Відповідність рівнів стека tcp/ip семирівневої моделі iso/osi
Тому що стек TCP/IP був розроблений до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, те, хоча він також має багаторівневу структуру, відповідність рівнів стека TCP/IP рівням моделі OSI досить умовно (мал. 5.6). Розглядаючи багаторівневу архітектуру TCP/IP, можна виділити в ній, подібно архітектурі OSI, рівні, функції яких залежать від конкретної технічної реалізації мережі, і рівні, функції яких орієнтовані на роботу з додатками (мал. 5.7).
Протоколи прикладного рівня стека TCP/IP працюють на комп'ютерах, що виконує додатки користувачів. Навіть повна зміна мережевого обладнання в загальному випадку не повинна впливати на роботу додатків, якщо вони одержують доступ до мережевих можливостей через протоколи прикладного рівня.
Протоколи транспортного рівня вже більше залежать від мережі, тому що вони реалізують інтерфейс до рівнів, що безпосередньо організують передачу даних по мережі. Однак, подібно протоколам прикладного рівня, програмні модулі, що реалізують протоколи транспортного рівня, встановлюються тільки на кінцевих вузлах. Протоколи двох нижніх рівнів є мереженезалежними, а отже, програмні модулі протоколів міжмережевого рівня й рівня мережевих інтерфейсів встановлюються як на кінцевих вузлах складеної мережі, так і на маршрутизаторах.
Кожен комунікаційний протокол оперує з деякою одиницею переданих даних. Назви цих одиниць іноді закріплюються стандартом, а частіше просто визначаються традицією. У стеці TCP/IP за багато років його існування утворилася устояна термінологія в цій області (мал. 5.8).
Потоком називають дані, що надходять від додатків на вхід протоколів транспортного рівня TCP й UDP.
Протокол TCP нарізає з потоку дані сегменти.
Одиницю даних протоколу UDP часто називають дейтаграмою (або датаграмою). Дейтаграма - це загальна назва для одиниць даних, якими оперують протоколи без встановлення з'єднань. До таких протоколів належить й протокол міжмережевої взаємодії IP.
Дейтаграму протоколу IP називають також пакетом.
У стеці TCP/IP прийнято називати кадрами (фреймами) одиниці даних протоколів, на основі яких IP-пакети переносяться через підмережі складеної мережі. При цьому не має значення, яка назва використовується для цієї одиниці даних у локальній технології.
Формати повідомлень та стpуктуpа кадpа (HDLC, Ethernet)
Формати повідомлень та стpуктуpа кадpа (HDLC, Ethernet)
Ethernet (езернет, від лат. aether — етер) — базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.
Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet).
[ред.]Технологія
З самого початку Ethernet базувався на ідеї зв'язку комп'ютерів через єдиний коаксіальний кабель, що виконував роль транзитного середовища. Метод передавання був дещо схожим на методи радіопередавання (хоча й з суттєвими відмінностями, наприклад, те, що в кабелі значно легше виявити колізію, ніж в радіоефірі). Загальний мережний кабель, через який велася передача, був дещо подібним на ефір, і з цієї аналогії походить назва Ethernet (англ. net — «мережа»).
З плином часу з відносно простої початкової специфікації Ethernet розвинувся у складну мережну технологію, яка зараз використовується у більшості комп'ютерних систем. Щоб зменшити ціну та полегшити управління та виявлення помилок в мережі, коаксіальний кабель згодом був замінений зв'язками типу «точка — точка», що з'єднувалися між собою концентраторами/комутаторами (хабами/світчами). Своїм комерційним успіхом технологія Ethernet завдячує появі стандарту з використанням кабелю типу «звита пара» як транзитного середовища.
На фізичному рівні станції Ethernet спілкуються між собою за допомогою передачі одна одній пакетів — невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально. Кожна Ethernet-станція має свою власну 48-бітну MAC-адресу, яка використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакету. Мережні картки, як правило, не сприймають пакетів, що адресовані іншим Ethernet-станціям. Унікальна МАС-адреса записується в контролер кожної мережної карти.
Незважаючи на серйозні зміни від 10-Мбітного товстого коаксіалу до 1-Гбітного оптоволоконного зв'язку типу «точка-точка», різні варіанти Ethernetу на найнижчому рівні є майже однаковими з погляду програміста і можуть легко з'єднуватися між собою за допомогою дешевого обладнання. Це є можливим, оскільки формат кадру лишається незмінним, незважаючи на різні процедуридоступу до мережі.
