Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Сетевые модели OSI и TCP / IP

Стр 1 из 10Следующая ⇒

Физические среды передачи данных

Под физической средой передачи данных понимается та, по которой проходит закодированная информация, прежде чем достигнуть адресата. Это может быть воздух, сетевые кабели, космическое пространство. Информация передается за счет изменения во времени какой-либо величиной f(t), например сила тока или напряжения. В качестве носителя информации выступает электромагнитное поле, материальным источником которого может служить электричество, свет, лазер, радиоволны. В начале 19 века Жан Батист Фурье вывел то, что любая периодическая функция может быть представлена в виде суммы синусов и косинусов. С помощью этого вычисляется каким должно быть напряжение, необходимое для того, чтобы закодировать ту или иную последовательности символов. Каждый сигнал обладает своей электромагнитной энергией. И ни один канал связи не может передавать сигналы без потери мощности. Проходя по каналам связи гармоники ряда Фурье уменьшаются в разной степени, а это приводит к искажениям данных. Этот диапозон частот называют полосой пропускания. Максимальная скорость передачи данных через канал тоже ограничена = 2Н*log(V,2) - где V - количество дискретных уровней (у нас их 2), а H - полоса пропускания. Это для идеальных каналов. Если обозначить за S - мощность сигнала, а за N-мощность шума, то максимальная скорость передачи данных = H*log(1+S/N,2).

Теперь о том с помощью чего мы можем передавать информацию:

1. Витая пара (twisted pair) – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Виды витых пар

- неэкранированная (без защитного экрана) - UTP
- экранированная (защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде медной сетки) - STP

- фольгированная (один общий внешний экран в виде фольги) - FTP

- фольгированная экранированная витая пара – S/FTP

Перекрёстный кабель (crossover cable): используется для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако некоторые сетевые карты способны автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него.

2. Коаксиальный кабель – электрический кабель, состоящий из двух, расположенных соосно центральных проводников, разделенных диэлектриком и экрана, который служит для передачи высокочастотных сигналов.

Оптоволоконные кабели.

Оптоволоконная система состоит из 3 основных компонентов: источник света, носителя и приемника сигнала. В общем случае оптоволоконный кабель состоит из футляра, в котором расположены оптоволоконные жилы. Оптоволоконная жила состоит из кожуха (пластик), оболочки (стекло) и сердечника (стекло). Сердечник очень-очень тонкий и имеет толщину с человеческий волос. Сердечник покрыт слоем стекла с более низким коэффициентом преломления, чем у оболочки. Это способствует предотвращению выхода света за пределы сердечника. Оптоволоконные жилы формируются в пучки, защищенные внешней оболочкой. Для передачи сигнала могут использоваться два типа источника света: светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Между источником и кабелем устанавливаются интерферометры, которые регулируют длину волны. Приемный конец оптического кабеля представляет собой фотодиод, генерирующий электрический импульс, когда на него падает свет. Различают одномодовое и многомодовое оптоволокно. Одномодовое оптоволокно значительно дороже.

Недостатки: высокая частота

Код 2В1Q: четыре допустимых уровня сигнала и каждые 2 бита информации (00,01,10,11) кодируются одним из 4 уровней напряжения. Его недостатки состоят в том, что наличие постоянной составляющей требует дополнительной обработки, да и реализация этого кода более сложная.

Код 2B1Q передает пару бит за один битовый интервал. Каждой возможной паре в соответствие ставится свой уровень потенциала. Паре 00 соответствует потенциал −2.5 В, 01 соответствует −0.833 В, 11 — +0.833 В, 10 — +2.5 В.

Передача маркера

Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит, дополняет информацией, которую он хочет передать и отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует,поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки.

