Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний університет "Львівська політехніка"
Інститут комп’ютерної техніки та інформаційних технологій
/
Лабораторна робота № 4
З дисципліни
Цифрові мережі
Тема: Аналізатор протоколів.
Мета: Демонстрація та закріплення архітектурних принципів побудови комп'ютерних мереж шляхом аналізу реального мережевого трафіку. Вивчення стеку протоколів TCP/IP, протоколів цього стеку. Ознайомлення з програмами-аналізаторами пакетів.
Мережева архітектура TCP/IP
Оскільки стек TCP/IP був розроблений до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, то, хоча він також має багаторівневу структуру, відповідність рівнів стеку TCP/IP рівням моделі OSI достатньо умовні.
Структура протоколів стеку TCP/IP наведена на малюнку. Протоколи TCP/IP діляться на 4 рівні:
/
Самий нижній (рівень IV) відповідає фізичному і канальному рівням моделі OSI. Цей рівень в протоколах TCP/IP не регламентується, але підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівня: для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж - протоколи з'єднань "точка-точка" SLIP і PPP, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, frame relay.
Наступний рівень (рівень III) - це рівень міжмережевої взаємодії, який займається передачею пакетів з використанням різних транспортних технологій локальних мереж, територіальних мереж, ліній спеціального зв'язку і т.п.
Як основний протокол мережевого рівня (в термінах моделі OSI) в стеку використовується протокол IP, який спочатку проектувався як протокол передачі пакетів в складених мережах, що складаються з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так і глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах з складною топологією, раціонально використовуючи наявність в них підсистем і економно витрачаючи пропускну спроможність низькошвидкісних ліній зв'язку.
До рівня міжмережевої взаємодії відносяться і всі протоколи, пов'язані з складанням і модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (Open Shortest Path First), а також протокол міжмережевих повідомлень ICMP, що управляють (Internet Control Message Protocol).
Наступний рівень (рівень II) називається основним. На цьому рівні функціонують протокол управління передачею TCP (Transmission Control Protocol) і протокол дейтаграмм користувача UDP (User Datagram Protocol).
Верхній рівень (рівень I) називається прикладним. За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек TCP/IP накопичив велику кількість протоколів і сервісів прикладного рівня. До них відносяться такі широко використовувані протоколи, як протокол копіювання файлів FTP, протокол емуляції терміналу telnet, поштовий протокол SMTP, використовуваний в електронній пошті мережі Internet, гіпертекстові сервіси доступу до видаленої інформації, такі як WWW і багато інших.
1.Протокол Ethernet
Формат кадру
Нижче в таблиці наведено поля кадру Ethernet, що поміщаються між стартовою преамбулою і хвостовиком кадру. Перший байт кожного поля старший.
Размір поля в байтах
Призначення
6
MAC - адреса одержувача
6
MAC - адреса відправника
2
тип наступного протоколу у відповідності з RFC-1700
45 - 1500
дані
2. Протокол IP
Internet Protocol(Протокол Internet) створений для використання в об'єднаних системах комп'ютерних комунікаційних мереж з комутацією пакетів. Протокол Internet забезпечує передачу блоків даних, званих датаграмами, від відправника до одержувачів, де відправники і одержувачі є хост-комп’ютерами, адресами фіксованої довжини, що ідентифікуються. Протокол Internet забезпечує при необхідності також фрагментацію і збірку датаграм для передачі даних через мережі з малим розміром пакетів.
