Прикладные интерфейсы tcp/ip
API – протокол функций , которые можно вызывать.
NetBios разработан в 1983 г. фирмой IBM , является более низкоуровневым, чем Socket – интерфейс, соответственно более быстрым.
TCP - является надежным и ориентированным на соединение протоколом. В отличие от UDP, который просто доставляет данные до определенного порта и не обеспечивает никакого соединения между передатчиком и получателем, TCP ориентирован на соединение, поэтому доставка данных для него - не просто передача в порт, но в первую очередь соединение.
UDP - Протокол, не ориентированный на соединение (IP или UDP) можно сравнить с почтовой службой доставки. Грузовик (IP) развозит письма (данные) по почтовым отделениям (сетевым компьютерам). Почтовые работники (UDP) сортируют почту по номерам абонентских ящиков (портам). Рассортировав письма, почтовые работники (UDP) кладут письма (данные) в абонентские ящики (порты). Клиенты почтового отделения (приложения) периодически проверяют свои ящики и забирают почту. Почтовые работники (UDP) не уведомляют клиентов (приложения) о приходе свежей корреспонденции (данных), а просто размещают ее в абонентском ящике (порту).
Протоколы маршрутизации стека tcp/ip
Все протоколы являются адаптивными и делятся на 2 группы:
Дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algoritm - DVA)
Алгоритмы состояния связи (Linc State Algoritm - LSA)
Определения протоколов
Протоколы - это правила работы программного обеспечения. Протоколы на сети Интернет - ТСР/IP.
ТСP/IP - набор взаимодополняющих и тесно связанных друг с другом протоколов. Самые распространенные протоколы ТСР/IP:
IP - протокол Интернет (Internet Protocol). Это - протокол сетевого уровня, перемещающий данные между сетевыми компьютерами.
ТСР - протокол контроля транспортировки (Transport Control Protocol), который перемещает данные между прикладными программами Интернет.
UDP - протокол пользовательских датаграмм (User Datagram Protocol), который также перемещает данные между приложениями. Он - более простой и менее надежный, чем ТСР.
TCP - является надежным и ориентированным на соединение протоколом. В отличие от UDP, который просто доставляет данные до определенного порта и не обеспечивает никакого соединения между передатчиком и получателем, TCP ориентирован на соединение, поэтому доставка данных для него - не просто передача в порт, но в первую очередь соединение.
UDP - Протокол, не ориентированный на соединение (IP или UDP) можно сравнить с почтовой службой доставки. Грузовик (IP) развозит письма (данные) по почтовым отделениям (сетевым компьютерам). Почтовые работники (UDP) сортируют почту по номерам абонентских ящиков (портам). Рассортировав письма, почтовые работники (UDP) кладут письма (данные) в абонентские ящики (порты). Клиенты почтового отделения (приложения) периодически проверяют свои ящики и забирают почту. Почтовые работники (UDP) не уведомляют клиентов (приложения) о приходе свежей корреспонденции (данных), а просто размещают ее в абонентском ящике (порту).
ICMP - протокол управляющих сообщений Интернет (Internet Control Message Protocol), который управляет сетевыми сообщениями об ошибках и другими ситуациями, требующими вмешательства сетевых программ.
Термин "стек протоколов" происходит из концепции представления сети в виде вертикально расположенных уровней и сложенных в стек протоколов и относится к любой комбинации сетевых уровней и соответствующих протоколов.
Так как семейство протоколов ТСР/IP состоит из множества тесно взаимодействующих между собой протоколов, то можно вести речь о потоке данных, проходящих от одного сетевого уровня к другому или от одного протокола к следующему
Данные по сети Интернет передаются в три этапа:
Информация должна пройти между приложениями и сетью. Это путь сквозь стек протоколов вниз к транспортному уровню.
Определение сетью адреса получателя данных.
Маршрутизация данных и прохождение данных сквозь стек протоколов вверх к сетевому приложению.
Маршрутизатор - устройство, распределяющее пакеты данных между сетями различных технологий.
