Формат ip‑датаграммы

Длина заголовка (HLEN). Следующие четыре бита IP‑заголовка (поле «длина заголовка») задают длину заголовка в 32‑битных словах. Данное поле обычно содержит число 5 (пять 32‑битных слов равны 20 байтам). В двоичном виде это поле равно 0101.

Тип службы (TOS). Поле «тип службы» имеет следующую структуру:

0-2	3	4	5	6	7
Приоритет	Задержка	Производительность	Надежность	Стоимость	Не используется

Первые три бита поля «тип службы» образуют подраздел «приоритет». Подраздел «приоритет» может принимать значения от нуля до семи (от 000 до 111) и обозначает уровень «важности» переносимых данных.

Следующие четыре подраздела поля «тип службы» также определяют приоритеты, которые игнорируются большинством маршрутизаторов и сетевых компьютеров. Эти четыре подраздела определяют приоритеты, зависящие от конкретного приложения.

Следующее поле IP – заголовка – поле «длина пакета». Оно имеет длину в шестнадцать битов и задает длину IP – пакета, включая сам заголовок. Стандарт предписывает считать длину пакета в байтах, а не в 32 – разрядных словах, как в поле «длина заголовка.».Данные из этих двух полей позволяют найти начало и конец инкапсулированных данных, а также подсчитать их длину. Для поля «длина пакета» отведено 16 битов, а это значит, что максимальная длина пакета равна 65535 байтов.

Наличие поля идентификации.Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.

Время существования (TTL). Восьмибитовое поле «время существования» (Time‑to‑Live, TTL) задает срок существования пакета в сети. Протокол TCP/IP предписывает каждому маршрутизатору на пути между отправителем и получателем уменьшить значение поля «время существования пакета». Каждый маршрутизатор должен контролировать время появления IP‑пакета. Отправляя пакет дальше, маршрутизатор уменьшает поле «время существования» на количество секунд, которое пакет ждал в буфере, если пакет был задержан.

Если поле «время существования» становится равным нулю до того, как пакет достигнет места назначения, протокол TCP/IP уничтожит его и предупредит компьютер‑источник пакета об этом событии.

Протокол. Сетевой уровень пользуется значением в поле «протокол» при передаче данных на транспортный уровень. Значение поля указывает на определенный модуль транспортного уровня, которому принадлежат данные IP‑пакета.

Контрольная сумма заголовка. Поле контрольный суммы в IP‑заголовке содержит шестнадцатибитное число, являющееся контрольной суммой только для IP‑заголовка. Данные пакета в формировании контрольной суммы участия не принимают. Проверка целостности данных IP‑датаграммы возлагается на протоколы более высоких уровней, тех, что создали данные для IP‑датаграммы.

Протокол IP‑ненадежный протокол. Он не гарантирует доставки данных. Однако проверка контрольной суммы заголовка пакета гарантирует, что, если данные дойдут до узла назначения, они дойдут в неизменном виде, иначе модуль IP распознает и отбросит ошибочный пакет.

IP‑адрес источника и получателя (32-битное поле « адрес источника» содержит IP‑адрес компьютера – отправителя данных (вернее, адрес его сетевого интерфейса). Это поле никогда не изменяется, сколько бы маршрутизаторов не находилось на пути следования пакета. Поле «адрес источника» всегда содержит адрес первоначального отправителя пакета. Так же, как и адрес источника, адрес получателя является стандартным 32‑битным IP‑адресом пункта назначения пакета. Он может быть либо индивидуальным, либо, состоять из единиц в случае широковещательной передачи) адреса источника и получателя.

Опции. Восьмибитное поле опций позволяет тестировать и отлаживать разнообразные сетевые приложения. Опции управляют фрагментацией и маршрутизацией сетевых пакетов.

Вопрос №10.Методы коммутации.

Коммутация реализуется на сетевом уровне. Коммутация–соединение абонентов компьютерной сети через коммуникационную подсеть. Процесс взаимодействия абонентов сети может осуществляться через коммуникационную подсеть с помощью коммутации каналов, сообщений и пакетов.