Приоритетный доступ к кольцу:

-Любой кадр содержит приоритет от 0 до 7

-Станция может захватить маркер, если ее приоритет выше приоритета другой станции

-В противном случае станция записывает наивысший из приоритетов своих кадров в резервное поле маркера, как бы вставая в очередь на маркер

FDDI

- Fiber Distributed Data Interface–Оптоволоконный интерфейс распределённых данных;

- Разработана в 1986-1988гг институтом ANSI;

- Скорость 100 Мбит/с;

- Отказоустойчивость –распределенный механизм восстановления после аварии, свёртка кольца;

FDDI устанавливает применение двойных кольцевых сетей. Трафик по этим кольцам движется в противоположных направлениях. В физическом выражении кольцо состоит из двух или более двухточечных соединений между смежными станциями. Одно из двух колец FDDI называется первичным кольцом, другое-вторичным кольцом. Первичное кольцо используется для передачи данных, в то время как вторичное кольцо обычно является дублирующим.

Домены коллизий

Домен коллизий (collision domain) – это область сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой области коллизия возникла.

Для разбиения сети на домены коллизий применяются коммутаторы.

Алгоритм STP

Широковещательный шторм

Широковещательный шторм (англ. Broadcast storm) - лавина (всплеск) широковещательных (служебных) пакетов. Размножение некорректно сформированных широковещательных сообщений в каждом узле приводит к экспоненциальному росту их числа и парализует работу сети. Обычно такие пакеты используются сетевыми сервисами для оповещения станций о своем присутствии. Считается нормальным, если широковещательные пакеты составляют около 10% от общего числа пакетов в сети.

Поэтому замкнутые контуры запрещены.

Протокол STP

Основной задачей STP является приведение сети Ethernet с множественными связями к древовидной топологии, исключающей циклы пакетов. Происходит это путём автоматического блокирования избыточных в данный момент связей для полной связности портов. Протокол описан в стандарте IEEE 802.1D. Замкнутые контуры используются для резервирования – один канал функционирует, другой в горячем резерве.

Принцип действия

В сети выбирается один корневой коммутатор (англ. Root Bridge). – вручную или автоматически (минимальный MAC-адрес по пакетам BPDU).
Далее каждый, отличный от корневого, коммутатор просчитывает кратчайший путь к корневому (чем больше скорость, тем короче). Соответствующий порт называется корневым портом (англ. Root Port). У любого не корневого коммутатора может быть только один корневой порт.
После этого для каждого сегмента сети просчитывается кратчайший путь к корневому порту. Мост, через который проходит этот путь, становится назначенным для этой сети (англ. Designated Bridge). Непосредственно подключенный к сети порт моста — назначенным портом.
Далее на всех мостах блокируются все порты, не являющиеся корневыми и назначенными. В итоге получается древовидная структура (математический граф) с вершиной в виде корневого коммутатора.

Скорость, Мбит/с	STP Cost
4	5 000 000
10	2 000 000
16	1 250 000
100	200 000
1000	20 000
2000	10 000
10000	2 000

Табл. 1 Зависимость пути от скорости

Корневой порт ищется на каждом КОММУТАТОРЕ, назначенный – на каждом СЕГМЕНТЕ.

Internet Protocol

Internet Protocol или IP (англ. internet protocol — межсетевой протокол) — маршрутизируемый сетевой протокол, протокол сетевого уровня семейства TCP/IP.

Протокол IP используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного уровня) сетевой модели OSI — например, TCP — которые используют IP в качестве транспорта.

Версия 4

В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса. Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам — A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация).

Версия 6

В настоящее время вводится в эксплуатацию шестая версия протокола — IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями. Переход с IPv4 на IPv6 связан с трудоёмкой работой операторов связи и производителей программного обеспечения и не может быть выполнен одномоментно. На середину 2010 года в Интернете присутствовало более 3000 сетей, работающих по протоколу IPv6. Для сравнения, на то же время в адресном пространстве IPv4 присутствовало более 320 тысяч сетей, но в IPv6 сети гораздо более крупные, нежели в IPv4.

Пакет (датаграмма)

IP-пакет — форматированный блок информации, передаваемый по вычислительной сети. Соединения вычислительных сетей, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

· Версия — для IPv4 значение поля должно быть равно 4.

· IHL — длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах (dword). Именно это поле указывает на начало блока данных в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно 5.

· Идентификатор — значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке датаграммы. Для фрагментированного пакета все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.

