Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекція 4_ukr.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
322.63 Кб
Скачать

Лекція 4

Локальна обчислювальна мережа. Адреса фізичного пристрою (MAC) Мережа Eternet. Організація підмереж. Протоколи маршрутизації - IPv4.

Локальна обчислювальна мережа (ЛВС) складається з локальної кабельної системи (канал зв'язку для передачі даних), активне мережеве устаткування, сервери і робочі станції.

Основні топології ЛВС представлені на мал. 1: загальна шина (Bus); кільце (Ring); зірка

(Star); деревовидна (Tree); комірчаста (Mesh).

Мал. 1

Топологія

Переваги

Недоліки

 

 

 

1

2

3

«Шина«

- економна витрата кабелю;

- при значних об'ємах трафіку

 

- недороге і нескладне у використанні

зменшується пропускна спроможність;

 

 

 

середовище передачі;

- важка локалізація проблем;

 

- простота і надійність;

-вихід з ладу будь-якого сегменту кабелю

 

- легка розширюваність

зупинить роботу усієї мережі

 

 

 

 

 

«Кільце«

- усе комп'ютера мають рівний доступ;

- вихід з ладу одній комп'ютера виводить

 

- кількість користувачів не позначається на

з ладу усю мережу, якщо не подвійне

 

кільце;

 

продуктивності

 

 

 

- важко локалізувати проблеми;

 

 

 

«Зірка«

- легко робити монтаж мережі або

Вихід з ладу або відключення живлення

 

модифікувати мережу, додаючи нові

концентратора (комутатора) виводить з

 

комп'ютера;

ладу усю мережу; велика витрата кабелю

 

- централізований контроль і управління;

 

 

- вихід з ладу одного комп'ютера або одного

 

 

сегменту кабелю не впливає на роботу усієї

 

 

мережі

 

 

 

 

Кожному мережевому устаткуванню виробник привласнює фізичну адресу Мас-адреса

(Media Access Control - MAC)[1].

Адреси канального рівня (MAC) унікальним чином ідентифікує кожне фізичне з' єднання прибудую з мережею. Такі адреси іноді називають фізичними або апаратними адресами. Адреси канального рівня, звичайно, утворюють лінійний простір адреса. Сморід заздалегідь і, як правило, жорстко прив' язані до певного прибудую.

Кінцеві системи, звичайно, мають тільки одне фізичне з' єднання з мережею, отже, тільки одна адреси каналу передачі даних. Маршрутизатори й інші мережні пристрої найчастіше мають кілька фізичних мережних з' єднань і, відповідно, кілька адреса каналу передачі даних. Кожний інтерфейс прибудую унікальним чином ідентифікується адресою канального рівня.

Мас-адреси є 48-розрядними й записуються у вигляді 12-значного шістнадцяткового числа. Перші 6 шістнадцяткових цифр, які визначаються стандартом ШИЇ, ідентифікують виробника або постачальника й тому є унікальним ідентифікатором організації (Organizationally Unique Identifier - OUI). Останні 6 шістнадцяткових цифр містять серійний номер інтерфейсу або інше значення, обумовлене стандартом зазначеного виробника. Мас-адреси іноді називають прошитими адресами (Burned - In Address - BIA), тому що сморід перебувають у постійній пам' яті (ROM) і копіюються звідти в оперативну пам'ять (RAM) при ініціалізації інтерфейсної плати. Формат Масадреси свідчень на мал. 2.

Малюнок 1 - Взаємозв 'язок Мас-адреса, адреса канальних підрівнів відповідно до стандарту IEEE

Малюнок 2 - Мас-адреси становить собою унікальне шістнадцяткове число

Оскільки для маршрутизації пакетів в об' єднаних ятерах використовуються, як правило, мережні адреси, виникає необхідність у їхньому перетворенні в Мас-адреси. На ятірному рівні

визначається мережна адреси станції -одержувача, проте, при передачі фізичною мережею необхідне використання Мас-адреси. Різні набори протоколів використовують різні методи такого перетворення, але найбільш популярним методом є використання протоколу перетворення адреса (Address Resolution Protocol - ARP).

