70. Стек тср/ip.

Стек протоколов TCP/IP В современных компьютерных сетях используются различные протокольные стеки - TCP/IP, IPX/SPX Протокольный стек TCP/IP самый распространенный стек, используемый при построении множества локальных сетей и в глобальной сети Итнернет.

TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol разрабатывался как протокол для сети Интернет.

Передача данных в Интернете основана на принципе коммутации пакетов, в соответствии с которым поток данных, передаваемых от одного узла к другому, разбивается на пакеты, передающимися через систему коммуникаций и маршрутизаторов независимо друг от друга и снова собирающихся на приемной стороне.

Весь стек базируется на протколе IP (Intenet Protocol)- протоколе передачи данных. Этот протокол осуществляет негарантированную передачу пакетов от одного узла к другому. Негарантированная передача означает, что протокол IP не заботит результат передачи. Отправитель один раз отправляет пакет получателю и забывает о нем, его не интересует - получил ли его получатель или нет. Этот протокол относится к 3 - сетевому - уровню сетевой модели.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - обеспечивает гарантированную передачу данных между узлами, установившими соединение. Гарантированная передача означает, что отправителя интересует результат передачи данных. Пока от приемника не придет подтверждение получения, отправитель будет отправлять пакет снова и снова. Этот протокол обычно относят к 4 - транспортному - уровню сетевой модели.

Протокол TCP обеспечивает надежность передачи, устанавливает связь между сетевыми устройствами, организует повторную передачу в случае обнаружения ошибок, выстраивает пакеты в нужном порядке.

Кроме того в стеке TCP/IP используется целый ряд вспомогательных протоколов, покрывающих оставшиеся уровни сетевой модели. Но протоколы TCP и IP являются основными.

Каждый узел сети, построенной на стеке TCP/IP имеет свой уникальный адрес - т.н. IP-адрес. Он представляет собой 32-разрядное двоичное число. При написании IP-адрес делится на 4 октета. Каждый октет - это число в диапазоне 0-255 (10), представляемое в двоичной, восьмеричной, десятичной или шестнадцатиричной системе счисления. Октеты отделяются друг от друга точками.

212.193.011.100

Каждый адрес конкретного узла в конкретной сети состоит из префикса - адреса всей сети и хост-части - адреса узла.

Префикс - часть адреса, одинаковая для всех узлов данной сети.  Хост-часть - уникальная часть адреса для каждого узла.

Префиксную часть дальнейшем будем обозначать буквой n, часть хоста - буквой h.

Соотношение размеров частей адреса определяется в зависимости от принятого способа адресации.

Все современные сети IP делятся на пять классов в зависимости от соотношения префиксной и хостовой части.

Класс сети	1 байт адреса	2 байт адреса	3 байт адреса	4 байт адреса	Число сетей	Число хостов в каждой сети
A	0nnnnnnn	hhhhhhhh	hhhhhhhh	hhhhhhhh	126	~ 16 млн.
B	10nnnnnn	nnnnnnnn	hhhhhhhh	hhhhhhhh	~ 16 тыс.	~ 65 тыс.
C	110nnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	hhhhhhhh	~ 2 млн.	254
D	1110nnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	~ 256 млн.	Не ограничено
E	11110nnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	~ 128 млн.	Резерв

Класс сети однозначно определяется значением старших бит адреса.

Сети класса D предназначенны для группового общения со всеми хостами сети, поэтому хост-часть в адресах этого класса отсутствует. Класс E - резервный, для дальнейшего развития Интернета.

Кроме деления на основные сети все хосты одной сети (с одним префиксом) могут быть разделены на подсети. Адрес подсети (s) использует несколько старших бит, отводимх при стандартной классовой разбивке под хост-часть адреса. Например, структура адреса в сети класса C может иметь следующий вид:

110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.sssshhhh

Здесь биты s будут обозначать адрес (номер) подсети, а h - адреса (номера) хостов.

Для того, чтобы указать сетевым устройствам и протоколам какое число байт отводится на адрес подсети используется маска подсети. Она похожа на IP-адрес: в ней так же 4 октета по 8 бит. Но записывается она по следующему правилу: 

область, отводимая под адрес сети n и адрес подсети s заполняется единицами

область, отводимая под адрес хоста заполняется нулями.

Таким образом для приведенного выше примера адреса маска подсети будет следующей:

11111111.11111111.11111111.11110000

или в десятичных значениях

255.255.255.240

При разделении адресного пространства на подсети необходимо помнить следующее несложное правило:

В областях n, s и h недопустимы комбинации из всех нулей и всех единиц. Эти адреса зарезервированы для широковещательных сообщений и служебных целей.

Например, в примере, указанном выше не может быть хоста с адресом x.x.x.240.

Ниже приведена таблица допустимых масок для сетей класса C.

Маска подсети	Количество подсетей при данной маске	Количество хостов в каждой подсети	Общее количество хостов	Последний октет IP-адресов - границы подсетей.
255.255.255.192	2	61	122	065-126; 129-190
255.255.255.224	6	29	174	033-062; 065-094; 097-126; 129-158; 161-190; 193-222
255.255.255.240	14	13	182	017-030; 033-046; 049-062; 065-078; 081-094; 097-110; 113-136; 129-142; 145-158; 161-174; 177-190; 193-206; 209-222; 225-238
255.255.255.248	30	5	150
255.255.255.252	62	2	124

Нулевой префикс n или s означает принадлежность получателя к той же самой сети (подсети), где находится отправитель. 

