1.1 Понятие сетевого протокола. Понятие стандарта. Связь с моделью OSI. Протоколы Internet. Протоколы OSI

Понятие сетевого протокола

В лекциях я прямо не нашёл ответ, но вот понятие сетевого протокола с сайта IBM

Сетевой протокол — это набор правил, управляющих тем, как передаются данные между программами и, в данном контексте, между клиентом и сервером баз данных.

Правила протокола реализуются в сетевом драйвере. Сетевой драйвер содержит код, который форматирует данные при их отправке с клиента на сервер баз данных и с сервера баз данных на клиент.

Дальше инфа с лекций

Нужны первые протоколы взаимодействия на сетевом уровне, чтобы от фреймов перейти к пакетам. Первый такой протокол – TCP (старье невероятное). И появились первые RFC- Request for Comments, это описания протоколов, а не стандарты, т.е. не обязательны к реализации. Потом TCP разделили на два протокола TCP и IP. Появилась опорная сеть T1. Сеть ARPANET стала называться Internet.

Понятие стандарта. (брал с прошлого сема с её лекций)

Протокол - это спецификация, по которой выполняются некоторые действия, набор правил

Стандарт — это попытка реализации спецификации в софте или железе (не обязательно должна удастся)

Стандарты

• Юридические (такие стандарты нельзя нарушать)

Например, в России есть закон, что на любом узле связи должна быть установлена система, которая позволяет ФСБ анализировать информацию. Иначе узел не допускается к эксплуатации.

Например, практически у всех СУБД одним из интерфейсов является возможность писать запросы на SQL, потому что в США есть федеральный закон, гласящий, что любая СУБД, продаваемая в штатах одним из интерфейсов, должна иметь SQL.

• Корпоративные

Стандарты принятые на уровне организации, обязательные для ее членов. Например, единый список используемого ПО, единый способ оформления документов и т.д.

• Де-факто (нарушать можно на свой страх и риск)

Такие стандарты сложились исторически. Стандарты крупнейших компаний, вендеров говорят, что их протоколом будет такой-то. Остальным приходится поддерживать эти

Существуют организации, которые создают стандарты де-факто.

• ISO

  • Чиновники, стандартизирующие все от пакета молока, до упаковки трамвая

• IEEE

  • Делает стандарты для 1,2,3 уровней модели OSI/ISO

  • Все сайты за деньги

• EIA

  • Низкоуровневые стандарты на физическом уровне OSI/ISO

  • В организациях состоят только компании, информация платная, взнос туда довольно большой

• TIA

  • Низкоуровневые стандарты на физическом уровне OSI/ISO

  • В организациях состоят только компании, информация платная, взнос туда довольно большой

• ANSI

  • Сайты закрыты для всех даже за деньги

  • Ассоциация гос. стандартов штатов на все кодирование (не чиновники)

• ITU

  • Союз электросвязи (бывшие телефонисты)

  • Все их сайты открытые

Связь с моделью OSI.

В лекциях я информации не нашёл, но мне кажется, тут ответ, что сетевые протоколы работают на сетевом уровне OSI. Можно ещё добавить информации с прошлого года: Выполняет логическую адресацию (маршрутизацию). Этот уровень работает с IP-адресами. Наиболее известным оборудованием является маршрутизатор (роутер). Типом информации является дейтаграмма. Роутер занимается тем, что хранит таблицу маршрутизации и соответственно ей отправляет дейтаграммы.

А может быть ответ (тоже с прошлого года взял):

Internet

ISO	Internet
Application	process
Presentation
Session
Transport	Host to host
Network	Internet
Data Link
Physical

Протоколы Internet.

Сейчас используем telnet (сделали разработчики интернета - арпанет) протокол доступа - уровень session.

Любая ОС должна содержать специальный продукт, который будет пересылать сообщения между узлами системы. Такой протокол назвали MHS (message handle system), в некоторых ОС он так и называется. Он позволяет иметь агента на рабочей станции, он рассматривает сообщение и передает его на специальное устройство – message transfer agent – который дальше будет поддерживаться операторами связи (серверами) и дальше слать его куда-нибудь, пока не найдет нужный сервер, который связан с хранилищем данных (message store). А из него сообщение получит агент на рабочей станции (так работает SMTP, ….POP3(поп3), т.е протоколы интернета). Такой сервер – это mail сервер, он есть в любой ОС. При помощи почтовых серверов сейчас делается технология включения всех бизнес-процессов в среду интернет (чтобы внутри компании передавать документацию)

Есть передача файлов – протокол FTAM. Есть его аналоги: FTP, NFS, NTFS. FTAM это ISO, FTP и NFS придумали разработчики интернета.

