Передавання даних в об'єднаній мережі

Передавання даних в об'єднаній мережі, яка використовує набір комуніка­ційних протоколів TCP/IP, реалізоване на основі стандартів, які описують роботу протоколів різних рівнів цього стека.

 

На рис. 8.10 наведено структуру корпоративної мережі, до складу якої входять дві локальні мережі S1 і S2, об'єднані засобами глобальної мережі S3. На кінцевих вузлах мережі (комп'ютерах) функціонують чотири рівні, а на проміжних (маршрутизаторах) - два рівні протоколів стека TCP/IP. При цьому фізичний і канальний рівні як кінцевих, так і проміжних вузлів зорієнтовані на технологію тієї мережі, до складу якої вони входять. Так, фізичний ФРІ і канальний КР1 рівні першого порту маршрутизатора МІ підтримують технологію локальної мережі S1 (наприклад, Ethernet), а фізичний ФР2 і канальний КР2 рівні його другого порту -технологію глобальної мережі S2 (наприклад, Х.25). Відповідно перший порт маршрутизатора МІ під'єднується до фізичного середовища локальної мережі S1 за допомогою мережевого адаптера МА, а другий порт до лінії зв'язку глобальної мережі S2 - за допомогою модема МД.

На схемі показано рівні протоколів комп'ютерів РС1.2 мережі S1 і РС3.2 мережі S3, між якими відбувається обмін даними.

Протоколи прикладного рівня кінцевих вузлів формують запити у вигляді "потоку даних", які передаються протоколам транспортного рівня. При цьому кожній службі прикладного рівня виділяється своя точка входу (порт) в протоколи транспортного рівня. Кожному порту групою IANA присвоюється свій номер (ідентифікатор) з діапазону від 0 до 65536. Найбільш поширені порти отримують номери з діапазону від 0 до 1024. Наприклад, служба пересилки файлів FTP використовує порт 21 протоколу TCP, а служба TFTP — порт 69 протоколу UDP, служба доменних імен DNS - порт 53.

Додаток прикладного рівня одного вузла формує запит до іншого вузла у вигляді потоку даних, додаючи до нього свою службову інформацію. Службова інформація прикладного рівня містить так званий сокетп — набір параметрів, які ідентифікують адресу отримувача запиту та номер порту входу у відповідний додаток цього вузла. При цьому номер порту для додатка клієнта автоматично вводиться операційною системою при обробці запиту на обслуговування, а ГР-адреса отримувача запиту - за допомогою централізованої служби доменної системи імен DNS.

Протокол UDP формує з отриманого з верхнього рівня потоку даних дейта-граму, яка передається ГР-протоколом в мережу без встановлення попереднього зв'язку з абонентом.

На відміну від протоколу UDP протокол TCP буферизує потік байт, які надходять з протоколів верхнього рівня і встановлює з адресатом логічний зв'язок. У процесі переговорів TCP-протоколи двох вузлів узгоджують максимальний розмір сегментів, які будуть передаватися в мережу, число сегментів, які можна передати, не отримавши на них підтвердження, та деякі інші параметри. Після цього протокол TCP розбиває потік даних на сегменти певного розміру, нумерує їх, додає до кожного з них свою службову інформацію, яка містить також отриманий із верхнього рівня сокет. Для встановлення маршруту, формування, відправки і отримання пакетів використовується IP-протокол рівня мережевої взаємодії.

Протокол TCP вимагає від адресата підтвердження правильності усіх отриманих повідомлень і за необхідності здійснює їх повторну передачу. Правильність отриманих сегментів підтверджується адресатом шляхом посилання спеціальних повідомлень - квитанцій. При цьому використовується алгоритм ковзаючого вікна. Протокол TCP перевіряє на помилки всі отримані від адресата пакети і за необхідності вимагає від нього повторити передачу пакетів, в яких були виявлені помилки. Отримані з мережі з порушенням нумерації сегменти ТСР-протокол розташовує згідно з їх номерами. За виявлення втрачених сегментів посилає запит на їх повторну передачу.

