os-2015-06-dist
.pdfМеханизмы
обеспечения
коммуникации
Средства
коммуникации
Разделяемая
память
Простейшие
средства
Сигналы
Почтовые ящики
Каналы (трубы
Передача
сообщений и потоков данных
Базисный стек протоколов
Семиуровневая
модель
Стек TCP/IP
Высокоуровневы
е
средства
Сокеты (гнезда)
Удаленный
вызов
Вызов заданий в грид
31
Протоколы
TCP/IP
Уровень приложений (эквивалентен 5, 6 и 7-му уровням в модели ВОС) — FTP, SMTP, TELNET, NFS (перечень файлов, электронная почта, терминал)
Транспортный уровень (эквивалентен 4-му уровню в модели ВОС) — ТСР, UDP
Уровень Интернета (эквивалентен 3-му уровню в модели ВОС) — IP
Уровень сетевого протокола (эквивалентен 1 и 2 уровням
в модели ВОС) — Ethernet, Token ring
32
Основные протоколы стека TCP/IP
33
Обмен данными между коммуникационными узлами
Для того чтобы однозначно передать сообщение, отправитель должен знать:
Способ соединения. Для стека протоколов TCP/IP это протокол, определяемый транспортным уровнем
Адрес узла-адресата. Для стека протоколов TCP/IP это IP-адрес
Номер порта. Прикладной процесс, предоставляющий некоторые услуги другим прикладным процессам, ожидает поступления сообщений в порт, специально выделенный для этих услуг
34
Адресация в сетях TCP/IP
Верхний уровень адресации использует номера портов, служащие для определения процесса, которому адресованы данные и который выполняется на данном узле
Следующий уровень использует IP-адресацию. Каждому включенному в сеть узлу присваивается уникальный IP-адрес
Этот адрес глобален, уникален и не зависит от аппаратных средств. Основное назначение этих адресов заключается в содействии маршрутизации пакетов из одной физической сети в другую
Можно задать соответствие между IP-адресами и аппаратными адресами, реализуемое на канальном уровне модели TCP/IP. Преобразованием адресов занимаются протоколы ARP (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
Нижний уровень адресации задается сетевыми аппаратными средствами
Сетевым картам Ethernet при их изготовлении задаются уникальные 6- байтные аппаратные адреса
35
IP-адресация (IPv4)
IP-адрес — это уникальный 32-х битовый адрес, идентифицирующий узлы или компьютеры в сети, управляемой протоколами TCP/IP
Он состоит из следующих частей:
сетевой части, обозначающей логическую сеть, к которой относится адрес. На основе этой части принимается решение о маршрутизации
машинной части, характеризующей конкретную машину в сети
IP-адреса могут быть записаны как десятичные числа, разделенные точками. Существует несколько классов IPадресов. Их отличие заключается в распределении байтов между сетевой и машинной частью. Класс адреса можно определить по его первому байту:
класс A: 1—126 (крупная сеть);
класс B: 128—191 (большие сети с подсетями);
класс C: 192—223 (сети не более чем из 254 компьютеров).
36
IP-адресация (IPv6)
IPv6 — это версия протокола IP, призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия при её использовании в Интернет.
В настоящее время протокол IPv6 уже используется в нескольких сотнях сетей по всему миру, но пока ещё не получил широкого распространения в Интернет, где преимущественно используется
IPv4.
Размер IP-адреса увеличен до 128 бит. Этого достаточно, чтобы обеспечить объединение миллиарда сетей.
Обеспечена возможность простого и гибкого автоматического конфигурирования адресов для сетей произвольного масштаба и сложности.
37
Номера портов
Номер Имя и описание сервиса, использующего данный порт
7 ECHO — пересылка пакетов обратно отправителю
20 FTP (File Transfer Protocol (Default Data)) — передача данных по протоколу передачи файлов
21 FTP (File Transfer Protocol (Control)) — управляющие команды протокола передачи файлов
23 TELNET — удаленный доступ
25 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — электронная почта
53 DNS (Domain Name Server) — сервер доменных имен
79 FINGER — возвращение информации об одном или нескольких пользователях на указанном компьютере
111 RPC (Remote Procedure Call) — удаленный вызов процедур
115 SFTP (Simple File Transfer Protocol) — простой протокол передачи файлов
123 NTP (Network Time Protocol) — протокол синхронизации времени
161 SNMP (Simple Network Management Protocol) — простой протокол управления
сетью
38
Транспортные протоколы
Протокол UDP обеспечивает пакетную передачу данных между источником и получателем без предварительного установления связи (т. е. сообщения, обрабатываемые протоколом, не имеют друг к другу никакого отношения с точки зрения UDP)
Для доставки сообщений используется протокол IP
Надежность в протоколе UDP отсутствует, и должна быть выполнена ее поддержка на уровне приложений
Данный протокол требует меньше накладных расходов, чем TCP
Обычно UDP используют такие протоколы верхнего уровня, как
DNS и NTP
Протокол TCP поддерживает надежную передачу потока данных с предварительной установкой связи между источником информации и ее получателем
Он используется такими протоколами верхнего уровня, как
TELNET и FTP
39
Маршрутизация в сетях TCP/IP
Маршрутизация — это алгоритм выбора маршрута следования информации от отправителя к получателям через объединенную коммуникационную сеть
Маршрутизацию можно рассматривать как поиск маршрута в ориентированном графе, нагруженном по дугам
Маршрут — это ориентированный ациклический граф с источником, соответствующим отправителю и стоками, соответствующими получателям, по которому движется сообщение (в простейшем случае, путь)
Оптимальный маршрут — это маршрут, имеющий наименьшую стоимость (например, сумма весов всех дуг, его составляющих)
Оптимальная маршрутизация – алгоритм выбора оптимального маршрута
Для обеспечения оптимальной (или хотя бы работающей) маршрутизации в сети с динамически изменяющейся топологией созданы протоколы маршрутизации
Данные маршрутизации сохраняются ОС в специальной таблице. Каждая строка этой таблицы обычно содержит следующие данные:
IP-адрес сети назначения
IP-адрес следующего узла (обычно называемого шлюзом или маршрутизатором), через который нужно посылать пакеты, чтобы достигнуть сети назначения
стоимость пути до назначения
Протокол маршрутизации - алгоритм взаимодействия узлов сети для оптимальной динамической подстройки таблиц маршрутизации
40