Протокол перетворення адреса (Address Resolution Protocol - ARP) становить собою метод перетворення адреса, використовуваний у наборі протоколів TCP/IP. Колі ятірній прибудові потрібно відправити дані іншому прибудую в тій же мережі, він використовує для цього мережні адреси джерела й одержувача даних. Перш ніж направити дані, пристрій повинний перетворити адресі одержувача в Мас-адресі. Спочатку робоча станція, яка відправляє дані, переглядає свою ARP -таблицю, перевіряючи, чи була у неї раніше занесена Мас-адреси робочої станції - одержувача. Якщо в таблиці така адреси відсутня, то станція посилає в ятір широкомовний запитий, що містить IP -адресу станції -одержувача. Всі станції в мережі, що взяли цей запитий, порівнюють збереженув ньому IP -адресу із власною, і тільки та станція, чия IP -адреса збіглася із запитаною, посилає станції, яка відправляє, пакет, який містить її Мас-адресі. Після цього деручи станція додає цю інформацію в ARP -таблицю для випадку, якщо він буде потрібен в майбутньому й пересилає дані.

Якщо пристрій -одержувач перебуває у вилученій мережі, підключеній через маршрутизатор, то виконується цей самий процес, але станція, що відправляє дані, відправляє ARP -запит на одержання Мас-адреси свого шлюзу, використовуваного за замовчуванням. Після цього вона направляє інформацію на шлюз, а він у свою чергу передає її у відповідному напрямку, щоб доставити пакет туди, де перебуває пристрій -одержувач. Потім маршрутизатор мережі, у якій перебуває пристрій -одержувач, використовує ARP для одержання Мас-адреси цього прибудую й доставляє йому пакет.

Протокол вітання (Hello protocol) становить собою протокол ятірного рівня, що дозволяє мережним прибудовам ідентифікувати один одного й повідомляти всі інші пристрої про свою присутність у мережі. Наприклад, коли включається чергова кінцева система, вона розсилає по мережі повідомлення вітання й одержує від інших пристроїв цієї мережі відповіді на них. Потім розсилання повідомлень вітання повторюється через певні інтервали годині, щоб повідомити про ті, що пристрій продовжує бути присутнім у мережі. Мережні пристрої довідуються Мас-адреси інших пристроїв, переглядаючи пакети протоколу вітання.

Передбачувані Мас-адреси використовуються трьома протоколами: Xerox Network Systems (XNS), протоколом ятірного пакетного обміну (Novell Internetwork Packet Exchange - IPX) і

протоколом DECnet Phase IV. У цих наборах протоколів Мас-адреси передбачувані тому, що мережний рівень або включає Мас-адресі в адресі ятірного рівня, або використовує алгоритм визначення Мас-адреси.

У мережі Internet застосовуються транспортні протоколи TCP і UDP.

На сеансовому рівні встановлюються сеанси обміну даними, відбувається керування ними і їхнє завершення. Сеанси взаємодії складаються із запитів до служб і відповідей від них, переданих між прикладними програмами, які перебувають на різних мережних прибудовах. Ці запити й відповіді координуються протоколами, реалізованими на сеансовому рівні. Як приклад реалізації сеансового рівня можна привести протокол керування сеансом (Session Control Protocol - SCP).

Технологія Ethernet

Ethernet - це мережний стандарт, заснований на технологіях експериментальної мережі Ethernet Network. Від типу покладу фізичного середовища стандарт IEEE 802.3 має різні модифікації - 10Base-5, 10Base-2, 100Base - T, 100Base - F.

Історично перші мережі технології Ethernet булі створені на коаксіальному кабелі діаметром 0.5 дюйма. Пізніше булі визначені й інші специфікації фізичного рівня для стандарту Ethernet, що дозволяють використовувати різні середовища передачі даних загальної шини. Метод доступу CSMA/CD і всі тимчасові параметри Ethernet залишаються тими самими для будьякої специфікації фізичного середовища.

Фізичні специфікації технології Ethernet на сьогоднішній день включають наступні середовища передачі даних :

10Base - 5 - коаксіальний кабель діаметром 0.5 дюйма, назв "товстим" коаксіалом. Має хвильовий опір 50 Ом. Максимальна довжина сегменту - 500 метрів (без повторювачів).

10Base - 2 - коаксіальний кабель діаметром 0.25 дюйма, назв "тонким" коаксіалом. Має хвильовий опір 50 Ом. Максимальна довжина сегменту - 185 метрів (без повторювачів).

10Base - T - кабель на основі неекранованої витої парі (Unshielded Twisted Pair, UTP).

Утворить зіркоподібну топологію з концентратором. Відстань між концентратором і кінцевим вузлом - не більше 100 м

10Base - F - оптоволоконний кабель. Топологія аналогічна стандарту на витій парі. Є кілька варіантів цієї специфікації - FOIRL, 10Base - FL, 10Base - FB.

Число 10 позначає бітову швидкість передачі даних цих стандартів - 10 Мб/з, а слово Base - метод передачі на одній базовій частоті 10 Мгц (на відміну від стандартів, що використовують кілька несучих частот, які називаються broadband - широкосмуговими).

