full

16. Преобразование блоков цифровой информации при передаче информации в модели OSI

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети.

При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 1.12, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

∙ Предложите не менее двух способов объединения подсетей.

Полносвязная топология (рис. а) – каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Логическая простота, громоздкость и неэффективность.

Ячеистая топология (рис. б) – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей.

Кольцевая топология (рис. в) – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Обеспечивает резервирование связей, специальные меры на случай выхода из строя компьютера.

Звездообразная топология (рис. г) – каждый компьютер подключается к общему центральному устройству (концентратору).

Иерархическая звезда (дерево) (рис. д) – использование нескольких концентраторов.

Общая шина (рис. е) – центральный элемент – пассивный кабель, к которому может подключиться несколько компьютеров.

17. Сетевой уровень. Протокол IP.

Протокол сетевого уровня (англ. Network layer) — протокол 3-го уровня сетевой модели OSI, предназначается для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

В пределах семантики иерархического представления модели OSI Сетевой уровень отвечает на запросы обслуживания от Транспортного уровня и направляет запросы обслуживания на Канальный уровень.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.

1.Протоколы с установкой соединения начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.

2.Протоколы без установки соединения посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете. Каждый пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждое промежуточное сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю. Протоколы без установки соединения не гарантируют поступление информации получателю в том порядке, в котором она была отправлена, т.к. разные пакеты могут пройти разными маршрутами. За восстановления порядка данных при использовании сетевых протоколов без установки соединения отвечают транспортные протоколы.

Функции Сетевого уровня:

∙модели соединения: с установкой соединения и без установки соединения

∙адрес, присвоенный сетевому узлу

Каждый хост в сети должен иметь уникальный адрес, который определяет, где он находится. Этот адрес обычно назначается из иерархической системы. В Интернете адреса известны как адреса протокола IP.

∙продвижение данных

Так как многие сети разделены на подсети и соединяются с другими сетями широковещательными каналами, сети используют специальные хосты, которые называются шлюзами или роутерами (маршрутизаторами) для доставления пакетов между сетями.

Internet Protocol (IP, досл. «межсетевой протокол») — маршрутизируемый протокол

сетевого уровня стека TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.

IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку пакетов данных между любыми узлами сети через произвольное число промежуточных узлов (маршрутизаторов). Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата — в частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прийти вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня — транспортного уровня сетевой модели OSI, — например, TCP, которые используют IP в качестве транспорта.

IP-пакет — форматированный блок информации, передаваемый по компьютерной сети, структура которого определена протоколом IP. В отличие от них, соединения компьютерных сетей, которые не поддерживают IP-пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

Версия — для IPv4 значение поля должно быть равно 4.

IHL — (Internet Header Length) длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах. Именно это поле указывает на начало блока данных в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно 5.

Длина пакета — длина пакета в октетах, включая заголовок и данные. Минимальное корректное значение для этого поля равно 20, максимальное — 65 535.

Идентификатор — значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке пакета. Для фрагментированного пакета все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.

3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t

fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.

Смещение фрагмента — значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных. Смещение задается количеством восьмибайтовых блоков, поэтому это значение требует умножения на 8 для перевода в байты.

Время жизни (TTL) — число маршрутизаторов, которые может пройти этот пакет. При прохождении маршрутизатора это число уменьшается на единицу. Если значение этого поля равно нулю, то пакет должен быть отброшен, и отправителю пакета может быть послано сообщение Time Exceeded (ICMP тип 11 код 0).

Протокол — идентификатор интернет-протокола следующего уровня указывает, данные какого протокола содержит пакет, например, TCP или ICMP

Контрольная сумма заголовка — вычисляется в соответствии с RFC 1071

18. Организация работы протокола TCP.

Единицей данных для протокола TCP является сегмент. Информация, поступающая по протоколу TCP в рамках соединения от протоколов более высокого уровня, рассматривается протоколом TCP как неструктурированный поток байтов. Поступающие данные буферизуются. Для передачи на сетевой уровень из буфера вырезается некоторая часть данных, – это и есть сегмент.

Отличительной особенностью TCP является то, что он подтверждает получение не пакетов, а байтов потока. Сегменты, посылаемые через соединение, могут иметь разный размер. Оба участника соединения должны договариваться о максимальном размере посылаемого сегмента. Размер выбирается таким образом, чтобы при упаковке в IP-пакет сегмент помещался в него целиком без фрагментации, т.е. размер максимального сегмента не должен превосходить максимального размера поля данных IP-пакета.

Для организации надежной передачи данных предусматривается установление логического соединения между двумя прикладными процессами. Т.к. соединение устанавливается через ненадежную среду IP, то во избежание ошибочной инициализации соединений используется специальная многошаговая процедура подтверждения связи. Соединение в протоколе TCP идентифицируется парой полных адресов обоих взаимодействующих процессов – сокетов. Каждый из взаимодействующих процессов может участвовать в нескольких соединениях. Формально соединение – это набор параметров, характеризующий процедуру обмена данными между двумя процессами. К таким параметрам относятся:

•Согласованные размеры сегментов.

•Объемы данных, которые разрешено передавать без подтверждения.

•Начальные и текущие номера передаваемых байтов.

В рамках соединения осуществляется обязательное подтверждение правильности приема для всех переданных сообщений и, при необходимости, выполняется повторная передача.

Этапы, из которых состоит процесс установки связи по протоколу таковы:

•Узел-отправитель запрашивает соединение, посылая сегмент с установленным флагом синхронизации (SYN).

•Узел-адресат подтверждает получение запроса, отправляя обратно сегмент с:

–установленным флагом синхронизации;

–порядковым номером начального байта сегмента, который он может послать;

–подтверждением, включающим порядковый номер следующего сегмента, который он

ожидает получить.

• Запрашивающий узел посылает обратно сегмент с подтверждением номера последовательности и номером своего подтверждения (ACK).

Этап соединения проиллюстрирован на рис.

SYN – пакет синхронизации, DB – блок данных, ACK – подтверждение

Из рисунка видно, что соединение выполняется в три этапа, гарантирующих безошибочное установление связи.

20. Отличительные особенности глобальных и локальных ВС

Локальная вычислительная сеть (Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Глобальная вычислительная сеть (Wide Area Network, WAN) - компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГВC служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

2. Какое максимальное удаление двух узлов в сети Ethernet 10Base T и чем оно ограничено.

10BASE-T — физический интерфейс Ethernet, позволяющий компьютерам связываться при помощи кабеля типа «витая пара» (twisted pair).

«10» ссылается на скорость передачи данных в 10 Мбит/с.

Слово «BASE» — сокращение от «baseband» signaling (метод передачи данных без модуляции). Это значит, что только один Ethernet-сигнал может находиться на линии в конкретный момент времени. Другими словами, не используется мультиплексирование (multiplexing), как в широкополосных каналах.

Буква «T» происходит от словосочетания «twisted pair» (витая пара), обозначая используемый тип кабеля.

Стандарт определяет битовую скорость передачи данных 10 Мб/с и максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и концентраторами) не более 100 м при использовании витой пары качества не ниже категории 3.