Следующий протокол, который придумали – SBM – протокол управления (придумали IBM). Его аналог – SNMP (Simple network management protocol)(сделали разработчики интернета).

У нас есть агенты (они работают на всех устройствах) (это софт, который работает на всех устройствах, есть на всех уровнях OSI (т.е хардвеерные агенты тоже есть)). Агенты будут сообщать менеджерам что-где происходит.

Эта идея развалилась. Менеджеров может быть сколько угодно. Один менеджер может общаться с другим, но на этом управление и закончилось, потому что система управления выходит тяжелее всей системы. Тогда разработчики интернета придумали SNMP.

Суть – мы создадим софт на рабочих станциях, мы все делаем на сетевых устройствах, не на станциях, не на сервере. Агенты snmp входят в состав ОС. IEEE занимается стандартами 1-3 уровней, им на SNMP все равно, его сделали разработчики интернета (прим. читайте никто)

Менеджер snmp - софт, который ставится на рабочей станции (7 уровень) - по сути, сервер управления. Агенты шлют сообщения менеджеру. Менеджер не входит в поставку, его покупайте.

Протоколы OSI. (брал с прошлого сема с её лекций)

№	Название	Англ. Название	Вид данных	Используемые протоколы
7	Прикладной	Application	Сообщение	HTTP, FTP, SMTP, RDP, SNMP
6	Представления	Presentation	Сообщение	ASCII, EBCDIC, JPEG
5	Сеансовый	Session	Сообщение	RPC, PAP
4	Транспортный	Transport	Сегмент	TCP, UDP, SCTP, PORTS
3	Сетевой	Network	Дейтаграмма	IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk
2	Канальный	Data Link	Фрейм	PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, L2TP
1	Физический	Physical	Бит	USB, витая пара (не протоколы)

1.2 Когда и в результате чего появилась сеть ARPANET. Что такое протокол NCP. Зачем и когда появился протокол TCP. Как называется первый зарегистрированный домен, первый провайдер интернет. Что такое точка сетевого доступа NAP и сколько их.

Когда и в результате чего появилась сеть ARPANET

В 57 году мы запустили спутник, мы показали, что у нас есть, чем носить атомное оружие. Это привело панику в штатах и в 57 году они приняли решения создать исследовательский центр ARPA. Зачем? У них над головой там что-то летает, щяс грохнет им на голову, а они совершенно к этому не готовы. Делал это всё Department of defense. Абсолютно военные разработки. Они эти разработки начали и построили разработку в виде ARPANET. И 1 сентября 69 года – день рождения ARPANET. Старьё полнейшее.

Что такое протокол NCP (Следующий абзац - продолжение прошлого абзаца и вся инфа про NCP)

Первый маршрутизатор назывался IMP, он был софтверным. Rand корпорация предложила маршрутизацию пакетов. Между узлами будут передаваться маленькие пакеты по различным маршрутам. Далее появился NCP – протокол управления сетью.

(далее NCP из интернета)

NetWare Core Protocol (NCP) - это клиент-серверный протокол Novell для локальных сетей (LAN).

NCP использует Интернет-протокол (IP) или Internetwork Packet Exchange (IPX) и управляет несколькими сетевыми функциями, такими как обмен файлами / печатью, синхронизация часов, удаленная обработка и обмен сообщениями.

Зачем и когда появился протокол TCP

Нужны первые протоколы взаимодействия на сетевом уровне, чтобы от фреймов перейти к пакетам. Первый такой протокол – TCP (старье невероятное). И появились первые RFC- Request for Comments, это описания протоколов, а не стандарты, т.е. не обязательны к реализации. Потом TCP разделили на два протокола TCP и IP. Появилась опорная сеть T1. Сеть ARPANET стала называться Internet.

Как называется первый зарегистрированный домен.

Первый интернет-домен Symbolics.com был зарегистрирован 15 марта 1985 года.

Первый провайдер интернет.

Первый интернет провайдер – the ROAD

Что такое точка сетевого доступа NAP и сколько их.

NAP – точки доступа подключения к системе. Они где угодно, в штатах, в Европе. Возможность доступа через специального провайдера ISP.

