metoda_2013

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

протоколом является протокол ARP. ARP ищет MACадрес узла по его IPадресу. Для бездисковых рабочих станций существует обратный протокол – реверсивный RARP, который выполняет обратное действие: по MACадресу сетевой карты сервера ищет его IP-адрес. Протокол ARP является универсальный протоколом, который работает с любым типом сетей и с любым типом физических и логических адресов. Этот протокол поддерживает специальную ARPтаблицу

FFFFFF - // -

-// -

Вэтой таблице есть обязательно строчка, в которой в качестве MACадреса стоит широковещательный адрес, для того чтобы узел мог принимать широковещательный ARPпакет. Статус записи определяет время нахождения строки в этой таблице. Статические записи могут заноситься вручную и хранятся в таблице до перезагрузки компьютера.

Динамические записи имеют два таймаута:

- первый таймаут наз. предельное время жизни, он равен 10 минутам.

- второй таймаут – таймаут активности узла. Он равен 2 минутам. Если от узла нет пакета в течение 2 минут, то запись удаляется. Если в течении 2 минут узел ответил, то таймаут сбрасывается, но через 10 минут запись будет удалена. В некоторых реализациях используется только таймаут активности узла, как и в таблице маршрутизации.

ARPтаблица хранится и формируется на специальных маршрутизаторах, но в каждом узле есть своя ARPтаблица, в которой хранятся данные об узлах, с которыми устанавливается связь. Если в ARPтаблице нет нужной записи, то протокол ARP отправляет ARPзапросы, т. е. пакеты специального формата.

Формат ARPпакета

190

Тип сети определяет тип локальной сети, в которую будет отправлен пакет. Для Ethernet тип сети = 1.

Тип протокола. В этом поле указывается какому протоколу сетевого уровня нужно вернуть ответ. Обычно к ARP обращается протокол IP. Но также могут быть обращения и др. протоколов

(RIP, OSPF).

Длина MACадреса и длина IPадреса нужны, чтобы ARP мог работать с любым типом адресов. Узел отправителя заполняет все поля, кроме МАСадреса получателя. Если

RARP – незаполненным остается IPадрес получателя. Это поле заполняет найденный узел, в котором формируется ответ.

ARPзапрос отправляется широковещательно на все сетевые карты. Причем, протокол ARP не инкапсулируется в IPпакет. ARP помещается в поле данных кадра канального уровня. Ответ отсылается по адресу узла отправителя. Станция, получившая ARPпакет, сравнивает IP-адрес получателя со своим адресом, и если он совпал, то она заполняет поле МАС-адреса получателя и отправляет ответ. При таком обмене ARPпакетами, ARPтаблицы пополняются в обоих узлах. Поскольку ARPпротокол не оперирует IP-адресами, значит ARPпакет не может быть маршрутизируемым (отправлен в другую сеть), поэтому пакеты не проходят через маршрутизаторы. Если искомого узла нет в данной сети, то ARP протокол отправляет запрос маршрутизатору.

3.Реализация случайных методов доступа к моноканалу в ЛВС (МДКН и МДКН/ОК). Каким образом на основе МДКН/ОК мосты и маршрутизаторы имеют преимущество для доступа к моноканалу по сравнению с другими узлами сети?

К случайным методам доступа относятся:

1.простой множественный доступ;

2.тактируемый множественный доступ;

3.множественный доступ с контролем несущей;

4.множественный доступ с контролем несущей/обнаружением коллизий.

При случайном доступе к среде передачи узел, желавший передать данные, начинает передачу в любой момент времени,

191

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

станция-отправитель перестает следить за передающей средой сразу же после того, как приступила к передаче собственного кадра. При этом, кадры хотя и искажаются, но передаются целиком до конца. В этом случае положительное подтверждение о приеме кадров не высылается, и, по истечении некоторого времени, станции-отправители считают, что отправленные кадры подтверждены, и пытаются передать их повторно. Для этого следующая попытка передать поврежденные кадры возобновляется через случайный интервал времени.

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК, CSMA/CD) наиболее распространен среди случайных методов доступа. Перечисленные разновидности МДКН являются неэффективными, поскольку даже конфликтующие кадры передаются полностью. В сетях, где расстояния между станциями малы, время распространения сигнала по всем участкам сети невелико по сравнению с временем передачи кадра. Таким образом, период времени, в течении которого канал кажется свободным, хотя одна из станций передает информацию, очень короток. В этот период, называемый окном конфликтов, может быть передано более одного кадра, которые столкнуться друг с другом и будут испорчены.

Значительное усовершенствование может быть достигнуто посредством введения "прослушивания" сети как до начала передачи (т.е. контроль несущей), так и во время передачи (обнаружение конфликтов). Когда отправитель знает, что его кадр конфликтует с другим, то он прекращает передачу, и, тем самым, экономит время бесполезного захвата сети. В этом методе время повторной передачи кадра задается случайным способом.

