Δίκτυα Υπολογιστών

Άγγελος Μιχάλας

Περιγραφή

Γίνεται γνωριμία με τις έννοιες των επικοινωνιών δεδομένων, τη δικτύωση και τα πρωτόκολλα επικοινωνιών. Ειδικότερα καλύπτονται θέματα που αφορούν το Διαδίκτυο, Πάροχοι Υπηρεσιών Διαδικτύου (ISPs), Web, ανάλυση στοίβας πρωτοκόλλων Διαδικτύου TCP/IP και προσδιορισμός των αρχών που το διέπουν. Το εργαστηριακό μέρος αφορά ασκήσεις σε πρόγραμμα προσομοίωσης NS2 και σε λογισμικό ανάλυσης και καταγραφής πακέτων Wireshark.

CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα

Ενότητες

Συχνά, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τα δικτυακά πρωτοκόλλα “παρατηρώντας τα σε δράση” ή “παίζοντας μαζί τους”. Δηλαδή παρατηρώντας την ακολουθία των μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ δύο οντοτήτων πρωτοκόλλων. Σκοπός της ενότητας είναι η εισχώρηση στις λεπτομέρειες λειτουργίας των πρωτοκόλλων. Αναγκάζοντάς τα να εκτελέσουν συγκεκριμένες ενέργειες και στη συνέχεια παρατηρώντας αυτές τις ενέργειες και τις συνέπειές τους. Αυτό μπορεί να γίνει σε προσομοιωμένα σενάρια ή σε ένα περιβάλλον "πραγματικού" δικτύου όπως το Διαδίκτυο. Στη ενότητα αυτή, ακολουθείται η δεύτερη προσέγγιση. Οι φοιτητές εκτελούν διάφορες δικτυακές εφαρμογές σε διαφορετικά σενάρια χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή στο γραφείο, στο σπίτι ή σε ένα εργαστήριο. Έτσι, έχουν τη δυνατότητα να παρατηρήσουν τα δικτυακά πρωτόκολλα στον υπολογιστή τους “σε δράση”, να αλληλεπιδρούν και να ανταλλάσσουν μηνύματα με οντότητες πρωτοκόλλων που εκτελούνται αλλού στο Διαδίκτυο. Η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Packet sniffer
  • Packet sniffer και TCP/IP
  • Δομή ενός ανιχνευτή πακέτων
  • Βιβλιοθήκη σύλληψης πακέτων
  • Σύλληψη πλαισίων επιπέδου ζεύξης
  • Αναλυτής πακέτων
  • Γενικά για το Wireshark
  • Η γραφική διεπαφή χρήστη του Wireshark
  • Μία δοκιμή με το Wireshark

Σε αυτήν την ενότητα μελετώνται οι διαφορετικές πλευρές του πρωτόκολλου HTTP:

  • H βασική αλληλεπίδραση GET/response.
  • Οι μορφές των μηνυμάτων του πρωτοκόλλου.
  • H ανάκτηση μεγάλων HTML αρχείων.
  • H ανάκτηση HTML αρχείων με ενσωματωμένα αντικείμενα.
  • H ασφάλεια και πιστοποίηση στο HTTP.

