1/30
Wstęp do Warstwy 2 i 3
  • Warstwa 2 (Łącza Danych) odpowiada za fizyczne adresowanie (MAC).
  • Warstwa 3 (Sieciowa) odpowiada za logiczne adresowanie (IP).
  • Problemy w tych warstwach są najczęstszą przyczyną awarii sieci LAN.
  • Zrozumienie interakcji między adresami MAC a IP jest kluczowe.
  • Protokół ARP stanowi most łączący obie warstwy.
  • Błędy konfiguracji IP są łatwe do popełnienia, a czasem trudne do wykrycia.
  • Diagnostyka wymaga znajomości struktury ramki oraz pakietu.
Slide 1
2/30
Adres MAC: Fizyczny identyfikator
  • Media Access Control – unikalny adres sprzętowy karty sieciowej.
  • 48-bitowy adres zapisywany szesnastkowo (np. 00:1A:2B:3C:4D:5E).
  • Pierwsze 24 bity to OUI (identyfikator producenta sprzętu).
  • Używany do komunikacji w obrębie jednej sieci lokalnej (LAN).
  • Teoretycznie nie zmienia się podczas przenoszenia urządzenia.
  • Przełączniki (switche) używają adresów MAC do przekazywania ramek.
  • Programowa zmiana adresu MAC (MAC Spoofing) może stwarzać zagrożenia.
Slide 2
3/30
Tablica CAM przełącznika
  • Content Addressable Memory – specjalistyczna pamięć przełącznika.
  • Mapuje adresy MAC na numery fizycznych portów przełącznika.
  • Switch "uczy się" adresów źródłowych z przychodzących ramek.
  • Jeśli adresu docelowego nie ma w tablicy, następuje rozgłoszenie (flood).
  • Tablica CAM posiada ograniczoną pojemność.
  • Mechanizm wygasania wpisów (aging time) zapobiega jej przepełnieniu.
  • Atak typu MAC Flooding może doprowadzić do przepełnienia tablicy.
Slide 3
4/30
Pętle przełączania (Switching Loops)
  • Powstają, gdy istnieje więcej niż jedna ścieżka między przełącznikami.
  • Powodują burze rozgłoszeniowe (Broadcast Storms).
  • Objawy: całkowity paraliż sieci, gwałtowne miganie wszystkich diod portów.
  • Ramki krążą w pętli bez końca, przeciążając pasmo oraz procesory CPU.
  • Protokół STP (Spanning Tree Protocol) skutecznie zapobiega pętlom.
  • Błędna konfiguracja STP lub uszkodzenie kabla może wywołać pętlę.
  • Technologia BPDU Guard chroni przed podłączeniem nieautoryzowanych urządzeń.
Slide 4
5/30
Zagrożenia L2: MAC Flooding
  • Atak polegający na wysyłaniu tysięcy ramek z fałszywymi adresami MAC.
  • Cel: przepełnienie tablicy CAM przełącznika.
  • Skutek: switch zaczyna działać jak hub (rozsyła ruch na wszystkie porty).
  • Atakujący uzyskuje możliwość podsłuchiwania ruchu innych użytkowników.
  • Narzędzia: np. macof (część pakietu dsniff).
  • Obrona: Port Security (wprowadzenie limitu adresów MAC na porcie).
  • Wykrywanie: stałe monitorowanie stopnia zużycia pamięci switcha.
Slide 5
6/30
Zagrożenia L2: MAC Spoofing
  • Podszywanie się pod adres MAC innego, zaufanego urządzenia.
  • Używane do omijania filtrów MAC lub kradzieży tożsamości sieciowej.
  • Może powodować konflikty w sieci i przerwy w dostępie do usług.
  • Trudne do wykrycia, gdyż użyty adres MAC wydaje się poprawny.
  • Obrona: DHCP Snooping, Dynamic ARP Inspection (DAI).
  • Wymaga wdrożenia systemów kontroli dostępu do sieci (NAC).
  • Często stanowi pierwszy krok do ataku typu Man-in-the-Middle.
Slide 6
7/30
Port Security: Mechanizm obronny
  • Funkcja przełącznika ograniczająca dostęp do poszczególnych portów.
  • Pozwala zdefiniować dozwolone adresy MAC (statycznie lub dynamicznie).