[ред.]Формат кадру
Існує декілька форматів Ethernet-кадру.
Первинний Version I (більше не застосовується).
Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших букв фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) — найпоширена і використовується до сьогодні. Часто використовується безпосередньо протоколом інтернет.
Найпоширеніший формат кадру Ethernet II
Novell — внутрішня модифікація IEEE 802.3 без LLC (Logical link control).
Кадр IEEE 802.2 LLC.
Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.
Деякі мережеві карти Ethernet, що випускались компанією Hewlett-Packard використовували при роботі кадр формату IEEE 802.12, відповідно стандарту 100VG-AnyLAN.
Як доповнення Ethernet-кадр може містити тег IEEE 802.1Q для ідентифікації VLAN, до якої він адресований, і IEEE 802.1p для вказання пріоритету.
Різні типи кадру мають різний формат і значення MTU.
Мережі Ethernet. Стандаpти, протоколи доступу, технології.
. Мережі Ethernet. Стандаpти, протоколи доступу, технології.
Ethernet ([ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər] «эфир») — пакетная технология передачи данных преимущественно локальныхкомпьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартамиIEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.
Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:
возможность работы в дуплексном режиме;
низкая стоимость кабеля «витой пары»;
более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле (соединение точка-точка: обрыв кабеля лишает связи два узла. В коаксиале используется топология «шина», обрыв кабеля лишает связи весь сегмент);
минимально допустимый радиус изгиба меньше;
большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;
возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);
гальваническая развязка трансформаторного типа. При использовании коаксиального кабеля в российских условиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто сопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.[источник не указан 547 дней]
Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.
Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.
В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.
Мережі Ethernet 100 Mbps, 1Gbps: : концепції, область застосування, переваги, недоліки
Мережі Ethernet 100 Mbps, 1Gbps: : концепції, область
Ethernet ([ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər] «эфир») — пакетная технология передачи данных преимущественно локальныхкомпьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартамиIEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.
Быстрый Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с)
100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.
100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.
100BASE-T2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположных направлениях по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с. Практически не используется.
100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.
100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков, по разным материалам от 2х до 10 километров.
100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в волоконно-оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.
Мережі Ethernet 1Gbps, 10Gbps: : концепції, область застосування, переваги, недоліки
Захист інформації та даних у мережах.
Захист інформації та даних у мережах.
Прежде всего, классифицируем возможные нарушения, которые могут вызвать потери или изменение пересылаемой информации. Среди потенциальных проблем выделим следующие:
1. Сбои в работе оборудования:
- сбои кабельной системы;
- перебои в системе электропитания;
- поломки дисковых накопителей;
- ошибки в работе серверов, рабочих станций и т.п.
2. Потери информации из-за ошибок в работе программного обеспечения:
- потери данных из-за ошибок в работе операционных систем;
- потери данных при заражении компьютера вирусами.
3. Потери, связанные с несанкционированным доступом:
- незаконное копирование, уничтожение информации;
- ознакомление с информацией, представляющей тайну.
4. Потери информации, связанные с неправильным хранением информации.
5. Ошибки обслуживающего персонала:
- случайное уничтожение данных;
- неправильное использование программного обеспечения, повлекшее потерю данных.
В зависимости от видов возможных правонарушений, многочисленные виды защиты информации подразделяют на три основных вида:
- Программные средства защиты, например, антивирусные пакеты, системы многопользовательского доступа и т.п.
- Средства физической защиты, включая защиту кабельных систем, использование всевозможных источников бесперебойного питания, защиту помещений от постороннего доступа, резервное копирование информации.
- Административные средства защиты, можно сказать, объединяют первые два пункта, формируя политику информационной безопасности компании.
Безусловно, четких границ между этими видами защиты информации не существует. Наиболее часто применяются комплексные методы борьбы, можно назвать их программно-аппаратными.