Η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Αίτηση - Απόκριση του πρωτοκόλλου HTTP
  • Μόνιμες και µη μόνιμες συνδέσεις
  • Μορφή των HTTP μηνυμάτων
  • HTTP request - Μήνυμα αίτησης
  • Ονόματα επικεφαλίδων μηνυμάτων αιτήσεων HTTP
  • Παράδειγμα μηνύματος αίτησης HTTP
  • HTTP response - Μήνυμα απόκρισης
  • Κωδικοί κατάστασης και μηνύματα καταστάσεων αποκρίσεων HTTP
  • Παράδειγμα HTTP μηνύματος απόκρισης
  • Η βασική αλληλεπίδραση HTTP μηνυμάτων Αίτησης/Απόκρισης
  • Η καταγραφή του μηνύματος GET - Frame 261
  • Η καταγραφή του μηνύματος GET
  • Η καταγραφή για το HTTP μήνυμα απόκρισης
  • Αλληλεπίδραση υπό συνθήκη HTTP μηνυμάτων Αίτησης/Απόκρισης
  • Το πρώτο μήνυμα HTTP αίτησης GET - Frame 151
  • Το πρώτο HTTP μήνυμα απόκρισης - Frame 153
  • Το δεύτερο μήνυμα HTTP αίτησης GET - Frame 316
  • Το δεύτερο HTTP μήνυμα απόκρισης - Frame 318
  • Ανακτώντας μεγάλα έγγραφα
  • Έγγραφα HTML με ενσωματωμένα αντικείμενα
  • Ανάκτηση εγγράφων με ενσωματωμένα αντικείμενα
  • Επικύρωση HTTP
  • Το παράθυρο του Wireshark στην επικύρωση HTTP
  • Κρυπτογραφημένη σύνδεση
  • Το μήνυμα HTTP OK - Frame 175
  • Παρακολούθηση μηνυμάτων HTTP με το Wireshark

Σε αυτήν την ενότητα ερευνάται το πρωτόκολλο DNS από την πλευρά του πελάτη, κάτι σχετικά απλό, μια και ο ρόλος του πελάτη είναι να στέλνει ένα ερώτημα (query) στον τοπικό εξυπηρετητή DNS server από τον οποίο λαμβάνει μία απόκριση (response). Πολλά από τα μηνύματα που ανταλλάσσονται, καθώς οι ιεραρχημένοι DNS servers επικοινωνούν μεταξύ τους είτε αναδρομικά (recursively) είτε επαναληπτικά (iteratively) για να απαντήσουν στο ερώτημα DNS του client δεν γίνονται αντιληπτά από τον DNS client. Η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Η εντολή nslookup
  • Η εντολή nslookup www.mit.edu
  • Η δεύτερη εντολή: nslookup –type=NS mit.edu
  • Η εντολή nslookup www.mit.edu
  • Η εντολή nslookup www.aiit.or.kr bitsy.mit.edu
  • Πειραματικές εργασίες
  • Η εντολή ipconfig
  • Οι διαθέσιμες επιλογές της εντολής ipconfig
  • Περισσότερα για την εντολή ipconfig
  • Άδειασμα της κρυφής μνήμης του DNS
  • Ανιχνεύοντας το DNS με το Wireshark
  • Μήνυμα ερώτησης DNS standard query - Frame 41
  • Το μήνυμα απάντησης DNS standard query response - Frame 42
  • Καταγραφή της δικτυακής κίνησης από την εντολή nslookup
  • Το μήνυμα ερώτησης DNS standard query - Frame 38
  • Το μήνυμα απάντησης DNS standard query response - Frame 39
  • Δικτυακής κίνηση από την εντολή nslookup
  • Καταγραφή της δικτυακής κίνησης από την εντολή nslookup - Πείραμα 2
  • Το μήνυμα ερώτησης DNS standard query - Frame 42
  • Το μήνυμα απάντησης DNS standard query response - Frame 43
  • Καταγραφή της δικτυακής κίνησης από την εντολή nslookup – Πείραμα 3
  • Το μήνυμα ερώτησης DNS standard query - Frame 33
  • Το μήνυμα απάντησης DNS standard query response - Frame 34
  • Ανταλλαγή πακέτων μεταξύ υπολογιστή και δρομολογητή
  • Παρακολούθηση μηνυμάτων DNS με το Wireshark

Στόχος είναι η εξέταση των ιδιοτήτων των πρωτοκόλλων μεταφοράς TCP του Internet. Η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Οι υπηρεσίες του πρωτοκόλλου
  • Εγκατάσταση TCP σύνδεσης
  • Βήματα εγκατάστασης TCP σύνδεσης
  • Τερματισμός TCP σύνδεσης
  • Δομή του πρωτοκόλλου TCP
  • Ανιχνεύοντας το TCP με το Wireshark
  • Ερωτήσεις
  • Μεταβολή παραθύρου καταλόγου πακέτων του Wireshark
  • Μελέτη της συμπεριφοράς του TCP
  • TCP segments
  • Αλγόριθμος συμφόρησης του TCP
  • Επισύναψη αρχείου σε email
  • Παρακολούθηση μηνυμάτων TCP κι FTP με το Wireshark

