32 32/66 Paket başlığı içindeki alanların açıklamaları aşağıdaki gibidir: Kimlik (identification), bayraklar (flags) ve bölümleme değeri (fragmentation offset) paketlerin bölümlenmesi için kullanılan alanlardır. Yaşam zamanı (Time to live): Bir paketin ağ üzerinde geçebileceği toplam ağ elemanı (genellikle router) sayısını belirtir. Router bir paketi alıp göndereceğinde bu alanı 1 azaltır ve paketi ona göre gönderir. 32

33 33/66 Paket başlığı içindeki alanların açıklamaları aşağıdaki gibidir: Protokol (Protocol): Bir üst katmanda paketin hangi protokol tarafından kullanılacağını belirtir. 33

34 34/66 Paket başlığı içindeki alanların açıklamaları aşağıdaki gibidir: Başlık sağlama (Header Checksum): Başlık bilgisinin doğruluğunu kontrol etmek için kullanılan alandır. Kaynak adresi (Source address): Paketin hazırlandığı ağ elemanının IP adresinin bulunduğu alandır. Hedef adresi (Destination address): Paketin gönderildiği ağ elemanının IP adresinin bulunduğu alandır. 34

35 35/66 Örnek: İlk 8 biti aşağıdaki gibi olan bir paketi alan hedef bilgisayar paketi kabul etmemiştir. Neden? Cevap İlk 4 bit (0100=4) IP protokolunun versiyonun belirtir. Sonraki 4 bit ise (0010=2) başlık uzunluğunu bulabileceğimiz alandır. Başlık uzunluğu buradaki sayıyla 4 ü çarparak (2 4 =8) elde edilir. Başlık uzunluğu en az 20 bayt olmalıdır. 8 olduğu için paket kabul edilmemiştir. 35

36 36/66 Örnek: HLEN alanında 1000 olan bir paketin başlık uzunluğu ne kadardır? Cevap Bu alandaki değer 8 e (1000) eşittir. Bu rakam 4 le çarpılınca (8 x 4 =32) başlık uzunluğunun 32 bayt olduğu bulunabilir. 36

37 37/66 Örnek: Bir IP paketindeki HLEN alanındaki değer 5, toplam uzunluk alanındaki değer de 40 ise bu paketteki veri miktari nedir? Cevap HLEN alanındaki değer ile 4 ü carparsak = 5 x 4 = 20 bayt başlık uzunluğu bulunabilir. Veri miktarı=toplam uzunluk-başlık uzunluğu 40-20=20 bayt 37

38 38/66 IPv4 adresleri 32 bit uzunluğunda ve teorik olarak 4,294,967,296 adettir. Ancak pratikte verimsiz adres atama mekanizmalarından dolayı etkin adres sayısı bu sayıya hiçbir zaman ulaşamamaktadır lı yıllarda internetteki host sayısındaki ve web sayfalarındaki büyük artış nedeniyle IPv4 ihtiyacı karşılamakta yetersiz kalmaya başlamıştır. Bu problemler karşısında IPv6 geliştirilmiştir. 38

39 39/66 IPng (Internet Protocol, Next Generation ) olarak da bilinmektedir. İnternet mimarisinin temel prensiplerinin korunarak sağlıklı gelişiminin sağlanması ve yeni uygulamaların önünün açılabilmesi için IP protokolünün yeni bir sürümünün geliştirilmesi öngörülmüştür. Endüstri, akademi, hükümetler ve çeşitli organizasyonların ortak çalışması sonucu IPv6 protokolü oluşmuştur. 39

40 40/66 IPv6 yı IPv4 ten ayıran en temel özellik 128 bitlik genişletilmiş adres alanıdır. Bu genişlemenin sağlamış olduğu teorik adreslenebilir düğüm sayısı yani, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,2 11,456 adettir. 40

41 41/66 Böylesine geniş bir adres alanının şu an yaşadığımız adres sıkıntısını çözmenin yanında internet uygulamalarında yeniliklere de yol açması beklenmektedir. Öte yandan, IP üzerinde yapılan değişiklikler sadece bununla da kalmayıp, protokolün tam anlamıyla tekrar gözden geçirilmesi ve yenilenmesi de söz konusu olmuştur. 41