Развивающаяся отрасль информационной безопасности привела к появлению программ подготовки специалистов по защите информации, причем как в странах Западной Европы, США, так и у нас в стране. В частности, в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете ведется подготовка инженеров по специальностям, связанным с защитой информации в компьютерных сетях и с радиофизическими методами защиты объектов. Специалист по защите информации отвечает за разработку, установку, ввод в эксплуатацию систем информационной безопасности. В его функции может входить обеспечение не какого-либо одного вида защиты, будь то физическая или программная защита, а обеспечение комплексной программно-аппаратной защиты. Сложность систем защиты состоит в том, что информация может быть украдена с данного компьютера, оставаясь при этом целой и невредимой на нем самом.
Обеспечение информационной безопасности - достаточно дорогой процесс. Прежде всего, надо определить необходимый уровень защищенности. Может быть так, что достаточно просто защитить определенный компьютер системой паролей и закрыть помещение "железной дверью", а возможны случаи, когда кроме многоуровневой системы контроля доступа необходима система шифрования передаваемой информации, например, в радиоканале, с использованием сложного шифра, включая процедуры аутентификации и идентификации.
Стандартизація у мережах. Приклади стандартів і організацій розробників стандартів.
Стандартизація у мережах. Приклади стандартів і організацій розробників стандартів.
Стандартизация в сетях позволит строить сеть с применением аппаратных и программных средств различных производителей, избежать конфликтов и тд и тп.
Адресація і імена у мережах.
Адресація і імена у мережах.
Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя)
Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети.
IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.
Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.
Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP
В протоколе IP-адрес узла, то есть адрес компьютера или порта маршрутизатора, назначается произвольно администратором сети и прямо не связан с его локальным адресом, как это сделано, например, в протоколе IPX. Подход, используемый в IP, удобно использовать в крупных сетях и по причине его независимости от формата локального адреса, и по причине стабильности, так как в противном случае, при смене на компьютере сетевого адаптера это изменение должны бы были учитывать все адресаты всемирной сети Internet (в том случае, конечно, если сеть подключена к Internet'у).
Локальный адрес используется в протоколе IP только в пределах локальной сети при обмене данными между маршрутизатором и узлом этой сети. Маршрутизатор, получив пакет для узла одной из сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен для передачи пакета сформировать кадр в соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в нем локальный адрес узла, например его МАС-адрес. В пришедшем пакете этот адрес не указан, поэтому перед маршрутизатором встает задача поиска его по известному IP-адресу, который указан в пакете в качестве адреса назначения. С аналогичной задачей сталкивается и конечный узел, когда он хочет отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той же локальной сети, что и данный узел.
Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.
В локальных сетях протокол ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.
Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети. На рисунке 3.2 показан формат пакета протокола ARP для передачи по сети Ethernet.
Сервіси DNS, ARP, WINS.
Сервіси DNS, ARP, WINS.
Система имен доменов (DNS - Domain Name System) это распределенная база данных, которая используется приложениями TCP/IP, для установления соответствия между именами хостов и IP адресами. DNS также используется для маршрутизации электронной почты. Мы используем термин распределенная, потому что на одном узле Internet не хранится вся необходимая информация. Каждый узел (университет, университетский городок, компания или отдел внутри компании) поддерживает собственую информационную базу данных и запускает программу сервер, которая может отправить запрос по Internet к другим системам. DNS предоставляет протокол, который позволяет клиентам и серверам общаться друг с другом.
Пространство имен DNS имеет иерархическую структуру, которая внешне напоминает файловую систему Unix. На рисунке 14.1 показана иерархическая организация DNS.
Что произойдет, если сервер DNS не содержит необходимой информации? Он должен установить контакт с другим сервером DNS. (В этом заключается распределенная природа DNS.) Однако не каждый сервер DNS знает, как обратиться к другому серверу. Вместо этого каждый сервер DNS должен знать, как установить контакт с корневыми серверами DNS (root name servers). В апреле 1993 года существовало восемь корневых серверов, все первичные сервера должны знать IP адреса каждого корневого сервера. (Эти IP адреса находятся в конфигурационных файлах первичного сервера. Первичные сервера должны знать именно IP адреса корневых серверов, а не их DNS имена.) Корневой сервер, в свою очередь, знает имена и положения (IP адрес) каждого официального сервера DNS для всех доменов второго уровня. При этом возникает последовательный процесс: запрашивающий сервер должен установить контакт с корневым сервером. Корневой сервер сообщает запрашивающему серверу о необходимости обратиться к другому серверу и так далее.
Сообщение содержит фиксированный 12-байтный заголовок, за которым следуют четыре поля переменной длины.