Нулевая часть хост адреса h означает, что передается адрес всей сети (подсети).

Единицы во всех битах хост части h означают, что пакет является широковещательным сообщением и отсылается всем узлам данной сети (подсети).

Адреса 127.x.x.x зарезервированы для отладочных целей. Например пакет, посланный по адресу 127.0.0.1 не распространяется по сети, а сразу поступает вверх по протокольному стеку. Отправляя пакеты на такой адрес можно проверять работоспособность сетевой платы компьютера и его сетевого программного обеспечения даже без физического подключения к сети.

Для расчета масок подсетей и IP-адресов удобно применять IP-калькулятор - бесплатно распространяемую программу, которую можно взять здесь Очевидно, что при построении обычной локальной сети на основе стека TCP/IP IP-адреса могут быть любыми. Главное, чтобы в сети не было двух сетевых устройств с одинаковым адресом. Если же сеть подключена к Интернету, уникальность адресов должна прослеживаться в мировых масштабах. Сетями класса A и B владеют крупные корпорации (такие как General Electrics или Microsoft). Распределением адресного пространства IP-адресов сетей A и B занимается организация Internet Network International Center. Распределение адресов по местным сетям возложено на целый ряд различных организаций разных стран. В конечном счете, при подключении к Интернету IP-адрес вам выдает ваш провайдер.

Подключение может быть:

постоянным - тогда на организацию выделяется определенное число IP-адресов, которые системные администраторы этой организации могут использовать по своему усмотрению.

временным (по модему) - тогда при каждом подключении пользователю временно (только на время данного сеанса связи) автоматически выделяется динамический IP-адрес из некоторого набора адресов, которыми владеет провайдер.

Разделение на сети и подсети пространства IP-адресов служит для маршрутизации (роутинга) пакетов, передаваемых по сети. Маршрутизация осуществляется следующим образом. Если получатель находится в той же сети, что и отправитель, то пакет просто отправляется получателю через систему пассивного сетевого оборудования (повторители, мосты, коммутаторы). Если IP-адрес получателя находится в другой сети (подсети), то пакет отправляется на так называемый маршрутизатор (шлюз). Маршрутизатор - это сетевое устройство, которое обеспечивает межсетевую передачу пакетов. Это устройство которое как-бы находится в двух (или более) сетях одновременно. Маршрутизатор обычно имеет несколько интерфейсов для подключения сетевых кабелей разных сетей (подсетей) и IP-адрес для каждого интерфейса. В каждом маршрутизаторе прописана таблица маршрутизации, в которой содержится информация об IP-адресах и масках сетей (подсетей), подключенных к каждому его порту, а также список соседних маршрутизаторов. Кроме того список непосредственно доступных маршрутизаторов есть и в каждом сетевом узле.  По IP-адресу получателя каждого приходящего пакета маршрутизатор, сверяясь с таблицей маршрутизации, определяет дальнейший маршрут этого пакета. Из сети таких маршрутизаторов фактически и состоит весь Интернет. Заполнение таблиц маршрутизации может осуществляться как динамически, так и вручную. IP-маршрутизатор может представлять собой как отдельное устройство, так и компьютер (сервер), на который возложены функции маршрутизации. IP-адреса используются на сетевом и транспортном уровне. Для использования на верхних уровнях эти адреса неудобны - пользователю, желающему связаться с каким-либо узлом сети, пользоваться последовательностью четырех чисел затруднительно. Для работы на высших уровнях принята символьная адресация, построенная по иерархическому доменному принципу - Domain Name System - DNS. 

Адреса символьной адресации состоят из доменов, разделяемых точками. 

www.loiro.ru

Последний домен является самым верхним в иерархии. Он может быть двух видов:

Географический домен - отвечает за географическое положение данного узла сети. Примеры георгафических доменов: ru - Россия, us - США, fr - Франция.

Организационный домен - отвечает за информационное содержание данного узла . Пример организационных доменов: com - коммерческая организация, org - некоммерческая общественная организация, edu -образовательная организация, gov - правительственная структура.

Имя домена верхнего уровня регестрируется в организации Internet NIC (http://www.internic.net) За доменом верхнего уровня в иерархическом порядке могут следовать любое количество дочерних доменов. Например:

www.loiro.neva.spb.ru

Предпоследний домен обычно указывает на непосредственное название узла (имя организации, название сайта):

www.loiro.neva.spb.ru

Последний домен отвечает за сервис данного узла, к которому обращаются в данном адресе:

www.loiro.ru ftp.loiro.ru smtp.loiro.ru

Домен, обозначающий web-сервер - www - в современном Интернете часто опускается.

В каждом домене имеется DNS-сервер, который хранит таблицу соответствия символических имен и IP-адресов его узлов и дочерних доменов, в ней также присутствует и запись, относящаяся к родительскому домену. По этой иерархической системе каждый узел может получить информацию об IP-адресе любого узла сети, обращаясь последовательно ко всем DNS-серверам вверх по иерархии, доходя до точки, общей для этих узлов, и спускаясь до домена, содержащего искомый узел.

71. OPC.