1. Иерархическая сетевая модель построения компьютерной сети. Преимущества ее использования.

2. Адресация в ip- сетях: протоколы разрешения ip-адресов; отображение физических адресов на ip-адреса: протоколы arp и rarp. Пример сетевого взаимодействия.

1. Иерархическая сетевая модель.

Обеспечивает разработку, внедрение и обслуживание масштабируемых, надежных и эффективных в стоимостном отношении сетей.

В иерархической модели определены уровни, которые обеспечивают специфический функционал и определена иерархия связей между уровнями.

При построении LAN сетей выделяют три уровня:

- уровень доступа (access)

- уровень распространения (distribution)

- базовый уровень (core)

Уровень доступа (Access)

Обеспечивает доступ конечных устройств (компьютеров, принтеров, IP телефонов и др.) к остальной части сети.

Обеспечивает управление контролем доступа, т.е. определяет каким устройствам можно подключаться к сети.

Уровень распределения (Distribution)

Обеспечивает трафик коммутаторов (switch) уровня доступа и передает его базовому уровню.

Управляет потоком трафика используя политики и ограничивает широковещательный домен.

Обеспечивает передачу трафика между отдельными VLAN.

На этом уровне необходимо устанавливать:

- высокопроизводительные switch

- обеспечивающие высокую надежность

- имеющие некоторую избыточность

Базовый уровень (core)

Это высокоскоростная магистраль, объединяющая несколько локальных сетей.

Обеспечивает взаимодействие устройств уровня распределения.

Т.к. на базовом уровне выполняется объединение трафика от уровня распределения, то switch этого уровня должны быть высокопроизводительными и обеспечивать высокую надежность.

Преимущества использования сетевой иерархической модели

Масштабируемость

Обеспечивается за счет модульной структуры

Избыточность

Для обеспечения надежности сети реализуется на основе избыточных связей на уровне распределения и базовом уровне.

Производительность

- на уровне доступа и так имеем скорость соединения = скорости порта

- на уровне распределения производительность достигается использованием более мощного оборудования

- на базовом уровне также используем более мощное оборудование

Безопасность

- на уроне доступа: сразу определяем, кто может подключаться к сети за счет настройки порта;

- на уровне распределения : возможно использование коммутаторов позволяющих фильтровать пакеты; использование VLAN.

Управляемость

- т.к. функции устройств на каждом уровне определены и сконфигурированы, то их можно тиражировать на все устройства этого уровня;

- простота развертывания новых switch$

- простота диагностики и поиска неисправностей.

Поддержка и сопровождение

- модульность структуры

- легко выбирать switch для определенного уровня в соответствии с функциями;

- экономия денег (не надо везде использовать дорогие switch).

2. Протоколы разрешения адресов.

Одной из главных задач, которая ставилась при создании протокола IP, являлось обеспечение совместной согласованной работы в сети, состоящей из подсетей, в общем случае использующих разные сетевые технологии.

Взаимодействие технологии TCP/IP с частными технологиями подсетей происходит многократно при перемещении пакета IP по составной сети. На каждом маршрутизаторе протокол IP определяет, в какую следующую подсеть и какому пограничному узлу в этой подсети надо направить пакет. Таким пограничным узлом является маршрутизатор, и протоколу IP известен его IP-адрес.

Очевидно, что для того, чтобы частная технология подсети смогла доставить пакет на следующий маршрутизатор, необходимо:

• во-первых, упаковать пакет в кадр соответствующего для данной подсети формата (например, Ethernet);

• во-вторых, снабдить кадр адресом, формат которого был бы понятен локальной технологии подсети (преобразовать, например, IP-адрес в МАС-адрес).

Решением этих задач, как уже было сказано, занимается уровень сетевых интерфейсов стека TCP/IP.

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP).

Протокол разрешения адресов реализуется 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 какой-либо из протоколов глобальной сети (Х.25, frame relay), которые, как правило, не поддерживают широковещательный доступ.

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. 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.

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. 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.

Билет 13