1_SEMESTR_1 / Материалы к сессии (лектор Бобкова В.А.) / Материал к вопросам со звездочкой / Коллоквиум 4 Вопрос 31

Коллоквиум 4. Вопрос 31. Средства использования сетевых сервисов.

Взаимодействие компьютеров между собой, а также с другим активным сетевым оборудованием, в TCP/IP-сетях организовано на основе использования сетевых сервисов, которые обеспечиваются специальными процессами сетевой операционной системы (ОС) — демонами в UNIX-подобных ОС, службами в ОС семейства Windows и т. п.

Сетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование.

Активное сетевое оборудование

Под этим названием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть Маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием. Напротив — повторитель (репитер) и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяют электрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего «интеллектуального» собой не представляют. Но управляемые свитчи относятся к активному сетевому оборудованию, так как могут быть наделены некоей «интеллектуальной особенностью».

Пассивное сетевое оборудование

Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д.

Протоколы передачи данных — это набор соглашений, который определяет обмен данными между различными программами. Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе.

Сетево́й протоко́л — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями).

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — Взаимодействие Открытых Систем, ВОС).

Модель OSI — это семиуровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней.

На физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи.

На канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети.

Сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений.

Транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения.

Задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях.

Уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи. Прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями.

Прикладной уровень обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

Протокол TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

FTP (File Transfer Protocol)- это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

POP (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) — это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент- сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.

TELNET — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т. д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

DTN — протокол дальней космической связи, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

Запрос комментариев (англ. Request for Comments, RFC) — документ из серии пронумерованных информационных документов Интернета, содержащих технические спецификации и Стандарты, широко применяемые во Всемирной сети. Название «Request for Comments» ещё можно перевести как «заявка на обсуждение» или «тема для обсуждения». В настоящее время первичной публикацией документов RFC занимается

Формат RFC появился в 1969 году при обсуждении проекта ARPANET. RFC 1 был опубликован 7 апреля 1969 г. и назывался «Host Software». Первые RFC распространялись в печатном виде на бумаге в виде обычных писем, но уже с декабря 1969 г., когда заработали первые сегменты ARPANET, документы начали распространяться в электронном виде.

Большинство ранних RFC были созданы в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса и Стэнфордском исследовательском институте.

С 1969 по 1998 гг. бессменным и единственным редактором RFC был Джон Постел. После его смерти Общество Интернета (ISOC) поручило редактирование и публикацию RFC Институту информационных наук Университета Южной Калифорнии.

IETF под эгидой открытой организации Общество Интернета (англ. Internet Society, ISOC). Правами на RFC обладает именно Общество Интернета.

Основы IР-адресации

IP- адрес - это параметр, который уникально определяет (идентифицирует) отдельный сетевой интерфейс (компьютер или другое устройство) в сетях TCP/IP. Например IP – адрес ftp-сервера фирмы Microsoft ( то есть сервера, с которого можно получить файлы по сети ) 189.105.232.1. Существуют специальные правила, которые определяют адрес, присваиваемый компьютеру.

Люди предпочитают символические имена: к примеру www.course.com. Мы полагаем, что легче запомнить строку, чем числовой адрес вроде 172.16.1.10. Однако компьютеры думают по-другому. Они имеют дело с сетевыми адресами в форме битовых комбинаций, которые преобразуются в десятичные числа.

Числовая (логическая) схема адресации представляет собой набор из четырех чисел, разделенных точками, например - 199.95.72.8. Каждое из этих чисел должно быть меньше 256 в десятичной системе, чтобы его можно было представить в виде восьми двоичных разрядов, или битов. Таким образом, каждое число должно находиться в диапазоне от 0 до 255; эти пограничные числа являются низшим и высшим значениями, которые можно представить в 8-битной строке. Такие 8-битные числа привыкли называть байтами, однако сообщество ТСР/IР предпочитает именовать их октетами. Важно усвоить, что числовые IР-адреса - это логические сетевые адреса. Каждый числовой IР-адрес действует на Сетевом уровне сетевой эталонной модели ISO/OSI и задача его состоит в присвоении уникального набора чисел каждому без исключения сетевому интерфейсу данной сети (и в масштабах Internet для всех машин, видимых в этой сети).

Таким образом, то что мы в десятичной системе счисления выражаем в виде, 199.95.72.8. компьютер "понимает" как 1100011101011110100100000001000.

Числовые значения в точечных десятичных представлениях числовых IР-адресов обычно являются десятичными, однако иногда могут быть представлены в шестнадцатеричной (с основанием 16) или двоичной (с основанием 2) системах счисления. При работе с точечными десятичными IР-адресами необходимо точно установить вид системы счисления. Двоичный вид опознать просто, поскольку в данном случае каждый элемент в строке представлен восемью двоичными разрядами (включая, для согласованности, нулевые старшие разряды). Тем не менее, возможно спутать десятичное и шестнадцатеричное представления. Поэтому, прежде чем выполнять какие бы то ни было вычисления, обязательно определитесь с системой счисления.