42 42/66 Bunlar arasında basitleştirilmiş ve 64 bitlik işlemcilere göre düzenlenmiş paket başlığı paket bölünmesinin sadece uç noktalarda yapılacak olması yönlendiricilerin veri trafiğini daha seri bir şekilde işleyebilmesi için yapılan değişikliklerdir. Temel IP başlığının yanı sıra ihtiyaca göre eklenebilir uzantı başlıklarının tanımlanabilmesi protokolün esnekliğini artıran bir faktör olmuştur. 42

43 43/ bitten oluşan IPv6 adreslerinin ilk 64 bitlik kısmı alt ağı adreslemek için kullanılan adres blok bilgisini içermektedir. Adres bloğu, bir paketin varacağı son ağa kadar olan yolda yönlendirilmesini sağlamaktadır. Geriye kalan 64 bit ise bu ağa vardığında paketin son alıcısının tespitinde kullanılmaktadır. IPv6 adresleri 16 lık sayı sistemi ile aşağıdaki gibi ifade edilir: 2045:AB28:0000:00EF:0000:001E:006F:CDD1 43

44 44/66 IPv6 adresleri 16 bayt (128 bit) uzunluğundadır. Her iki bayt sonrasına iki nokta üst üste (:) konulur. Her bir bayt, onaltılık sayı sistemi (hexadecimal) kullanılarak ifade edilir. Her IPv6 adresinde toplamda 32 tane hex basamak bulunmaktadır. 44

45 45/66 IPv6 adreslerindeki baytların başındaki 0 ların yazılmasına gerek yoktur. 45

46 46/66 Servis sağlayıcılar IPv6 omurgalarını kurup, tamamen IPv6 servisleri hizmete girene kadar geçen sürede, noktadan noktaya IPv6 uygulamalarının IPv4 ağları üzerinden geçirmeleri gerekecektir. Bu, bir IPv6 paketinin bir IPv4 paketinin içerisine sokulmasıyla sağlanılmaktadır. 46

47 47/66 Ağ katmanında bulunan IP protokolü, adres çözümleme işlemlerini yapabilmesi için bazı ek protokollere ihtiyaç duyar. Bunlara IP adresi dönüşüm protokolleri denir. ARP DHCP 47

48 48/66 Adres çözümleme protokolü (Address Resolution Protocol) IP adreslerinin fiziksel adreslere dönüştürülmesini sağlayan protokoldür. Bir kaynak bilgisayar paket göndermek istediği hedef bilgisayarın hem IP adresini hem de fiziksel adresini bilmelidir. Bunun için kaynak bilgisayar ağdaki tüm bilgisayarlara ARP istek denilen bir mesaj gönderir. 48

49 49/66 Paketi alan cihazlardan biri ARP istek teki IP adresinin kendisine ait olduğunu sezerse, isteği yapan bilgisayara bir ARP cevap mesajı gönderir. Bu mesaj, sorgulanan bilgisayarın fiziksel donanım adresini içerir. Sonuç olarak ARP sistemi kaynak bilgisayarın, hedef bilgisayarın IP adresini kullanarak onun fiziksel adresini bulmasına imkan sağlar. 49

50 50/66 ARP isteği ve cevabı 50

51 51/66 ARP isteği ve cevabı aşağıda gösterilmiştir. A, C nin fiziksel adresini bulmak istemektedir. A bu yüzden B, C, D ye istek mesajı gönderir. Bu yayına yalnızca C cevap verir çünkü gelen ARP istek mesajında kendi IP adresinin olduğunu görür. C kendi fiziksel adresini ARP cevap mesajında yerleştirir ve A ya göderir. 51

52 52/66 Dinamik Host Yapılandırma Protokolü (Dynamic Host Configuration Protocol), bilgisayarlara IP adresi ve ağ maskesi başta olmak üzere TCP/IP parametrelerini otomatik olarak dağıtan bir protokoldür. DHCP protokolünde IP adresleri bilgisayara statik ve dinamik olarak atanabilir. Bilgisayarlara statik adres atamak için elde giriş yapılamlıdır. 52

53 53/66 Dinamik adres atanması için bilgisayarlar DHCP sunuculara başvurduklarında adres havuzlarından uygun bir adres seçilerek ağ ile birlikte istemciye gönderilir. Eğer istemci bilgisayar bu adres önerisini kabul ederse önerilen adres istemciye belli bir süre için verilir. 53