Уровень сетевых интерфейсов

У нижнего уровня стеки TCP/IP задача существенно проще – он отвечает только за организацию интерфейса с частными технологиями подсетей. Перемещение пакета IP можно рассматривать как последовательность «прыжков» от одного шлюза до другого. Каждый раз на очередном шлюзе в результате работы протоколов межсетевого уровня определяется сетевой адрес следующего по маршруту шлюза. Чтобы добраться до него, надо пересечь некоторую подсеть, для этого протоколы TCP/IP должны обратиться к транспортным средствам данной промежуточной подсети. Упрощенно задача обеспечения интерфейса между двумя технологиями сводится, во-первых, к определению способа упаковки (инкапсуляции) пакета IP в единицу передаваемых данных промежуточной сети, а во-вторых, к определению способа преобразования сетевого адреса следующего шлюза в новый тип адреса, который принят для адресации узлов в технологии данной промежуточной сети.

Такой подход делает составную сеть TCP/IP открытой для включения в себя любой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда.

Уровень сетевых интерфейсов в стеке TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные технологии физического и канального уровней: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, для глобальных сетей – протоколы соединений «точка-точка», SLIP и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов х.25, frame relay.

Нижним уровнем стека протокола TCP/IP является уровень сетевого доступа, характеризующего физический посредник, платы сетевого интерфейса (NIC - Network Interface Card) и их драйверы. Средства уровня сетевых интерфейсов отвечают за пересылку групп битов – фреймов – платой NIC через среду передачи данных на принимающие их компьютер или компьютеры.

Для исполнения этих функций системы Windows поддерживают спецификацию NDIS (Network Driver Interface Specification – спецификация стандартного интерфейса сетевых адаптеров) различных версий. Системы Windows2000 принимают спецификацию NDIS 5.0, которая включает в себя такие возможности.

• поддержка стандарта Plug and Play;

• управление питанием NDIS - простого сетевого подключения платы сетевых адаптеров могут перейти в спящий режим и активироваться при возобновлении работы с сетью;

• поддержка единого формат INF инсталляционных файлов для всех операционных систем Windows.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека tcp/ip

Рассматривая многоуровневую архитектуру TCP/IP, можно выделить в ней, подобно архитектуре OSI, уровни, функции которых зависят от конкретной технической реализации сети, и уровни, функции которых ориентированы на работу с приложениями. Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная смена сетевого оборудования в общем случае не должна влиять на работу приложений, если они получают доступ к сетевым возможностям через протоколы прикладного уровня.

Протоколы транспортного уровня зависят от сети уже в большей степени, так как они реализуют интерфейс к уровням, непосредственно организующим передачу данных по сети. Однако подобно протоколам прикладного уровня, протоколы транспортного уровня устанавливаются только на конечных узлах. Протоколы двух нижних уровней являются сетезависимыми, программные модули протоколов межсетевого уровня и уровня сетевых интерфейсов устанавливаются на всех хостах и шлюзах. Каждый коммуникационный протокол оперирует с некоторой единицей передаваемых данных.

Рис. 2.4. Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека TCP/IP.

Протоколы транспортного уровня зависят от сети уже в большей степени, так как они реализуют интерфейс к уровням, непосредственно организующим передачу данных по сети. Однако подобно протоколам прикладного уровня, протоколы транспортного уровня устанавливаются только на конечных узлах. Протоколы двух нижних уровней являются сетезависимыми, программные модули протоколов межсетевого уровня и уровня сетевых интерфейсов устанавливаются на всех хостах и шлюзах.

Итак, мы уже знаем, что компьютеры, подключены к сети ТСР/IP, должны иметь IP-адреса, чтобы связаться с другими компьютерами в их собственной подсети. При установке компьютера в сеть ему следует либо вручную указать фиксированный IP-адрес, либо указать ему IP-адрес сервера DHCP, который будет предоставлять ему IP-адрес из пула (т.е. списка) доступных для использования IP-адресов. Но это еще не все функции IP- адресов.

Дело в том, что IP-адреса используются для адресации компьютеров в огромной сети Интернета и в функции IP-адресов входит обеспечение маршрутизации связи между компьютерами. Каждый хост А для связи с другим хостом В должен обращаться к маршрутизаторам, которые производят поиск наилучшего пути, ориентируясь на непрерывно обновляемые данные о состоянии маршрутов между сетевыми хостами.

Неимоверное число компьютеров Интернета делает задачу маршрутизации чрезвычайно трудоёмкой. Поэтому все множество IP-адресов потребовалась разбивать на части, соответствующие подсетям Интернета, после чего появляется возможность маршрутизировать связи между подсетями, в которых расположены хосты, а не между самими хостами. Это резко сокращает объём обрабатываемым маршрутизаторами информации и делает сеть более жизнеспособной.

Подсеть – это часть сети, которая расположена на её собственном физическом сегменте и обычно отделяет от других подсетей маршрутизатором. Компьютеры, входящую в одну подсеть, указывается IP-адресом, в котором определённая часть отводится под задание подсети. Поясним это подробнее, поскольку вам придётся заниматься названием IP-адресов компьютеров строящейся сети.

Как вы, может быть, помните, IP-адрес представляет собой 32-разрядное число, которое для простоты восприятия записывают в виде 4-х чисел в диапазоне от 0 до 255, разделенных точками, например, 192.168.10.220. Далее разряды этого 32-х разрядного числа делят на две части, которые содержат: номер подсети, где находится компьютер; номер самого компьютера. Скажем, для адресации компьютеров (или хостов) какой либо подсети в их IP-адресах первые 16 разрядов, т.е. первые два числа, можно отвести под номер сети, а остальные два числа - под номера сетевых компьютеров. Та часть IP-адреса, которая отводится под номер подсети, называется идентификатором подсети, а остальная часть – идентификатором хоста.

Скажем, IP-адреса компьютеров подсети могут быть такими: 192.168.0.1, 192.168.0.2. …, 192.168.255.255. Здесь первые два числа определяют идентификатор подсети 192. 168. 0.0, а последующие два числа содержит идентификатор хостов подсети. Чтобы отделить в IP-адресе идентификатор подсети от идентификатора хоста, используется специальный параметр, называемый маской подсети.

А как же тогда компьютеры подсети могут связываться с внешним миром? Для этого каждому компьютеру подсети указывается IP-адрес компьютера, который будет играть роль шлюза между подсетью и внешним миром. Чтобы посылать информацию через маршрутизатор на хост вне собственной подсети, хостам-компьютерам Windows в настройках протокола TCP/IP указывается IP-адрес так называемого основного шлюза, или шлюза по умолчанию. На основном шлюзе можно установить средства защиты, подключить его к модемной линии связи с сервером Интернета- в общем, идея подсетей, связанных с внешним миром через отдельный шлюз, достаточна понятна и весьма эффективна.

Вы, наверное, уже оценили все удобство использования подсетей- это прекрасный способ разделения сетей TCP\IP на части, которые используют собственные сетевые посредники, системы имен, настройки системы безопасности, и так далее, т.е. живут собственной жизнью, общаясь с остальным миром через защищенный шлюзовый компьютер.

Давайте обсудим эти вопросы поподробнее и начнем с процедур назначения IP-адресов сетевым компьютерам. Понимание, что же это такое – IP-адрес, и умение разделить сеть на подсети настройкой IP-адресов хостов чрезвычайно важно для работы с инструментами управления сетями TCP\IP. Без владения хотя бы основными приемами настройки IP-адресов для сетевых компьютеров вам сеть не создать.