· 3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.

· Смещение фрагмента — значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных.

· Протокол — идентификатор интернет-протокола следующего уровня (см. IANA protocol numbers и RFC 1700). В IPv6 называется «Next Header».

Из IPv6 убраны вещи, усложняющие работу маршрутизаторов:

Маршрутизаторы больше не разбивают пакет на части (возможно разбиение пакета с передающей стороны). Соответственно, оптимальный MTU придётся искать через Path MTU discovery. Для лучшей работы протоколов, требовательных к потерям, минимальный MTU поднят до 1280 байтов. Информация о разбиении пакетов вынесена из основного заголовка в расширенные.

Исчезла контрольная сумма. С учётом того, что канальные (Ethernet) и транспортные (TCP) протоколы тоже проверяют корректность пакета, контрольная сумма на уровне IP воспринимается как излишняя. Тем более каждый маршрутизатор уменьшает hop limit на единицу, что в IPv4 приводило к пересчёту суммы.

NNNNNNN

HHHHHHHH

0.0.0.0 – 127.255.255.255

Class B

NNNNNN

NNNNNNNN

HHHHHHHH

128.0.0.0 – 191.255.255.255

Class C

NNNNN

NNNNNNNN

HHHHHHHH

192.0.0.0 – 223.255.255.255

Class D

MMMM

Адрес группы multicast

224.0.0.0 – 239.255.255.255

Class E

XXXX

Зарезервировано

240.0.0.0 – 255.255.255.255

Бесклассовая адресация (англ. Classless Inter-Domain Routing, англ. CIDR) — метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям

Маска подсети – 32-битное двоичное число, использующееся в паре с IP-адресом и содержащее последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как адрес сети. 1 должны идти подряд с самого начала (длина адреса сети), а далее все 0 (длина адреса узла). Адреса/маски пишутся в десятичном, двоичном и 16 ричном формате. Маски можно через дробь писать (кол-во единичек).

Общее количество адресов подсети = 2^N, общее количество узлов подсети = 2^N-2 (т.к. 2 зарезервированы как Subnet и Broadcast). N-число бит адреса узла.

Чтобы найти Subnet и Broadcast, записываем адрес в двоичном виде в соответствии с маской. В Subnet адреса узла заменяем на 0, а в Broadcast на 1.

IANA (Internet assigned numbers authority – администрация адресного пространства Интернет) – некоммерческая организация, управляющая пространствами IP-адресов, доменов верхнего уровня, а также параметры прочих протоколов Интернета.

В настоящее время ощущается острый дефицит адресного пространства. Причины тому следующие – рост количества узлов и нерациональное использование адресного пространства. Чтобы ее смягчить, можно воспользоваться следующими методами: переход на IPv6, бесклассовая междоменная маршрутизация (отказ от использования классов сетей в пользу масок подсетей), использование NAT.

адресов битов префикс класс маска

1 0 /32 255.255.255.255

2 1 /31 255.255.255.254

4 2 /30 255.255.255.252

8 3 /29 255.255.255.248

16 4 /28 255.255.255.240

32 5 /27 255.255.255.224

64 6 /26 255.255.255.192

128 7 /25 255.255.255.128

256 8 /24 1C 255.255.255.0

512 9 /23 2C 255.255.254.0

1024 10 /22 4C 255.255.252.0

211 11 /21 8C 255.255.248.0

212 12 /20 16C 255.255.240.0

213 13 /19 32C 255.255.224.0

214 14 /18 64C 255.255.192.0

215 15 /17 128C 255.255.128.0

216 16 /16 1B 255.255.0.0

217 17 /15 2B 255.254.0.0

218 18 /14 4B 255.252.0.0

219 19 /13 8B 255.248.0.0

220 20 /12 16B 255.240.0.0

221 21 /11 32B 255.224.0.0

222 22 /10 64B 255.192.0.0

223 23 /9 128B 255.128.0.0

224 24 /8 1A 255.0.0.0

225 25 /7 2A 254.0.0.0

226 26 /6 4A 252.0.0.0

227 27 /5 8A 248.0.0.0

228 28 /4 16A 240.0.0.0

229 29 /3 32A 224.0.0.0

230 30 /2 64A 192.0.0.0

231 31 /1 128A 128.0.0.0

232 32 /0 256A 0.0.0.0

Трансляция сетевых адресов

NAT (от англ. Network Address Translation — «преобразование сетевых адресов») — это механизм в сетях TCP/IP, позволяющий преобразовывать IP-адреса транзитных пакетов.

