- •Н.В. Будылдина
- •Раздел 1 Стратегии межсетевого взаимодействия……………………………9
- •Раздел 7. Принципы маршрутизации…………….…………………………111
- •Раздел 8 Общая информация о протоколах маршрутизации
- •Раздел 9 Transmission Control Protocol (tcp)………………………………174
- •Раздел 10. User Datagram Protocol (udp)…………………………….……..230
- •Раздел 11 Автоматизация процессов назначения ip – адресов. Протокол dhcp………………………………………………………………….……….240
- •Раздел 12 Служба каталогов на базе протокола ldap…………………...242
- •Введение
- •Целью данного учебного пособия является рассмотреть возможности основных базовых протоколов, используемых в компьютерных сетях. Раздел 1 Стратегии межсетевого взаимодействия
- •1.1 Трансляция протоколов
- •1.2 Мультиплексирование протоколов
- •1.3 Сравнение трансляции и мультиплексирования
- •1.4 Инкапсуляция (туннелирование) протоколов
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2 Средства согласования протоколов на физическом и канальном уровнях
- •2.1 Функции физического уровня. Средства согласования
- •2.2 Функции канального уровня модели osi
- •2.3 Согласование типа и размера кадров в составных сетях
- •2.4 Использование единого сетевого протокола в маршрутизаторах
- •2.5 Поддержка маршрутизаторами различных базовых технологий
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 3 Протоколы канального уровня
- •3.1 Протокол slip
- •3.2 Протокол ррр
- •3.2.1 Функции ррр различных уровней
- •3.2.2 Логическая характеристика протокола
- •3.2.3 Процедурная характеристика протокола.
- •3.2.4. Установка сеанса связи по протоколу ррр
- •3.2.5 Преимущества ррр
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 4 Протокол управления каналом
- •4.1 Протокол hdlc
- •4.1.1 Формат кадра и типы кадров
- •4.1.2 Управление связью
- •4.1.3 Передача данных
- •1. Запрос каждые 4 кадра. 2. Сквозная передача
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 5 Протоколы нижнего уровня сети internet
- •5.1 Протокол arp
- •5.1.1 Формат протокола arp
- •5.1.2 Работа протокола arp
- •5.2 Протокол rarp
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 6 ip – протокол
- •6.1 Ip – протокол версии 4
- •6.1.1 Основы протокола iPv4
- •6.1.2 Общие принципы адресации протокола iPv4
- •6.1.3 Маскирование подсетей
- •6.1.4 Планирование подсетей
- •6.2 Ip – Протокол версии 6 (iPv6)
- •6.3 Ip версия 6- архитектуры адресации
- •6.3.1 Модель адресации
- •6.3.2 Представление записи адресов (текстовое представление адресов)
- •6.3.3 Представление типа адреса
- •6.3.4 Уникастные адреса
- •6.3.5 Примеры уникастных адресов
- •6.3.6 Не специфицированный адрес
- •6.3.7 Адрес обратной связи
- •6.3.8 IPv6 адреса с вложенными iPv4 адресами
- •6.3.9 Nsap адреса
- •6.3.10 Ipx Адреса
- •6.3.11 Провайдерские глобальные уникаст – адреса
- •6.3.12 Локальные уникаст - адреса iPv6
- •6.3.13 Эникаст-адреса
- •6.3.14 Необходимые эникаст-адреса
- •6.3.15 Мульткаст-адреса
- •0 0 0 Т
- •6.3.16 Предопределенные мультикаст-адреса
- •6.3.17 Необходимые адреса узлов
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 7 Принципы маршрутизации
- •7.1 Алгоритмы выбора маршрутов
- •7.2 Принцип оптимальности
- •7.3 Выбор кратчайшего пути
- •7.4 Заливка
- •7.5 Маршрутизация на основании потока
- •7.6 Дистанционно–векторная маршрутизация
- •7.7 Маршрутизация с учетом состояний линий
- •7.7.1 Знакомство с соседями
- •7.7.2 Измерение стоимости линии
- •7.7.3 Создание пакетов состояния линий
- •7.7.4 Вычисление новых маршрутов
- •7.7.5 Иерархическая маршрутизация
- •7.7.6 Алгоритмы выбора маршрутов для мобильных хостов
- •7.7.7 Широковещательная маршрутизация
- •7.7.8 Многоадресная рассылка
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 8 Общая информация о протоколах маршрутизации в сетях internet
- •8.1 Внутренний протокол маршрутной информации rip
- •8.2 Открытый протокол маршрутизации ospf
- •8.3 Протокол граничного шлюза Border Gateway Protocol версии 4
- •8.3.1 Основы протокола маршрутизации bgp
- •8.3.2 Внешний протокол bgp
- •8.3.3 Внутренний протокол bgp
- •8.3.4 Переговоры с соседними bgp – узлами
- •Раздел 9 Transmission Control Protocol (tcp)
- •9.1 Назначение тср
- •9.2 Уровневое взаимодействие Internet протоколов
- •9.3 Модель сервиса tcp
- •9.4 Протокол tcp
- •9.5 Управление tcp-соединением
- •Управление передачей в tcp
- •9.7 Будущее tcp и его производительность
- •Раздел 10 User Datagram Protocol (udp)
- •10.1 Назначение протокола
- •10.2 Определение окончательного места назначения
- •10.3 Протокол пользовательских дейтаграмм (udр)
- •10.4 Формат udр-сообщений
- •10.5 Псевдозаголовок udр
- •10.6 Разделение на уровни и вычисление контрольной суммы udр
- •10.7 Мультиплексирование, демультиплексирование и порты udр
- •10.8. Зарезервированные и свободные номера портов udp
- •Раздел 11 Автоматизация процессов назначения ip – адресов. Протокол dhcp
- •Раздел 12 Служба каталогов на базе протокола ldap
- •Список литературы
- •620109, Екатеринбург, ул. Репина, 15
7.2 Принцип оптимальности
Прежде чем перейти к рассмотрению отдельных алгоритмов, возможно, следует привести некое общее соображение об оптимальных маршрутах, вне зависимости от топологии или трафика, известное как принцип оптимальности. В соответствии с этим принципом, если маршрутизатор В располагается на оптимальном маршруте от маршрутизатора А к маршрутизатору С, тогда оптимальный маршрут от маршрутизатора В к маршрутизатору С совпадает с частью первого маршрута. Чтобы убедиться в этом, назовем часть маршрута от маршрутизатора А к маршрутизатору В r1, а остальную часть маршрута – r2. Если бы существовал лучший маршрут от В к С, чем r2, то его можно было объединить с r1, чтобы улучшить маршрут от маршрутизатора А к маршрутизатору С, что противоречит первоначальному утверждению о том, что маршрут r1r2 является оптимальным.