Значение в поле идентификации (identification) устанавливается клиентом и возвращается сервером. Это поле позволяет клиенту определить, на какой запрос пришел отклик.
16-битовое поле флагов (flags) поделено на несколько частей, как показано на рисунке 14.4.
Описание каждого поля мы начнем с крайне левых битов.
QR (тип сообщения), 1-битовое поле: 0 обозначает - запрос, 1 обозначает - отклик.
opcode (код операции), 4-битовое поле. Обычное значение 0 (стандартный запрос). Другие значения - это 1 (инверсный запрос) и 2 (запрос статуса сервера).
AA - 1-битовый флаг, который означает "авторитетный ответ" (authoritative answer). Сервер DNS имеет полномочия для этого домена в разделе вопросов.
TC - 1-битовое поле, которое означает "обрезано" (truncated). В случае UDP это означает, что полный размер отклика превысил 512 байт, однако были возвращены только первые 512 байт отклика.
RD - 1-битовое поле, которое означает "требуется рекурсия" (recursion desired). Бит может быть установлен в запросе и затем возвращен в отклике. Этот флаг требует от DNS сервера обработать этот запрос самому (т.е. сервер должен сам определить требуемый IP адрес, а не возвращать адрес другого DNS сервера), что называется рекурсивным запросом (recursive query). Если этот бит не установлен и запрашиваемый сервер DNS не имеет авторитетного ответа, запрашиваемый сервер возвратит список других серверов DNS, к которым необходимо обратиться, чтобы получить ответ. Это называется повторяющимся запросом (iterative query) . Мы рассмотрим примеры обоих типов запросов в следующих примерах.
RA - 1-битовое поле, которое означает "рекурсия возможна" (recursion available). Этот бит устанавливается в 1 в отклике, если сервер поддерживает рекурсию. Мы увидим в наших примерах, что большинство серверов DNS поддерживают рекурсию, за исключением нескольких корневых серверов (коневые сервера не в состоянии обрабатывать рекурсивные запросы из-за своей загруженности).
Это 3-битовое поле должно быть равно 0.
rcode это 4-битовое поле кода возврата. Обычные значения: 0 (нет ошибок) и 3 (ошибка имени). Ошибка имени возвращается только от полномочного сервера DNS и означает, что имя домена, указанного в запросе, не существует.
Следующие четыре 16-битных поля указывают на количество пунктов в четырех полях переменной длины, которые завершают запись. В запросе количество вопросов (number of questions) обычно равно 1, а остальные три счетчика равны 0. В отклике количество ответов (number of answers) по меньшей мере равно 1, а оставшиеся два счетчика могут быть как нулевыми, так и ненулевыми.
Последние три поля в DNS сообщении это ответы (answers), полномочия (authority) и дополнительная информация (additional information), общий формат называется записью ресурса (RR - resource record).
Имя домена (domain name) это имя, которому соответствуют следующие данные ресурса. Формат имени домена тот же, что мы описали ранее для поля имени запроса (query name) (рисунок 14.6).
Тип (type) указывает на один из типов кодов RR. Это то же самое, что и значения типа запроса (query type), которые мы описали раньше. Для данных Internet класс (class) обычно установлен в 1.
Поле время жизни (time-to-live) это количество секунд, в течение которых RR может быть кэширована клиентом. Обычно TTL RR равно 2 дням.
Длина записи ресурса (resource data length) указывает на количество данных ресурса (resource data). Формат этих данных зависит от типа (type). Для типа равного 1 (запись A) данные ресурса - это 4-байтный IP адрес. Сейчас мы описали основной формат DNS запросов и откликов.
DNS это одна из важнейших частей любого хоста, подключенного к Internet, эта система также широко используется в частных объединенных сетях. Основа организации - иерархическое дерево, которое формирует пространство имен DNS.
Приложения обращаются к разборщикам, чтобы конвертировать имя хоста в IP адрес и наоборот. Разборщики обращаются к локальным серверам DNS, а они, свою очередь, могут обратиться к одному изкорневых серверов или к другим серверам, чтобы получить ответ на запрос.
Все DNS запросы и отклики имеют один и тот же формат. Эти сообщения содержат записи ресурсов (RR) вопросов и, возможно, ответов, RR полномочий и RR дополнительной информации. Мы рассмотрели множество примеров, в которых показана конфигурация разборщика и некоторые принципы организации DNS: указатели на имена доменов (чтобы уменьшить размер сообщений),кэширование, домен in-addr.arpa (поиск имени по заданному IP адресу) и возвращаемые дополнительные RR (для того чтобы запрашивающий не выдавал повторный запрос).