С точки зрения протоколов ТСР/IP, физический сетевой уровень состоит из физического носителя данных - канала связи.
Уровень соединения расположен между физическим и сетевым уровнями и состоит из интерфейса аппаратного обеспечения и двух модулей протоколов: ARP (Address Resolution Protocol, протокол преобразования адреса) и RAPR (Reverse Address Resolution Protocol, протокол обратного преобразования адреса), служащих для правильного определения адресов в сети.
IP – Маршрутизация
Ключевым моментом в доставке IP-датаграммы являются таблицы IP-маршрутизации.
Таблица IP-маршрутизации - место, где хранятся адреса некоторых получателей в Интернет. Другими словами, программное обеспечение заглядывает в таблицы маршрутизации, чтобы найти наилучший маршрут для получателя сетевых данных. Содержимым и самими таблицами управляют протоколы маршрутизации.
У каждого сетевого интерфейса, принадлежащего одной физической сети, должен быть уникальный собственный номер, а сетевому номеру следует быть одним и тем же для всех. Таблицы маршрутизации основывают работу на том факте, что все хвосты на одной и той же сети имеют один и тот же сетевой номер.
IP маршрутизирует пакеты не между компьютерами, а между сетями. Следовательно, в таблицах маршрутизации хранятся только номера сетей.
Каждая запись в таблице маршрутизации состоит из трех следующих полей: сети (network), шлюза (gateway) и флагов (flags). Первые два - это сетевые номера, а поле флагов указывает на то, что эти сети напрямую соединены с сетью, которой принадлежит данная таблица. Поле "сеть" содержит список сетевых идентификаторов. Поле "шлюз" содержит информацию о маршрутизаторе. Это поле указывает маршрутизатор, служащий передатчиком пакетов в сеть, идентификатор которой указан в поле "сеть".
Существуют понятия непосредственной и промежуточной доставки.
В общих словах, непосредственная доставка значит, что сеть может преобразовать IP-адрес получателя в адрес формата уровня соединения (скажем, адрес Ethernet). Процесс преобразования обычно осуществляется протоколом преобразования адресов (ARP). Сеть инкапсулирует IP-датаграмму в кадр данных и передаст прямо в пункт назначения.
Запись в таблице маршрутизации может говорить о том, что устройство с данным адресом не соединено напрямую с сетью, в которую нужно передать пакет. Значит, необходимо осуществить процесс промежуточной доставки. Таблица маршрутизации определенной сети содержит данные только о маршрутизаторах, связанных с ней напрямую. Это значит, что сеть может передать пакет данных, пользуясь непосредственной доставкой, любому из них.
Всем маршрутизаторам сети рассылается и вычислительный вектор расстояний до всех известных сетей. Наиболее известным является протокол RIP.
« - »:
Засорение сети широковещательным трафиком
Рассылает запросы каждому маршрутизатору сети:
OSPF – маршрутизатор является интеллектуальным агентом сети. Загрузка широковещательным трафиком в 5 раз меньше, чем в предыдущем. Обмен сообщениями только между соседями:
Протокол RIP
(Routing Information Protocol)
Один из старейших протоколов в Интернете.
В Интернет, также как и в некоторых других сетях, возможна потеря пакетов изменение их порядка в процессе транспортировки, а также вариация времени доставки в достаточно широких пределах. Мультимедийные приложения накладывают достаточно жесткие требования на транспортную среду. Для согласования таких требований с возможностями Интернет был разработан протокол RTP. Протокол RTP (См. RFC-2205, -2209, -2210, -1990, -1889; "RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications" H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson) базируется на идеях, предложенных Кларком и Тенненхаузом [1], и предназначен для доставки данных в реальном масштабе времени (например, аудио- или видео). При этом определяется тип поля данных, производится нумерация посылок, присвоение временных меток и мониторирование доставки. Приложения обычно используют RTP поверх протокола UDP для того, чтобы использовать его возможности мультиплексирования и контрольного суммирования. Но RTP может использоваться и поверх любой другой сетевой транспортной среды. RTP поддерживает одновременную доставку по многим адресам, если мультикастинг поддерживается нижележащим сетевым уровнем.