Преобразование адресов методом NAT может производиться почти любым маршрутизирующим устройством — маршрутизатором, сервером доступа, межсетевым экраном. Наиболее популярным является SNAT, суть механизма которого состоит в замене адреса источника (англ. source) при прохождении пакета в одну сторону и обратной замене адреса назначения (англ. destination) в ответном пакете. Наряду с адресами источник/назначение могут также заменяться номера портов источника и назначения.

Проще говоря, каждый узел сети может использовать приватные адреса. Проходя через маршрутизатор NAT, происходит замена локального адреса на глобальный и наоборот, если в сеть приходит пакет.

Существует 3 базовых концепции трансляции адресов: статическая, динамическая, перегруженная.

Статический NAT — Отображение незарегистрированного IP адреса на зарегистрированный IP адрес на основании один к одному. Особенно полезно, когда устройство должно быть доступным снаружи сети.

Динамический NAT — Отображает незарегистрированный IP адрес на зарегистрированный адрес от группы зарегистрированных IP адресов. Динамический NAT также устанавливает непосредственное отображение между незарегистрированным и зарегистрированным адресом, но отображение может меняться в зависимости от зарегистрированного адреса, доступного в пуле адресов, во время коммуникации.

Перегруженный NAT (NAPT, NAT Overload, PAT, маскарадинг) — форма динамического NAT, который отображает несколько незарегистрированных адресов в единственный зарегистрированный IP адрес, используя различные порты. Известен также как PAT (Port Address Translation)

При перегрузке, каждый компьютер в частной сети транслируется в тот же самый адрес, но с различным номером порта.

Преимущества

NAT выполняет три важных функции.

1. Позволяет сэкономить IP-адреса (только в случае использования NAT в режиме PAT), транслируя несколько внутренних IP-адресов в один внешний публичный IP-адрес (или в несколько, но меньшим количеством, чем внутренних). По такому принципу построено большинство сетей в мире: на небольшой район домашней сети местного провайдера или на офис выделяется 1 публичный (внешний) IP-адрес, за которым работают и получают доступ интерфейсы с приватными (внутренними) IP-адресами.

2. Позволяет предотвратить или ограничить обращение снаружи ко внутренним хостам, оставляя возможность обращения изнутри наружу. При инициации соединения изнутри сети создаётся трансляция. Ответные пакеты, поступающие снаружи, соответствуют созданной трансляции и поэтому пропускаются. Если для пакетов, поступающих снаружи, соответствующей трансляции не существует (а она может быть созданной при инициации соединения или статической), они не пропускаются.

3. Позволяет скрыть определённые внутренние сервисы внутренних хостов/серверов. По сути, выполняется та же указанная выше трансляция на определённый порт, но возможно подменить внутренний порт официально зарегистрированной службы (например, 80-й порт TCP (HTTP-сервер) на внешний 54055-й). Тем самым, снаружи, на внешнем IP-адресе после трансляции адресов на сайт (или форум) для осведомлённых посетителей можно будет попасть по адресу http://example.org:54055, но на внутреннем сервере, находящимся за NAT, он будет работать на обычном 80-м порту. Повышение безопасности и скрытие «непубличных» ресурсов.

Недостатки

1. Не все протоколы могут «преодолеть» NAT. Некоторые не в состоянии работать, если на пути между взаимодействующими хостами есть трансляция адресов. Некоторые межсетевые экраны, осуществляющие трансляцию IP-адресов, могут исправить этот недостаток, соответствующим образом заменяя IP-адреса не только в заголовках IP, но и на более высоких уровнях (например, в командах протокола FTP).

