ПТВТ (компьютерные сети) / КС лк 22.04

КС ЛК 22.04

Интернет-протоколы (Internet Protocol – IP)

Это протокол межсетевого взаимодействия является в настоящее время основным протоколом сетевого уровня. Он обеспечивает передачу пакетов между сетями в сложных составных сетях. Эти сети состоят из большого количества разных сетей (с разными технологиями передачи). Он эффективно работает в сетях со сложной структурой и рационально использует пропускную способность низкоскоростных линий связи. Обеспечивает передачу пакетов без установления соединения, то есть дэйтаграммным способом (письмо в почтовый ящик и пошло). В каждой следующей сети, находящейся на пути передачи пакета, он обращается к средствам передачи (доставки), принятым в этой сети, чтобы с их помощью передать пакет на следующий маршрутизатор, ведущий к следующей сети. То есть IP протоколу безразлично, какая технология используется в данной сети. Основное достоинство IP – то, что он обеспечивает фрагментацию пакетов, то есть их разбиение на более мелкие при передаче из одной сети в другую с меньшим максимальным размером пакета и последующую его сборку.

Он проектировался для передачи пакетов в сложных составных сетях, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Сам протокол не контролирует и не обеспечивает качество доставки пакетов. Если в процессе передачи пакет был потерян из-за неверной контрольной суммы, или превышения времени жизни пакета, то протокол не занимается его восстановлением (перезапросом). Этим занимается протокол ТСР – Transmission Control Protocol, относящийся к транспортному уровню, который обеспечивает надежность доставки пакета, передаваемого с помощью IP. Обеспечивает повторную передачу пакетов (в случае необходимости). Работает совместно с IP: TCP/IP.

TCP отдельно никогда не используется.

Адресация в IP сетях:

Используется 3 типа адреса:

1. Локальный – аппаратные адреса сетевых адаптеров (mac-адреса). Это адрес места в локальной сети, где находится станция или узел (длина 6 байт)

2. IP – адрес, это основной тип адресов, который используется для передачи пакетов между сетями, состоит из 4х байт (32 бита). IP назначается администратором во время информирования станции и маршрутизатора. IP адрес состоит из двух частей: номера сети и номера станции (узла). Длина номера сети может быть от 7ми до 21го бита и определяется первыми битами адреса сети.

Классы IP адресов:

Класс А:

Если 1й бит IP адреса – 0, то номер станции имеет 7 бит и вместе с 0 занимает 1 байт. Остальные три байта – номер узла или станции в сети. В этом случае может адресовываться о 126 сетей от 1 до 126.

При этом количество станций в каждой сети может быть до 16 миллионов.

Класс В:

Если первые два бита 10, то номер сети занимает вместе с этими двумя битами два байта и составляет 14 бит; номер станции в сети занимает 2 байта.

Класс С:

Если первые биты 110, то номер сети занимает 21 бит и вместе с этими тремя битами занимает 3 байта, а номер станции (узла) занимает 1 байт.

Максимальное число станций в тих сетях – 256. Для определения локального адреса по IP адресу используется протокол разделения адреса ARP (Adress Resolution Protocol).

ARP – таблица с соотношением IP и mac адресов.

Для определения IP адреса по локальному используется реверсивный ARP протокол – RARP. Он используется при включении станций, не знающих своего IP адреса, но знающих адреса своего сетевого адаптера. Протокол ARP требуется когда IP пакет передается в локальную сеть и надо узнать локальный адрес станции или следующего маршрутизатора, на который надо передать пакет.

Протокол ARP просматривает таблицы соответствия IP и mac адресов.

Структура IP пакетов.

IP пакет находится в поле данных кадров канального уровня. Состоит из заголовка и поля данных. Заголовок обычно имеет длину 20 байт, но может быть и больше.

Версии IP: IPv4 и IPv6 отличаются длиной IP 32 или 128 бита

4 бита № версии IP протокола

4 бита Длина заголовка

8бит – тип сервиса

16 бит – длина пакета

3 бита - приоритет

D

T

R

16 бит – идентификатор пакета

3 бита флаги (связано с фрагм)

13 бит – смещение фрагмента относительно начала

D

M

8 бит – время жизни

8 бит – протокол верхнего уровня

16 бит – контрольная сумма заголовка

32 бита – IP адрес назначения

Опции и выравнивание

4 бита – длина заголовка измеряется в 32х битовых словах. Обычные заголовки имеют длину 20 байт, но может быть до 60 байт, 15ти 32х битовых слов.

Тип сервиса занимает 1 байт, 8 бит и определяет приоритетность пакета. И еще три бита DRP – приоритет выбора маршрута.

Первые 3 бита – приоритет с 0 по 7 (7 высший - для управляющей информации, 0 – нормальный пакет). Пакеты с большим приоритетом обрабатываются маршрутизатором в первую очередь.

Вторые три бита:

D – критерий выбора маршрута – малая задержка.

R - высокая достоверность (минимальная вероятность ошибок).

T- высокая пропускная способность.

4е поле – общая лина пакета с учетом заголовка и поля данных. Длина 2 байта или 16 бит. Мах длина пакета в этом случае 65 кбайт.

5е поле – 2 байта для идентификации фрагментированных пакетов.

Все фрагменты исходного пакета должны иметь одинаковое значение этого поля.

6е поле – 3 бита, признаки, связанные с фрагментацией.

D – Do not Fragment – пакет не должен фрагментироваться.

M – more Fragment – не последний фрагмент данного пакета.

7е поле – смещение фрагментов, 13 бит задает смещение (кратное 8 байтам), поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, который был фрагментрован.

Фрагм 1

Фрагм 2

Фрагм 3

Фрагм 4

Смещение отн начала 0 смещение на 1й фрагм

8е поле – 1 байт – предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни измеряется в секундах и задается источником передачи акета на маршрутизаторах и других узлах сети. По истечении секунды из текущего времени жизни вычитается 1. Когда достигает 0, пакет уничтожается. Максимальный размер поля жизни 1 байт, время жизни макс 255с

9е поле – протокол верхнего уровня – 1 байт ТСР или UDP (User Datagram Protocol)

10e поле – контрольная сумма заголовка – 2 байта. Вычисляется только для заголовка. Проверяется и рассчитывается при каждой обработке IP заголовка. Если контрольная сумма не совпадает, то пакет отбрасывается. Меняется время жизни в заголовке, поэтому надо проверять контрольную сумму.

11е поле – адреса источника и станции назначения по 32 бита.

12 поле – опции, необязательное поле. Обязательные поля - первые 5. Используется для отладки сети для функции управления.

В случае использования опций выравнивание осуществляется 0ми до 32 битовой границы комбинации.