Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сетевые средства операционных систем. Учебное пособие
.pdf
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
31
К классу В относятся адреса, в которых старшие 2 бита IP -
адреса равны 10 и под номер сети и номер узла отводится по 2 байта. В
сети класса В количество узлов может достигать 65536 (2
К классу С относятся адреса, начинающиеся с битов 110. Под
номер сети отведено 3 байта, под номер узла – 1 байт. При огромном
количестве адресуемых сетей количество узлов в отдельной сети
может достигать 255. Это наиболее распространенный класс
адресации.
Адреса класса D начинаются с битов 1110. Такие значения IPадреса означают «групповые адреса» (multicast address). В отличии от
адресов классов А, В и С, которые являются индивидуальными
адресами узлов (т.е. их сетевых интерфейсов), групповой адрес
определяет группу узлов, в общем случае принадлежащих даже
разным сетям. Узел, входящий в группу, вместе с индивидуальным IPадресом получает и групповой адрес.
Если при отправке пакета указан адресат класса D, то этот пакет
будет доставлен всем узлам, входящим в эту группу.
Адреса класса Е начинаются с последовательности битов –
11110. Они зарезервированы на будущее.
16
).
Интерпретация IP- адреса
Чтобы из известного IP- адреса получить правильные значения
номера сети и номера узла, надо:
- разделить адрес на части в соответствии с форматом класса
адресов;
- дополнить выделенные части нулями до полных 4-х байтов:
номер сети дополнить нулями справа, номер узла - слева.
Пример
Известен «десятичный» IP-адрес компьютерного узла сети:
190.2.1.32. Определить номер сети и номер узла.
Судя по числовому значению первого октета – 190, адрес
относится к классу В. Следовательно, под номер сети используется
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
32
первые два байта, а следующие 2 байта под номер узла. Таким
образом, номер сети будет 190.2.0.0 , а номер узла в сети – 0.0.1.32
Для обратной процедуры требуется только знание формата
сетевого адреса нужного класса.
Пример.
Знаем, что для сети использованы адреса класса С. Известны
десятичные значения номера сети - 198.0.1.0 и номера узла – 0.0.0.13.
Каков сетевой адрес узла?
В адресах класса С под номер сети отводится 3 байта, значит это
198.0.1. Номер узла занимает один байт – 13. Итак, IP- адрес узла в
сети равен 198.0.1.13.
Маски IP - адресов
Механизм масок широко распространен в IP -маршрутизации. С
помощью масок администратор сети с выделенным номером может
разбить ее на несколько «подсетей», не требуя для них
дополнительных номеров.
Маска – это двоичный код, соответствующий разрядности IP–
адреса. Он делит адрес на номер подсети – старшие единичные биты
маски и номер узла в ней – младшие нулевые биты маски. Наложение
маски на адрес можно интерпретировать, как операцию логического И
между кодом адреса и кодом маски.
С помощью маски сетевых адресов можно сделать адресацию
более гибкой, отказавшись от использования жестких форматов
различных классов адресов по умолчанию. Для записи масок
используют как десятичную форму - октеты, так и шестнадцатеричную
форму. Например: маска 255.255.0.0. или то же самое в hex -
FF.FF.00.00.
Пример
Пусть IP-адрес равен 198.0.1.13 и используется без маски.
По умолчанию, он будет интерпретироваться, как
принадлежащий к классу С. Номером сети будут первые три байта,
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
33
дополненные нулями до полного формата – 198.0.1.0. Номером узла
будет младший байт, расширенный до полного формата – 0.0.0.13.
Пусть, этот же адрес используется с маской 255.255.0.0. В
двоичном виде код маски - 11111111.11111111.00000000.00000000.
Единичные биты указывают поле номера сети. В результате
наложения этой маски на IP-адрес, номер сети теперь определяем, как
198.0.0.0., а номер узла – 0.0.1.13
Пример
Пусть IP-адрес узла равен 129.64.134.5 и указана маска подсети
– 255.255.128.0. Определим номер подсети и номер нашего узла в нем.
Когда количество двоичных единиц в маске не кратно байту, в
десятичном виде решать эту задачу сложно. Перейдем к двоичному
представлению байтов:
IP-адрес: 10000001. 01000000. 10000110. 00000101
Маска: 11111111. 11111111. 10000000. 00000000
Маска определяет старшие 17 бита адреса, как номер сети,
остальные – номер узла. Выпишем побитно их значения: номер сети -
10000001. 01000000.1, номер узла – 0000110. 00000101.
Дополним их до полного формата в двоичном виде, и переведем
в десятичные значения:
Номер сети: 10000001.01000000.10000000.00000000
(129.64.128.0)
Номер узла: 00000000. 00000000.0 0000110. 00000101(0.0.6.5)
Частные и общие IP-адреса
IP-адреса подразделяют на общие и частные (автономные)
адреса.