Особенности: 1) Любая сеть имеет свой номер
2) Любой маршрутизатор имеет свой идентификатор следовательно строится таблица маршрутизации.
Сеть |
Id |
Расчет |
|
|
|
Хоп=1/10 от скорости сети, измеряется в секундах.
Сеть |
Id |
Расчет |
А |
- |
0мс |
B |
2 |
10мс(1хоп) |
C |
2,4 |
20мс(2хопа) |
D |
2,5 |
30мс(3хопа) |
Каждый маршрутизатор имеет встроенный таймер, который один раз в единицу времени опрашивает остальные маршрутизаторы.
1/10 16h(хопов)
160мс
В любом из маршрутизаторов работает эвристический алгоритм динамического программирования, решение на основе его является субоптимальным. (Применение динамического программирования – протокол RIP)!
Протокол работает достаточно неустойчиво. Допустим сломался маршрутизатор 5. Некоторое время узел 1 его не будет видеть, это происходит из-за задержек передачи в сети.
RTP гибкий протокол, который может доставить приложению нужную информацию, его функциональные модули не образуют отдельный слой, а чаще встраиваются в прикладную программу. Протокол RTP не является жестко регламентирующим.
Протокол OSPF
(Open Shortest Pass First). // Наиболее отрытый путь вперед.
Очень современный протокол, принят как стандарт в 1991г. Сменил идеологию работы в отличие от RIP. Общее только с соседями. Использует для вычисления алгоритм ДЕЙКСТРЫ. Есть табличка маршрутизации, обновляется иным способом. Берется готовое смещение на широковещательный трафик.
Протокол OSPF (Open Shortest Pass First, RFC-1245-48, RFC-1583-1587) является альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния маршрута (в качестве метрики используется - коэффициент качества обслуживания). Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов всех маршрутизаторов (переключателей) автономной системы. Протокол OSPF реализован в демоне маршрутизации gated, который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP.
Автономная система может быть разделена на несколько областей, куда могут входить как отдельные ЭВМ, так и целые сети. В этом случае внутренние маршрутизаторы области могут и не иметь информации о топологии остальной части AS. Сеть обычно имеет выделенный (designated) маршрутизатор, который является источником маршрутной информации для остальных маршрутизаторов AS. Каждый маршрутизатор самостоятельно решает задачу оптимизации маршрутов. Если к месту назначения ведут два или более эквивалентных маршрута, информационный поток будет поделен между ними поровну. Переходные процессы в OSPF завершаются быстрее, чем в RIP. В процессе выбора оптимального маршрута анализируется ориентированный граф сети. Ниже описан алгоритм Дикстры по выбору оптимального пути. На иллюстративном рис. 4.2.11.2.1 приведена схема узлов (A-J) со значениями метрики для каждого из отрезков пути. Анализ графа начинается с узла A (Старт). Пути с наименьшим суммарным значением метрики считаются наилучшими. Именно они оказываются выбранными в результате рассмотрения графа (“кратчайшие пути“).
Рис. 4.2.11.2.1 Иллюстрация работы алгоритма Дикстры
Ниже дается формальное описание алгоритма. Сначала вводим некоторые определения.
Пусть D(v) равно сумме весов связей для данного пути. Пусть c(i,j) равно весу связи между узлами с номерами i и j.
Далее следует последовательность шагов, реализующих алгоритм.
Устанавливаем множество узлов N = {1}.
Для каждого узла v не из множества n устанавливаем D(v)= c(1,v).
Для каждого шага находим узел w не из множества N, для которого D(w) минимально, и добавляем узел w в множество N.
Актуализируем D(v) для всех узлов не из множества N D(v)=min{D(v), D(v)+c(w,v)}.
Повторяем шаги 2-4, пока все узлы не окажутся в множестве N.