2.3. Порядок выполнения расчетов и содержание отчета с помощью Стандартных приложений Windows для работы с Internet

Обозреватели Internet:MS Internet Explorer

Программы для работы с почтой и новостями Outlook Express – компонент MS Internet Explorer v.8.0 и старше Internet Mail и Internet News – компоненты MS Internet Explorer v.8.0 Microsoft Outlook for Windows из пакета MS Office

• Программы для общения в реальном времени: MS NetMeeting, MS Chat

Найти примеры следующих информационных ресурсов:

1. Информационное хранилище

2. Информационно-поисковая система

3. Базы знаний

4. Электронная библиотека

5. Электронная биржа

6. Информационный киоск

7. Видеотекст

8. Телетекст

9. Факсимильная связь

В отчете приводятся:

Оформить письменный отчет в MSWord, где отразить примеры следующих информационных ресурсов.

1. Информационное хранилище

2. Информационно-поисковая система

3. Базы знаний

4. Электронная библиотека

5. Электронная биржа

6. Информационный киоск

7. Видеотекст

8. Телетекст

9. Факсимильная связь

Практическое занятие № 2 Организация адресация сетей второго и третьего уровней модели сети

2.1. Цель практических занятий

Цель практических занятий состоит в том, чтобы освоить организацию адресации в сетях и правила преобразования адресов.

2.2. Основные теоретические положения

Для передачи данных и адресации на втором уровне эталонной модели OSI достаточно использовать линейную схему адресации, которая была рассмотрена ранее. На сетевом же уровне модели OSI необходимо использовать адресацию, которая позволила бы эффективно распределять адресное пространство в сети Интернет, а также устанавливать маршруты в ней. Это IP-адресация.

Каждый узел IP-сети имеет уникальный 32-битовый логический адрес. В отличие от МАС-адресов, IP-адреса имеют плоскую иерархическую структуру.

Структура IP-адреса.

Как было сказано выше, структура IP-адреса состоит из двух основных компонентов: части с обозначением сети и части с обозначением хоста. Но помимо этого для успешного соединения необходим по крайней мере еще один компонент – маска подсети.

Маска подсети используется для ограничения объема широковещательного трафика, а также для избежания напрасной траты адресов в сетях, так как зачастую большая часть из адресного пространства просто не используется. Причем компьютер, находящийся в одной подсети не может связаться с компьютером в другой подсети. Это одна из функций маршрутизаторов.

Маска подсети необходима во всех реализациях протокола IP. Она определяет, какая часть адреса относится к сети, а какая – к хосту. Для этого используется логическая операция «И». Операция «И» в двоичной арифметике выполняется очень просто. Она по сути представляет собой умножение значений в одинаковых позициях. Например, на рис указаны IP-адрес и маска подсети. Чтобы определить адрес сети (ту часть IP-адреса, которая определяет сеть, к которой он относится) достаточно просто перемножить значения позиций двоичного адреса и значения и значения соответствующих позиций двоичного представления маски подсети. Результатом является двоичное число, которое является адресом сети. Именно на этом и базируется пресловутая маршрутизация.

IP-адрес

1 0101100.00010000.00001111.00000001

1

Маска подсети

1111111.11111111.00000000.00000000

---------------------------------------------------

1

Адрес сети

0101100.00010000.00000000.00000000

Маршрутизация – действие по перенаправлению пакета из одной логической сети (или подсети) в другую. А маршрутизатор – устройство, выполняющее это действие.

При возникновении необходимости передать информацию с одного компьютера на другой хост отправителя берет IP-адрес хоста получателя и собственный IP-адрес, после чего над обоими адресами выполняется операция «И». Если полученный результат для обеих адресов является одинаковым, хост отправителя принимает предположение, что он находится в той же логической сети, что и хост получателя, и между ними возможно непосредственное взаимодействие. А если результаты окажутся разными, то предполагается, что хосты находятся в разных логических сетях и поэтому должны использовать маршрутизатор, чтобы связаться друг с другом.

