Лабораторна робота №3
Тема: Вивчення роботи мережі на фізичному, канальному та мереженому рівнях еталонної моделі OSI
Мета:
1. Познайомитися з середовищем передачі даних.
2. Вивчити із фізичною адресацією в мережі.
3. Навчитися використовувати команду NET.EXE для одержання даних про конфігурацію мережних компонентів.
4. Ознайомитися із протоколами перетворення адреси ARP та оберненого перетворення адреси RARP.
Хід виконання роботи:
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
У еталонній моделі OSI таким фундаментом служить фізичний урівень. Термін "фізичний рівень" використовується для того, щоб показати, як мережеві функції прив'язані до еталонної моделі OSI. Фізичний рівень визначає електричні, механічні, процедурні і функціональні специфікації для активізації, підтримки і деактивізації фізичного зв'язку між кінцевими системами.
Призначенням фізичного рівня є передача даних. Дані, якими є будь-який тип інформації (малюнки, тексти і звуки), представлені у вигляді імпульсів: або електричних, званих напругою - при передачі по мідному кабелю, або світлових - при передачі по оптоволоконному кабелю. Процес передачі, званий кодуванням, виконується за допомогою середовища передачі даних - кабелів і роз'ємів.
Середовищем передачі даних називається фізичне середовище, придатне для проходження сигналу. Щоб комп'ютери могли обмінюватися кодованою інформацією, середовище повинне забезпечити їх фізичне з'єднання один з одним. Існує декілька видів середовищ, вживаних для з'єднання комп'ютерів:
• коаксіальний кабель;
• неекранована витаючи пара;
• екранована витаючи пара;
• оптоволоконний кабель.
Всі дані в мережі відправляються джерелом і рухаються у напрямі одержувача. А функцією фізичного рівня є передача даних. Після того, як дані відправлені, канальний рівень еталонної моделі OSI забезпечує доступ до мереженого середовища передачі даних і фізичну передачу в середовищі, що дозволяє даним визначати місцеположення адресата в мережі. Також канальний рівень відповідає за видачу повідомлень про помилки, врахування топології мережі і управління потоком даних.
У еталонній моделі OSI канальний і фізичний рівні є суміжними. Канальний рівень забезпечує надійний транзит даних через фізичний рівень і вирішує питання фізичної адресації, топології мережі, дисципліни ліній зв'язку (яким чином кінцевій системі використовувати мережений канал), повідомлення про помилки, впорядкованої доставки кадрів і управління потоком інформації. Цей рівень використовує адресу управління доступом до середовища передачі даних (Media Access Control, MAC). Крім того, канальний рівень використовує МАС-адресу як засіб завдання апаратної або канальної адреси, що дозволяє декільком станціям колективно використовувати одне і те ж середовище передачі даних і одночасно унікальним чином ідентифікувати одна одну. Для того, щоб міг здійснюватися обмін пакетами даних між фізично сполученими пристроями, що відносяться до однієї локальної мережі, кожен пристрій-відправник повинен мати МАС-адресу, яку воно може використовувати як адреси пункту призначення.
Кожен комп'ютер, незалежно від того, підключений він до мережі чи ні, має унікальну фізичну адресу. Не існує двох однакових фізичних адрес. Фізична адреса (або МАС-адреса) міститься у постійній пам'яті ROM на друкованій платі мереженого адаптера.
Таким чином, в мережі саме плата мереженого адаптера підключає пристрій до середовища передачі даних. Кожна плата мереженого адаптера, який працює на канальному рівні еталонної моделі OSI, має свою унікальну МАС-адресу.
У мережі, коли один пристрій хоче переслати дані іншому пристрою, воно може встановити канал зв'язку з цим іншим пристроєм, скориставшись його МАС-адресою. Що відправляються джерелом дані містять МАС-адресу пункту призначення. По мірі про рухи пакету в середовищі передачі даних мереживі адаптери кожного з пристроїв в мережі порівнюють МАС-адресу пункту призначення, наявну в пакеті даних, з своєю власною фізичною адресою. Якщо адреси не співпадають, мережений адаптер ігнорує цей пакет, і дані продовжують рух до наступного пристрою.
Якщо ж адреси співпадають, то мережений адаптер робить копію пакету даних і розміщує її на канальному рівні комп'ютера. Після цього початковий пакет даних продовжує рух по мережі, і кожен наступний мережений адаптер проводить аналогічну процедуру порівняння.
Мережеві адаптери перетворять пакети даних в сигнали для передачі по мережі. В ході виготовлення фірмою-виробником кожному мережевому адаптеру привласнюється фізична адреса, яка заноситься в спеціальну мікросхему, що встановлюється на платі адаптера. У більшості мережевих адаптерів МАС-адреса зашивається в ПЗП (ROM). Коли адаптер ініціалізувався, ця адреса копіюється в оперативну пам'ять комп'ютера. Оскільки МАС-адреса визначається мережевим адаптером, то при заміні адаптера зміниться і фізична адреса комп'ютера; він відповідатиме МАС-адресі нового мережевого адаптера.
Для прикладу можна уявити собі готель. Припустимо далі, що кімната 207 має замок, що відкривається ключем А, а кімната 410 - замок, що відкривається ключем F. Ухвалено рішення поміняти замки в кімнатах 207 і 410. Після заміни ключ А відкриватиме кімнату 410, а ключ F - кімнату 207. В даному прикладі замки грають роль мережевих адаптерів, а ключі - роль МАС-адрес. Якщо адаптери поміняти місцями, то зміняться і МАС-адреси.
Протоколи визначають, чи передаються дані через мережевий рівень до верхніх рівнів еталонної моделі OSI. В основному, для того, щоб це відбулося, необхідно, щоб пакет даних містив MAC- і IP-адреси пункту призначення Якщо в пакеті даних відсутня одна з цих адрес, дані не будуть передані на верхні рівні Таким чином, MAC- і IP-адреса служать для свого роду перевірки і доповнення один одного
Коли відправник визначив IP-адресу одержувача, він дивиться в свою ARP-таблицю, для того, щоб дізнатися його МАС-адресу Якщо джерело виявляє, що MAC- і IP-адреса одержувача присутні в його таблиці, він встановлює відповідність між ними, а потім використовує їх в ході інкапсуляції даних Після цього пакет даних по мережевому середовищу відправляється адресатові.
Для визначення маршруту проходження пакетів в мережі використовується команда tracert.exe. Наприклад:
Наведена вище команда показує проходження маршруту з Чернівців до сервера в м. Москва (Росія). В рядках де DNS сервер не зміг визначити ім'я то вказано IP адресу. Таким чином ми бачимо проходження пакетів за певний час від сервера до сервера аж до кінця маршруту.
Команда tracert.exe використовує ті самі "ехо" запити та відповіді, що і команда ping.exe, але в іншому розрізі. Якщо зробити спостереження, то tracert.exe тричі визначала маршрут на кожному відрізку. Причому якщо проглянути рядок 14, то ми побачимо найбільшу затримку сигналу, що пояснюється затором проходження пакетів. Кожний рядок визначає маршрут проходження пакетів з однієї мережі в іншу через маршрутизатори, і так аж до кінцевого пункту.