  • Umożliwia określenie maksymalnej liczby urządzeń podłączonych do portu.
  • Akcje po naruszeniu zasad: Protect, Restrict lub Shutdown.
  • Opcja Shutdown: całkowite wyłączenie portu (wymaga akcji administratora).
  • Skuteczna ochrona przed podłączaniem nieautoryzowanych switchy czy AP.
  • Wymaga starannego zaplanowania w dynamicznych środowiskach pracy.
Slide 7
8/30
Protokół ARP: Address Resolution Protocol
  • Mapuje adresy logiczne IP na fizyczne adresy MAC.
  • Działa w oparciu o mechanizm rozgłoszeń (Broadcast).
  • Zapytanie: "Kto posiada adres IP X.X.X.X? Podaj mi swój MAC".
  • Odpowiedź: "Ja posiadam ten adres IP, mój MAC to YYY".
  • Urządzenia przechowują wyniki w podręcznej tablicy ARP (cache).
  • Protokół niezbędny do poprawnej komunikacji w sieciach IPv4.
  • Brak wpisu w tablicy ARP uniemożliwia poprawne wysłanie pakietu.
Slide 8
9/30
Problemy z protokołem ARP
  • Niespójność tablic ARP (nieaktualne wpisy po wymianie sprzętu).
  • Objawy: brak komunikacji mimo teoretycznie poprawnej konfiguracji IP.
  • Rozwiązanie: wyczyszczenie cache ARP (np. `arp -d *` w Windows).
  • ARP Spoofing (Poisoning): celowe fałszowanie odpowiedzi protokołu ARP.
  • Umożliwia przeprowadzenie ataku Man-in-the-Middle.
  • Wykrywanie: narzędzia typu arpwatch lub stosowanie statycznych wpisów.
  • Funkcja Dynamic ARP Inspection (DAI) na switchach chroni przed atakiem.
Slide 9
10/30
IPv4: Konflikty adresów IP
  • Sytuacja, w której dwa urządzenia posiadają identyczny adres IP.
  • System operacyjny zazwyczaj wykrywa konflikt i blokuje interfejs sieciowy.
  • Przyczyna: ręczne przypisanie adresu wybranego z puli DHCP.
  • Druga przyczyna: obecność dwóch aktywnych serwerów DHCP w jednej sieci.
  • Objawy: okresowe zrywanie połączenia lub komunikaty o błędach.
  • Rozwiązanie: spójne stosowanie DHCP oraz rezerwacji adresów.
  • Narzędzia diagnostyczne: skanery sieciowe IP, logi systemowe.
Slide 10
11/30
IPv4: Błędy maski podsieci
  • Maska definiuje, która część adresu IP to sieć, a która to konkretny host.
  • Błędna maska powoduje złe określenie lokalizacji celu przez urządzenie.
  • Objawy: brak dostępu do wybranych hostów wewnątrz sieci lokalnej.
  • Może skutkować wysyłaniem ruchu lokalnego bezpośrednio do bramy.
  • Częsty błąd: ustawienie /24 (255.255.255.0) zamiast wymaganych /23 lub /16.
  • Wszystkie urządzenia w danej podsieci muszą posiadać identyczną maskę.
  • Kalkulatory IP pomagają w weryfikacji poprawności zaprojektowanej adresacji.
Slide 11
12/30
IPv4: Błędna adresacja sieci/broadcast
  • Adres sieci (pierwszy w zakresie) nie może zostać przypisany do hosta.
  • Adres broadcast (ostatni w zakresie) służy wyłącznie do rozgłoszeń.
  • Próba przypisania tych adresów urządzeniom prowadzi do błędów.
  • Starsze systemy niekiedy pozwalały na taką błędną konfigurację.
  • Współczesne systemy zazwyczaj blokują próby użycia tych adresów.
  • W sieciach korzystających z VLSM szczególnie łatwo o pomyłkę.
  • Zawsze starannie weryfikuj zakres użytecznych adresów IP.
Slide 12
13/30
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
  • Automatyzuje przydzielanie adresów IP, masek, bram oraz serwerów DNS.
  • Działa w modelu klient-serwer.
  • Znacznie ułatwia zarządzanie siecią i poprawia mobilność użytkowników.
  • Eliminuje błędy związane z ręczną konfiguracją (np. literówki).