Сколько их, она не говорила, но сказала следующее. Это было прямо перед NAP:

91 год это важный для нас год. Это всемирная паутина. World WEB. Это очень хорошая идея, сделал Бернерс-ли. Идея простая. 100к узлов, мы ищем информацию какую-то и делать при помощи технологии БД – убийство. Она сложная с точки зрения проектирования. Бернерс-ли сказал, что мы сделаем ссылки на объекты, URL, и мы будем искать документы по ссылкам и передавать пользователям, они будут работать с ними и потом возвращать их. Мы получили себе миллион станций к 92 году и очень лёгкий поиск данных. Дальше придумали NAP…

2.1 Понятие распределённой и сетевой ОС. Функции. Архитектура.

Практически все системы, с которыми мы работаем, являются распределенными.

Централизованная обработка (на одном компьютере) еще существует, но это специальные отдельные немногочисленные по своим классам задачи.

 

Распределенная система базируется на стандартах EIA/TIA 568, 569, 606, 607, 942 (стандарты кабельных систем). Потому что то, как расположены модули ИС, определяется каналами связи / топологией. Основная топология - звезда или кольцо-звезда.

 

По центру этой звезды стоит коммутатор со своей операционной системой. Он будет связан обычно с рутером со своей OS. Также, будут еще коммутаторы, находящиеся на этажах здания. К этим коммутаторам будут подключены рабочие станции и серверы.

Магистральный switch будет соединен с switch здания (switch B1, switch B2, …).

 

В этой звезде работает куча операционных систем.

Распределённая ОС - это коллекция слабо связанных процессов.

Эти процессы запускаются на разных устройствах.

• Могут запускаться на рабочих станциях. В таком случае называется shell.

• Могут запускаться на серверах и обрабатывать разные прикладные задачи.

  • File Server - обработка файловой системы

  • Data Base Server - обработка базы данных

• На switch

• На router

Network Operation System (Сетевые)

Эта OS предназначена для использования какого-то одного ресурса. В частности, этим ресурсом может быть файловая система. На рисунке NFS работает на File Server. Эта система делит файловые ресурсы.

Эта система делит один процесс.

 

При помощи команды login мы входим в сессию NFS и получаем к ней доступ. Саму команду login мы не замечаем, так как за нас его автоматически делает windows.

 

Такой login прописывается системным администратором и говорит, что для всех пользователей вход в мою систему для дележа файловой системы будет по такому-то времени (речь о тиках). Но если я вхожу в NFS то работаю по времени того сервера, на котором она работает.

 

Дальше делается mapping между диском сервера и диском рабочей станции, с которой мы подключаемся. И на рабочей станции мы этот диск увидим, например, как диск F (как будто он локальный).

 

Это system login. Он для всех пользователей сетевой операционной системы. И я в нем делаю TIME, MAP и я в нем сделаю права доступа на чтение, запись и т.д.

 

Distributed Operation System (Распределённая)

В данном случае в сессию мы уже не входим. Например, мы не входим в сессию Web Server. Эта OS обращается к процессам.

• File migration

Я не вхожу, как его пользователь и не делю его ресурсы. Я просто к нему подключаюсь и заказываю какую-то операцию, например, требую какой-то файл.

• Process migration

Вход в сессию так же не производится. Мы подключаемся и просим что-то запустить и вернуть результат (небольшие вычисления).

• Computation migration

В отличии от process migration тут просим не только что-то запустить, а еще и провести какую-то работу и вернуть уже полный результат (большие вычисления).

 

На Application level происходит выполнение прикладных задач. Прикладных с точки зрения распределения этих задач операционными системами. Например, передача сообщений, некоторое управление, обработка файловой системы.

На File Server будет работать сетевая OS. У нее будет работать ядро. У всех сетевых операционных систем это ядро называется NCP (Network Control Process). Это ядро работает на трех верхних уровнях модели OSI.

Ядро выполняет задачи:

• Обработка файловой системы

• Вход в сессию

• И т.д.

Ядро является резидентной частью OS (то, что всегда находится в оперативной памяти).

 

Shell выполняет функции Presentation и Session levels. Shell работает на рабочей станции и выполняет только функции входа в сессию и представления информации.

У IBM есть аналог этого Shell, который называется NetBIOS.

 

На уровнях Transport и Network будут работать drivers сетевых протоколов.

Например, драйверы следующих протоколов

• IP

• IPX

• TCP

• UDP

 

2.2 Какие протоколы маршрутизации реализованы на всех ОС маршрутизаторов. Что такое роутерная таблица и как она реализуется и используется при передаче IP пакетов. Укажите основные функции протокола RIP. К какому уровню модели OSI и модели Internet он относится.

Какие протоколы маршрутизации реализованы на всех ОС маршрутизаторов.