Если после определенного цикла повторных попыток все же не удается осуществить передачу, то станция-отправитель прекращает попытку и сообщает своему пользователю о возможности кокой-то ошибки. По мере роста нагрузки на сеть падает интенсивность передач от отдельных станций.

193

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Станция-отправитель может обнаружить конфликт передачи двумя способами: 1) сравнением данных, передаваемых в линию (неискаженных) и получением из нее (искаженных); 2) по появлению постоянной составляющей напряжения в линии, что обусловлено искажением используемого для представления данных манчестерского кода. Обнаружив конфликт, станция должна оповестить об этом партнера по конфликту, послав дополнительный сигнал затора после чего станции должны отложить попытки выхода в линию на случайный промежуток времени. Как станция-партнер по конфликту узнает, что сигнал затора предназначен именно ей, и как станция обнаружившая первая конфликт, узнает: с кем она конфликтует и кому передавать сигнал затора.  МДКН/ОК – это широковещательный метод: первая станция пошлет сигнал всем, а станция, которая в это время передает, получив сигнал затора, поймет, что это ей.

4.Объясните фазы работы протокола УЛК с установлением и без установления логического соединения. Ответ дополните диаграммой. Как для таких сетей отслеживается потеря передаваемых кадров?

Сущ-ет 2 режима обычный (без подтверждения) и расширенный (с подтверждением).

В основном режиме используется НПБД – UI (ненумерованная инф-ия). Протокол сетевого уровня выбирает режим работы

194

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

протоколов УЛК. Пр-л сет. ур-ня генерирует примитив ДАННЫЕ.запрос. Пр-л УЛК берет ПБД сетевого ур-ня по фиксир. адресу памяти и формирует ПБД ПУЛК – UI. Этот ПБД передается в сетевую карту. Пр-л УДС формирует на основе этого ПБД кадр, который передается в сеть. Пр-л УДС станцииполучателя принимает этот кадр, отделяет от него ПБД, но не дешифрирует его. Этот БД переписывается из сетевой карты в ОЗУ компьютера и вызывается пр-л УЛК. Этот пр-л анализирует управляющие биты и узнает тип, затем формирует примитив ДАННЫЕ.индикация.

В расширенном режиме станция отправитель после отправки одного или нескольких ПБД формирует ПБД – UP(запрос передачи ответа). Правильность приема проверяет пр-л УДС. Если данные приняты правильно, то сетевой уровень в команде ДАННЫЕ_ИЗВЕЩЕНИЕ.ответ указывает на необходимость передать UA (ненумерованное подтверждение) или I (передача инф-ии). Некорректный кадр подтверждается FRMR.

Кроме обмена данными по запросу сетевого уровня предусмотрен еще обмен идентифицирующей информацией (XID) и выполнение тестовых функций.

Каждая станция в любой момент времени может передать команду XID. Станция, которая приняла эту команду, должна послать ответ XID. И команда и ответ в поле данных

содержат

идентификатор класса станции. Команда TEST также м.б. выдана в произвольный момент

времени. Станция, получившая данную команду, отправляет обратно ответ TEST. Размер поля данных обычно не превышает максимальную длину, установленную для конкретной сети. Однако, если известно, что некоторые станции могут обрабатывать кадры с полем данных большего размера, то эти станции распознаются с помощью команды TEST. Станция, которая может принять и отправить обратно кадр с полем данных слишком большой длины, сама реализует эти возможности. Если

195

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

станция располагает средствами для вычисления избыточной контрольной последовательности кадра, но не может принять и сохранить весь кадр, то в ответный кадр приноситься усеченное поле данных.

а) Установление логического соединения Прикладная программа сетевого уровня получив запрос от

пользователя на пересылку данных, записывает в ОЗУ по фиксируемому адресу передаваемый пакет. При этом передается примитив СОЕДИНЕНИЕ.запрос. Каждый примитив кроме кода операции содержит дополнительный признаки. По этому примитиву пр-л УЛК формирует ПБД –SABME (установить асинхронный режим). На основе этого ПБД пр-л УДС формирует кадры, которые передаются в сеть. Пр-л УЛК на приемной стороне формирует протоколу сетевого уровня примитив СОЕДИНЕНИЕ.индикация. Если пр-л сетевого уровня подтверждает соединение, протоколу УЛК формируется примитив СОЕДИНЕНИЕ.ответ с установленными признаками соединения (передается UA – ненумерованное подтверждение). Если пр-л сетевого уровня не может уст-ть соед-е, то формирует DM (фаза разъединения). Пр-л УЛК 1-й станции дешифрирует принятый ПБД и передает пр-лу сетевого ур-ня примитив СОЕДИНЕНИЕ.подтверждение.

После установления соединения возможна передача данных в обоих направлениях. Если канал полудуплексный, то передачу начинает станция, запросившая соединение.

б) Фаза передачи состоит из множества циклов, которые заключаются в передаче данных и получении ответа, принимающая сторона обязательно формирует ответ на правильно принятые кадры.