На первый взгляд кажется, что маршрутизатор должен выполнять очень простые задачи. Но в действительности он должен иметь информацию обо всех сетях, чтобы иметь возможность перенаправить в них пакеты, передаваемые хостами. Кроме того, маршрутизатор должен правильно перенаправлять эти пакеты. И наконец, он должен ограничивать (или устранять) широковещательную рассылку. Именно последняя функция и определяет необходимость применения первой и второй из перечисленных выше.

Рассмотрим, как эти действия выполняются на практике. Чтобы передать информацию на любой хост, необходимо знать МАС-адрес (или другой адрес уровня 2) этого хоста. Такая проблема в плоской сети (плоской принято называть сеть, не сегментированую с помощью маршрутизатора) решается просто. Для определения МАС-адреса достаточно применить широковещательную рассылку по протоколу ARP. Но плоские сети имеют серьезные недостатки, связанные с масштабируемостью и производительностью, поскольку после передачи широковещательного сообщения его принимают и обрабатывают все хосты.

Например, представим себе, что в Интернет примерно через каждые 5 секунд происходит широковещательная рассылка запросов на получение IP-адресов со 100 миллионов хостов. В таком случае на каждый хост через каждую секунду будет поступать примерно 20 миллионов пакетов –1. При условии, что каждый пакет имеет размер в 60 байт, каждый хост должен будет обрабатывать примерно один гигабайт в секунду. Поэтому помимо минимальной необходимой для этого скорости соединения в 9.953 Гбит/c от хоста потребуется немаленькая производительность. При это м даже не учитывается лавинообразное увеличение количества широковещательной рассылки, которое происходит, если одно устройство начинает передавать широковещательные пакеты с максимальной скоростью. При возникновении такой неисправности может остановиться работа даже соединений локальной сети, поэтому можно только себе представить, что произойдет в большинстве соединений локальной сети.

По этой причине для фрагментации плоских сетей с разбиением на иерархические сети, состоящие из множества широковещательных доменов, применяются маршрутизаторы. Широковещательным доменом называется участок сети, которым ограничивается широковещательная пересылка. Маршрутизаторы сегментируют сети на широковещательные домены, что позволяет исключить перегрузку всех устройств в сети, связанную с обработкой широковещательных пакетов.

Преобразование IP-адреса из двоичного формата в десятичный.

В двоичном формате каждому биту в октете сопоставлено определенное десятичное число. Максимальное десятичное значение октета равно 255(участвует каждый бит). Каждый октет преобразуется в число отдельно от других.

Бит, установленный в 0, всегда соответствует нулевому значению. Бит, установленный в 1, может быть преобразован в десятичное число. Младший бит октета представляет десятичное число 1, а старший – 128. Максимальное значение октета (255) достигается, когда каждый его бит равен 1.

1

1

1

1

1

1

1

1

128

64

32

16

8

4

2

1

В следующей таблице показано, как биты одного октета преобразуются в десятичное число.

Двоичная запись	Значение бит	Десятичное число
00000000	0	0
00000001	1	1
00000011	1+2	3
00000111	1+2+4	7
00001111	1+2+4+8	15
00011111	1+2+4+8+16	31
00111111	1+2+4+8+16+32	63
01111111	1+2+4+8+16+32+64	127
11111111	1+2+4+8+16+32+64+128	255

Классы IP-адресов.

Благодаря тому, что каждая сеть, подключенная к Интернет, имеет свой уникальный IP-адрес, данные могут найти требуемого адресата. Для того, чтобы каждый сетевой адрес был уникальным и отличался от другого номера, организация под названиемAmericanRegistryforInternetNumbers (ARIN, http://www.arin.net) выделяет компаниям блоки IP-адресов в зависимости от размера их сетей.

Каждый IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера хоста (см. рис.). Сетевой номер идентифицирует сеть, к которой подключено устройство. Номер хоста идентифицирует устройство в этой сети (см. рис.).

Сеть #

Хост #

1 байт

1 байт

1 байт

1 байт

ARIN определяет 5 классов IP-адресов (см. табл.).