IP-протокол, отримавши від верхнього рівня сегменти даних, формує на їх основі IP-пакети, формат яких був розглянутий вище. Перед відправленням пакета адресату IP-протокол визначає, в якій мережі (внутрішній чи зовнішній) знаходиться отримувач пакета. Якщо адресат належить локальній мережі, то на основі аналізу ARP-таблиці визначається МАС-адреса його мережевого адаптера. Якщо ж пакет відправляється зовнішньому адресату, то він направляється шлюзу за замовчуванням, тобто маршрутизатору МІ. Отримавши від верхнього рівня ІР-пакети протоколи рівня мережевих інтерфейсів (КР1 - ФРІ), їх інкапсулюють у кадри (фрейми) мережі S1 та перетворюють послідовність біт у послідовність електричних сигналів, які передаються у фізичне середовище.

На відміну від протоколів прикладного і транспортного рівня, які функціо­нують тільки на кінцевих вузлах мережі, протоколи мережевої взаємодії і прото­коли мережевих інтерфейсів функціонують як на кінцевих (хостах), так і на проміжних (маршрутизаторах, шлюзах, хопах) вузлах об'єднаної мережі. Програм­ні модулі ЕР-протоколу, які встановлюються на маршрутизаторах, для вибору маршруту і просування пакета мережею використовують таблиці маршрутизації.

Якщо максимально допустимий розмір кадрів глобальної мережі S2 менший за розмір кадрів мережі S1, то протоколи мережевих інтерфейсів маршрутизатора МІ (КР2 - ФР2) здійснюють фрагментацію пакетів, тобто їх поділ у 2 рази із вказанням у заголовку параметрів фрагментації. Модем другого порту маршрутизатора МІ виконує логічне та фізичне кодування та частотну (FDM) або часову (TDM) модуляцію електричних сигналів, які передаються у лінію зв'язку глобальної мережі S2. Якщо максимально допустимий розмір кадрів мережі S3 більший за розмір кадрів мережі S1, то маршрутизатор М2 не буде збирати ці фрагменти у більші, оскільки вони можуть доставлятися адресату за різними маршрутами. Функцію збирання фрагментів у пакети виконує адресат на основі отриманих параметрів фрагментації.

Після закінчення процесу обміну повідомленнями TCP-протоколи розрива­ють логічне з'єднання між кінцевими вузлами РС1.2 та РС3.2 об'єднаної мережі.

Запитання для самоконтролю:

1. Опишіть загальні принципи побудови об'єднаних мереж.

2. Які види маршрутизації пакетів Ви знаєте?

3. В яких мережах використовують багатокрокову маршрутизацію?

4. У чому полягає суть однокрокової маршрутизації?

5. У чому полягає суть динамічної однокрокової маршрутизації?

6. Які види однокрокової маршрутизації Ви знаєте?

7. Які і скільки адрес може мати маршрутизатор?

8. Яку інформацію містить маршрутна таблиця?

9. Яке основне призначення маршрутизатора?

10. Якими параметрами характеризується маршрутизатор?

11. Які функції виконують протоколи маршрутизації маршрутизатора?

12. Які функції виконують мережеві протоколи маршрутизатора?

13. Які функції виконують протоколи канального рівня маршрутизатора?

14. Які функції виконують протоколи фізичного рівня маршрутизатора?

15. Як класифікуються маршругизатори за місцем застосування?

16. Коротко охарактеризуйте стек комунікаційних протоколів TCP/IP.

17. Охарактеризуйте прикладний рівень стека TCP/IP.

Охарактеризуйте транспортний рівень стека TCP/IP.

Охарактеризуйте рівень міжмережевої взаємодії стека ТСР/IР.

Охарактеризуйте рівень мережевих інтерфейсів стека ТСР/ГР.

Як змінюються назви одиниць інформації при їх передаванні між
протоколами стека ТСР/IР?

Які основні поля містить заголовок ІР-пакета?

Який протокол стека ТСРЛР відповідає за адресацію пакетів?

Яка довжина і структура ІР-адреси?

Охарактеризуйте класи IP-адрес протоколу IPv4.

Які виділені адреси протоколу IPv4 Ви знаєте?

Для ІР-адреси 130.60.18.4 вкажіть клас, ідентифікатор мережі та
ідентифікатор хоста.

