Тема 2.3 Общие характеристики протокола ipx. Пакет протокола ipx, маршрутизация ipx

Протокол Internetwork Packet Exchange (IPX) является протоколом сетевого уровня стека Novell.

Поддерживает дейтаграммный (без установления соединений) способ обмена сообщениями. В сети NetWare быстрая передача данных при наиболее экономном использовании памяти реализуется именно протоколом IPX.

Транспортный протокол SPX (Sequenced Packet Exchange Protocol), работает с установлением соединения и восстанавливает пакеты при их потере или повреждении. Использование протокола SPX не является обязательным при выполнении операций передачи сообщений протоколами прикладного уровня.

Прикладной уровень NCP и SAP. Протокол NCP (NetWare Core Protocol) поддерживает все основные службы операционной системы Novell NetWare - файловую службу, службу печати и т.д. Протокол SAP предоставляет компьютерам, какую-либо службу для клиентов сети, объявляет об этом широковещательно по сети, указывая в SAP-пакетах тип службы (например, файловая), а также свой сетевой адрес.

Специфика адресации. Протокол IPX работает с сетевыми адресами: номер сети (4 байта); номер узла (6 байт); номер сокета (2 байта).

Номер сети имеет всегда фиксированную длину - 4 байта (количество сетей). IPX-адреса записываются в шестнадцатеричной форме.

Под номером узла это аппаратный адрес, МАС - адрес узла сетевого адаптера или порта маршрутизатора. Размер адреса узла в 6 байт отражает происхождение этого поля.

Номер сокета (socket) идентифицирует приложение, которое передает свои сообщения по протоколу IPX. Наличие этого поля объясняется тем, что протоколы NCP и SAP взаимодействует с сетевым уровнем непосредственно, минуя транспортный протокол SPX. Роль мультиплексора-демультиплексора выполнять протоколу IPX. За отказ от транспортного уровня использует средства восстановления утерянных пакетов в протоколе NCP.

Протокол IPX легко настраивается. Номер сети задается администратором только на серверах, а номер узла автоматически считывается из сетевого адаптера компьютера. На клиентском компьютере номер сети не задается - клиент узнает эту информацию из серверных объявлений SAP или локального маршрутизатора.

Адрес маршрутизатора не нужно задавать вручную на клиентском компьютере. В протоколе IPX есть специальный запрос, который передается на заранее определенный номер сокета. Если есть маршрутизатор или сервер, то клиент при старте выдает запрос широковещательно, а маршрутизаторы сообщают ему свои МАС - адреса, которые используются в качестве адреса следующего маршрутизатора.

При смене сетевого адаптера нужно скорректировать адрес узла, если для его выяснения используются не широковещательные запросы-ответы, а справочная служба типа Novell NDS, в которой фиксируются сетевые адреса серверов.

Формат пакета протокола IPX

IPX-пакет имеет следующие поля.

1. Контрольная сумма (Checksum) - это 2-байтовое поле, устанавливает его равной единице.

2. Длина (Length) занимает 2 байта и задает размер всего пакета, включая IPX-заголовок и поле данных.

3. Управление транспортом (Transport control) имеет длину 8 бит, время жизни пакета в хопах, 0 до начала передачи, а затем увеличивает его на 1 когда пакет проходит через маршрутизатор. Если счетчик превысит 15, то пакет аннулируется.

4. Тип пакета (Packet type) имеет длину 8 бит. Прикладные программы, устанавливать это поле в значение, равное 4. Значение 5 служебным IPX-пакетам. Значение 17 сообщениям протокола NetWare Core Protocol (NCP) - основного протокола файловой службы NetWare.

5. Адрес назначения (Destination address) - состоит из трех полей: номера сети назначения, номера узла назначения, номера сокета назначения. Эти поля занимают соответственно 4, 6 и 2 байта.

6. Адрес отправителя (Source address) - номер исходной сети, номер исходного узла, номер исходного сокета. Аналогичны адресным полям назначения.

7. Поле данных (Data). Может занимать от 0 до 546 байт. Поле данных нулевой длины может использоваться в служебных пакетах, например, для подтверждения получения предыдущего пакета. Из анализа формата пакета можно сделать некоторые выводы об ограничениях протокола IPX.

Недостатки протокола IPX

Отсутствует возможность динамической фрагментации на сетевом уровне. В IPX-пакете нет полей, с помощью которых маршрутизатор может разбить слишком большой пакет на части. При передаче пакета в сеть с меньшим значением кадра IPX-маршрутизатор отбрасывает пакет.

Большие накладные расходы на служебную информацию. Сравнительно небольшая максимальная длина поля данных IPX-пакета (546 байт при длине заголовка 30 байт) приводит к тому, что как минимум 5 % данных являются служебными.

Время жизни пакета ограничено числом 15, что может оказаться недостаточным для большой сети (для сравнения, в IP-сетях пакет может пройти до 255 промежуточных маршрутизаторов).

Отсутствует поле качества сервиса, что не позволяет маршрутизаторам автоматически подстраиваться к требованиям приложения к качеству передачи трафика.