Для передачі двійкової інформації по кабелю для всіх варіантів фізичного рівня технології Ethernet використовується манчестерський код.

Всі відіа стандартів Ethernet використовують тій самий метод поділу середовища передачі даних - метод CSMA/CD.

У ятерах Ethernet використовується метод доступу до середовища передачі даних, назв методом колективного доступу із впізнаванням несучої й виявленням колізій (carrier - sense - multiply - access with collision detection, CSMA/CD).

Цей метод використовується винятково в ятерах із загальною шиною. Всі комп'ютери такої мережі мають безпосередній доступ до загальної шини, тому вона може бути використана для передачі даних між будь-якими двома вузлами мережі. Простота схеми підключення - це один з факторів, що визначили успіх стандарту Ethernet. Говорять, що кабель, до якого підключені всі станції, працює в режимі колективного доступу (multiply - access, MA).

Всі дані, які передаються по мережі, поміщаються в кадри певної структури й забезпечуються унікальною адресою станції призначення. Потім кадр передається по кабелі. Всі станції, підключені до кабелю, можуть розпізнати факт передачі кадру, і та станція, що довідається

власну адресі в заголовках кадру, записує його вміст у свій внутрішній буфер, обробляє отримані дані й посилає по кабелю кадр-відповідь. Адреси станції -джерела також включена у вихідний кадр, тому станція -одержувач знає, кому потрібно послати відповідь.

При описаному підході можлива ситуація, коли дві станції одночасно намагаються передати кадр даних по загальному кабелю. Для зменшення ймовірності цієї ситуації безпосередньо перед відправленням кадру передавальна станція слухає кабель (тобто приймає й аналізує виникаючі на ньому електричні сигнали), щоб виявити, чи не передається вже по кабелю кадр даних від іншої станції. Якщо зорієнтується несуча (carrier - sense, CS), то станція відкладає передачу свого кадру до закінчення чужої передачі, і тільки потім намагається знову його передати. Але навіть при такому алгоритмі дві станції одночасно можуть вирішити, що по шині в цей момент годині немає передачі, і почати одночасно передавати свої кадри. Говорять, що при цьому відбувається колізія, тому що вміст обох кадрів зіштовхується на загальному кабелі, що приводити до перекручування інформації.

Щоб коректно обробити колізію, всі станції одночасно спостерігають за виникаючими на кабелі сигналами. Якщо передані й спостережувані сигнали відрізняються, то фіксується виявлення колізії (collision detection, CD). Для збільшення ймовірності негайного виявлення колізії всіма станціями мережі, ситуація колізії підсилюється посилкою в ятір станціями, що почали передачу своїх кадрів, спеціальної послідовності біт, названою jam - послідовністю.

Після виявлення колізії передавальна станція зобов'язана припинити передачу й очікувати протягом короткого випадкового інтервалу годині, а потім може знову зробити спробу передачі кадру.

З опису методу доступу видно, що він носити імовірнісний характер, і ймовірність успішного одержання у своє розпорядження загального середовища залежить від завантаженості мережі, тобто від інтенсивності виникнення в станціях споживи передачі кадрів.

Метод CSMA/CD визначає основні тимчасові й логічні співвідношення, що гарантують коректну роботові всіх станцій у мережі:

Між двома послідовно переданими по загальній шині кадрами інформації повинна дотримуватися пауза в 9.6 мкс; ця пауза потрібна для приведення у вихідний стан мережних адаптерів вузлів, а також для запобігання монопольного захоплення середовища передачі даних однією станцією.

При виявленні колізії (умови її виявлення залежать від застосовуваного фізичного середовища) станція видає в середовище спеціальну 32-х бітову послідовність ( jam - послідовність), що підсилює явище колізії для більш надійного розпізнавання її всіма вузлами мережі.

Після виявлення колізії кожний вузол, що передавав кадр і зіштовхнувся з колізією, після деякої затримки намагається повторно передати свій кадр. Вузол робить максимально 16 спроб передачі цього кадру інформації, після чого відмовляється від його передачі. Величина затримки вибирається як рівномірно розподілене випадкове число з інтервалу, довжина якого експоненціально збільшується з шкірною спробою. Такий алгоритм вибору величини затримки знижує ймовірність колізій і зменшує інтенсивність видачі кадрів у ятір при її високому завантаженні.