Дублирование числовых IР-адресов запрещается, т.к. это привело бы к путанице. В соответствии с соглашением, из сети выкидываются все интерфейсы, совместно использующие один и тот же адрес. Таким образом, если вам когда-нибудь случится настроить для машины IР-адрес, а после этого она не сможет получить доступ в сеть, вы сможете разумно предположить, что произошло дублирование IР-адресов. А если выяснится, что примерно в то же время недоступной стала другая машина, и кто-нибудь другой жалуется на похожие проблемы, можете быть уверены — дело именно в дублировании.

Классы IР-адресов

Вы уже знаете, что IР-адреса принимают форму п. п. п. п. Изначально эти адреса к тому же подразделялись на пять классов, от А до Е. Разделим октеты первых трех классов, чтобы уяснить их поведение.

• Класс А - п.. ь. ь. ь.

• Класс В - п. п. ь. ь.

• Класс С - п. п. п. ь.

В данной системе обозначений п означает часть сетевого адреса, предназначенную для идентификации сети по числу, а ь — часть адреса для идентификации хоста (компьютер или другое устройство в сети) по числу. Если часть, относящаяся к сети или хосту, состоит более чем из одного октета, то для определения числового адреса биты просто объединяются (здесь есть некоторые ограничения, о которых мы вкратце упомянем). К примеру, 10.12.120.2 — это действительный адрес класса А. Сетевая часть этого адреса — 10, тогда как хостовая часть — 12.120.2, и она состоит из трех октетов. При поиске свидетельств близости IР-адресов учитывайте, что "соседство" — это явление, присущее сетям и связанное с близостью в пределах сетевой части IР- адреса, а не хостовой части сетевого адреса.

Адреса классов D и Е предназначены для специальных случаев.

Адреса класса А

Выраженные в двоичной системе (только единицы и нули), адреса класса А| всегда принимают следующую форму: оььььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. В качестве первой цифры всегда выступает 0, а все остальные цифры (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя самый старший разряд. Таким образом, хотя 8-битное число может выражать десятеричное 255, требование о присутствии на первой позиции нуля ограничивает количество сетей, к которым можно обращаться как к сетям класса А, до 128 (это диапазон от 00000000 до 01111111, где 0 считается числом, а максимальное разрешенное значение равняется 127).

В любой сети IР-адреса, состоящие только из нулей или только из единиц, резервируются для специальных целей. Поэтому из 128 возможных в данном случае сетевых адресов употребляются только адреса в диапазоне от 00000001 до 01111110 (или, в десятичном выражении, от 1 до 126). Более того, адрес сети 10 (00001010) зарезервирован для применения в частных сетях (это условие оговаривается в документе RFC 1918). К тому же адрес 127. п. п. п. резервируется для выполнения возвратного тестирования. Таким образом, в общедоступной сети Internet максимальное количество адресуемых сетей класса А уменьшается на 2. Поскольку три оставшихся октета класса А предназначены для хостов, получается, что в пределах каждой сети класса А доступный диапазон адресов соответствует 3 х 8, т. е. 24 битам. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе.

Адреса класса В

Адреса класса В всегда принимают следующую форму: 10ьььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. Первые две цифры —10, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Заметьте, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя два самых старших разряда. Формат адресов класса В таков, что первые два октета определяют номер сети, а дальнейшие — номер хоста; поэтому в сетевой части на адресное пространство выделяется 14 бит.

Адреса класса С

Адреса класса С всегда принимают следующую форму: 110ььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь.

Первые три цифры — 110, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя три самых старших разряда. Формат адресов класса С таков, что первые три октета определяют номер сети, а последний — номер хоста.

Адреса классов D и Е

Классы D и Е начинаются там, где кончается класс С.

Адреса класса D всегда принимают следующую 1110ьььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь .

Форма адресов класса Е такова:11110ььь. ьььььььь. ьььььььь. ьььььььь.

Класс D предназначается для групповых адресов, которые обеспечивают пользователям возможность "совместного использования" одного IР-адреса (что является прямым нарушением правил для классов А, В и С) и получения по сети одного и того же широковещательного сообщения за время одной передачи. Сохранение пропускной способности объясняет стоимость групповых адресов для передачи потоковых данных, таких как видео- или телеконференций, а также информации, представляющей интерес для множества пользователей, например — обновлений таблиц маршрутизации. В диапазон адресов класса D входят значения от 224.0.0.0 до 329.255.255.255

Адреса класса Е предусмотрены исключительно для экспериментального применения. Их диапазон — от 240.0.0.0 до 247.255.255.255. Если вы не работаете в среде разработки и не проводите исследования, то вряд ли когда- либо столкнетесь с такими адресами.