Протокол DHCP.

DHСP–принцип работы

1.DHCPDISCOVER –поиск доступных DHCP серверов

2.DHCPOFFER –сервер предлагает клиенту адрес

3.DHCPREQUEST –выбор клиентом одной конфигурации из предложенных, извещение серверов

4.DHCPACK –подтверждение сервером выбранной конфигурации

Работа протокола DHCP базируется на классической схеме клиент-сервер. В роли клиентов выступают компьютеры сети, стремящиеся получить IP-адреса в так называемую аренду, а DHCP-серверы выполняют функции диспетчеров, которые выдают адреса, контролируют их использование и сообщают клиентам требуемые параметры конфигурации. Сервер поддерживает пул свободных адресов и, кроме того, ведет собственную регистрационную базу данных. Взаимодействие DHCP-серверов со станциями-клиентами осуществляется путем обмена сообщениями.

Управление IP-адресами

Протокол DHCP поддерживает три механизма выделения адресов: автоматический, динамический и ручной. В первом случае клиент получает постоянный IP-адрес, в последнем DHCP используется только для уведомления клиента об адресе, который администратор присвоил ему вручную

Выдача адреса в аренду производится по запросу клиента. DHCP-сервер гарантирует, что выделенный адрес до истечения срока его аренды не будет выдан другому клиенту; при повторных обращениях сервер старается предложить клиенту адрес, которым тот пользовался ранее. Протоколом предусмотрена также выдача IP-адреса в неограниченное пользование. При острой нехватке адресов сервер может сократить срок аренды адреса по сравнению с запрошенным.

MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде, также Hardware Address) — это уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице оборудования компьютерных сетей. Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одно из трёх пространств MAC-адресов, управляемых IEEE: MAC-48, EUI-48 и EUI-64. Адреса в каждом из пространств теоретически должны быть глобально уникальными. Не все протоколы используют MAC-адреса, и не все протоколы, использующие MAC-адреса, нуждаются в подобной уникальности этих адресов.

В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого (сетевого) уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях TCP/IP).

17вопрос. Маршрутизация, основные понятия, классификация протоколов.

Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению.

Необходимо знать: Адрес назначения, Возможные маршруты, Лучший маршрут

Таблица маршрутизации — электронная таблица (файл) или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе или сетевом компьютере, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. Является простейшей формой правил маршрутизации.

Таблица маршутизации обычно содержит:

--адрес сети или узла назначения, либо указание, что маршрут является маршрутом по умолчанию

--маску сети назначения

--шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения

--интерфейс (в зависимости от системы это может быть порядковый номер, символьное имя устройства)

--метрику — аддитивная характеристика протяженности маршрута, например: количество хопов, вносимые задержки или надёжность сетей.

Обязательные поля таблицы маршрутизации: Адрес сети назначения, Адрес следующего маршрутизатора, Адрес (номер) порта (текущего маршрутизатора) Дополнительные поля: Маска подсети,Метрика, TTL, Источник записи

Источники записей в таблицах маршрутизации: Автоматически –информация о непосредственно подключённых сетях и служебные записи. Вручную -администратор сети добавляет записи и Динамически –протоколы маршрутизации заносят в таблицу временные записи о состоянии сети

Маршрутизация пакета

1.Из кадра, поступившего на входной интерфейс маршрутизатора, извлекается IP-пакет; анализируется его адрес назначения.

2.По этому адресу из таблицы маршрутизации определяется IP-адрес следующего маршрутизатора, транслируется в локальный адрес.

3.Исходный пакет упаковывается в кадр нижележащей технологии и отправляется на следующий маршрутизатор.

4.Шаги 1-3 повторяются, пока пакет не попадет в сеть назначения.

Протокол маршрутизации — это сетевой протокол, используемый маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в составной компьютерной сети.