Чітке розпізнавання колізій всіма станціями мережі є необхідною умовою коректної роботи

мережі Ethernet. Якщо яка-небудь передавальна станція не розпізнає колізію й вирішить, що кадр даний нею переданий вірно, то цей кадр даних буде загублений, тому що інформація кадру спотвориться через накладення сигналів при колізії, він буде відбракований приймаючою

станцією (швидше за усе через розбіжність контрольної суми). Звичайно, швидше за усе перекручена інформація буде повторно передана яким-небудь протоколом верхнього рівня, наприклад, транспортним або прикладним, працюючим із установленням з' єднання й нумерацією своїх повідомлень. Але повторна передача повідомлення протоколами верхніх рівнів відбудеться через набагато більше тривалий інтервал годині (десятки секунд) у порівнянні з мікросекундними інтервалами, якими оперує протокол Ethernet. Тому, якщо колізії не будуть надійно розпізнаватися вузлами мережі Ethernet, ті це приведе до помітного зниження корисної пропускної здатності даної мережі.

Всі параметри протоколу Ethernet підібрані таким чином, щоб при нормальній роботі вузлів мережі колізії завжди чітко розпізнавалися. Саме для цього мінімальна довжина поля даних кадру повинна бути не менш 46 байт (що разом зі службовими полями дає мінімальну довжину кадру в 72 байти або 576 біт). Довжина кабельної системи вибирається таким чином, щоб за годину передачі кадру мінімальної довжини сигнал колізії встиг би поширитися до найдальшого вузла мережі.

Зі збільшенням швидкості передачі кадрів, що має місце в нових стандартах, що базуються на тім же методі доступу CSMA/CD, наприклад, Fast Ethernet, максимальна довжина мережі зменшується пропорційно збільшенню швидкості передачі. У стандарті Fast Ethernet вона становить 210 м, а в гігабітном Ethernet обмежена 25 метрами.

Незалежно від реалізації фізичного середовища, всі мережі Ethernet повинні задовольняти двом обмеженням, пов'язаним з методом доступу:

максимальна відстань між двома будь-якими вузлами не повинна перевищувати 2500

м,

у мережі не повинне бути більше 1024 вузлів.

Крім того, кожний варіант фізичного середовища додає до цих обмежень свої обмеження, які також повинні виконуватися.

Уточнимо основні параметри операцій передачі й прийому кадрів Ethernet, коротко описані вище.

Станція, що хоче передати кадр, повинна спочатку за допомогою MAC -вузла впакувати дані в кадр відповідного формату. Потім для запобігання змішання сигналів із сигналами іншої передавальної станції, MAC -вузол повинний прослуховувати електричні сигнали на кабелі й у випадку виявлення несучої частоти відкласти передачу свого кадру. Після закінчення передачі по кабелю станція повинна вичекати невелику додаткову паузу, названу міжкадровим інтервалом (interframe gap), що дозволяє вузлу призначення прийняти й обробити переданий кадр, і після цього почати передачу свого кадру.

Одночасно з передачею бітів кадру приймально-передавальний пристрій вузла стежить за прийнятими по загальному кабелі бітами, щоб вчасно виявити колізію. Якщо колізія не виявлена, то передається увесь кадр, після чого MAC - рівень вузла готовий прийняти кадр із мережі або від

LLC - рівня.

Якщо ж фіксується колізія, то MAC -вузол припиняє передачу кадру й посилає jam - послідовність, що підсилює стан колізії. Після посилки в ятір jam - послідовності вузол-MAC -вузол робить випадкову паузу й повторно намагається передати свій кадр.

У випадку повторних колізій існує максимальне можливе число спроб повторної передачі кадру (attempt limit), що дорівнює 16. При досягненні цієї межі фіксується помилка передачі кадру, повідомлення про якові передається протоколу верхнього рівня.

Для того, щоб зменшити інтенсивність колізій, кожний MAC -вузол з шкірною новою спробою випадковим чином збільшує тривалість паузи між спробами. Тимчасовий розклад тривалості паузи визначається на основі усіченого двійкового експонентного алгоритму відстрочки (truncated binary exponential backoff). Пауза завжди становить ціле число так званих інтервалів відстрочки.

Інтервал відстрочки (slot time) - це година, протягом якого станція гарантовано може довідатися, що в мережі немає колізії. Цей година тісно пов'язаний з іншим важливим тимчасовим параметром мережі - вікном колізій (collision window). Вікно колізій дорівнює годині дворазового проходження сигналу між самими вилученими вузлами мережі - найгіршому випадку затримки, при якій станція ще може виявити, що відбулася колізія. Інтервал відстрочки вибирається рівним величині вікна колізій плюс деяка додаткова величина затримки для гарантії:

інтервал відстрочки = вікно колізій + додаткова затримка

У стандартах 802.3 більшість тимчасових інтервалів виміряється в кількості міжбітових інтервалів, величина яких для бітової швидкості 10 Мб/зі становить 0.1 мкс і дорівнює годині передачі одного біта.