  • Dzierżawa adresu (Lease Time) jest przyznawana na określony czas.
  • Wymaga poprawnej konfiguracji puli adresowej (Scope).
  • Kluczowa i niezbędna usługa w każdej nowoczesnej infrastrukturze sieciowej.
Slide 13
14/30
Proces negocjacji DHCP (DORA)
  • Discover: Klient poszukuje serwera DHCP (rozgłoszenie).
  • Offer: Serwer proponuje dostępny adres IP.
  • Request: Klient akceptuje ofertę i przesyła prośbę o przydział.
  • Acknowledge: Serwer potwierdza dzierżawę i przekazuje parametry.
  • Analiza etapów DORA w programie Wireshark pozwala wykryć większość usterek.
  • Zatrzymanie na Discover sugeruje brak komunikacji z serwerem.
  • Zatrzymanie na Offer sugeruje odrzucenie propozycji przez klienta.
Slide 14
15/30
Problemy z DHCP: Wyczerpanie puli
  • Brak dostępnych adresów IP do przydzielenia dla nowych klientów.
  • Objawy: nowe urządzenia nie łączą się, otrzymują adres z zakresu APIPA (169.254.x.x).
  • Przyczyna: zbyt mała podsieć w stosunku do liczby użytkowników.
  • Druga przyczyna: zbyt długi czas dzierżawy (Lease Time) w sieciach gościnnych.
  • Rozwiązanie: rozszerzenie zakresu lub skrócenie czasu dzierżawy.
  • Stały monitoring stopnia wykorzystania puli DHCP jest niezbędny.
  • Systematyczne usuwanie zbędnych rezerwacji pomaga odzyskać adresy.
Slide 15
16/30
Problemy z DHCP: Nieautoryzowany serwer (Rogue DHCP)
  • Obecność obcego serwera DHCP (np. błędnie podłączony router domowy).
  • Rozdaje on błędne parametry sieciowe (IP, bramy lub serwery DNS).
  • Powoduje poważne zakłócenia: część użytkowników traci dostęp do usług.
  • Zagrożenie atakiem Man-in-the-Middle: przekierowanie całego ruchu.
  • Wykrywanie: użycie skanerów usług DHCP lub analiza w Wireshark.
  • Obrona: DHCP Snooping na przełącznikach (blokowanie ofert z portów niezaufanych).
  • Konieczność zachowania fizycznej kontroli nad gniazdkami sieciowymi.
Slide 16
17/30
IPv6: Wstęp i charakterystyka
  • Następca protokołu IPv4, definitywnie rozwiązuje problem braku adresów.
  • Adresy są 128-bitowe i zapisywane w systemie szesnastkowym.
  • Rezygnacja z rozgłoszeń (broadcast) na rzecz Multicastu.
  • Uproszczona struktura nagłówka pakietu przyspiesza jego przetwarzanie.
  • Wbudowane wsparcie dla automatycznej konfiguracji (SLAAC).
  • Natywne mechanizmy bezpieczeństwa (standard IPsec).
  • Dual Stack: możliwość równoległego działania stosów IPv4 i IPv6.
Slide 17
18/30
IPv6: Rodzaje adresów
  • Link-Local (fe80::/10): działa wyłącznie w obrębie danego segmentu sieci.
  • Niezbędny do poprawnego działania protokołów pomocniczych (np. NDP).
  • Global Unicast (2000::/3): publiczne adresy routowalne w skali globalnej.
  • Unique Local (fc00::/7): odpowiednik prywatnych adresów z sieci IPv4.
  • Multicast (ff00::/8): służy do komunikacji typu jeden-do-wielu.
  • Anycast: komunikacja kierowana do najbliższego węzła w konkretnej grupie.
  • Zrozumienie typów adresów jest kluczem do skutecznej diagnostyki IPv6.
Slide 18
19/30
IPv6: Autokonfiguracja SLAAC
  • Bezstanowa autokonfiguracja adresów (Stateless Address Autoconfiguration).
  • Host samodzielnie generuje swój adres na podstawie prefiksu sieci.
  • Router przesyła prefiks w komunikatach Router Advertisement (RA).
  • Mechanizm ten nie wymaga obecności serwera DHCPv6.