Общие адреса уникальны в глобальном масштабе и
используются для адресации в Интернет. Частные адреса ограничены
диапазонами, которые из Интернета не видны. Обычно используются в
частных сетях.
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
34
Диапазоны частных IP-адресов
Класс
Диапазоны номеров
автономных сетей
А
10.0.0.0
В
172.16.0.0 - 172.31.0.0
С
192.168.0.0 - 192.168.255.0
В стандартах Интернет определены диапазоны номеров сетей
для автономного использования.
Использование частных адресов для адресации в автономных
сетях не исключает их корректное подключение к Интернету за счет
специальных технологий трансляции адресов.
Упражнения. Конфигурирование сетевой адресации
Упражнение 1.
Известны IP-адреса узлов: 190.2.1.32 и 198.0.1.13. Определить
номер сети и номер узла для каждого.
Упражнение 2
IP-адрес узла - 198.0.1.13 и используется с маской 255.255.0.0.
Определить номер сети и номер узла
Упражнение 3
IP-адрес узла равен 129.64.134.5 и маска подсети –
255.255.128.0. Определить номер подсети и номер узла в ней
Упражнение 4.
Организация арендует сеть номер 199.16.24.0. Маска,
используемая в подсети, равна 255.255.255.224. В этой сети
используется также маршрутизатор.
Сколько IP-адресов доступно для присвоения клиентским
компьютерам и серверам?
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
35
Упражнение 5
Организация имела две сети с номерами: 206.10.13.0 и
206.10.14.0. Потребовалось объединить эти две сети в одну, но так
чтобы не захватить чужие адреса, не принадлежавшие организации.
Какая из предложенных конфигураций позволит решить задачу?
Детально мотивировать ответ.
a) Сетевой адрес — 206.10.13.0, маска подсети — 255.255.254.0.
b) Сетевой адрес — 206.10.12.0, маска подсети — 255.255.252.0.
c) Сетевой адрес — 206.10.13.0, и маска подсети — 255.255.253.0.
d) Реализовать без захвата чужих адресов не получится
Символические адреса. Доменная система имен DNS
Для пользователей компьютерной сети использовать числовые
IP – адреса для обращения к удаленному компьютеру крайне сложно и
неудобно. Желательно иметь символические обозначения.
В сетях TCP/IP поддерживается иерархическая система
символических имен узлов. Она называется «доменная система имен»
- DNS (Domain Name System). Доменная система имен
разрабатывалась для Интернета, но успешно используется как
автономная система именования в любой крупной сети на основе стека
протоколов TCP/IP.
Основным компонентом пространства имен DNS являются
домены (domain). В данном контексте домен – это логическое
объединение некоторого множества компьютеров сети. Домены
соединяются друг с другом иерархическими отношениями «родительпотомок».
Положение любого домена в этой иерархии определяет уровень
домена. В основании иерархического пространства имен DNS лежит
домен, который называется корневым доменом (root domain). Любой
объект пространства имен DNS - домен или отдельный компьютер имеет уникальное простое имя в пределах пространства имен своего
родителя.
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
36
Полное доменное имя - FQDN (Fully Qualified Domain Name)
объекта образуется из простого имени объекта и суффикса DNS.
Суффикс DNS - это перечисление имен доменов, находящихся
между объектом и корнем пространства имен.
Единственным объектом пространства имен DNS, не имеющим
имени, является корневой домен. Для ссылки на него используют
точку ".". В записи полного доменного имени последняя точка,
обозначающая корневой домен, обычно опускается.
Пример
На рис.1-10 изображено дерево доменов, к которому относится
компьютер computer1.
Простое имя компьютера - computer1. Он входит в домен
sample, который является дочерним доменом домена company, который
в свою очередь является дочерним доменом корневого домена com.
Таким образом, доменное имя этого же компьютера - соmputer1.
sample. company.com. Суффикс DNS доменного имени - sample.
company.com
Рис.1-10. Иерархическое пространство доменных имен
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
37
В сетях TCP/IP соответствие между доменными именами и IP –
адресами может устанавливаться средствами локальных узлов сети
или централизованными службами.
Так, на каждом узле можно вручную создать текстовый файл
Hosts.txt. Этот файл представляет собой таблицу, каждая строка
которой содержит одну пару соответствия «доменное имя – IP–адрес».
Например, соmputer1.sample. company.com – 101.76.80.4.
Понятно, что при количественном росте узлов сети
поддерживать вручную такую таблицу соответствия сложно.
Решением этой проблемы стало создание централизованной службы
доменных имен DNS .