ARP предоставляет динамическое сопоставление IP адресов и соответствующих аппаратных адресов. Мы используем термин динамическое, так как это происходит автоматически и обычно не зависит от используемых прикладных программ или воли системного администратора.
На рисунке 4.3 показан формат ARP запроса и формат ARP отклика, в случае использования Ethernet и IP адресов. (ARP можно использовать в других сетей, при этом он способен устанавливать соответствие не только для IP адресов. Первые четыре поля, следующие за полем типа фрейма, указывают на типы и размеры заключительных четырех полей.)
Два первых поля в Ethernet заголовке - поля источника и назначения Ethernet. Специальный адрес назначения Ethernet, состоящий из всех единиц, означает широковещательный адрес. Фреймы с таким адресом будут получены всеми Ethernet интерфейсами на кабеле.
Двухбайтовый тип фрейма (frame type) Ethernet указывает, данные какого типа, пойдут следом. Для ARP запроса или ARP отклика это поле содержит 0x0806.
Выражения аппаратный (hardware) и протокол (protocol) используются для описания полей в пакетах ARP. Например, ARP запрос запрашивает аппаратный адрес (в данном случае Ethernet адрес) соответствующий адресу протокола (в данном случае IP адрес).
Поле hard type указывает на тип аппаратного адреса. Для Ethernet это значение равно единице. Prot type указывает тип адреса протокола, к которому будет приведено соответствие. Для IP адресов используется значение 0x0800. По своему целевому назначению это значение соответствует полю типа во фрейме Ethernet, который содержит IP датаграмму. (См. рисунок 2.1.)
Два следующих однобайтных поля, hard size и prot size, указывают на размеры в байтах аппаратного адреса и адреса протокола. В ARP запросах и откликах они составляют 6 для Ethernet и 4 для IP адреса.
Поле op указывает на тип операции: ARP запрос (значение устанавливается в 1), ARP отклик (2), RARP запрос (3) и RARP отклик (4). (Мы поговорим о RARP в главе 5.) Это поле необходимо, так как поля типа фрейма (frame type) одинаковы для ARP запроса и ARP отклика.
Следующие четыре поля: аппаратный адрес отправителя (Ethernet адрес в данном примере), адрес протокола (IP адрес), аппаратный адрес назначения и адрес протокола назначения. Обратите внимание, что в данном случае происходит некоторое дублирование информации: аппаратный адрес отправителя может быть получен как из Ethernet заголовка, так и из ARP запроса.
Для ARP запроса все поля заполнены, за исключением аппаратного адреса назначения. Когда система получает ARP запрос, который предназначается ей, она вставляет свой аппаратный адрес, меняет местами адреса источника и назначения, устанавливает поле op в значение 2 и отправляет отклик.
ARP это основной протокол, который используется практически во всех реализациях TCP/IP. Обычно его функционирование не зависит от используемых приложений или воли системного администратора.ARP кэш является фундаментом этой работы.
WINS (англ. Windows Internet Name Service - Служба имён Windows Internet) — cлужба сопоставления NetBIOS-имён компьютеров с IP-адресами узлов.
Сервер WINS осуществляет регистрацию имён, выполнение запросов и освобождение имён. Возможно, при использовании NetBIOS поверх TCP/IP необходим WINS сервер для определения корректных IP-адресов. Использует 137 порт по TCP и UDP.
Существует два WINS сервера — один из них поставляется с Windows Server, второй включен в пакет Samba (также существует отдельный порт Samba4WINS).
По сути – DNS для NetBios
Повідомлення, пакети, кадри - приклади використовування у протоколах
Способи передачі даних у мережах, способи управління потоками .
Захист інформації і даних у мережах по кожному рівню протоколів.
Технології бездротового зв’язку та комп’ютерні мережі
Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.
В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.
Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.
По дальности действия:
Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.
Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.
Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.
Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.
По топологии:
«Точка-точка».
«Точка-многоточка».
По области применения:
Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд.
Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.
Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.
Преимущества:
их проще и дешевле разворачивать и модифицировать;
обеспечение мобильности.