На рисунке 64 изображена сеть. Прямым следствием принципа оптимальности является возможность рассматривать множество оптимальных маршрутов от всех источников к данным приемникам в виде дерева, в корне которого располагается приемник. Такое дерево называется входным деревом. Такое дерево изображено на рисунке 65. Расстояния измеряются количеством транзитных участков. Причем, входное дерево не обязательно является уникальным. У одной сети может существовать несколько входных деревьев с одинаковыми длинами путей. Цель всех алгоритмов выбора маршрутов заключается в вычислении и использовании входных деревьев для всех маршрутизаторов.
Поскольку входное дерево действительно является деревом, оно не содержит петель, поэтому каждый пакет будет доставлен за конечное и ограниченное число пересылок. На практике все это не так просто. Линии связи и маршрутизаторы могут выходить из строя и снова появляться в сети во время выполнения операции, поэтому у разных маршрутизаторов могут оказаться различные представления о текущей топологии сети. Принцип оптимальности и входное дерево составляет точку отсчета, относительно которой можно измерять эффективность различных алгоритмов выбора маршрутов.
Рисунок 64 - Данная подсеть
7.3 Выбор кратчайшего пути
Первым рассмотрим алгоритм выбора маршрута с метода, широко применяемого в различных формах благодаря его простоте и понятности. Идея заключается в построении графа подсети, в котором каждый узел будет соответствовать маршрутизатору, а каждая дуга – линии связи (часто называют связью). При выборе маршрута между двумя маршрутизаторами алгоритм просто находит кротчайший путь между ними на графе. Один из способов измерения длины пути состоит в подсчете количества транзитных участков. В таком случае пути АВС и АВЕ на рисунке 64 имеют одинаковую длину . Можно измерять
Рисунок 65 - Входное дерево для маршрутизатора В
расстояние в километрах. В таком случае окажется, что путь АВС значительно длиннее пути АВЕ.
Однако помимо учета количества транзитных участков и физической длины линий, возможен учет и других параметров. Например, каждой дуге графа можно поставить в соответствие среднюю длину очереди и время задержки пересылки, определяемые каждый час с помощью передачи специально тестового пакета. В таком графе кратчайший путь определяется как самый быстрый путь, а не путь с самой короткой длиной кабеля или путь, состоящий из минимального числа отдельных отрезков кабеля.
В наиболее общем случае параметры дуг графа являются функциями расстояния, пропускной способности, средней загруженности, стоимости связи средней длины очереди, измеренной величины задержки и других факторов. Изменяя весовую функцию, алгоритм может вычислять кратчайший путь с учетом любого количество критериев в различных комбинациях.
Рассмотрим алгоритм вычисления кратчайшего пути от А к D, изображенный на рисунке 66, где стрелка указывает на рабочий узел.
Каждый узел помечается (в скобках) расстоянием до него от узла отправителя по лучшему известному пути. Вначале пути неизвестны, поэтому все узлы помечаются символом бесконечности. По мере работы алгоритма и нахождения путей отметки узлов изменяются, отражая лучшие пути.
Отметка может быть постоянной или экспериментальной. Вначале все отметки являются ориентированными. Когда выясняется, что отметка соответствует кратчайшему возможному пути, она становится постоянной и в дальнейшем не изменяется.
Рассмотрим взвешенный ненаправленный граф, где весовые коэффициенты соответствуют, например, расстояниям. Мы хотим найти кратчайший путь от А к D. Для начала мы заштрихованным кружком помечаем узел А как постоянный.
Рисунок 66 Взвешенный ненаправленный граф
Затем мы исследуем все соседние узлы с ним, указывая около них расстояние до узла А. Если отыскивается более короткий путь к какому–либо узлу, то вместе с указанием расстояния в отметке меняется и узел, через который прошел более короткий путь. Т.е., позднее можно восстановить весь путь. Рассмотрев все соседние с А узлы, мы помечаем ближайший узел как постоянный, как изображено на рисунке 67, этот узел становится рабочим узлом.
Далее мы повторяем ту же процедуру с узлом В, исследуя все его соседние узлы (рисунки 68,69,70,71). Если сумма расстояния от узла В и значения отметки в узле В (расстояния от А до В) оказывается меньше, чем отметка у исследуемого узла (уже найденное другим путем расстояние от А), это значит, что найден более короткий путь, поэтому пометка узла изменяется.
Рисунок 67 - Вычисление кратчайшего пути от узла А.
Рисунок 68 - Вычисление кратчайшего пути для узла Е
Рисунок 69 - Выбор кратчайшего пути от узла Е
Рисунок 70 - Выбор кратчайшего пути. Стрелка указывает рабочий узел
Рисунок 71 - Выбор кратчайшего пути. Стрелка указывает рабочий узел.