Реализация связи абонентов по принципу коммутации каналов осуществляется с помощью специальных устройств - коммутаторов. При этом устанавливаемый сквозной физический канал, проходящий через коммуникационную подсеть и соединяющий вступивших в связь абонентов, используется монопольно.В случае второго способа связи (коммутации сообщений) сообщение последовательно через промежуточные коммуникационные узлы (маршрутизаторы) проходит путь от компьютера - источника к компьютеру - приемнику. Выбор маршрута следования сообщения осуществляется в каждом из промежуточных узлов (маршрутизаторов) и зависит от наличия свободного канала на пути следования к компьютеру - приемнику. Существенными недостатками метода коммутации сообщений являются значительные временные задержки в условиях интенсивного сетевого трафика (потока данных) и низкая эффективность использования ресурсов узлов коммутации (маршрутизаторов) и пропускных способностей каналов связи.

Коммутация пакетов позволяет в значительной степени избежать недостатков коммутации сообщений. Сущность этого метода заключается в разбиении передаваемого сообщения в компьютере - источнике на отдельные блоки (пакеты), размер которых определяется стандартным рядом: 64, 128, 256, 512, . . . , 4096 байт. Затем пакеты перемещаются через коммуникационную подсеть независимо друг от друга в компьютер‑приёмник, где осуществляется сборка из принятых пакетов переданного сообщения.Наибольшее распространение получили два метода коммутации пакетов: датаграммный, когда пакеты перемещаются через коммуникационную подсеть без предварительного определения пути их следования, и виртуального соединения, при котором перед передачей данных такой путь устанавливается и затем разрушается с окончанием передачи.

Следует отметить, что при передаче длинных сообщений коммутация каналов обеспечивает более высокую скорость передачи по сравнению с другими видами коммутации. Кроме того, коммутация каналов не требует наличия промежуточной памяти (буферов) в узлах коммутации.

Вопрос №17.Протокол транспортного уровня TCP.

Семейство протоколов TCP/IP включает в себя два транспортных протокола: протокол пользовательских датаграмм UDP и протокол управления транспортировкой TCP

Рассмотрим протокол TCP.

Транспортный протокол (Transport Control Protocol) TCP служит для передачи данных между сетевыми и прикладными уровнями сетевой модели. Для обеспечения надежной доставки и правильной последовательности данных в общем потоке, протокол TCP использует подтверждения. Каждый раз при передаче сообщения модуль TCP запускает таймер. По истечении заданного в нем времени и не получения подтверждения, протокол TCP повторяет попытку передать свое сообщение.

Однако модуль TCP не посылает один пакет, ожидая прихода подтверждения, чтобы послать следующий. Вместо этого он использует принцип «скользящего окна». Этот принцип позволяет послать несколько сообщений и только потом ожидать подтверждения. Модуль TCP регулирует полосу пропускания сети, договариваясь с удаленным узлом о параметрах потока данных. При этом процесс регулировки происходит на протяжении всего соединения TCP. Регулировка заключается в изменении размеров скользящего окна. При низкой загрузке сети, размер скользящего окна увеличивается При этом скорость выдачи данных на канале связи увеличивается. Если загрузка сети достаточна велика, модуль TCP уменьшает размер скользящего окна.

Блок данных TCP принято называть сообщением или сегментом. Сегмент TCP состоит из TCP – заголовка., TCP – опций и данных. На рис приведена структура сегмента TCP.

0 15 16 31

Порт – передатчик (16 битов)			Порт – приемник (16 битов)
32 – битный номер последовательности
32 – битный номер подтверждения
Длина заголовка (4 бита)	Зарезервировано (6 битов)	Флаги (6 битов)			Размер окна (16 битов)
Контрольная сумма TCP (16 битов)				Указатель на данные для (неотложной обработки) (16 битов)
Опции (если есть)						Заполнение (при необходимости)
Данные

Порт источника и порт получателя. 16‑битные поля источника и получателя однозначно определяют посылающие и принимающие данные приложения или прикладные протоколы (программы). Номера портов источника и получателя в совокупности с IP‑адресами сетевых компьютеров (в IP‑заголовке) однозначно идентифицируют любое TCP‑соединение.

Номер последовательности. 32‑битное поле номера последовательности обозначает первый байт данных из области данных сегмента TCP. Оно соответствует смещению этого байта относительно начала потока данных. Каждый байт в потоке данных может быть идентифицирован при помощи номера последовательности.

Номер подтверждения. 32‑битное поле номера подтверждения обозначает байт данных, который принимающая сторона рассчитывает получить следующим в потоке данных.

Длина заголовка. Как и в заголовке IP, поле длины заголовка TCP состоит из четырех битов, обозначающих длину заголовку, измеренную в