Недостатки:
присутствие различных помех;
неопределенность зоны покрытия WLAN;
неполносвязность беспроводной сети порождает проблему доступа к среде - «скрытый терминал».
Основные сферы применения:
«кочевой» доступ в аэропортах, вокзалах;
Организация сети там, где нет возможности проложить кабель;
Организация временных локальных сетей;
Расширение локальных сетей;
Мобильные локальные сети.
Технологии:
WI-FI та WI-MAX: концепції, область застосування, переваги, недоліки.
WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).
Система WiMAX состоит из двух основных частей:
Базовая станция WiMAX, может размещаться на высотном объекте - здании или вышке.
Соединение между базовой станцией и клиентским приемником производится в СВЧ диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует, чтобы станция находилась на расстоянии прямой видимости от пользователя. Этот режим работы базовой станции WiMAX близок широко используемому стандарту 802.11 (Wi-Fi), что допускает совместимость уже выпущенных клиентских устройств и WiMAX.
Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием сверхвысокой частоты 10-66 ГГц радиосвязи прямой видимости. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является преимуществом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования.
Как минимум одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение. Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надежность передачи данных. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счет сотовой топологии.
На базе сотового принципа разрабатываются также пути построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (например, горные массивы), когда серия последовательных станций передает данные по эстафетному принципу.
Режимы работы WiMAX
Стандарт 802.16e-2005 вобрал в себя все ранее выходившие версии и на данный момент предоставляет следующие режимы:
Fixed WiMAX - фиксированный доступ.
Nomadic WiMAX - сеансовый доступ.
Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения.
Mobile WiMAX - мобильный доступ.
Рассмотрим все эти режимы подробнее.
Fixed WiMAX
Фиксированный доступ представляет собой альтернативу широкополосным проводным технологиям (xDSL, T1 и т. п.). Стандарт использует диапазон частот 10-66 ГГц. Этот частотный диапазон из-за сильного затухания коротких волн требует прямой видимости между передатчиком и приемником сигнала (рис. 6.3).
С другой стороны, данный частотный диапазон позволяет избежать одной из главных проблем радиосвязи - многолучевого распространения сигнала. При этом ширина каналов связи в этом частотном диапазоне довольно велика (типичное значение - 25 или 28 МГц), что позволяет достигать скоростей передачи до 120 Мбит/с. Фиксированный режим включался в версию стандарта 802.16d-2004 и уже используется в ряде стран. Однако большинство компаний, предлагающих услуги Fixed WiMAX, ожидают скорого перехода на портативный и в дальнейшем на мобильный WiMAX.
Nomadic WiMAX
Сеансовый (кочующий) доступ добавил понятие сессий к уже существующему Fixed WiMAX. Наличие сессий позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сессиями и восстанавливать соединение уже с помощью других вышек WiMAX, нежели те, что использовались во время предыдущей сессии. Такой режим разработан в основном для портативных устройств, таких как ноутбуки, КПК. Введение сессий позволяет также уменьшить расход энергии клиентского устройства, что тоже немаловажно для портативных устройств.
Portable WiMAX
Для режима Portable WiMAX добавлена возможность автоматического переключения клиента от одной базовой станции WiMAX к другой без потери соединения. Однако для данного режима все еще ограничена скорость передвижения клиентского оборудования - 40 км/ч. Впрочем, уже в таком виде можно использовать клиентские устройства в дороге (в автомобиле при движении по жилым районам города, где скорость ограничена, на велосипеде, двигаясь пешком и т. д.).
Mobile WiMAX
Этот режим был разработан в стандарте 802.16e-2005 и позволил увеличить скорость перемещения клиентского оборудования до 120 км/ч. Основные достижения этого режима:
Устойчивость к многолучевому распространению сигнала и собственным помехам.
Масштабируемая пропускная способность канала.
Технология Time Division Duplex (TDD), которая позволяет эффективно обрабатывать асимметричный трафик и упрощает управление сложными системами антенн за счет эстафетной передачи сессии между каналами.
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID (англ.)) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном тексте стандарта[4].
Однако, стандарт не описывает все аспекты построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость классификации способов построения беспроводных локальных сетей.