Σε αυτήν την ενότητα εξετάζεται το πρωτόκολλο μεταφοράς User Datagram Protocol (UDP). Η ενότητα περιλαμβάνει τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Περιγραφή του UDP
  • Δομή του πρωτοκόλλου UDP
  • Παράδειγμα ενθυλάκωσης δεδομένων
  • Διαφορές μεταξύ TCP και UDP
  • Τα κύρια χαρακτηριστικά του TCP
  • Τα κύρια χαρακτηριστικά του UDP
  • Ανιχνεύοντας το UDP με το Wireshark
  • UDP Streaming
  • Τα πακέτα MPEG που μεταφέρονται μέσω UDP

Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζεται το πρωτόκολλο SSL. Περιλαμβάνονται τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Περιγραφή του SSL
  • Τρόπος λειτουργίας
  • Χειραψία μεταξύ client και server
  • Ανιχνεύοντας το SSL με το Wireshark
  • Παράδειγμα ανίχνευσης μηνυμάτων SSL
  • Καταγράφοντας πακέτα σε μία συνδιάλεξη SSL
  • Μία ματιά στην καταγεγραμμένη ανίχνευση
  • Πίνακας συγκεντρωτικών στοιχείων των καταγραφών SSL
  • Καταγραφές SSL μεταξύ πελάτη-διακομιστή
  • Το SSL μήνυμα Client Hello
  • Καταγραφή Client Hello
  • Το SSL μήνυμα Server Hello
  • Καταγραφή Server Hello
  • Σημεία άξια αναφοράς
  • Ανάλυση καταγραφών
  • Δεδομένα εφαρμογής
  • Μετάβαση σε ιστότοπο προστατευμένο με κωδικό εισόδου και CDN
  • Το παράθυρο του Wireshark μετά την εφαρμογή του φίλτρου “ssl”

Σε αυτήν την ενότητα πραγματοποιείται μελέτη του πρωτοκόλλου ICMP. Περιλαμβάνονται τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Χρόνος ζωής ενός πακέτου
  • Ping
  • Δομή του πρωτοκόλλου ICMP
  • Η δομή του πακέτου ICMP
  • Το πρωτόκολλο ICMP
  • ICMP και Ping
  • Η γραμμή εντολών μετά την εισαγωγή της εντολής ping
  • Το ICMP μήνυμα ερώτησης
  • Το ICMP μήνυμα απάντησης
  • ICMP και Traceroute
  • Η γραμμή εντολών μετά την εκτέλεση της εντολής tracert
  • Τα ICMP πεδία του πακέτου λάθους
  • Το ICMP πακέτο αντήχησης
  • Εξετάζοντας τα τρία πακέτα ICMP
  • Traceroute και δίκτυο διανομής περιεχομένου
  • Η εκτέλεση της εντολής tracert για το www.nasa.gov
  • Τα ICMP μηνύματα από την εκτέλεση της tracert για το www.nasa.gov
  • Η εκτέλεση της εντολής tracert για το www.mit.edu
  • Τα ICMP μηνύματα από την εκτέλεση της tracert για το www.mit.edu

Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζεται το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP). Περιλαμβάνονται τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Η ροή των δεδομένων ανάμεσα στα επίπεδα της σουίτας ΤCP/IP
  • Το πρωτόκολλο IP
  • Δομή του πρωτοκόλλου IP
  • Μορφή Επικεφαλίδας IPv4
  • Ανιχνεύοντας το IP με το Wireshark
  • Καταγράφοντας πακέτα κατά την εκτέλεση της Traceroute
  • Το παράθυρο του pingplotter μετά την ανίχνευση
  • Το παράθυρο του Wireshark με τα ICMP πακέτα
  • Μία ματιά στην καταγραφή
  • Ταξινόμηση με βάση τη διεύθυνση ΙΡ της πηγής
  • Μία ματιά στην καταγραφή - Συνέχεια
  • Τα μηνύματα απάντησης ICMP TTL-exceeded
  • Κατακερματισμός
  • Πρώτο κομμάτι κατακερματισμένου μηνύματος - Packet size=2000
  • Δεύτερο κομμάτι κατακερματισμένου μηνύματος - Packet size=2000
  • Τα πεδία που άλλαξαν τιμή
  • Το πρώτο μήνυμα ICMP Echo Request που στάλθηκε
  • Πρώτο κομμάτι κατακερματισμένου μηνύματος - Packet size=3500
  • Το εργαλείο FreeIP Tools
  • Το γραφικό περιβάλλον του FreeIP Tools
  • Τα πακέτα ICMP που στάλθηκαν με την χρήση της εφαρμογής FreeIP Tools
  • FreeIP Tools - Σχολιασμός αποτελεσμάτων

Σε αυτήν την ενότητα εξετάζεται το πρωτόκολλο Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Περιλαμβάνονται τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Εισαγωγή
  • Ανιχνεύοντας το DHCP με το Wireshark
  • To παράθυρο Wireshark για το πακέτο DHCP Discover - Frame 52
  • Ανιχνεύοντας το DHCP με το Wireshark - Συνέχεια
  • Η γραφική ανάλυση για τα πακέτα DHCP
  • DHCP request
  • To παράθυρο Wireshark για το πακέτο DHCP Request
  • Transaction Ids
  • Διεύθυνση αποστολής - Broadcast address
  • Διεύθυνση πηγής και διεύθυνση διακομιστή DHCP
  • DHCP Offer
  • To παράθυρο Wireshark για το πακέτο DHCP Offer
  • Μήνυμα DHCP Request
  • Πράκτορας αναμετάδοσης, μάσκα υποδικτύου και διεύθυνση δρομολογητή
  • To παράθυρο Wireshark για το πακέτο DHCP Ack
  • IP Address Lease Time
  • DHCP Release και μηνύματα ARP
  • To παράθυρο Wireshark για το πακέτο ARP request
  • DHCP πακέτα κατά τη σύνδεση ενός laptop σε τοπικό δίκτυο
  • Το παράθυρο του Wireshark μετά την εφαρμογή του φίλτρου ‘bootp’

Σε αυτήν την ενότητα εξετάζονται τα πρωτόκολλα Ethernet και ARP. Θα εξεταστούν τα πλαίσια Ethernet που ανταλλάσσονται κατά τη μετάβαση σε συγκεκριμένη ιστοσελίδα, οποία βρίσκεται στον ιστοχώρο gaia.cs.umass.edu. Περιλαμβάνονται τα παρακάτω περιεχόμενα:

  • Καταγραφή και ανάλυση πλαισίων Ethernet
  • Το αρχικό μήνυμα ΗΤΤΡ που στάλθηκε από τον υπολογιστή
  • Το αρχικό μήνυμα HTTP
  • Η απάντηση HTTP αφού αφαιρέθηκε το ΙΡ από τα επιλεγμένα πρωτόκολλα
  • Η απάντηση HTTP
  • Το Πρωτόκολλο ARP
  • ARP Caching
  • Τα περιεχόμενα της λανθάνουσας μνήμης
  • Καταγραφή ARP
  • Το ARP μήνυμα ερώτησης
  • Το ARP μήνυμα απάντησης
  • ARP κατά την ασύρματη σύνδεση laptop σε ένα τοπικό δίκτυο
  • Το παράθυρο του Wireshark μετά την εφαρμογή του φίλτρου ‘arp’

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A-

Αρ. Επισκέψεων :  2198
Αρ. Προβολών :  10865