Протоколы маршрутизации, которые имеют определенные метрики:

RIP (дистанционно-векторный) - метрика RIP - переход через таблицу маршрутизации. Сколько руторов до рутора Х мне нужно перепрыгнуть? Каждый такой прыжок - hop. Чем меньше hop'ов, тем эффективнее маршрут

ASPF - рутор, которые опрашивает остальные и собирает общую картину (стоит на границе всех руторов и все этой картиной пользуется). Используется в больших сетях.

Метрика - латенция, задержка на пути

IGRP / EGRP

Что такое роутерная таблица и как она реализуется и используется при передаче IP пакетов.

Руторная табличка - где лежит адрес адаптера (интерфейса). Для разных интерфейсов разная.

Как эта табличка маршрутизации поддерживается? При помощи специальных протоколов

ОС рутора ничем, кроме поддерживания таблички, не занимается

Мы сами протокол маршрутизации не выбираем - за нас выбирает оператор связи

Табличка маршрутизации (для протокола RIP, для ASPF сложнее будет):

Есть руторы из различных сетей. У этих сетей есть разные адреса

Административная сеть нулевая - этого оператора связи Административная сеть первая - другого оператора связи... И у них работают разные протоколы передачи, а между ними протокол внешнего шлюза (BGP, EGP...)

И адреса этих сетей записываются в табличку маршрутизации в виде признаков:

0.0.0.0 - router by default

1.0.0.0 - сеть назначения

ip B - адрес следующего узла

Интерфейс рутора А - исходящий интерфейс

N количество хопов для пути - метрика

Протокол маршрутизации обновляет такие таблички раз в 30 секунд

Типы маршрутизации:

Статическая - к этому рутору путь лежит через этот, и описываю статический маршрут. Таблица маршрутизации поддерживается ОС

Динамическая - она будет этот маршрут искать. Будет поддерживать протоколы этой маршрутизации (каждый раз для решения определенной проблемы)

Direct - самый быстрый (быстрая поддержка руторной таблички), простой - тупа берешь и два рутора, стоящих перед собой соединяешь

Укажите основные функции протокола RIP.

RIP (дистанционно-векторный) - метрика RIP - переход через таблицу маршрутизации. Сколько руторов до рутора Х мне нужно перепрыгнуть? Каждый такой прыжок - hop. Чем меньше hop'ов, тем эффективнее маршрут

К какому уровню модели OSI и модели Internet он относится. (в лекциях нет, но по логике, работает на роутерах, роутеры на 3 уровне OSI, значит на 3. + так написано в википедии. А Internet, думаю, тоже на 3. Это если смотреть по схеме (см. билет 1 вопрос 1) )

Сетевой и там, и там.

Билет 3

1. Протоколы Интернет. Протокол ip, icmp. Формат дейтаграммы. Алгоритм работы.

Лекции

Ip (сетевой уровень)

Все маршрутизаторы должны работать по протоколу IP. IP - это передача датаграмм без гарантированной доставки и без установки соединения, самый частый вид передачи данных. IP передаёт пакеты в виде TPDU (Transaction protocol data unit). TPDU разбивается на несколько частей и происходит реассемблирование (разные узлы по разным маршрутам передают эти части и собираем уже на принимающем устройстве). Собираются они по порядковым номерам. Для определения маршрута будут использованы специальные протоколы – маршрутизирующие протоколы.. А IP как раз маршрутизирует. Рассматриваем IPv4 – это означает, что у нас есть 32 битные слова, они содержат определённые заголовки: Quality of Service, длина датаграммы в байтах, флаги – 2 бита, указывающие, можно ли дробить данную датаграмму или она последняя, есть upset – смещение указателя начала следующего куска TPDU, TTL – time to live – счетчик, который устанавливается в опр. значение и уменьшается при каждом прохождении датаграммы через рутеры.

TTL – защита от зацикливаний и петель. Есть указание того какой протокол будет обрабатывать уровень host to host, в модели ethernet это уровень network а следующий уровень host to host, и всем основным протоколам присвоены определенные номера RFC.

И наконец – адреса. Это адрес источника (source) и адрес назначения (destination). Адрес Ipv4 это 32 бита, ipv6 – 128 бит. Адреса имеют классы, класс А это 8 бит – адрес сети, 24 бита – адрес хоста, а хостом мы называем устройство в сети имеющее ip адрес. Если и одного и другого пополам, то это класс B. Как правило используется класс C.

Icmp (сетевой уровень)

Для диагностики есть специальный протокол ICMP, который говорит какие сообщения я могу получить, чтобы сделать диагностику и проверить как оно работает. В этом протоколе есть, например тип сообщения, который говорит, что у нас получатель недоступен. Есть код сообщения, который говорит, что недоступен, например если недоступна станция. Есть контрольная сумма и само сообщение, что у нас случилось.