По способу объединения точек доступа в единую систему можно выделить:
Автономные точки доступа (называются также самостоятельные, децентрализованные, умные)
Точки доступа, работающие под управлением контроллера (называются также «легковесные», централизованные)
Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые без контроллера)
По способу организации и управления радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:
Со статическими настройками радиоканалов
С динамическими (адаптивными) настройками радиоканалов
Со «слоистой» или многослойной структурой радиоканалов
Преимущества Wi-Fi
Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.
Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.
Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может перемещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой.
Недостатки Wi-Fi
Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.
Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости ключа). Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятие стандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 сделало доступной более безопасную схему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкий пароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организации используют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения.
Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты.
Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах, где многие жильцы ставят свои точки доступа Wi-Fi.
Неполная совместимость между устройствами разных производителей или неполное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости.
Во время дождя работает плохо.
Технології PON та комп’ютерні мережі
PON — это современная технология для построения решений «последней мили» по оптике. Ее суть заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали (SDH/ATM), и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.
Один сегмент сети PON охватывает до 32 абонентских узлов в радиусе до 20 км. Все абонентские узлы являются терминальными, то есть отключение или выход из строя одного из узлов никак не влияет на работу остальных. Каждый из них рассчитан на обычный жилой дом или офисное здание и может охватывать сотни абонентов, предоставляя интерфейсы 10/100BaseT и до 20 E1. Центральный узел поддерживает до 4 сегментов PON.
Для передачи прямого и обратного канала используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого динамически распределяется между абонентами. Нисходящий поток от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1550 нм и имеет скорость 622 Мбит/с (в сумме для всех абонентов). Восходящие потоки от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA) и также имеют суммарную скорость 622 Мбит/с.
Технология PON в настоящее время относится к наиболее перспективным технологиям волоконно-оптических сетей доступа. По стоимости оптическая сеть с пассивным распределением сравнима с сетью на основе технологии Micro SDH, однако при этом эффективность использования волокна в сети PON значительно выше.
Основные преимущества технологии PON — это:
Существенная экономия волокон. В технологии PON для обслуживания 32 абонентских узлов используется только одно волокно.
Скорость. Оптическое волокно обладает огромной полосой пропускания.
Надежность. В промежуточных узлах дерева находятся только пассивные оптические разветвители, не требующие обслуживания.
Масштабируемость. Древовидная структура сети доступа дает возможность подключать новых абонентов самым экономичным способом. Г
Гибкость. Использование ATM в качестве транспорта позволяет предоставлять абонентам именно тот уровень сервиса, который им требуется.
Топологии сетей доступа
Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа:
«кольцо»;
«точка-точка»;
«дерево с активными узлами»;
«дерево с пассивными узлами».
Преимущества и недостатки
Преимущества архитектуры PON:
отсутствие промежуточных активных узлов;
экономия оптических приёмопередатчиков в центральном узле;
экономия волокон;
лёгкость подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных).
Древовидная топология P2MP позволяет оптимизировать размещение оптических разветвителей исходя из реального расположения абонентов, затрат на прокладку ОК и эксплуатацию кабельной сети.
К недостатку можно отнести возросшую сложность технологии PON и отсутствие резервирования в простейшей топологии дерева.
Технології GPON, EPON, GEPON, 10GEPON.
Технология GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) является одной из разновидностей технологии пассивных оптических сетей PON и одним из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент.
Основными преимуществами GEPON являются:
Использование стандартных механизмов 802.3ah, что позволит в перспективе значительно снизить стоимость оборудования;
Повышение скорости передачи до 1 Гбит/c в обе стороны и предоставление более широкополосных услуг;
Обеспечение QoS с помощью механизмов 802.1p/TOS. Возможно использование жестких механизмов приоритезации трафика с помощью восьми выделенных очередей для каждого типа трафика. Данные механизмы позволяют предоставлять такие услуги как VoIP или VoD с гарантией качества;
Возможность подключения 64 абонентских устройств на ветку PON и эффективное использование оптического волокна;
Полная поддержка DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) — механизма динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON. Так абоненты, которым предоставлена гарантированная полоса пропускания для передачи данных, например, 1Мб/с могут получить реальную скорость до 1Гб/с, если полоса дерева PON остается частично неиспользованной (аналогично UBR трафику в ATM);
Поддержка передачи потокового видео (IGMP Snooping);
Простота установки и обслуживания.
Розподілені системи
Clouding computing (Хмарні обчилювання).
*Менеджмент комп’ютерних мереж: концепції.