Bölüm 9 : IP PAKET YAPISI ve IP ADRESLEME Türkçe (İngilizce) karşılıklar Satır (word in IP) Tanıtıcı (identification) Parça no (Fragment offset) Yaşam süresi (Time-to-live) Başlık sınaması (Header checksum) Noktalı ondalık gösterim (dotted decimal notation) Döngü sınaması (Loopback test) Bölüm Hedefi Bu bölümü bitirdiğinizde IP datagram yapısını IP adreslemeyi ve IP yönlendirmeyi öğrenmiş olacaksınız. 9.1 IP Paket (Datagram) Yapısı Şekil 9.1 de bir IP Sürüm 4 (v4) paketinin yapısı gösterilmiştir. IP paketlerine datagram da denir. 1 4 8 16 24 32 Sürüm (Version) Başlık Uzunluğu (IHL) Time to Live (Yaşam Süresi) Tanıtıcı (Identification) Servis Tipi (Type of Service) Protokol D F M F Kaynak Adresi (Source Address) Varış Adresi (Destination Address) Toplam Uzunluk (Total Length) Parça No (Fragment offset) Başlık Sınaması (Header Checksum) Seçenekler (0 veya daha fazla satır) (Options) Veri (Data) Şekil 9.1 IP paket yapısı 1
IP paketlerini 32 bitlik satırlar (words) halinde düşünebiliriz. Paketteki bazı alanların içeriği açıktır. Diğerleri için bu bölümde kısa açıklama yapılacaktır: Başlık uzunluğu satır cinsinden verilir. En kısa başlık beş satır uzunluğundadır. Servis tipi paketin servis sınıfını belirtir. Toplam Uzunluk başlık ve verinin toplam uzunluğunu byte cinsinden verir. Tanıtıcı parçalanmış IP datagramlarının birleştirilmesinde yardımcı olur. DF (Don t Fragment) biti datagramın parçalanmaması gerektiğini gösterir. MF (More Fragments) biti arkadan aynı datagrama ait başka bir parça gelip gelmediğini gösterir. Son parça dışındaki tüm parçalarda 1 değerine sahiptir. Parça No (bazen parka kayıklığı olarak da adlandırılır) ilgili parçanın bütündeki yerini gösterir. Yaşam Süresi alanındaki değer her sekmede bir azaltılır. Değer sıfıra eriştiğinde paket hala varış düğümüne ulaşmadıysa yok edilir. Protokol alanı hangi ulaşım protokolünün kullanıldığını gösterir. Başlık Sınaması başlıktaki hataları farketmek için kullanılır. Hatalı bir başlığa sahip olan paket yok edilir. Seçenekler alanı protokolün daha sonraki sürümlerine kolaylık tanımak için tasarlanmıştır. Sürüm 4 için planlanan seçenekler güvenlik, kaynak yönlendirme, yolun kaydedilmesi, zaman bilgilerinin tutulması içindir. İlgili bilgiler gerektiğinde seçenekler bölümüne eklenir. 9.2 IP Adresleme IP adresleri 32 bitten oluşur. Bu adresler, genelde, 8 bitlik gruplar halinde noktalarla ayırarak gösterilir. - - - - - - - -.- - - - - - - -.- - - - - - - -.- - - - - - - - şeklindedir. Bu durumda noktalarla ayrılmış her grup 0 ile 255 nda değer alabilir. Buna noktalı ondalık gösterim (dotted decimal notation) de denir. IP adreslerini, Şekil 9.2 de gösterildiği gibi, beş sınıfa ayırabiliriz. bitno 0 8 16 24 31 IP adresi (32 bit) Sınıf 1.0.0.0 A 0 Ağ Düğüm 127.255.255.255 B 10 Ağ Düğüm C 110 Ağ Düğüm 128.0.0.0 191.255.255.255 192.0.0.0 223.255.255.255 2
D 1110 Çoğa Gönderim Adresleri E 11110 Gelecekteki Uygulamalar İçin Ayrılmış Adresler 224.0.0.0 239.255.255.255 240.0.0.0 247.255.255.255 Şekil 9.2 IP adres formatı Her adres sınıfı özel bir bit dizisi ile başlar. A, B ve C sınıfı adresler ağ ve düğüm olmak üzere iki bölümden oluşmuştur. Bazen, ağ adresini gösteren bölüme önek (prefix), düğüm adresini gösteren bölüme de sonek (suffix) denir. Soneki en uzun adres sınıfı A olduğu için en fazla düğüm, A sınıfına ait bir ağda adreslenebilir. D sınıfı adresler çoğagönderim grupları için kullanılır. E sınıfı adresler ise protokol tanımlandığında ileride kullanılmak üzere ayrılmıştır. Adreslerin dağıtılması ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) tarafından organize edilir. Her ülkede ICANN ye bağlı olarak çalışan yerel birimler vardır. Aynı ağın içindeki tüm düğümler aynı ağ adresine (önek) sahiptir. Bir yönlendirici kendisine gelen IP paketinin ağ adresine (ya da adresin önekine) bakarak o ağa hangi port üzerinden ulaşılabileceğini bulurlar ve paketi de uygun şekilde yönlendirirler. Bir IP adresinden ağ adresini çekebilmek için maske (mask) kullanılır. Bir IP adresi kendi ağının maskesi ile bit bazında mantıksal VE işlemine girdiğinde ortaya ağ adresi çıkar. Ağ adresleri de