Таблица 1. Итоговые сведения о классах IP-адресов.

Класс	Пределы значений первого октета	Общее количество сетей		Назначение
А	00000001-01111111 (1-126)	126		Стандартный класс
В	10000000-01111111 (128-191)	16384		Стандартный класс
С	11000000-11011111 (192-223)	2 млн.		Стандартный класс
D	11100000-11101111 (224-239)	Не рассматривается		Многоадресная рассылка IP
E	240-255	Не рассматривается		Экспериментальн. класс

Только 3 класса (А,В,С) являются коммерчески используемыми, два других зарезервированы:

• D – для групповой адресации

• Е – для исследований

Блок приватных IP-адресов (не маршрутизируемых в интернете):

• 10.0.0.0-10.255.255.255

• 172.16.0.0-172.31.255.255

• 192.168.0.0-192.168.255.255 (RFC1918)

Глобальные адреса интернет-провайдерам и организациям выдаются компаниями ARIN (http://www.arin.net) и RIPE (http://www.ripe.net).

Адреса в подсетях и сетях, зарезервированные для широковещания.

IP-адреса, которые заканчиваются всеми двоичными единицами, зарезервированы для широковещания. Это справедливо как для сетей, так и для подсетей. Рассмотрим пример:

Подсеть	Двоичные числа в поле подсети	Диапазон двоичных чисел в поле хостов	Диапазон двоичных чисел в поле хостов
Первая	000	00000-11111	.0-.31
Вторая	001	00000-11111	.32-.63
Третья	010	00000-11111	.64-.95
Четвертая	011	00000-11111	.96-.127
Пятая	100	00000-11111	.128-.159
Шестая	101	00000-11111	.160-.191
Седьмая	110	00000-11111	.192-.223
Восьмая	111	00000-11111	.224-.255

Обратите внимание на IP-адрес 197.15.22.0. На первый взгляд он ничем не отличается от остальных. Однако так как сеть разделена на восемь подсетей, первые три бита заимствуются для задания номера подсети. Это означает, что для адресации хостов могут быть использованы только последние 5 бит. А так как все 5 бит единицы, то этот адрес является широковещательным.

Протокол преобразования адресов.

Протокол преобразования адресов (Address Resolution Protocol — ARP) использует­ся устройством для определения МАС-адреса по известному IP-адресу. Протокол ARP является необходимым для функционирования сети, поскольку для отправки пакета хосту необходимо знать его физический адрес.

Протокол ARP действует по следующему принципу. Если какой-либо хост должен вступить во взаимодействие с другим хостом в сети, программное обеспечение прото­кола ARP передает широковещательное сообщение по МАС-адресу, состоящему толь­ко из битов 1 (в шестнадцатеричном формате — ff-ff-ff-ff-ff-ff), но в заголовке IP этого пакета IP-адрес получателя указан обычным образом. Кроме того, в этом па­кете приведены обычным образом значения МАС-адреса и IP-адреса хоста отправите­ля. После получения такого пакета всеми устройствами локальной сети эти устройства вводят МАС-адрес и соответствующий IP-адрес устройства отправителя в свою табли­цу ARP для использования в будущем, а затем передают пакет программному обеспе­чению протокола IP для обработки. Программное обеспечение IP проверяет IP-адрес получателя и, если он совпадает с IP-адресом данного компьютера, отправляет (по методу одноадресатной рассылки) ответ ARP, содержащий и IP-адрес, и МАС-адрес, непосредственно на хост, передавший первоначальный запрос.

Затем хост отправителя вводит полученные значения IP-адреса и МАС-адреса в свою таблицу ARP и приступает к обмену данными. Таблица ARP применяется для того, чтобы устройствам не приходилось выполнять широковещательную рассылку за­просов для определения МАС-адреса устройства получателя каждый раз, когда требу­ется отправить пакет. Вместо этого программное обеспечение протокола вначале вы­полняет поиск в таблице ARP и, если в ней находится искомый IP-адрес, использует соответствующую запись таблицы.