В версиях ОС NetWare до 4.0 соответствие символьных имен серверов их сетевым адресам устанавливалось только с помощью широковещательного протокола Service Advertising Protocol (SAP). Однако широковещательные рассылки заметно засоряют медленные глобальные каналы. Модернизируя свой стек для применения в крупных корпоративных сетях, компания Novell использует теперь справочную службу NDS (NetWare Directory Services) для нахождения разнообразной информации об имеющихся в сети ресурсах и службах, в том числе и о соответствии имени сервера его сетевому адресу.

Служба NDS позволяет отказаться от широковещательного протокола SAP. Служба NDS основана на иерархической распределенной базе данных, хранящей информацию о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Приложения обращаются к этой службе по протоколу прикладного уровня NDS.

Маршрутизация протокола IPX. Таблица маршрутизации

Маршрутизация протокола IPX выполняется аналогично маршрутизации протокола IP. IPX-маршрутизаторы поддерживает одношаговую маршрутизацию.

Таблица 1. Таблица маршрутизации протокола IPX

Номер сети	Следующий маршрутизатор	Порт	Задержка	Хопы
А0000010	-	1	0	0
А0000011	-	2	0	0
000013F4	A0000010-008100E30067	1	3	2
00000120	A0000011-C000023300FA	2	2	1
00000030	A0000010-008100E30055	1	10	5

В поле «Номер сети» указывается шестнадцатеричный адрес сети назначения, а в поле «Следующий маршрутизатор» - полный сетевой адрес следующего маршрутизатора, то есть пара «номер сети-МАС - адрес». МАС - адрес из этой записи переносится в поле адреса назначения кадра канального уровня, например Ethernet, который и переносит IPX-пакет следующему маршрутизатору. IPX-пакет при передаче между промежуточными маршрутизаторами изменений не претерпевает.

Если IPX-маршрутизатор обнаруживает, что сеть назначения – это его непосредственно подключенная сеть, то из заголовка IPX-пакета извлекается номер узла назначения, который является МАС – адресом узла назначения. Этот МАС - адрес переносится в адрес назначения кадра канального уровня, например FDDI. Кадр непосредственно отправляется в сеть, и протокол FDDI доставляет его по этому адресу узлу назначения.

IPX-маршрутизаторы обычно используют два типа метрики при выборе маршрута: расстояние в хопах и задержку в некоторых условных единицах - тиках (ticks). Расстояние в хопах - это количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно пересечь IPX-пакету для достижения сети назначения. Однако в IPX-маршрутизаторах традиционно задержка измеряется в тиках таймера персонального компьютера, который выдает сигнал прерывания 18,21 раза в секунду. IPX-маршрутизаторы оценивают задержку не одного бита, а стандартного для IPX-пакета в 576 байт. Поэтому задержка в тиках для сети Ethernet получается равной 0,00839 тика, а для канала 64 Кбит/с - 1,31 тика. Задержка в тиках всегда округляется до целого числа тиков в большую сторону, так что сеть Ethernet вносит задержку в один тик, а канал 64 Кбит/с - в 2 тика. При вычислении метрики в тиках для составного маршрута задержки в тиках складываются.

Две метрики в записях таблицы маршрутизации протокола IPX используются в порядке приоритетов. Наибольшим приоритетом обладает метрика, измеренная в задержках, а если эта метрика совпадает для каких-либо маршрутов, то во внимание принимается расстояние в хопах.

IPX-маршрутизаторы могут поддерживать как статические маршруты, так и динамические, полученные с помощью протоколов RIP IPX и NLSP.

Протокол RIP IPX очень близок к протоколу RIP IP. Интервал между объявлениями у протокола RIP IPX равен 60 с (в отличие от 30 с RIP IP). В пакетах RIP IPX для каждой сети указываются обе метрики - в хопах и тиках. Для исключения маршрутных петель IPX-маршрутизаторы используют прием расщепления горизонта.

Время жизни динамической записи составляет 180 секунд. Недостижимость сети указывается значением числа хопов в 15 (0xF), а тиков - в 0xFFFF.

IPX-маршрутизаторы, как и IP-маршрутизаторы, не передают из сети в сеть пакеты, имеющие широковещательный сетевой адрес. Однако для некоторых типов таких пакетов IPX-маршрутизаторы делают исключения. Это пакеты службы SAP, с помощью которой серверы NetWare объявляют о себе по сети. IPX-маршрутизаторы передают SAP-пакеты во все непосредственно подключенные сети, кроме той, от которой этот пакет получен (расщепление горизонта).

IPX-маршрутизаторы всегда используют внутренний номер сети, который относится не к интерфейсам маршрутизатора, а к самому модулю маршрутизации. Внутренний номер сети является некоторым аналогом сети 127.0.0.0 узлов IP-сетей, однако каждый IPX-маршрутизатор должен иметь уникальный внутренний номер сети, причем его уникальность должна распространяться и на внешние номера IPX-сетей в составной сети.

IPX-маршрутизаторы выполняют также функцию согласования форматов кадров Ethernet. В составных IPX-сетях каждая сеть может работать только с одним из 4-х возможных типов кадров IPX. Поэтому если в разных сетях используются разные типы кадров Ethernet, то маршрутизатор посылает в каждую сеть тот тип кадра, который установлен для этой сети.