Если на приемной стороне вычисленная контрольная последовательность совпадает с переданной, то пакет передается сетевому уровню и выдается подтверждение передающей стороне одним из двух способов: либо номер принятого кадра включается в передаваемый кадр, либо создается специальный кадр RR, содержащий номер принятого кадра

в) Фаза разъединения выполняется посылкой DISC, ответ – DM. начинает станция, запросившая соединение.

196

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

5.Назовите принципы формирования протокольных блоков данных в рамках протоколов ЛВС. Инкапсуляция и декапсуляция сообщений. Принципы передачи команд между смежными протоколами одного узла сети и одинаковыми протоколами двух взаимодействующих узлов.

В модели OSI сетевые функции распределены м/у 7 уровнями. Каждому ур. соотв-ют разн. сетевые операции, оборудование и протоколы.

На каждом уровне вып-ся опред. сетевые функции, которые взаимодействуют с функциями соседних уровней, вышележащего и нижележащего. Чем выше ур., тем более сложную задачу он решает.

Каждый ур. предоставляет несколько услуг, подготавливающих дан-е для доставки по сети на др. компьютер. Уровни отделяются друг от друга границами — интерфейсами. Все запросы от 1 ур. к другому передаются через интерфейс.

Задача каждого ур. - предоставление услуг вышележащему уровню, «маскируя» детали реализации этих услуг. При этом каждый ур. на одном комп-ре работает так, будто он напрямую связан с таким же уровнем на другом компьютере. Эта логическая (Вирт.) связь м/у одинаковыми ур. показана на рис. ниже. Однако в действительности связь осущ-ся м/у смежными ур. 1 комп-ра — ПО, работающее на каждом ур., реализует определенные сетев. фун-ии в соотв-ии с набором протоколов.

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) — это ед. инф-ии, передаваемая м/у устр-вами сети как

добавляется нек-рая инф-я, форматирующая или адресная, к-рая необходима для успешной передачи данных по сети. На принимающей стороне пакет проходит ч/з все уровни в обратном порядке. ПО на каждом ур. читает инф-ю пакета, затем удаляет инф-ю, добавленную к пакету на этом же ур. отправляющей стороной, и передает пакет следующему ур. Когда пакет дойдет

197

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

до Прикладного ур., вся адресная инф-я будет удалена и дан-е примут свой исходный вид.

Вз/дей-е смежных ур. осущ-ся через интерфейс (И). И опред. услуги, к-рые нижний ур. предоставляет верхнему, и способ доступа к ним. Поэтому каждому ур. 1 компьютера «кажется», что он непосредственно вз/дей-ет с таким же ур. др. компьютера.

Когда сообщение достигает физического ур.. оно "обрастает" заголовками всех ур.

В стандартах ISO для обозначения единиц данных, с к-рыми имеют дело протоколы разных ур., используется общ. название протокольный блок данных (PDU). Для обознач-я блоков данных определенных ур. исп-ся специальные названия: кадр (frame),

пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment).

Протоколы 2 удаленных объектов взаимодействуют в три фазы:

1)фаза соединения – протоколы обмен-ся парам-ми будущей передачи (может обговариваться максимальный размер пакета, необходимость ответа на правильно принятые кадры, окно ответа). Устан-ся логич. или физич. соединение

2)фаза передачи – происходит передача данных, обнаружение и исправление ошибок

3)фаза разъединения – протоколы догов-ся о корректном разъединение, без потери дан-х Смежные протоколы 1 станции образуют набор объектов. Это

м.б. программы, драйвера, либо аппаратура. Смежные объекты взаимодействуют через точки доступа (ТДУ) к услугам. ТДУ – это либо программный, либо аппаратный порт.

Для смежных протоколов 1 станции им-ся 3 смежных взаимодействия:

1)одна точка доступа к одной услуге

2)1:M

Кроме ПБД, смежные протоколы обмен-ся спец. ком-ми (примитивы). Название примитива определяет группу команд:

1)запрос

2)индикация

3)ответ

4)подтверждение

Передавая примитив, протокол вышестоящего уровня, указывает нижестоящему, какие действия выполнить.

Дополнительно

Смежные протоколы одной станции образуют набор объектов. Это могут быть прикладные программы, драйвера, либо аппаратура (сетевые адаптеры, либо модемы). Смежные объекты

198

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

взаимодействуют через точки доступа к услугам (рис 6.2). Точка доступа к услугам – это либо программный, либо аппаратный порт. Для смежных протоколов одной станции существует 3 смежных взаимодействия:

одна точка доступа к одной услуге

одна ко многим

многие к одной

Порция данных для протокола каждого уровня, называется протокольным блоком данных. При помощи протокольного блока данных передается, как данные пользователя, так и управляющие данные протокола. При переходе от одного протокола к другому, протокольный блок данных преобразуется в протокол данных услуги. К нему добавляется, управляющая информация протокола. Преобразования протокольного блока данных могут быть трех видов:

простое копирование

199