  • Wykorzystuje metodę EUI-64 do generowania identyfikatora z adresu MAC.
  • Privacy Extensions: losowe generowanie ID w celu ochrony prywatności.
  • Wyzwania: ograniczona kontrola nad adresacją i starsze wersje bez opcji DNS.
Slide 19
20/30
IPv6: Usługa DHCPv6
  • Stanowy serwer DHCPv6 (Stateful): zarządza i przydziela konkretne adresy.
  • Bezstanowy serwer DHCPv6 (Stateless): dostarcza tylko opcje dodatkowe (DNS).
  • Router steruje wyborem trybu za pomocą flag M i O w komunikatach RA.
  • Flaga M (Managed): nakazuje użycie DHCPv6 do pobrania adresu.
  • Flaga O (Other): nakazuje użycie DHCPv6 do pobrania pozostałych opcji.
  • Niezgodność konfiguracji flag na routerze i kliencie to częsty problem.
  • Ważne: System Android domyślnie nie wspiera protokołu DHCPv6.
Slide 20
21/30
Protokół NDP: Neighbor Discovery Protocol
  • Odpowiednik protokołu ARP, działający w ramach protokołu ICMPv6.
  • Główne funkcje: odkrywanie sąsiadów oraz detekcja duplikatów (DAD).
  • Komunikaty: Neighbor Solicitation (NS) oraz Neighbor Advertisement (NA).
  • Komunikaty routera: Router Solicitation (RS) oraz Router Advertisement (RA).
  • Protokół o krytycznym znaczeniu dla poprawnego funkcjonowania sieci IPv6.
  • Blokowanie ruchu ICMPv6 na firewallach uniemożliwia poprawną pracę sieci.
  • Diagnostyka: np. `netsh interface ipv6 show neighbors` w Windows.
Slide 21
22/30
Diagnostyka IPv6: Mechanizm detekcji duplikatów (DAD)
  • Mechanizm aktywnie zapobiegający konfliktom adresów IP.
  • Przed zatwierdzeniem adresu host wysyła specjalne zapytanie NS.
  • Brak odpowiedzi oznacza, że wybrany adres jest unikalny w sieci.
  • W przypadku odpowiedzi adres jest wyłączany jako zduplikowany.
  • Błędy DAD mogą sugerować obecność pętli fizycznej w sieci.
  • Szczególnie istotne przy ręcznej (statycznej) konfiguracji adresacji.
  • Logi systemowe dostarczają szczegółowych informacji o błędach DAD.
Slide 22
23/30
Case Study 1: "Konflikt adresów w biurze"
  • Objawy: Dwa komputery cyklicznie tracą dostęp do zasobów sieciowych.
  • Monitorowanie: System zgłasza błąd "Wykryto konflikt adresów IP".
  • Analiza: Weryfikacja powiązań adresów MAC z IP w tablicy ARP.
  • Przyczyna: Drukarka sieciowa posiadała statyczny adres IP z puli DHCP.
  • Serwer DHCP przydzielił ten sam adres nowo podłączonemu laptopowi.
  • Rozwiązanie: Wykluczenie adresu drukarki z zakresu DHCP (rezerwacja).
  • Wniosek: Adresy statyczne muszą znajdować się poza zakresem dynamicznym.
Slide 23
24/30
Case Study 2: "Brak łączności po burzy"
  • Objawy: Użytkownicy w całym biurze zgłaszają brak Internetu.
  • Weryfikacja: Hosty otrzymały adresy z nieznanej sieci 192.168.1.x.
  • Brama domyślna wskazuje na urządzenie niebędące routerem firmowym.
  • Diagnoza: Rogue DHCP – wykryto obcy router podłączony do sieci lokalnej.
  • Działanie: Zlokalizowanie portu switcha na podstawie adresu MAC bramy.
  • Rozwiązanie: Usunięcie urządzenia i wdrożenie funkcji DHCP Snooping.
  • Wniosek: Brak kontroli nad fizycznym dostępem to poważne ryzyko.
Slide 24
25/30
Case Study 3: "Problem z dostępem do VLAN-ów"
  • Objawy: Komputer w dziale HR nie nawiązuje połączenia z serwerem.
  • Weryfikacja: Parametry IP są poprawne, ale brama domyślna nie odpowiada.
