III. Однонаправленная, широковещательная и групповая типы связи.

В IPv4 сети узлы могут взаимодействовать одним из трех способов:

Однонаправленная связь – это процесс отправки пакета от одного узла другому узлу.

Широковещательная связь – это процесс отправки пакета от одного узла всем узлам сети.

Групповая связь – это процесс передачи пакета от одного узла выбранной группе узлов.

Эти три типа взаимодействия используются для различных целей в сети передачи данных. Во всех трех случаях IPv4 адрес исходного узла располагается в заголовке пакета как адрес источника.

Однонаправленная передача

Однонаправленная связь используется для нормального от-узла-к-узлу взаимодействия и в клиент-серверной, и в одноранговой сетях. Однонаправленный пакет использует адрес узла устройства назначения как адрес назначения и может быть перенаправлен через сеть. Широковещательный и групповой, однако же, используют специальные адреса как адреса назначения. Используя эти специальные адреса, широковещательные, как правило, ограничиваются локальной сетью. Набор групповых передач может быть также ограничен локальной сетью или перенаправлять через сети.

В IPv4 сети, однонаправленный адрес, применяемый для конечного устройства, называется адресом узла. Для однонаправленной связи, адреса узлов, закрепленные за двумя конечными устройствами, используются в качестве IPv4 адресов источника и назначения. В процессе инкапсуляции, узел источника помещает свой IPv4 адрес в заголовок однонаправленного пакета как адрес источника, а IPv4 адрес узла назначения – как адрес назначения. Связь с использованием однонаправленного пакета может быть установлена и между сетями, используя те же адреса.

Широковещательная передача

Так как широковещательная передача используется для отправки пакетов всем узлам в сети, пакет использует специальный широковещательный адрес. Когда узел получает пакет с широковещательным адресом в качестве адреса назначения, он обрабатывает его так, как если бы пакет был отправлен на его (узла) однонаправленный адрес.

Широковещательная передача используется для локальных или специальных серверов/устройств, у которых неизвестен адрес, или когда узлу необходимо передать информацию всем узлам в сети.

Несколько примеров использования широковещательной передачи:

• Отображение верхнего уровня адресов на нижний уровень адресов;

• Запрос адреса;

• Обмен информации о маршрутизации по протоколам маршрутизации.

Когда узлу нужна информация, он отправляет запрос на широковещательный адрес. Все узлы в сети получают и обрабатывают этот запрос. А один или несколько узлов, имеющие запрашиваемую информацию, ответят, как правило, с использованием однонаправленной связи.

Точно так же, когда узлу необходимо отправить информацию узлам в сети, он создает и отправляет широковещательный пакет с данной информацией.

В отличие от однонаправленного взаимодействия, в котором пакеты могут быть направлены между сетями, широковещательные пакеты обычно ограничиваются локальной сетью. Это ограничение зависит от настроек маршрутизатора, который граничит с сетью, и типа широковещания. Есть два типа широковещания: прямое и ограниченное.

Направленное широковещание

Направленное широковещание – это отправка пакета всем узлам в конкретной сети. Этот тип широковещания полезен для отправки широковещательных пакетов от узлов вне локальной сети. Например, для узла вне сети, взаимодействующего с узлами в сети 172.16.4.0 /24, адрес назначения пакета будет 172.16.4.255. Хотя маршрутизаторы не передают направленные широковещательные пакеты по умолчанию, они могут быть настроены на это.

Ограниченное широковещание

Ограниченное широковещание используется для взаимодействия, ограниченного узлами локальной сети. Пакеты используют в качестве IPv4 адрес назначения 255.255.255.255. Маршрутизаторы не передают это широковещание. Пакеты, адресованные на ограниченный широковещательный адрес, могут применяться только в локальной сети. По этой причине, IPv4 сеть называется еще и широковещательным доменом. Маршрутизаторы формируют границу для широковещательного домена.

Например, узел в сети 172.16.4.0 /24 будет широковещать всем узлам в этой сети, используя пакет с 255.255.255.255 в качестве адреса назначения.

Как вы узнали ранее, когда пакет отправляется широковещательно, он использует ресурсы сети, а также заставляет каждый узел в сети, который получил пакет, обрабатывать его. Таким образом, широковещательная передача должен быть ограничен так, чтобы это не сказалось отрицательно на производительности сети или устройства. Так как маршрутизаторы разделяют широковещательные домены, подразделение сетей с избыточным широковещанием может улучшить производительность сети.