Яке найбільше число хостів може містити ІР-мережа 223. 12.36.0?

Який найменший і найбільший ідентифікатор хоста може містити ІР-
адреса 190.20.36.12?

З якою метою в IP-мережах використовують маски?

Вкажіть маски за замовчуванням для класів А, В і С IP-адрес.

Для ІР-адреси 120.35.14.8 з маскою 255.255.0.0 назвіть ідентифікатор
мережі та ідентифікатор хоста.

Хто може присвоїти мережі передавання даних ІР-адресу?

Які параметри кожному вузлу IP-мережі повинен присвоїти адміністратор?

Виберіть ідентифікатори для портів двох маршрутизаторів, які знахо­
дяться в ІР-мережі 194.36.41.0?

З якою метою в IP-мережах використовують протокол DHCP?

Охарактеризуйте мережу Intranet.

На основі якої інформації маршрутизатори об'єднаної мережі вибирають
маршрут ІР-пакета?

Які параметри найчастіше використовують у маршрутних таблицях стека
ТСР/IР?

Назвіть основні джерела записів інформації в таблицях маршрутизації
стека ТСРЛР?

З якою метою виконують структуризацію ІР-мережі?

Яку послідовність дій необхідно виконати під час структуризації ІР-
мережі за допомогою масок?

Вкажіть маску підмереж для розбиття ІР-мережі 130.28.0.0 на чотири
підмережі.

Розкрийте ідею безкласової міждоменної адресації CIDR.

Яку інформацію містять таблиці маршрутизації CIDR?

Які переваги безкласової міждоменної адресації CIDR?

Який набір параметрів містить сокет (службова інформація прикладного
рівня)?

Який протокол транспортного рівня стека TCP/IP формує дейтаграми?

Який протокол транспортного рівня стека TCP/IP формує сегменти?

Який протокол стека TCP/IP формує ІР-пакети?

Який протокол стека TCP/IP встановлює з адресатом логічний зв'язок?

Які три типи адрес використовують протоколи стека TCP/IP?

Як стеком TCP/IP здійснюється відображення IP-адрес на локальні
адреси?

Яке призначення ARP-таблиць?

Як стеком TCP/IP відображаються символьні імена на ІР-адреси?

Яке призначення служби DNS?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Буров Є. Комп'ютерні мережі. - Львів: СП "Бак", 2002. - 536 с

Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер,
Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2002. - 672 с.

Куроуз Дж., Росс Л. Компьютерные сети. - 2-е изд. - СПб.: Питер, 2004.
- 765 с.

Палмер М., Синклер Р.Б. Проектирование и внедрение компьютерных
сетей: Учебный курс. - 2-е изд., перераб. и доп.: Пер. с англ. - СПб.: Петербург,
2004. - 752 с.

Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлинг. - СПб.:
Питер, 2003. - 783 с.

Таненбаум. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2002. - 848 с.

Ирвин Дж., Харль Д. Передача даних в сетях: инженерний подход: Пер. с
англ. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 448 с.

Компьютерные сети и сетевые технологии: Пер. с англ. / М. Спортак,
Ф. Паппас и др. - К.: ООО "ТИД "ДС", 2002. - 736 с.

Microsoft TCP/IP: Учебный курс / Пер. с англ. — М.: Издательский отдел
"Русская Редакция" ТОО "Channel Trading Ltd", 1998. - 392 с.

Основи техніки передавання інформації: Підручник / Р. Квєтний,
М. Компанец, С. Кривогульченко, А. Кулик. - Вінниця: УНГВЕРСУМ-Вінниця,
2002. - 358 с

Лагутенко О.И. Модемы: Справочник пользователя. — Спб.: Лань, 1997. —
368 с.

Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов / Под ред. В.П. Шу­
валова. - М.: Радио и связь, 1990. - 464 с.

Дженнингс Ф. Практическая передача данных: Модемы, сети и про­
токолы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989.

Шатт С. Мир компьютерных сетей: Пер. с англ. - К.: BHV, 1996.

Лохмотко В.В., Пирогов К.И. Анализ и оптимизация цифровых сетей
интегрального обслуживания. — Минск, 1991.