  • Switch: Port fizyczny został błędnie przypisany do VLAN IT zamiast HR.
  • Przyczyna: Pomyłka administratora podczas porządkowania kabli w szafie.
  • Rozwiązanie: Poprawne skonfigurowanie numeru VLAN na porcie przełącznika.
  • Wniosek: Lokalizacja gniazdka nie gwarantuje poprawnej konfiguracji logicznej.
  • Weryfikacja przynależności do VLAN to fundament diagnostyki w warstwie 2.
Slide 25
26/30
Narzędzia diagnostyczne: ipconfig oraz ifconfig
  • Podstawowe polecenia systemowe służące do weryfikacji konfiguracji IP.
  • `ipconfig /all` wyświetla adresy MAC, serwery DNS oraz status DHCP.
  • `ipconfig /release` i `/renew` pozwalają na odświeżenie dzierżawy adresu DHCP.
  • `ip addr` (w systemach Linux) to współczesny standard zamienny dla ifconfig.
  • Pozwala na błyskawiczne sprawdzenie otrzymanego adresu sieciowego.
  • Obecność adresu 169.254.x.x sugeruje brak kontaktu z serwerem DHCP.
  • Niezbędne do sprawdzenia maski podsieci oraz adresu bramy domyślnej.
Slide 26
27/30
Narzędzia diagnostyczne: Protokół ARP
  • Polecenie `arp -a` wyświetla aktualną zawartość tablicy ARP.
  • Pozwala upewnić się, czy host zna adres fizyczny bramy lub sąsiadów.
  • Błędne wpisy statyczne mogą powodować problemy po modernizacji sieci.
  • Umożliwia wstępne wykrycie ataku ARP Spoofing (te same MAC dla wielu IP).
  • Wyczyszczenie tablicy ARP bywa skutecznym sposobem na szybką naprawę.
  • Kluczowe narzędzie przy badaniu problemów wewnątrz lokalnego segmentu.
  • Pozwala na precyzyjną analizę powiązań między warstwą 2 a 3.
Slide 27
28/30
Narzędzia diagnostyczne: Program Wireshark
  • Umożliwia głęboką analizę nagłówków ramek Ethernet oraz pakietów IP.
  • Filtrowanie ruchu: po adresach MAC (`eth.addr`) oraz adresach IP (`ip.addr`).
  • Szczegółowa analiza przebiegu procesu DHCP (filtr `bootp`).
  • Wykrywanie konfliktów IP za pomocą mechanizmu Gratuitous ARP.
  • Możliwość monitorowania komunikatów ICMPv6 w nowych sieciach.
  • Pozwala uwidocznić problemy niewidoczne przy użyciu standardowych komend.
  • Narzędzie niezastąpione przy diagnostyce złożonych i nietypowych awarii.
Slide 28
29/30
Dobre praktyki: Profesjonalne zarządzanie adresacją
  • Wdrażanie systemów IPAM (IP Address Management) w większych sieciach.
  • Rezygnacja z arkuszy kalkulacyjnych na rzecz dedykowanych rozwiązań.
  • Dokładne dokumentowanie podsieci, VLAN-ów oraz wszystkich rezerwacji.
  • Czytelne oznaczanie urządzeń korzystających ze stałej adresacji IP.
  • Planowanie rozwoju infrastruktury z odpowiednim zapasem adresów.
  • Regularne przeprowadzanie audytów wykorzystania dostępnej przestrzeni.
  • Stosowanie spójnych standardów (np. .1 – brama, .10-.50 – serwery).
Slide 29
30/30
Podsumowanie wykładu 2
  • Poprawna adresacja MAC i IP to fundament wszelkiej komunikacji.
  • Protokół ARP/NDP to niezbędne spoiwo między warstwą łącza a sieciową.
  • Usługa DHCP automatyzuje pracę, ale wymaga starannej konfiguracji i nadzoru.
  • Standard IPv6 wprowadza nowe mechanizmy (SLAAC), które inżynier musi znać.
  • Bezpieczeństwo warstwy 2 (Port Security, Snooping) ma krytyczne znaczenie.
  • Skuteczna diagnostyka opiera się na systematycznym sprawdzaniu warstw modelu OSI.
  • W kolejnym wykładzie skupimy się na zagadnieniach rutingowych (routing).
Slide 30