Стандарт на технологію Ethernet, описів у документі 802.3, дає опис єдиного формату кадру Мас-Рівня. Тому що в кадр Мас-Рівня повинний вкладатися кадр рівня LLC, описів у документі 802.2, то після стандартів IEEE у мережі Ethernet може використовуватися тільки єдиний варіант кадру канального рівня, утворений комбінацією заголовків МАС і LLC підрівнів. Проте, на практиці в ятерах Ethernet на канальному рівні використовуються заголовки 4-х типів. Це пов'язане із тривалою історією розвитку технології Ethernet до прийняття стандартів IEEE 802, коли підрівень LLC не виділявся із загального протоколу й, відповідно, заголовок LLC не застосовувався. Потім, після прийняття стандартів IEEE і появи двох несумісних форматів кадрів канального рівня, була зроблена спроба приведення цих форматів до деякого загального знаменника, що привело ще до одного варіанта кадру.

Розходження у форматах кадрів можуть іноді приводити до несумісності апаратури, розрахованої на роботові тільки з одним стандартом, хоча більшість мережних адаптерів, мостів і маршрутизаторів уміє працювати з усіма використовуваними на практиці форматами кадрів технології Ethernet.

Заголовок кадру 802.3/LLC є результатом об' єднання полів заголовків кадрів, певних у стандартах 802.3 і 802.2.

Стандарт 802.3 визначає вісім полів заголовка :

Поле преамбули складається із семи байтів синхронізуючих даних. Кожний байт містить ту саму послідовність бітів - 10101010. При манчестерському кодуванні ця комбінація представляється у фізичному середовищі періодичним хвильовим сигналом. Преамбула використовується для того, щоб дати година і можливість схемам приемопередатчиків (transceiver) прийти в стійкий синхронізм із прийнятими тактовими сигналами.

Початковий обмежник кадру складається з одного байта з набором бітів 10101011. Поява цієї комбінації є вказівкою на майбутній прийом кадру.

Адреси одержувача - довжиною 6 байтів ( MAC -адреса одержувача). Перший біт адреси одержувача - це ознака того, є адреси індивідуальним або груповим : якщо 0, то адреси вказує на певну станцію, якщо 1, ті це групова адреси декількох (можливо всіх) станцій мережі. При широкомовній адресації всі біти поля адреси встановлюються в 1. Загальноприйнятим є використання 6-байтових адреса.

Адреси відправника - 6-ти байтове поле, що містить адресі станції відправника. Перший біт - завжди має значення 0.

Двухбайтове поле довжини визначає довжину поля даних у кадрі.

Поле даних може містити від 0 до 1500 байт. Але якщо довжина поля менше 46 байт, то використовується наступне поле - поле заповнення, щоб доповнити кадр до мінімально припустимої довжини.

Поле заповнення складається з такої кількості байтів заповнювачів, що забезпечує певну мінімальну довжину поля даних (46 байт). Це забезпечує коректну роботові механізму виявлення колізій. Якщо довжина поля даних достатня, те поле заповнення в кадрі не з' являється.

Поле контрольної суми - 4 байти, що містять значення, що обчислюється по певному алгоритмі (поліному CRC - 32). Після одержання кадру робоча станція виконує власне обчислення контрольної суми для цього кадру, порівнює отримане значення зі значенням поля контрольної суми й, таким чином, визначає, чи не перекручений отриманий кадр.

Кадр 802.3 є кадром MAС - підуровня, у відповідності зі стандартом 802.2 у його поле даних вкладається кадр підуровня LLC з вилученими прапорами качану й кінця кадру.

Тому що кадр LLC має заголовок довжиною 3 байти, ті максимальний розмір поля даних зменшується до 1497 байт.

80 00 20 7 А 3F 3E

 

80 00 20 9 А 3F 3E

 

08 00

 

IP, ARP

 

00 20 20 00

MAC адреса отримувача

 

MAC адреса відправника

 

Поле типу

 

Данні

 

CRC cума

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Малюнок 3 Формат кадру Ethernet

Кадр стандарту Ethernet DIX, назв також кадром Ethernet II, схожий на кадр Raw 802.3 тим, що він також не використовує заголовки підуровня LLC, але відрізняється тим, що на місці поля довжини в ньому визначене поле типу протоколу (поле Type). Це поле призначене для тихий же цілей, що й поля DSAP і SSAP кадру LLC - для вказівки типу протоколу верхнього рівня, що вклали свій пакет у поле даних цього кадру. Для кодування типу протоколу використовуються значення, що перевищують значення максимальної довжини поля даних, рівне 1500, тому кадри Ethernet II і 802.3 легко помітні.

Протокол ARP

Протокол дозволу адреса ARP (Address Resolution Protocol) є обов'язковим стандартом TCP/IP, описаним у документі RFC 826 «Address Resolution Protocol (ARP)». ARP дозволяє IP -адреси, використовувані програмним забезпеченням TCP/IP, в апаратні адреси мережних адаптерів локальної мережі. ARP надає вузлам, розташованим в одній фізичній мережі, наступні служби протоколу.

Апаратні адреси (або Мас-адреси — адреси рівня керування доступом до середовища передачі) визначаються шляхом посилки широкомовного ятірного запиту наступного виду «Яка апаратна адреси має пристрій із зазначеним IP — адресою»?

Колі на ARP -запит відправляється відповідь, то відправник ARP - відповіді й запитуючий вузол заносять IP -адреси й апаратні адреси один одного в локальну таблицю, названу кешем ARP, для подальшого використання.

ARP -таблиця для перетворення адреса

Перетворення адреса виконується шляхом пошуку в таблиці. Ця таблиця, називана ARP - таблицею, зберігається в пам' яті й містить рядки для шкірного вузла мережі. У двох стовпцях утримуються IP - і Ethernet -адреси. Якщо потрібно перетворити IP -адреса в Ethernet -адресу, то шукається запис із відповідної IP -адресою. Нижче наведень приклад спрощеної ARP - таблиці.

 

 

Таблиця.1 Приклад ARP - таблиці

 

 

 

 

IP -адреса

 

Ethernet -адреса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

223.1.2.1

 

08:00:39:00:2F: C3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

223.1.2.3

 

08:00:5A:21: A7 :22

223.1.2.4

 

08:00:10:99:AC :54

 

 

 

 

 

 

Прийнято всі байти 4 - байтної IP -адреси записувати десятковими числами, розділеними крапками. При записі 6 - байтної Ethernet -адреси кожний байт вказується в 16 - річній системеі і відділяється двокрапкою.

ARP -таблиця необхідна тому, що IP -адреси й Ethernet -адреси вибираються незалежно, і немає якого-небудь алгоритму для перетворення одного в іншій. IP -адреса вибирає менеджер мережі з урахуванням положення машини в мережі internet. Якщо машину переміщають в іншу частину мережі internet, то її IP -адреса повинна бути змінена. Ethernet -адресу вибирає виробник ятірного інтерфейсного устаткування з виділеного для нього по ліцензії адресного простору. Колі в машини заміняється плата ятірного адаптера, то міняється і її Ethernet -адреса.

Порядок перетворення адреса

У ході звичайної роботи мережна програма, така як TELNET, відправляє прикладне повідомлення, користуючись транспортними послугами TCP. Модуль TCP посилає відповідне транспортне повідомлення через модуль IP. У результаті складається IP -пакет, що повинний бути переданий драйверу Ethernet.IP -адреса місця призначення відома прикладній програмі, модулю TCP і модулю IP. Необхідно на його основі знайти Ethernet -адресу місця призначення. Для визначення шуканої Ethernet -адреси використовується ARP -таблиця.

Запити й відповіді протоколу ARP

Як же заповнюється ARP -таблиця? Вона заповнюється автоматичний модулем ARP, у міру необхідності. Колі за допомогою існуючої ARP - таблиці не вдається перетворити IP -адресу, то відбувається наступне:

1.По мережі передається широкомовний ARP -запит.

2.Вихідний IP -пакет ставитися в чергу.

Кожний мережний адаптер приймає широкомовні передачі. Всі драйвери Ethernet перевіряють поле типу в прийнятому Ethernet - кадрі й передають ARP -пакети модулю ARP. ARP -запит можна інтерпретувати так: "Якщо ваш IP -адреса збігається із зазначеним, то повідомите мені вашу Ethernet - адресі". Пакет ARP -запиту виглядає приблизно так:

 

 

Таблиця.2 Приклад ARP -запиту

IP -адреса відправника

 

192.168.0.2

 

Ethernet -адреса відправника

 

08:00:39:00:2F: C3

 

 

 

 

 

 

 

 

IP -адреса пошуку

 

192.168.0.12

 

Ethernet -адреса пошуку

 

<порожньо>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кожний модуль ARP перевіряє поле шуканої IP -адреси в отриманому ARP - пакеті й, якщо адреси збігається з його власною IP -адресою, то посилає відповідь прямо по Ethernet - адресі відправника запиту. ARP - відповідь можна інтерпретувати так: "Так, це моя IP -адреса, їй відповідає така-то Ethernet - адреси". Пакет з ARP - відповіддю виглядає приблизно так:

 

 

Таблиця.3. Приклад ARP - відповіді

 

 

 

 

IP -адреса відправника

 

192.168.0.3

 

Ethernet -адреса відправника

 

08:00:28:00:38:A9

 

 

 

 

 

 

 

 

IP -адреса пошуку

 

192.168.0.2

 

Ethernet -адреса пошуку

 

08:00:39:00:2F: C3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цю відповідь одержує машина, що зробила ARP -запит. Драйвер цієї машини перевіряє поле типу в Ethernet - кадрі й передає ARP -пакет модулю ARP. Модуль ARP аналізує ARP -пакет і додає запис у свою ARP -таблицю.

Оновлена таблиця виглядає в такий спосіб:

 

 

Таблиця.4 ARP -таблиця після обробки відповіді

 

 

 

 

IP -адреса

 

Ethernet -адреса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

192.168.0.2

 

08:00:39:00:2F: C3

 

192.168.0.3

 

08:00:28:00:38:A9

 

192.168.0.10

 

08:00:5A:21: A7 :22

 

192.168.0.12

 

08:00:10:99:AC :54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження перетворення адреса

Новий запис в ARP - таблиці з' являється автоматичний, через мілісекунди після того, як вона потрібна була. Як ви пам' ятаєте, раніше на кроці 2 вихідний IP -пакет був постачань у чергу. Тепер з використанням оновленої ARP - таблиці виконується перетворення IP -адреси в Ethernet - адресу, після чого Ethernet -кадр передається по мережі. Повністю порядок перетворення адреса виглядає так:

1.По мережі передається широкомовний ARP -запит.

2.Вихідний IP -пакет ставитися в чергу.

3.Вертається ARP - відповідь, що містить інформацію про відповідність IP - і Ethernet - адрес. Ця інформація заноситися в ARP -таблицю.

4.Для перетворення IP -адреси в Ethernet -адресу в IP -пакета, постав ленного в чергу, використовується ARP -таблиця.

5.Ethernet -кадр передається по мережі Ethernet.

Коротше кажучи, якщо за допомогою ARP - таблиці не вдається відразу здійснити перетворення адреса, то IP -пакет ставитися в чергу, а необхідна для перетворення інформація виходить за допомогою запитів і відповідей протоколу ARP, після чого IP -пакет передається по призначенню.

Якщо в мережі немає машини із шуканою IP -адресою, то ARP - відповіді не буде й не буде запису в ARP - таблиці. Протокол IP буде знищувати IP -пакети, що направляються по цій адресі. Протоколи верхнього рівня не можуть відрізнити випадок ушкодження мережі Ethernet від випадку відсутності машини із шуканою IP -адресою.

Деякі реалізації IP і ARP не ставлять у чергу IP -пакети на тій година, поки сморід чекають ARP - відповідей. Замість цього IP -пакет просто знищується, а його відновлення покладає на модуль TCP або прикладний процес, що працює через UDP. Таке відновлення виконується за допомогою таймаутів і повторних передач. Повторна передача повідомлення проходити успішно, тому що деручи спроба вже викликала заповнення ARP - таблиці.

Слід зазначити, що кожна машина має окрему ARP -таблицю для шкірного свого ятірного інтерфейсу.

Протокол Internet (IP)[1] використовується для обробки датаграми, переданої між хост-комп'ютерами в системі об' єднаних ятерів, названої Catenet [2]. Пристрої, що здійснюють з' єднання різних ятерів, називаються шлюзами. Для забезпечення керування шлюзи спілкуються один з одним за допомогою протоколу Gateway to Gateway Protocol (GGP)[3,4]. Часом шлюз або хост-комп'ютер, що одержує дані, обмінюється інформацією з хост-комп'ютером, що відправляє ці дані. Саме для таких цілей використовується даний протокол - протокол контрольних повідомлень Internet (ICMP). ICMP використовує основні властивості протоколу Internet (IP), як якби ICMP був протоколом більше високого рівня. Однак фактично ICMP є складовою частиною протоколу Internet і повинний бути складовою частиною шкірного модуля IP.