Задачидинамических протоколов маршрутизации

-Динамически определять и заполнять таблицу маршрутизации

-Определять лучший маршрут

-Отслеживать нерабочие маршруты

-Обладать минимальным временем схождения

-Препятствовать образованию петель

Протоколы маршрутизации делятся на два вида, зависящие от типов алгоритмов, на которых они основаны:

1)Дистанционно-векторные протоколы, основаны на Distance Vector Algorithm (DVA);

· Вектором расстояний называется набор пар ("Сеть", "Расстояние до этой сети"), извлеченный из таблицы маршрутов

· Работа протоколов:

-Маршрутизаторы периодически рассылают вектор расстояний соседним маршрутизаторам.

-При получении вектора маршрутизатор дополняет его своей информацией и рассылает дальше.

-После завершения рассылки выбирается лучший маршрут до каждой сети.

-Процесс периодически повторяется для актуализации таблицмаршрутизации.

· Предназначены для небольших сетей.

Протоколы состояния каналов связи, основаны на Link State Algorithm (LSA).

· Работа протоколов:

-Маршрутизаторы периодически рассылают короткие сообщения HELLO.

-На основании такого обмена маршрутизаторы получают информацию о всех связях в сети (граф сети).

-Перестроение графа –только при изменении какой-либо связи. Экономия трафика.

· Предназначены для больших сетей.

Вопрос. Протокол RIP.

RIP - Внутренний протокол маршрутизации дистанционно-векторного типа. Использует количество хопов (hop count) в качестве метрики (Метрика –аддитивная характеристика протяженности маршрута).

Версии: 1)RIPv1 –RFC 1058; 2)RIPv2 –поддержка масок подсетей (CIDR)–RFC 2453; 3)RIPng –RIPv2 с поддержкой IPv6 –RFC 2080

В этом протоколе все сети имеют номера (способ образования номера зависит от используемого в сети протокола сетевого уровня), а все маршрутизаторы - идентификаторы. Протокол RIP широко использует понятие "вектор расстояний". Вектор расстояний представляет собой набор пар чисел, являющихся номерами сетей и расстояниями до них в хопах.

Вектора расстояний итерационно распространяются маршрутизаторами по сети, и через несколько шагов каждый маршрутизатор имеет данные о достижимых для него сетях и о расстояниях до них. Если связь с какой-либо сетью обрывается, то маршрутизатор отмечает этот факт тем, что присваивает элементу вектора, соответствующему расстоянию до этой сети, максимально возможное значение, которое имеет специальный смысл - "связи нет". Таким значением в протоколе RIP является число 16.

Адаптация RIPк изменениям состояния сети

-Истечение времени жизни маршрута (TTL)(Рассылка векторов –30 сек, TTL –180 сек)

-Указание специальной метрики (бесконечности) до сети, ставшей недоступной (Count to Infinity)

RIP. Методы борьбы с ложными маршрутами

-Расщепление горизонта (Split horizon) Маршрутная информация никогда не передаётся маршрутизатору, от которого она получена (т.е. следующему на данном маршруте)

-Триггерные обновления (Triggered updates) При получении данных об изменении метрики маршрутизатор не ждет 30 сек, а рассылает обновлённый вектор расстояний немедленно. Метод позволяет предотвратить распространение устаревших сведений о несуществующих маршрутах (не в 100% случаев). Метод сильно нагружает сеть служебным трафиком

-Замораживание изменений (Hold down) Введение таймаута на принятие данных о сети, ставшей недоступной. Предотвращает принятие устаревших сведений о некотором маршруте от удаленных от отказавшей сети маршрутизаторов.

Преимуществом протокола RIP является его вычислительная простота, а недостатками - увеличение трафика при периодической рассылке широковещательных пакетов и неоптимальность найденного маршрута.

Вопрос. Протокол OSPF.

- внутренний протокол маршрутизации типа «состояния связей»

- разработан IETF в 1988 г., принят в виде стандарта RFC 2328 в 1991г.

- использует в качестве метрики показатели качества обслуживания (QoS): пропускную способность, вносимые задержки, надежность каналов.