Есть специальные правила перенаправления ICMP запроса, и есть еще одна вещь – я не обязан везде использовать диагностики, и я могу сказать операционным системам, мол я выключаю диагностику ICMP и тогда наш пингер не работает

Формат дейтаграммы

Еще Протоколы Интернет

• SSH - сетевой протокол прикладного уровня, позволяющий производить удалённое управление операционной системой и туннелирование TCP-соединений. Схож по функциональности с протоколами Telnet и rlogin, но, в отличие от них, шифрует весь трафик, включая и передаваемые пароли (уровень сессии)

• Telnet - это не симуляция и не эмуляция, а просто удаленный доступ к терминалу. Это программа, позволяющая эмулировать экран компьютера "друой породы" на своем. Применяется в сетевой аппаратуре для ее конфигурации или мониторинга с другого компьютера. Например, для получения экрана коммутатора на персональном компьютере. Аналогичная программа - HyperTerminal (уровень сессии)

• vty - протокол виртуального терминала (он похож по целям на протокол Telnet, хотя имплементация другая) удалённого устройства (не удалённый доступ в сессию, а эмулятор терминала удалённого устройства - полностью эмулирую хард и софт) - практически не используется

• FTAM - передача, доступ и управление файлами. Есть его аналоги: FTP, NFS, NTFS. FTAM это ISO, FTP и NFS придумали разработчики интернета. Поскольку у нас есть куча узлов, все работают под разными ОС, мы передаем доступ access и передаем файл. FTAM выполнял функцию превращения наших данных в универсальный формат. Будет передача протоколами RPC, будут определенные форматы (XDR называется), протокол передачи файлов назвали FTP. Входит в состав любой ОС (прикладной уровень)

• SNMP - протокол управления - агенты (они работают на всех устройствах) будут сообщать менеджерам что-где происходит.

  • Всё на сетевых устройствах, не на станциях.

  • Агенты snmp входят в состав ОС.

  • Менеджер snmp - софт, который ставится на рабочей станции (прикладной уровень) - по сути, сервер управления.

  • Агенты шлют сообщения менеджеру. Менеджер не входит в поставку - его надо покупать.

  • Агент сидит и спит, менеджер его опрашивает - команды get, set

Интернет

Протоколы Интернет:

• Transport: TCP(Transmission Control Protocol. Он обеспечивает надежную транспортировку между прикладными процессами путем установления логического соединения), UDP(User Datagram Protocol, дейтаграммный протокол без установки соединения и подтверждений. Не имеет дополнительных опций и используется для посылки срочных сообщений; В отличие от TCP он не устанавливает соединение. Он расширяет функции IP до номеров портов. Он использует те же номера портов, что и TCP. Быстрее работает, чем TCP. Используется в DNS, SNMP, VoIP)

• Network: IP (Internet Protocol, данные, относящиеся к протоколу IP), ICMP(Internet Control Message Protocol, межсетевой протокол управляющих сообщений), ARP

Основным протоколом сетевого уровня является межсетевой протокол (Internet Protocol, IP). В его задачу входит продвижение пакета между сетями — от одного маршрутизатора к другому до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. В отличие от протоколов прикладного и транспортного уровней, протокол IP развертывается не только на хостах, но и на всех маршрутизаторах (шлюзах). Протокол IP — это дейтаграммный протокол, работающий без установления соединений по принципу доставки с максимальными усилиями. Такой тип сетевого сервиса называют также «ненадежным».

В заголовке IP-пакета для хранения IP-адресов отправителя и получателя отводятся два поля, каждое имеет фиксированную длину 4 байта (32 бита). IP-адрес состоит из двух логических частей — номера сети и номера узла в сети.

ICMP (Internet Control Massage Protocol) – спецификация на те сообщения, на которые нужно отвечать, если приходят запросы. Список сообщений, которые нужно передавать при определенных запросах. Ни один ICMP не должен вызывать другой ICMP, т.е. если приходит ICMP запрос, то нельзя делать вызов нового ICMP запроса, за исключение утили ping.

Формат дейтаграммы ICMP:

• Тип сообщения (к примеру, тип получатель не доступен);

• Код (к примеру, код – недоступна станция);

• Контрольная сумма;

• Поля расширения (используются некоторыми сообщениями);

Все сообщения разбиты по типам и кодам. Любая станция поддерживает ICMP.

Эхо запрос – запрос ICMP с типом 0, на него должен быть эхо ответ, так работает утилита ping. Есть еще специальный тип дейтаграммы – redirect.