Lespakket 5 - Overdrachtsprotocollen

Overdrachtsprotocollen

• Overdrachtsprotocollen werken op de netwerklaag (laag 3) en transportlaag (laag 4) van het OSI-model.
• Ze regelen hoe berichten geadresseerd, opgedeeld en afgeleverd worden in pakketjes.
• Overdrachtsprotocollen maken gebruik van een onderliggend toegangsprotocol, meestal Ethernet.

TCP/IP

• TCP/IP is het bekendste overdrachtsprotocol en vormt de basis van het internet.

Lagen

• Het TCP/IP-model heeft 4 lagen, die overeenkomen met het OSI-model.

• TCP/IP is een open standaard, beschreven in RFC’s, en vrij te gebruiken zonder licentie.
• TCP (OSI laag 4) splitst data in segmenten, IP (OSI laag 3) zorgt voor adressering en aflevering.
• IP-pakketjes worden ingekapseld in Ethernet-frames (max. 1500 bytes).

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Adressering

• Elk netwerkapparaat (computer, maar ook router, printer, smartphone, ...) heeft een uniek IP-adres per netwerkinterface.
• Er zijn twee IP-versies: IPv4 (32 bits, decimaal genoteerd) en IPv6 (128 bits, hexadecimaal genoteerd).

IPv4

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Openbare en lokale addressen

• Computers die rechtstreeks met het internet verbonden moeten zijn krijgen openbare (of publieke) adressen (vb.webservers, routers, ...).
• Computers in een lokaal netwerk die niet rechtstreeks verbonden zijn met het internet (maar mogelijks wel via een router) krijgen lokale (of private) adressen.
• Aangezien computers uit het ene lokale netwerk niet rechtstreeks kunnen communiceren met computers uit het andere lokale netwerk mogen lokale adressen telkens opnieuw gebruikt worden. Lokale adressen zijn dus niet uniek.
• Voor elke klasse zijn de IP adressen die mogen gebruikt worden als lokale adressen vastgelegd:

Deze adressen mogen dus in elk lokaal netwerk gebruikt worden en zijn niet uniek op het internet.

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Subnetten en routering

• NAT (Network Address Translation) koppelt lokale netwerken aan het internet. We zagen dit in de video over publieke versus private IP-adressen.
• Subnetmaskers delen netwerken op in subnetten.
• CIDR-notatie is een notatie die zowel het IP-adres als het subnet-masker bevat. Bijv. 172.16.189.200/19 waarbij 19 het aantal netwerkbits aangeeft. Het subnet-masker bestaat dus uit 19 ééntjes en 13 nullen of is 255.255.224.0 in decimale notatie.
• Subnetten en CIDR maken het mogelijk om flexibeler subnetten te definiëren dan de klassieke klassenindeling, waardoor IP-adressen efficiënter verdeeld kunnen worden.

MAC adres

• Een IP-adres is een logisch adres, softwarematig toegekend aan een netwerkinterface.
• Fabrikanten kunnen niet vooraf bepalen in welk netwerk hun hardware gebruikt zal worden.
• Elke netwerkcomponent krijgt wél een hardware-adres mee van de fabrikant: het MAC-adres (Media Access Control).
• Het MAC-adres wordt vastgelegd in een ROM-chip en is wereldwijd uniek. Fabrikanten maken afspraken zodat geen twee netwerkcomponenten hetzelfde MAC-adres hebben.
• Een MAC-adres bestaat uit zes (soms acht) groepjes van acht bits.
• MAC-adressen worden meestal in hexadecimale vorm geschreven, gescheiden door dubbele punten, bijvoorbeeld:
  • 00:64:22:15:D7:8A
  • 0E:24:2A:77:9B:12:3C:F4

ARP (Address Resolution Protocol)

• ARP koppelt IP-adressen aan MAC-adressen binnen hetzelfde netwerk.
• Computers houden een ARP-cache bij met bekende koppelingen.
• Bij onbekende MAC-adressen wordt een ARP-request verstuurd (broadcast).
• ARP-entries kunnen statisch of dynamisch zijn.
• ARP werkt op de netwerklaag en is onderdeel van de TCP/IP-suite.

Scan deze qr-code om de video te bekijken

IPv6

• Waarom?
  • De ontwikkeling van IPv4 begon in de jaren 1970, toen vooral mainframes werden gekoppeld; personal computers bestonden nog niet.
  • IPv4 heeft een theoretisch bereik van ruim vier miljard adressen, wat destijds als ruim voldoende werd gezien.
  • Door de explosieve groei van het internet raakten de openbare IPv4-adressen in 2011 uitgeput.
  • Het IANA en IETF startten in 1994 met de ontwikkeling van IPv6; rond 2004 was deze nieuwe standaard klaar.
  • Fabrikanten maakten netwerkhardware direct compatibel met IPv6; de omschakeling in 2012 verliep probleemloos.
  • IPv6 is nu de standaard op het internet, maar de meeste hosts zijn ook via IPv4 bereikbaar.

• IPv6-pakketjes hebben minder, maar grotere headervelden: de header is 40 bytes, adressen zijn 128 bits (16 bytes), en de payload kan tot 65.535 bytes groot zijn.
• IPv6 heeft standaard ingebouwde beveiliging via IPsec, waardoor pakketjes automatisch versleuteld worden.

UDP (User Datagram Protocol)

Wat is het?

• Net zoals TCP is UDP een protocol bovenop IP. De term UDP/IP wordt echter niet gebruikt.
• UDP (User Datagram Protocol) is een verbindingsloos protocol zonder foutcorrectie.
• Er is geen garantie dat alle berichten aankomen of foutloos zijn; verloren berichten worden niet vervangen.
• UDP is sneller dan TCP, omdat er geen vertragingen zijn door foutcontrole of ontvangstbevestiging.

Gebruik?

• UDP wordt gebruikt bij toepassingen waar snelheid belangrijker is dan betrouwbaarheid, zoals online games, videogesprekken, streaming en DNS-verzoeken.
• UDP kent geen congestiecontrole zoals TCP; routers krijgen geen informatie over netwerkdrukte, wat theoretisch tot overbelasting kan leiden.
• In de praktijk wordt UDP vaak gecombineerd met TCP-verkeer, waardoor congestie-informatie toch beschikbaar blijft.

Formaat?

• De header van een UDP-bericht is slechts 8 bytes groot (tegenover 20 bytes bij TCP), wat minder bandbreedte vereist.
• Een UDP-bericht bevat het poortnummer van verzender en ontvanger, de lengte van de payload en eventueel een controlegetal.
• De payload van een UDP-bericht is maximaal 65.507 bytes, maar toepassingen beperken dit vaak tot 512 bytes of een klein veelvoud daarvan, om het verlies van grote berichten te voorkomen.

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Test je kennis!

Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken