35: Протокол ip. Назначение протокола ip.

Протокол IP функционирует на 3 уровне OSI (Сетевом), а также на транспортном уровне модели TCP/IP.

Является протоколом дейтаграммного типа (без предварительного соединения и без обеспечения надежной доставки). IP протокол на сетевом уровне адресует сообщение, задавая единице передаваемых данных (пакету) логические сетевые адреса узла назначения и узла источника (IP-адреса), определяет маршрут, по которому будет отправлен пакет данных, транслирует логические сетевые адреса в физические, а на приемной стороне – физические адреса в логические.

TCP/IP – это комбинация двух протоколов. (TCP работает на транспортном Уровне 4 OSI модели и является ориентированным на предварительное соединение, что обеспечивает контроль потока и надежность доставки. Когда эти протоколы объединены, они обеспечивают более широкий объем услуг, малую задержку и высокую надежность. Интернет строится на основе стека протоколов TCP/IP.)

Протокол IP обеспечивает передачу блоков данных, называемых дейтаграммами, от отправителя к получателям, а также при необходимости фрагментацию и сборку дейтаграмм для передачи данных через сети с малым размером пакетов.

При получении данных от вышестоящего уровня для отправки их по сети IP-модуль формирует дейтаграмму с этими данными, в заголовок которой заносятся адреса отправителя и получателя (также полученные от транспортного уровня) и другая информация.

Узлом сети называется компьютер, подключенный к сети и поддерживающий протокол IP.

IP-сеть - множество компьютеров (IP-интерфейсов), подсоединенных к одному физическому каналу связи, способных пересылать IP-дейтаграммы друг другу непосредственно. (IP-адреса интерфейсов одной сети имеют общую часть – адрес сети, и специфическую для каждого - номером узла сети).

36:Топология сетей. Среда передачи данных. Типы медных кабелей. Топология сетей.

Объединение сетевых узлов и станций в сеть связи реализуется на основе различных топологий.

Физическая топология - наиболее общая структура сети, отображает схему соединения сетевых элементов кабелями связи.

Логическая топология показывает, как по сети передаются определенные единицы информации.

В локальных сетях наибольшее распространение получили следующие физические топологии: шина, звезда, расширенная звезда, кольцо, а также полносвязная топология, где все узлы связаны между собой индивидуальными линиями.

Топология на основе шины: передачу данных в данный момент времени может вести только один узел. (Недостаток: ожидание очереди. Достоинства: при выходе какого-то узла из строя вся остальная сеть будет функционировать без изменений + экономное расходование кабеля, простота, надежность и легкость расширения сети).

Топология "звезда" требует применения центрального устройства. (Достоинства: выход из строя одного узла не повлияет на остальную сеть. Сеть легко модифицируется путем подключения новых узлов. Недостаток: уязвимость центра и увеличенный расход кабеля по сравнению с шинной топологией.)

При использовании топологии "кольцо" сигналы передаются в одном направлении от узла к узлу. При выходе из строя любого узла прекращается функционирование всей сети, если не предусмотрен обход вышедшего из строя узла.

Логическая топология сети определяет, как узлы общаются через среду, т. е. как обеспечивается управление доступом к среде.

Логическая топология "точка-точка" обеспечивает передачу данных от одного узла до другого независимо от промежуточных устройств между ними, при использовании этой топологии не требуются физические адреса, т.к. другие абоненты отсутсвуют.

Топология множественного доступа характерна для Ethernet-сетей, реализованных на многопортовых повторителях. Доступ к разделяемой общей шине имеют все узлы, но в каждый момент времени передавать данные может только один узел. При этом остальные узлы могут только "слушать".

Использование широковещательной топологии определяет, что каждый узел посылает свои данные всем другим узлам сетевой среды. При этом неизвестно, какие станции функционируют.

Маркерная логическая топология: доступ к среде детерминированный. Электронный маркер последовательно передается каждому узлу, обычно по кольцу. Узел, получивший маркер, может передавать данные в сеть. Если в узле нет данных для передачи, то он передает маркер следующему узлу.

• Физическая и логическая топологии сети могут быть одинаковыми или разными.

Физическая топология на рисунке представляет собой "звезду", все компьютеры подключены к центральному устройству – концентратору (hub). Логическая же топология – "шину", внутри концентратора все компьютеры подсоединены к общей магистрали.

В качестве среды передачи в компьютерных сетях используют коаксиальный кабель, неэкранированную (UTP) и экранированную витую пару (STP), оптоволоконный кабель, беспроводные радиоканалы.

Медные кабели

Локальные сети строятся на основе неэкранированной витой пары UTP. Экранированная по сравнению с неэкранированной обеспечивает лучшую защиту передаваемого сигнала от помех. Однако UTP дешевле, поэтому применяется в Ethernet, Fast Ethernet. Такие кабели называют также симметричными в отличие от коаксиальных медных кабелей.

В кабеле UTP четыре пары скрученных медных проводов. Поэтому для подключения кабеля к компьютерам используется разъем с 8 контактами.

Основными характеристиками кабелей являются: максимальная частота передаваемого по кабелю сигнала, затухание, величина перекрестных наводок, сопротивление, емкость и др.

Симметричные кабели UTP обеспечивают передачу сигналов на расстояние до 100 м.

Для соединения коммутаторов/концентраторов с маршрутизаторами, компьютерами или серверами, используется прямой кабель.

Для соединения коммутаторов, компьютеров или концентраторов - кроссовый кабель.

Для конфигурирования коммутатора или маршрутизатора - консольный кабель.

Волоконно-оптические кабели характеризуются отсутствием перекрестных помех и электромагнитных помех от внешних источников. Это позволяет передавать сигналы на большее расстояние по сравнению с симметричным медным кабелем. Передача данных по оптическому волокну производится на длинах волн 850, 1310 или 1550 нм.

Беспроводная среда образуется совокупностью радиоканалов, сгруппированных в частотных диапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi) является основным стандартом беспроводных локальных сетей.

37: IP-адресация. Суммирование маршрутов.

Узлы IP-сети имеют уникальные физические и логические адреса. Физический устанавливается изготовителем аппаратных средств, например, МАС-адрес сетевой карты, который "прошивается" в ПЗУ. Логический адрес устанавливается пользователем (администратором) или назначается динамически протоколом DHCP из диапазона выделенных адресов.

Логические адреса узлов в IP-сетях версии IPv4, используемой в настоящее время, содержат 32 двоичных разряда, т. е. 4 байта. Часть этого адреса (старшие разряды) является номером сети, а другая часть (младшие разряды) – номером узла в сети. В соответствии с тем, какая часть адреса относится к номеру сети, а какая – к номеру узла, адреса делятся на классы. Для уникальной адресации узлов используются три класса адресов.

В адресе класса А старший байт задает адрес сети, а три младших – адрес узла. (Старший всегда = 0, адрес 127.0.0.1 предназначен для самотестирования, по этому адресу узел обращается к самому себе, проверяя, установлен ли протокол TCP/IP), класса В два старших байта - адрес сети(всегда = 10), а два младших– адрес узла, класса С три старших байта(всегда = 110) задают адрес сети, а младший байт – адрес узла.

Номер узла не может состоять только из одних единиц или нулей. Если в поле адреса узла все нули, это значит, что задается номер (адрес) сети или подсети. Если же все единицы, то это означает широковещательный адрес, предназначенный всем узлам сети.

С целью сокращения количества адресов, в таблице маршрутизатора задаются адреса сетей, а не узлов.

Маршрутизатор, получив пакет, должен из адреса назначения получить адрес сети. Эту операцию маршрутизатор реализует путем логического умножения сетевого адреса узла на маску.

Префикс класса С имеет обозначение /24 и означает, что маска содержит единицы в 24 старших разрядах. При этом 24 старших разряда будут одинаковы для всех узлов сети, т.е. образуют общую часть адреса. (Класс В - /16, класс А - /8)

Формирование подсетей и суммарного маршрута.

В ряде случаев для удобства управления администратор может самостоятельно формировать подсети внутри выделенного ему адресного пространства.

Маски переменной длины (VLSM) позволяют создавать подсети разного размера и дают возможность задействовать больше чем одну маску подсети в пределах выделенного адресного пространства сети.

Только неиспользованные подсети могут далее делиться на субподсети.

Может быть обратная задача, когда несколько отдельных адресов необходимо объединить в один общий (агрегированный) адрес.

Например, сети

172.16.14.0 – 10101100.00010000.00001110.00000000 и

172.16.15.0 – 10101100.00010000.00001111.00000000

могут быть агрегированы (объединены) так, чтобы маршрутизаторы использовали только один маршрут для объединенной (агрегированной) сети 172.16.14.0/23, поскольку 23 разряда адреса обеих сетей одинаковы.

Маршрутизатор, который задействует совокупные(суммарные) маршруты, реже обращается к таблице маршрутизации.

Бесклассовые протоколы маршрутизации передают в обновлениях маршрутизации 32-разрядные IP-адреса и соответствующие маски.

В связи с быстрым ростом Internet имеется дефицит общественных адресов. Кардинальным решением данной проблемы является разработка и внедрение адресации версии IPv6, которая использует для адресации 128 двоичных разрядов, что обеспечивает адресацию 3,4 10 ³⁸ объектов, вместо 32 разрядов версии IPv4, обеспечивающей адресацию 4,3 10 ⁹ объектов.