Technologie počítačových sítí

1. Technologie počítačových sítí Gymnázium Čakovice

2. Plán hodiny • Transportní vrstva dle ISO/OSI • Protokoly v balíku TCP/IP • TCP a UDP • IP • ICPM • Aplikační protokoly v TCP/IP • ARP • DHCP • DNS • HTTP • HTTPS • SMTP • POP3

3. Vrstvy ISO/OSI • Fyzická vrstva • Modulace dat pro přenosové médium • Spojová vrstva (linková) • Poskytuje spojení mezi sousedními systémy na fyzické adrese • Síťová vrstva • Směrování v síti a adresování (IP) • Transportní vrstva • Poskytuje služby pro vyšší vrstvy, např. „virtuální spojení“ • Relační vrstva • Prezentační vrstva • Aplikační vrstva

4. Protokol IP • Protokol IP odesílá data po sítí po jednotlivých blocích, takzvaných datagramech • Není nutné navazování spojení • Jednotlivé datagramy putují po síti zcela nezávisle na sobě • Poskytuje nespolehlivou službu „best effort“ • Spolehlivost přenosu mohou zajišťovat vyšší vrstvy • Protokol IP realizuje směrování dat na internetu • Hlavička datagramu IP obsahuje mimo jiné • TTL = time to live • Kontrolní součet (jenom hlavičky!) • Typ vyššího protokolu • IP adresu odesílatele a příjemce

5. Směrování s IP protokolem • Internet funguje jako navzájem propojené menší sítě • Směrování mezi sítěmi zajišťují routery (směrovače) • Uzel rozdělí IP adresu cíle na adresu sítě a adresu uzlu • Pokud se síťová adresa neshoduje s jeho, podívá se do směrovací tabulky a odešle data na nejvhodnější router • Pokud adresa není v tabulce, odešle se na default route • Směrování je většinou dynamické • Část směrovací tabulky s routeru se utváří staticky (implicitní cesty) • Zbytek se průběžně zjišťuje dotazy na okolní routery • Ke směrování se využívá ICMP a RIP protokol • ICMP pro přímé směrování (běž jinudy, neznám cestu) • RIP pro aktualizaci routovacích tabulek

6. ICMP protokol • Slouží především pro vyhodnocování chyb při transportu dat s IP protokolem • Dále pro směrování • Pokud zná router lepší cestu, odešle packet na ní a původci zprávy pošle ICMP oznámení o této cestě. • Informuje odesílatele o překročení TTL zprávy v průběhu přenosu • ICMP se odesílá jako samostatný IP datagram • ICMP se využívá v příkazech traceroute a ping

7. Transportní vrstva modelu ISO/OSI • Zajišťuje spolehlivost a kvalitu přenosu dat • Kontroluje doručení segmentů dat do cíle • Rozlišuje různé příjemce v rámci jednoho uzlu (PC programy) • Principielně dvě možnosti • Spojově orientované služby • Zajišťují vysokou spolehlivost přenosu dat • Navazují spojení, potvrzují přijetí rámců dat a spojení ukončují • Jsou schopny doplnit chybějící (ztracené rámce) • Náročné na přenosovou kapacitu i HW • Nespojové služby • Nezajišťuje virtuální spojení • „Volně“ bez kontroly doručení odesílá data • Méně náročný na výpočetní výkon a HW

8. Vyhledání příjemce v rámci uzlu • Transportní vrstva provádí tzv multiplex a demultiplex • Multiplex • Převádí data od různých programů (web klient, mail klient, FTP) do nižší vrstvy • Demultiplex • Po přijetí dat od nižší vrstvy rozhoduje, pro kterou aplikaci jsou data určena • V TCP mají aplikace přiděleno tzv. číslo portu, podle kterého jsou identifikovatelné • Některé aplikace mají pevné číslo (http server), jiným je číslo portu přiděleno dynamicky (web browser)

9. Protokol TCP • Spojový protokol • TCP přiděluje svým paketům čísla sekvence, podle kterých pak ověřuje správné doručení • TCP určuje čísla portů, na která budou data doručena (=adresa procesu na koncovém uzlu, neplést s fyzickými porty) • Kontroluje, zda data nebyla porušena „šumem“ • Před odesláním paketů vypočte kontrolní součet, který také odešle, příjemce pak vypočte součet znovu a porovná • TCP porty • Část přidělena napevno známým aplikacím • HTTP server (80), FTP (21), SMTP (25), ... • Další přidělovány dynamicky, celkem 65535 možností