OSPF – этап работы:

1. Обмен HELLO-пакетами для поиска соседей(После инициализации модуля OSPF (например, после подачи питания на маршрутизатор) через все интерфейсы, включенные в OSPF-систему, начинают рассылаться Hello-сообщения.Задача Hello-протокола - обнаружение соседей и установление с ними отношений смежности. Соседями называются OSPF-маршрутизаторы, подключенные к одной сети (к одной линии связи) и обменивающиеся Hello-сообщениями. Смежными называются соседние OSPF маршрутизаторы, которые приняли решение обмениваться друг с другом информацией, необходимой для синхронизации базы данных состояния связей и построения маршрутов.)

Обмен hello-пакетами через все интерфейсы на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы разделяющие общий канал передачи данных становятся соседями, после установления договоренности о параметрах hello-пакетов.

2. Построение баз данных состояния каналов

- Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии соседства синхронизирует между собой базу данных состоянии каналов. БД состояния каналов – список всех записей о состоянии каналов.

- Рассылка объявлений о состоянии канала всем маршрутизаторам в состоянии соседства

- При получении объявления от соседа – дополнение своей БД состояния каналов и рассылка копии исходного объявления всем другим соседям. Объявление о состоянии канала описывает все каналы маршрутизатора, все интерфейсы и состояние каналов.

3. Вычисление кратчайших путей (алгоритм Дийкстры)

Алгоритм Дийкстры – алгоритм на графах, позволяющий найти кратчайшее расстояние от одной из вершин графа до всех остальных (работает только для графов без ребер отрицательного веса)

4. Заполнение таблиц маршрутизации

OSPF – сообщения HELLO:

- Рассылаются маршрутизатором соседям каждые 10 сек.

- В случае изменения топологии маршрутизатор перестраивает граф и таблицу и извещает соседей об измененной связи

OSPF – механизмы:

- TTL записей топологической базы, актуализация: Link-State Request, Link-State Update

- Периодическая инициализация топологических баз (аналог RIP)

- Исключена вероятность распространения устаревшей ложной информации о доступности сетей

- Поддержка QoS на уровне метрики

- Поддержка балансировки нагрузки (хранит несколько маршрутов с одинаковой метрикой)

- Обладает высокой вычислительной сложностью:

-Сеть разбивается на т.н. области сети (зоны);

-OSPF работает на мощных аппаратных маршрутизаторах

Транспортный уровень

Транспортный уровень. Он обеспечивает передачу данных вышестоящим уровням с определенной степенью надежности и способен обнаружить и исправить ошибки при передаче. Он разбивает данные, полученные от сеансового уровня на пакеты, нумерует их, упорядочивает и управляет потоком.

Протоколы транспортного уровня стека TCP/IP

- Transmission control protocol (TCP)

- с установкой логического соединения до передачи данных

- с подтверждением доставки данных

- надёжность в ущерб скорости

- User datagram protocol (UDP)

- без установки логического соединения

- без подтверждения доставки данных

- скорость в ущерб надёжности

Порты и сокеты

Порт – системная очередь пакетов к точке входа прикладного процесса (не путать с портами оборудования: USB, COM, PS/2 и т.д.)

IP-адрес однозначно идентифицирует сетевой интерфейс в пределах составной сети

Порт однозначно идентифицирует прикладной процесс в пределах компьютера

TCP и UDP порты

- Множества TCP и UDP портов не пересекаются (независимы)

- Приложениям, использующим TCP (UDP), назначаются порты TCP (UDP)

- TCP 1750 и UDP 1750 никак не связаны – могут быть присвоены разным приложениям

- Совпадающие номера портов для приложений, использующих TCP и UDP в разных режимах (DNS, 53)

- Для каждого порта существует 2 очереди дейтаграмм: входящая и исходящая

- Мультиплексирование – процедура приёма протоколом TCP (UDP) данных, поступающих от нескольких прикладных служб (по портам), и формирования единого потока дейтаграмм

- Демультиплексирование – распределение протоколом TCP (UDP) поступающих с сетевого уровня пакетов между набором высокоуровневых служб, идентифицированных номерами портов

Основные номера портов.

UDP: RIP (520), SNTP (161), DNS (53)

TCP: SMTP (25), DNS (53)

Система доменных имен.

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене.

DNS обладает следующими характеристиками: