Универсальные регистры

Многорежимные (многофункциональные) или универсальные регистры способны выполнять набор микроопераций. Многорежимность достигается композицией в одной и той же схеме частей, необходимых для выполнения различных операций. Управляющие сигналы, задающие вид выполняемой в данное время операции, активизируют необходимые для этого части схемы.

Типичным представителем многорежимных регистров является микросхема ИР13 серии КР1533 и другие (рис. 3.40). Это восьмиразрядный регистр с возможностью двухсторонних сдвигов. Имеет также параллельные входы и выходы, вход асинхронного сброса и входы выбора режима S₀и S₁, задающие четыре режима (параллельная загрузка, два сдвига и хранение). Функционирование регистра определяется табл. 3.13.

37. Протоколы и функции сетевого уровня. Таблицы маршрутизации.

Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами.

Функции сетевого уровня:

• доставка данных между сетями

• функции маршрутизации

• выбор наилучшего пути в соответствии с критерием передачи данных.

• управление потоком данных для предотвращения перегрузок

• согласование разных технологий на межсетевом уровне

• фильтрация трафика

• гибкая адресация

Протоколы сетевого уровня:

• IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol)

• IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена)

• CLNP (сетевой протокол без организации соединений)

• IPsec (Internet Protocol Security)

• ICMP (Internet Control Message Protocol).

• RIP (Routing Information Protocol)

• OSPF (Open Shortest Path First)

• ARP (Address Resolution Protocol)

Маршрутизатор (router) – это совокупность определенного числа портов, каждому из которых подсоединяется определенная подсеть, при этом каждый порт рассматривается, как отдельный полноценный узел, соответствующей подсети.

Маршрутизатор выполняет некоторые функции моста, такие анализ топологии, фильтрация и пересылка пакетов. Однако, в отличие от мостов, маршрутизаторы могут направлять пакеты в конкретные сети, анализировать сетевой трафик и быстро адаптироваться к изменениям сети.

Маршрутизаторы реализовывают функцию маршрутизации, на основании той информации, которая находится в таблице маршрутизации.

Таблицы и протоколы маршрутизации

Базы данных используются маршрутизаторами для хранения информации об адресах узлов и состоянии сети. Базы данных таблиц маршрутизации содержат адреса других маршрутизаторов. Маршрутизаторы, настроенные на динамическую маршрутизацию, автоматически обновляют эти таблицы, регулярно обмениваясь адресами с другими маршрутизаторами. Также маршрутизаторы обмениваются сведениями о сетевом трафике, топологии сети и состоянии сетевых каналов. Каждый маршрутизатор хранить эту информацию в базе данных состояния сети.

При получении пакета маршрутизатор анализирует протокольный адрес на значения, например, IP-адрес в пакете протокола TCP/IP. Направление пересылки определяется на основании используемой метрики, т. е. с учетом информации о состоянии сети и количестве ретрансляций, необходимых для передачи пакета целевому узлу. Маршрутизаторы, работающие только с одним протоколом (например, с TCP/IP), поддерживают лишь одну базу данных адресов. Многопротокольный маршрутизатор имеет базу адресов для каждого поддерживаемого протокола (к примеру, базы данных для сетей TCP/IP и IPX/SPX).

Для взаимодействия между маршрутизаторами, находящимися в локальной системе обычно применяются два протокола: RIP и OSPF.

RIP протокол

Маршрутизаторы используют Routing Information Protocol (RIP) для определения минимального количества ретрансляций между ними и другими маршрутизаторами, после чего эта информация добавляется в таблицу каждого маршрутизатора. После этого сведения о количестве ретрансляций используются для нахождения наилучшего маршрута для пересылки пакета.

Протокол RIP относится к группе протоколов «дистанционно-векторной маршрутизации», который оперирует хопами (ретрансляционными "скачками") в качестве метрики маршрутизации. Протокол RIP использует следующую схему построения таблицы маршрутизации. Первоначально таблица маршрутизации каждого маршрутизатора включает в себя маршруты только для тех подсетей, что физически подсоединены к маршрутизатору. Используя протокол RIP, маршрутизатор периодически отправляет другим маршрутизаторам объявления, содержащие информацию о содержимом собственной таблицы маршрутизации. RIP использует для передачи объявлений широковещательные IP-пакеты. Каждый маршрутизатор рассылает подобные объявления периодически с интервалом в 30 секунд.

Достоинства:

• Простота конфигурирования.

Недостатки:

• Наличие жесткого ограничения на размер сети, протокол RIP может быть использован в сети, в которой не более чем 15 маршрутизаторами.

• Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, довольно сильно нагружая низкоскоростные линии связи.

OSPF

Open Shortest Path First (OSPF) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры. OSPF относится к группе протоколов «протоколы по состоянию каналов».

Описание работы протокола

1. Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы, разделяющие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они приходят к договоренности об определённых параметрах, указанных в их hello-пакетах.

2. На следующем этапе работы протокола маршрутизаторы будут пытаться перейти в состояние смежности с маршрутизаторами, находящимися с ним в пределах прямой связи (на расстоянии одного хопа). Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов, обменивающихся hello-пакетами, и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует между собой базу данных состояния каналов.

3. Каждый маршрутизатор посылает объявление о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности.

4. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от смежного маршрутизатора, записывает передаваемую в нём информацию в базу данных состояния каналов маршрутизатора и рассылает копию объявления всем другим смежным с ним маршрутизатором.

5. Рассылая объявления через зону, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных состояния каналов маршрутизатора.

6. Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм Дейкстры для вычисления графа без петель, который будет описывать кратчайший путь к каждому известному пункту назначения с собой в качестве корня. Этот граф— дерево кратчайших путей.

7. Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации из своего дерева кратчайших путей.

Одним из основных его достоинств(по сравнению с RIP ) является то, что при его использовании маршрутизатор пересылает только ту часть таблицы маршрутизации, которая относится к его ближайшим каналам, такая посылка называется "сообщением маршрутизатора о состоянии каналов".

ARP ( Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол сетевого уровня, предназначенный для определения MAC-адреса по известному IP-адресу.

Принцип работы:

1. Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно.

2. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным.

3. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с соответствующим IP-адресом.

Таблица маршрутизации.

Методы построения таблицы маршрутизации:

• Статическая маршрутизация. Все маршруты прописываются и изменяются администратором системы вручную. Это самый простой способ организации маршрутизации. Однако он подходит только для небольших сетей, изменения в структуре которых происходят достаточно редко.

• Динамическая маршрутизация. Построение таблицы маршрутизации осуществляется посредством специальных протоколов маршрутизации. Участие администратора в этом процессе минимально и сводится к изначальной конфигурации маршрутизаторов.

Адрес сети назначения	Адрес порта след. маршрутизатора	Адрес выходного порта маршрутизатора	Расстояние
LAN1	-	M3(1)	0V1
GAN1	M1(1)	M3(1)	1V2
LAN2	M4(1)	M3(1)	2V3
GAN2	-	M3(2)	0V1
GAN2	M6(1)	M3(2)	0V2

Также в таблице маршрутизации присутствуют другие столбцы:

5. столбец с маской

6. время жизни маршрута – это время по истечению, которого (если информация не обновлялась маршрутизаторами) он больше не действует

7. источник записи

8. состояние маршрута