10. Protokol UDP • Maximálně jednoduchá nástavba nad IP • Navíc poskytuje jen multiplexing/demultiplexing • Neposkytuje spojovou službu • Nekontroluje pořadí a správnost doručení datagramů • Má kontrolní součet obsahující hlavičku i data • O další se musí starat vyšší vrstvy (aplikace) • Může být použit pro broadcast a multicast • Nepotvrzuje příjem datagramů

11. Protokoly aplikační vrstvy TCP/IP • Protokoly jednotlivých aplikací • Předávají svůj proud dat protokolům transportní vrstvy • TCP, UDP • V TCP/IP aplikační vrstva zahrnuje všechny tři nejvyšší vrstvy z modelu ISO/OSI • Aplikační • Prezentační • Relační

12. DHCP protokol • Přiděluje IP adresy koncovým uzlům v lokálních sítích • Posílá stanicím další důležité informace • Adresu default gatewaye • Adresu DNS serveru • Masku podsítě • Někdy i adresy SMTP serverů • Adresa je přidělena vždy dočasně, „půjčena“ • Klient po připojení vyšle broadcast pro vyhledání DHCP serveru • DHCP server mu nabídne IP adresu • Klient přijme a požádá o další informace

13. DNS protokol • Zajišťuje převod názvu domény na IP adresu • Před prvním připojením k serveru určité domény (www.greendot.cz) se vždy na DNS serveru zjistí IP adresa přiřazená k danému doménovému jménu • Zjišťování probíhá postupně od nejvyšší domény (cz, com, ...) níže, autoritativní DNS servery pro jednotlivé úrovně si udržují informace o umístění nižších serverů • Je možné, že adresa bude v cache paměti serverů, pak se odešle tento záznam a další dotazování se neřeší • U uložených adres je záznam TTL, po uplynutí je smazána • Problém s šířením změn díky cache

14. Příklad práce DNS • Uživatel zadal do svého WWW klienta doménové jméno www.wikipedia.org. Resolver v počítači se obrátil na lokální DNS server s dotazem na IP adresu pro www.wikipedia.org. • Lokální DNS server tuto informaci nezná. Má však k dispozici adresy kořenových serverů. Na jeden z nich se obrátí (řekněme na 193.0.14.129) a dotaz mu přepošle. • Kořenový server také nezná odpověď. Ví však, že existuje doména nejvyšší úrovně org, a jaké jsou její autoritativní servery, jejichž adresy tazateli poskytne. • Lokální server jeden z nich vybere (řekněme, že zvolí tld1.ultradns.net s IP adresou 204.74.112.1) a pošle mu dotaz na IP adresu ke jménu www.wikipedia.org. • Oslovený server informaci opět nezná, ale poskytne IP adresy autoritativních serverů pro doménu wikipedia.org. Jsou to ns0.wikimedia.org (207.142.131.207), ns1.wikimedia.org (211.115.107.190) a ns2.wikimedia.org (145.97.39.158). • Lokální server opět jeden z nich vybere a pošle mu dotaz na IP adresu ke jménu www.wikipedia.org. • Jelikož toto jméno se již nachází v doméně wikipedia.org, dostane od jejího serveru nepochybně autoritativní odpověď, že hledaná IP adresa zní 145.97.39.155 • Lokální DNS server tuto odpověď předá uživatelskému počítači, který se na ni ptal.

15. HTTP protokol • Funguje způsobem dotaz – odpověď • Uživatel zašle textový dotaz serveru (GET) • Server odešle informaci o úspěšnosti dotazu a případně samotná požadovaná data • Každý dotaz je unikátní • Neexistuje stabilní spojení browser-server, pro každý dotaz se utváří unikátní • Server „neví“ s kým komunikuje, nevidí souvislosti dotazů • Bezstavový protokol • Nepříjemné při tvorbě složitých aplikací na webu (e-shopy), http bez pomoci není schopno udržet informace o nakupujícím • Obchází se přes tzv. cookies • Je nezabezpečený