Повідомлення ICMP повинні відправлятися в деяких складних ситуаціях. Наприклад, коли датаграма не може досягти свого адресата, коли шлюз не має досить місця у своєму буфері для передачі якої -небудь датаграми, або коли шлюз наказує хосткомп'ютеру відправляти інформацію по більш короткому маршруті.

Протокол Internet не створений для того, щоб забезпечувати абсолютну надійність передачі інформациії. Метою ж даних контрольних повідомлень є забезпечення зворотного зв'язку, оповіщення відправника даних про проблеми, що виникають у комунікаційному устаткуванні. Їхньою метою не є додання надійності протоколу IP. Протокол не дає гарантій, що датаграма досягає свого адресата або що контрольне повідомлення буде повернено комп'ютеру, що відправив дані. Деякі з датаграм можуть зникнути в мережі, не викликавши при цьому ні яких оповіщень. Протоколи більш високого рівня, що використовують протокол IP, повинні застосовувати свої власні процедури для забезпечення надійності передачі даних, якщо така потрібна.

Повідомлення ICMP протоколу, як правило, оповіщають про помилки, що виникають при обробці датаграм. Щоб проблеми з передачею повідомлень не викликали поява нових повідомлень, щоб це у свою чергу не привело до лавиноподібного росту кількості повідомлень, що циркулюють у мережі, констатується, що не можна посилати повідомлення про повідомлення. Також констатується, що ICMP повідомлення можна посилати тільки про проблеми, що виникають при обробці нульового фрагмента в сегментованій датаграмі (нульовий фрагмент має нуль у полі зсуву фрагмента).

Формати повідомлень

ICMP повідомлення посилають за допомогою стандартного IP заголовка. Перший октет у полі даних датаграми - це поле типу ICMP повідомлення. Значення цього поля визначає формат всіх інших даних у датаграмі. Будь-яке поле, що позначене "unused",

зареєстровано для наступних розробок і повинне при відправленні містити нулі. Однак одержувач не повинний використовувати значення цих полів (за винятком процедури обчислення контрольної суми). Якщо зворотне особливо не обговорене при описі окремих фрагментів, Internet заголовок повинний мати у своїх полях наступні значення :

Версія 4.

IHL Довжина Internet заголовка; одиниця виміру - 32 - бітне слово. Тип сервісу 0.

Загальна довжина - довжина Internet заголовка й поля даних в октетух. Ідентифікація, прапори, зсув фрагмента - використовуються у випадку

фрагментації, див. [1].

Година життя - година життя в секундах. Оскільки значення цього поля зменшується на одиницю в кожній машині, на якій обробляється дана датаграма, то значення цього поля повинне, принаймні, перевищувати кількість шлюзів, через які буде проходити дана датаграма.

Протокол ICMP=1.

Контрольна торба заголовка 16 - бітне доповнення до одиниці суми доповнень до одиниці всіх 16 - бітних слів у заголовку. При обчисленні даної суми варто спочатку встановлювати значення цього поля в нуль.

Надалі цей алгоритм обчислення контрольної суми повинний бути змінений. Адреси відправлення - адреси шлюзу або хост-комп'ютера, що склав дані

ICMP повідомлення. Якщо не обговорене зворотнє, у цьому полі може перебувати кожна з адреса шлюзу.

Адреси одержувача - адреси шлюзу або хост-комп'ютера, якому варто послати дані повідомлення.

Таблиця. 5 Повідомлення про недосяжність

порту

012345678910111213141516171819202122232425262728293031

Тип

 

Код

 

Контрольна торба

 

 

 

 

 

не використовується

Internet заголовок + 64 біта даних з вихідної датаграми

Адреса IPv4 є 32-розрядним числом, що ідентифікує мережу або пристрій. Хост з мережевими інтерфейсами, підключеними до декількох мереж, має декілька адрес. Мережеві адреси призначаються блоками Регіональними реєстратурами Інтернету

(Regional Internet Registries - RIR) провайдерам служб Інтернету (Internet Service Provider - ISP).

IP -адрес є масивом біт. Принцип IP -адресации — виділення безлічі (діапазону, блоку, підмережі) IP -адресов, в якому деякі бітові розряди мають фіксовані значення, а інші розряди пробігають усі можливі значення. Блок адрес задається вказівкою початкової адреси і маски підмережі. Безкласова адресація грунтується на змінній довжині маски підмережі ( variable length subnet mask, VLSM), в той час, як в класовій (традиційною) адресації довжина маски строго фіксована 0, 1, 2 або 3 встановленими октетами.

Ось приклад запису IP -адреса у безкласовій нотації: 192.0.2.32/27.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]