Протокол Internet спеціально обмежений завданнями забезпечення функцій, необхідних для передачі бітового пакету (датаграми Internet) від відправника до одержувача через об'єднану систему комп'ютерних мереж. Немає механізмів для збільшення достовірності кінцевих даних, управління протоколом, синхронізації або інших послуг, зазвичай вживаних в протоколах передачі від хоста до хосту. Протокол Internet може узагальнити послуги мереж, що підтримують його, з метою надання послуг різних типів і
Формат заголовку IP-пакету
Розряди
Опис
7
6
5
4
3
2
1
0
Версія=4
протоколу
Довжинна
заголовку
дейтаграми
1 байт
Type of Service
Вид обслуговування
старший байт
Загальна довжина дейтаграми в байтах
молодший байт
старший байт
Identification
Ідентифікатор дейтаграми
Формується абонентом, що формирує
дейтаграму, служить для ідентифікації
конкретної дейтаграми.
Виглядає, як 16-ти розрядний лічильник.
молодший байт
O DF MF
Flags
Зміщення
фрагменту
Поле прапорців і поле зміщення фрагменту
даних від початку першого блоку даних
(використовується при сегментації)
молодший байт
1 байт
Time to Live
Час життя.
Поле показує кількість переходів через
маршрутизатори
1 байт
Protocol.
Тип наступного протоколу
2 байти
Header Checksum
Контрольна сума заголовку
старший байт
Source Address
Адреса відправника
1 байт
1 байт
молодший байт
старший байт
Адрес одержувача
Destination Address
1 байт
1 байт
молодший байт
. . .
Options
Поле додаткових послуг (може бути відсутнім)
Довжина поля додаткових послуг визначається
як різниця заданої довжини заголовку і розміру
фіксованої частини.
1, 2 чи 3 байти
Padding (Вирівнювання заголовку)
Використовується, щоб переконатись, що
Internet заголовок закінчиться на 32-байтній
границі.Вирівнювання нулями.
Практикум
1. Запустили програму EtherSnoop.
2. Ознайомились з інтерфейсом програми.
3. Вибрали в якості мережевого адаптера мережеву карту.
4. У фільтрі пакетів відзначили галочкою «Others».
5. Запустили перехоплення пакетів.
6. Перехопили пакет типу «IPv4-TCP».
7.Зарисували структуру заголовку Ethernet в таблицю
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Dst Mac Adress(0-3)
Dst Mac Adress(4-5)
Src Mac Adress(0-1)
Src Mac Adress(2-5)
Type
DATA…
8. Пояснили значення кожного поля.
9. Зарисували структуру заголовку IP в таблицю.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
IHL
Version
Type of Service
Total Length
Identification
Flags
Offset
Time to live
Protocol
Header Checksum
Source Address
Destination Address
IP Options(Optional)…
10. Зарисували структуру TCP заголовку в таблицю.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Source Port
Destination Port
Sequence Number
Acknowledgement Number
Offset
Reserved
Flags
Window
Checksum
Urgent Point
Options(Optional)…
11. Зарисували структуру поля “Options” в таблицю.
URG:
ACK:
PSH:
RST:
SYN:
FIN:
12. Записали яка довжина даних в даному пакеті.
13. Перехопили пакет типу «IPv4-UDP».
14. Зарисували структуру UDP заголовку в таблицю.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Source Port
Destination Port
Message Length
Checksum
Data….
15. Перехопили пакет типу «ARP».
16. Зарисували структуру ARP заголовку в таблицю.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Hardware Type
Protocol Type
Hardware Adress
Length
Protocol Adress Length
Operation
Sender Hardware Adress(0-3)
Sender Hardware Adress(4-5)
Sender Protocol Adress
Sender Protocol Adress(2-4)
Target Hardware Adress(0-1)
Target Hardware Adress(2-5)
Target Protocol Adress(0-3)
17. Перехопили пакет типу «ICMP».
18. Зарисували структуру ICMP заголовка в таблицю.
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
Тип
Код
Контрольна сума
Не використовується
Дані
Висновок: на лабораторній роботі ми продемонстрували та закріпили навики архітектурних принципів побудови комп'ютерних мереж шляхом аналізу реального мережевого трафіку. Вивчили стек протоколів TCP/IP, тп протоколи цього стеку. Ознайомлись з програмами-аналізаторами пакетів.