16. HTTPS protokol • Protokol je co do principu shodný s HTTP • Data jsou přenášena v šifrované podobě • Server musí mít vystaven certifikát, buďto u certifikační autority, nebo samostatně • Certifikát odesílá s prvním požadavkem klientovi, ten ho ověří u certifikační autority • Klient pošle serveru požadavek. Spolu s tímto požadavkem posílá i svůj veřejný klíč (tento je obvykle generován v procesu instalace prohlížeče podporujícího SSL). • Server přijme požadavek a odpoví. Odpověď zašifruje pomocí veřejného klíče prohlížeče. V této odpovědi posílá i veřejný klíč serveru. • Po úspěšném přijetí zprávy odešle prohlížeč serveru žádost o klíč, kterým bude šifrována celá relace. I tato zpráva je zašifrována veřejným klíčem serveru. • Jako odpověď server zasílá klíč relace. Tato zpráva je zašifrována veřejným klíčem prohlížeče. • Když klient dostane požadovaný klíč relace, šifruje se veškerá další komunikace tímto klíčem, tj. v případě HTTP přenosu se šifrují všechny HTTP požadavky.

17. SMTP protokol • Nejužívanější transportní protokol pro přepravu elektronické pošty na internetu • Funguje podobně jako standartní pošta • Sestavení (zabalení) zprávy • Odeslání zprávy na poštovní server • Přenos zprávy mezi poštovními servery • Doručení do poštovní schránky • Stažení pomocí protokolu POP3 • Směrování probíhá pomocí DNS MX záznamů • V obálce zprávy musí být minimálně adresa odesílatele a adresa příjemce • Adresa odesílatele je „nezaručená“ • Existují funkce pro vyhledávání spamu

18. POP3 protokol • Slouží pro stahování pošty ze schránky na klientský počítač • Implementuje autorizaci • Nemusí být neustále připojen na síti jako při doručování SMTP • Fáze komunikace • Autorizace • Transakce, přenos dat • Veškeré změny jsou prováděny pouze virtuálně (mazání zpráv ap.) • Fáze úprav • Změny uložené a virtuálně provedené v předchozí fázi se po úspěšném ukončení spojení provedou

19. Vyhledávání E-mail spamu • Dnes ve velké míře kontrola klíčových slov v textu zprávy (viagra, ...) • Poměrně jednoduše obcházené, pro počítač je slovo v1agra nezávadné, teprve člověk pochopí. • Do reklamních textů se za samotnou zprávu vkládá velké množství automaticky generovaného „nezávadného“ textu, který se např. obarví na bílo – pro spam filtr mail vypadá jako bezpečný. • Používají se obrázkové spamy. • V budoucnu se využijí neuronové samoučící sítě • Momentálně úspěšnost až 96 procent. • Ovšem nikdo by nechtěl přijít o 4 procenta normální pošty  • Klasifikace na black-grey-white • Podle množství spamů, které z nich odchází. • Bohužel není příliš úspěšné. • Buďto podle IP adresy odesílatele (SMTP serveru), nebo podle použité e-mail adresy odesílatele.

20. Wifi a zabezpečení • Wifi nebylo původně připraveno na bezpečné spojení a přenos dat. • Funguje na principu volného připojení klientů k Access Pointu. • AP vysílá do okolí informace o sobě • Vysíla SSID = svůj název • Pracuje na jednom z třinácti kanálů • Před zprovozněním AP je vhodné zjistit, zda již v okolí není nějaký AP a případně zvolit jiný kanál • K nastavení AP obvykle přistupujeme přes webový prohlížeč jednoho z klientů. • Po instalaci AP je velmi důležité změnit heslo pro přístup k jeho nastavení • Původní heslo bývá univerzální pro všechny AP tohoto typu.

21. Wifi a zabezpečení • Prvním krokem při zabezpečení wifi je zakázání SSID broadcastu • Zakážeme síti křičet do okolí, že je tu • Další možností je nastavení seznamu povolených MAC adresy na routeru • MAC adresy jsou teoreticky pevně zadány ve wifi kartách jednotlivých klientů. • Jde poměrně jednoduše obejít. • Veškerá komunikace zůstavá nešifrovaná. • Problematické pro větší sítě, sítě s pohybem klientů. • Zabezpečení pomocí protokolu WEP • Velmi snadno prolomitelné (během několika sekund). • Neověřuje se totožnost AP, pouze klienta. • Lepší než nic 

22. Wifi a zabezpečení • WPA • Základ z WEP. • V průběhu komunikace se průběžně mění klíče. • Útočník tedy neustále musí začínat luštit znovu. • WPA2 • Zcela nový systém šifrování. • Momentálně považován za bezpečný.

23. KONEC • Děkuji za pozornost