paketlerin yönlendirilmesinde kullanılır. Adres sınıflarına göre maske değerleri aşağıdaki gibidir: A sınıfı ağ maskesi: 255.0.0.0 B sınıfı ağ maskesi: 255.255.0.0 C sınıfı ağ maskesi: 255.255.255.0 IP adreslemenin sunduğu olanaklar bazen yetersiz kalabilir. Örneğin B sınıfı bir adres kullanarak ulaşılabilecek düğüm sayısı sizin kurumunuz için yeterli olabilir ancak siz bu adresleri kurum içinde altağlara ayırmak isteyebilirsiniz. Bu durumda düğüm adresi belirtmek için kullanılan bir grup bitini altağ adresi belirtmek için kullanmanız gerekir. Subnet adresinin nerede başladığını göstermek için bir altağ maskesi tanımlamanız gerekir. Şekil 9.3 te B sınıfındaki bir adresin, altı düğüm bitinin altağ adreslemek için kullanılması durumunda kullanılacak altağ maskesi gösterilmiştir. Bu durumda aynı öneki (10 + ağ) kullanarak 64 (2 6 ) altağ adreslenebilir. Her altağ içinde de yaklaşık 1024 (2 10 ) düğüm adreslenebilir. 3
Adres 1 0 Ağ (14 bit) Altağ(6 bit) Düğüm (10 bit) Maske 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Şekil 9.3 A sınıfı bir adresin 64 altağa bölünmesi durumunda kullanılacak altağ maskesi Normalde maskeler ağ adreslerini bulmak için kullanılır. A, B ve C sınıflarındaki adresler yukarıda verilmiştir. Ancak bir adres altağlara bölündüğünde maskenin uzunluğunun ayrıca verilmesi gerekir. Bu da IP_adresi / maske_uzunluğu şeklinde ifade edilir. Maske_uzunluğu verilen IP_adresinin altağ adresini (ağ adresi ile birlikte) gösteren ilk bölümünün uzunluğunu verir. Şekil 9.3 teki örnek için maske_uzunluğu 22 olmalıdır. Adreslemenin ve maskelemenin bu şekilde yapılmasına CIDR (Classless InterDomain Routing) denir. Şekil 9.4 teki IP ağında, iki A sınıfı ağ (22.0.0.0, 50.0.0.0), bir B sınıfı ağ (128.1.0.0) ve bir de C sınıfı ağ (198.4.12.0) bulunmaktadır. Şekilde dikkat edilmesi gereken, bir düğümün birden fazla ağa bağlanması durumunda her ağ üzerinde o ağa özel bir IP adresinin olması gerektiğidir. 9.2.1 Özel IP Adresleri: Şekil 9.4 Örnek bir IP ağı Bazı IP adreslerinin özel anlamı vardır. 0.0.0.0 adresi düğümler sistemlerin önyüklemesi (boot) sırasında kullanılır. Ağ adresi olarak 0 verilen IP adresleri içinde bulunulan IP ağını ifade etmektedir. 255.255.255.255 IP adresi içinde bulunulan (yerel) ağa yayın (broadcast) için kullanılır. Bir ağ adresi belirttikten sonra adresin kalan kısmı 1 lerle doldurulursa, bu da belirtilen ağ adresine yayını ifade eder. 127 öneki ile başlayan tüm adresler döngü sınaması (loopback test) için kullanılır. Bu ağrese gönderilen paketler ağa çıkarılmaz. Yerel olarak işlenir ve ağdan gelmiş bir paket gibi davranılır. 4
9.3 IP Datagramlarının Yönlendirilmesi IP datagramları yönlendirilirken sekmede-yönlendirme (hop-by-hop routing) tekniği kullanılır. Bir yönlendirici aldığı datagramların varış adreslerine bakar, kendi yönlendirme tablolarındaki maskeleri kullanarak (mantıksal VE işlemi ile) varılmak istenen ağ adresine en çok benzeyen tablo adresini bulur ve paketin aktarılacağı port bilgisine erişir. Paket yönlendiricinin bağlı bulunduğu ağlardan biri üzerindeki düğüme gönderilmişse, doğrudan o düğüme gönderilir. Aksi halde gitmesi gereken yöndeki porttan bir sonraki yönlendiriciye ulaşması için aktarılır. Şekil 9.5 te verilen ağda ortadaki yönlendiricinin yönlendirme tablosu gösterilmiştir. 128.1.0.0 adresli ağdaki düğümlerden biri (diyelim ki 128.1.0.7 IP adresine sahip olan), 22.0.0.0 adresli ağdaki düğümlerden birine (diyelim ki 22.0.0.50 ye) bir paket göndersin. Bu paket ortadaki yönlendiriciye ulaşınca tablodan 22.0.0.0 adresli ağa ulaşmak için Port_sol üzerinden aktarılır ve soldaki yönlendirici tarafından alınır. Soldaki yönlendirici paketi aldıktan sonra tablosunu kontrol eder ve 22.0.0.0 nolu ağa bağlı olduğu için paketi doğrudan ilgili düğüme iletir. Varış adresi Maske Port Bir sonraki düğüm 22.0.0.0 255.0.0.0 Port_sol 50.0.0.7 50.0.0.0 255.0.0.0 Port_sol doğrudan iletim 128.1.0.0 255.255.0.0 Port_sağ doğrudan iletim 198.4.12.0 255.255.255.0 Port_sağ 128.1.0.9 Şekil 9.5 IP ağlarında yönlendirme 5
9.4 NAT (Network Address Translation) Şekil 9.6 Ağ Adres Çevrimi için örnek bir senaryo [1] 6