Централизованная служба доменных имен DNS (Domain Name
System) является распределенной. Она использует в своей работе DNS
–сервер и DNS–клиентов. Сервер DNS содержит базу отображения
имен, а DNS–клиенты обращаются к серверу с запросами на
разрешение доменных имен в IP-адрес.
Служба DNS использует текстовые файлы формата, похожего
на Hosts.txt. Эти файлы администратор готовит вручную. Однако,
каждый DNS–сервер содержит только часть имен сети, а не все имена,
как это было бы при использовании файла Hosts.txt.
При росте узлов в сети проблема решается созданием новых
доменов имен и добавлением в службу DNS новых серверов имен.
Адресация удаленных процессов
Каждый локальный процесс, существующий в оперативной
памяти вычислительной системы, получает собственный уникальный
номер - идентификатор процесса. Однако, этот во многом случайный
номер неудобно использовать в качестве указателя локального адреса
процесса при организации удаленной связи.
Для связи с удаленными процессами операционная система
создает для локального процесса буфер в системной области памяти,
куда будут помещаться отправляемые процессом или получаемые им
данные. Эти буферы называют «портами».
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
38
Указателем области памяти, используемой для «выхода»
локального процесса в сеть, является номер выделенного для него
порта.
Адрес удаленного процесса в операционных системах задается,
таким образом, парой числовых значений: сетевой адрес узла и номер
порта процесса. Эта пара значений получила название «сокет»
(socket).
Номера портов процесса-отправителя и процесса-получателя
задаются в служебной информации (заголовках) транспортных
протоколов UDP и TCP. В семействе протоколов TCP/IP номера
портов являются 16-битовыми числами.
Таким образом, для установления двусторонней связи между
двумя процессами на разных компьютерах требуются пять параметров:
- тип транспортного протокола (UDP или TCP) взаимодействия;
- IP-адрес отправителя и номер порта процесса-отправителя;
- IP-адрес процесса-получателя и номер его порта.
1.5 Организация сетевых приложений
По большому счету, любые программы, в которых
задействованы коммуникационные возможности сети, можно называть
сетевым приложением.
Однако, в более узком смысле слова, под сетевым приложением
понимают программы, структурно распределенные по нескольким
компьютерам сети.
Например, одна часть программы работает на компьютере, где
установлена база данных. Вторая часть - работает на компьютере
пользователя. Вторая часть приложения принимает запросы своих
программ на поиск в базе данных и обращается к первой части,
выполняющей поиск информации и возвращающая ответ второй
части.
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
39
Приложения, структурно и функционально распределенные по
сети, называют сетевые распределенные приложения.
Распределенным по сети может быть не только прикладное
программное обеспечение, но и компоненты операционной системы.
Например, сетевые службы, которые установлены на компьютере
пользователя – это лишь одна (клиентская) часть распределенного
системного сервиса.
Главные характеристики сетевого распределенного приложения:
1. Способ разделения приложения на части, работающие на
разных компьютерах.
2. Способ взаимодействия между частями распределенного
приложения.
2. Наличие выделенного сервера, на котором выполняются
некоторые общие функции.
Системы управления базами данных являются наиболее часто
используемыми в сети распределенными приложениями.
Способы разделения приложений
Обычной практикой разделения приложения для
распределенной работы в сети является деление его на две или три
части. Они называются соответственно двухзвенными и трехзвенными
схемами приложения.
В двухзвенной схеме возможны различные варианты, которые
отличаются степенью нагрузки, возлагаемой на клиентскую и
серверную составляющую распределенного приложения.
На рис.1-11 показан вариант двухзвенной схемы, когда нагрузка
распределена равномерно. На клиентский и серверный компьютер
возлагается логика приложения, только на клиента – интерфейсные
функции пользователя и запросов, только на сервер – внутренние
операции доступа к базе данных.
Логика приложения – это собственно алгоритмы принятия
решений, вычислительные операции и процедуры, операции с
Ларина Т.Б. Сетевые средства операционных систем
40
данными. Доступ к данным предполагает выполнение действий по
запросу клиента к базе данных и внутренние операции по их
выполнению.
Двухзвенная схема распределенного приложения наиболее явно
иллюстрирует понятие «клиент–серверное» приложение.
Рис.1-11. Двухзвенная схема распределенного приложения
Чистая «клиент–серверная» модель распределенного
приложения при определенных условиях может проявить свои
недостатки:
- многочисленные запросы к базе данных приводят к
возрастанию сетевой нагрузки и, соответственно, к увеличению
времени реакции приложения для пользователя;
- компьютер «клиент» должен обладать достаточной
мощностью, чтобы справляться с возложенной на него частью логики
приложения.
Для таких случаев более подходящей явится трехзвенная модель
распределенного приложения. В трехзвенной схеме между «клиентом»
и «сервером» существует посредник в виде промежуточного сервера.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]