|
|
25. Адресация в IP-сетях Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя) Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
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.
Три основных класса IP-адресов IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например: 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса, 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса. Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:
В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast. Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом. В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел - источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети. 27. Семиуровневая модель OSI. Назначение уровней. В настоящее время используется достаточно большое количество сетевых протоколов, причем в рамках одной и той же сети определяется сразу несколько из них. Стремление к максимальному упорядочению и упрощению процессов разработки, модернизации и расширения сетей определило необходимость введения стандартов, регламентирующих принципы и процедуры организации взаимодействия абонентов компьютерных сетей. С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработанна международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Модель OSI напоминает разные "уровни" обычного почтового адреса - от страны и штата (округа) до улицы, дома (места назначения) и фамилии получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функций, необходимых для работы компьютерной сети. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open Systems Interconnection) Основным, с точки зрения пользователя, является прикладной уровень - набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам: файлам, принтерам, web-страницам и др. Также организует совместную работу протоколов. Следующий (шестой) уровень называется представительным (уровень представления данных). Он определяет единый для всех систем синтаксис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обусловлена различной формой представления информации в сети передачи данных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка. На данном уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола для TCP/IP (протокол Интернет) является протокол Secure Socket Layer (SSL). Пятый уровень называют сеансовым, так как основным его назначением является организация сеансов связи между прикладными процессами различных рабочих станций. На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня определяется относительной сложностью сети передачи данных и стремлением обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов. Функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе. Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) служит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Транспортный уровень обеспечивает приложениям или прикладному и сеансовому уровням передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций — источника и адресата данных, организуется и поддерживается логический канал (транспортное соединение) между абонентами. Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информации и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками. Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспечивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне. Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических соединений при передаче бит данных между физическими объектами. Четыре нижних уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от решения этих задач. В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу. В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют собой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной модели. В частности, физический уровень должен обеспечивать такие виды услуг, как установление и идентификация физических соединений, организация последовательностей передачи бит информации, оповещение об окончании связи. Канальный уровень обеспечивает организацию нужной последовательности блоков данных и их передачу, управление потоками между смежными узлами, идентификацию конечных пунктов канальных соединений, обнаружение и исправления ошибок, оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне. Сетевой уровень в числе основных услуг осуществляет идентификацию конечных точек сетевых соединений, организацию сетевых соединений, управление потоками блоков данных, обеспечение последовательностей доставки блоков данных, обнаружение ошибок и формирование сообщений о них, разъединение сетевых соединений. Транспортный уровень обеспечивает установление и разъединение транспортных соединений, формирование блоков данных, обеспечение взаимодействия сеансовых соединении с транспортными соединениями, управление последовательностью передачи блоков данных, обеспечение целостности блоков данных во время передачи, обнаружение и устранение ошибок, сообщение о неисправленных ошибках, предоставление приоритетов в передаче блоков, передачу подтверждений о принятых блоках, ликвидацию тупиковых ситуаций. На сеансовом уровне предоставляются услуги, связанные с обслуживанием сеансов и обеспечением передачи данных в диалоговом режиме, установлением сеансового соединения, обменом данными; управлением обменом; синхронизацией сеансового соединения, сообщениями об исключительных ситуациях, отображением сеансового соединения на транспортный уровень, завершением сеансового соединения. Представительный уровень обеспечивает выбор вида представления данных, интерпретацию и преобразование передаваемой информации к виду, удобному для прикладных процессов, преобразование синтаксиса данных, формирование блоков данных. Прикладной уровень обеспечивает широкий набор услуг, в том числе: управление терминалами, управление файлами, управление диалогом, управление задачами, управление сетью в целом. К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т.п. Услуги различных уровней определяются с помощью протоколов эталонной модели взаимодействия открытых систем. В соответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем вводятся семь типов протоколов, которые именуются так же, как уровни. 28. Назначение синхронизации Для понимания назначения синхронизации вначале дадим определение понятию синхронизации. Синхронизацией называется процесс подстройки значащих моментов цифрового сигнала для установления и поддержания требуемых временных соотношений. За счет синхронизации поддерживается непрерывность передаваемой информации и обеспечивается ее целостность, т.е. определяется положение передаваемых кодовых слов и их последовательность.[1] Основная задача синхронизации цифровой сети состоит в том, чтобы гарантировать получение одной и той же скорости передачи и приема информации в цифровых сетях связи и избежать появления «проскальзываний». Все генераторы, установленные в цифровой сети связи, должны быть синхронизированы от одного или нескольких ведущих генераторов с близкими значениями частот выходных колебаний. Синхронизация необходима в любых цифровых сетях связи. Сетевая синхронизация, которая поначалу была неизвестна и считалась не относящейся к эксплуатации и работоспособности телекоммуникационных сетей, играет очень важную роль на всем протяжении эволюции телекоммуникаций, особенно с тех пор как передача и коммутация стали цифровыми. Эволюция цифровой технологии передачи и коммутации для телефонных сетей общего пользования началась с изолированных цифровых каналов передачи между аналоговыми коммутаторами или радиопередающими системами. Факт использования цифровой технологии был прозрачен для интерфейсов. Таким образом, не было необходимости устанавливать соотношение между внутренней тактовой частотой одной системы и внутренней тактовой частотой другой системы.[2] Даже когда высокоуровневые мультиплексирующие системы получили развитие, не было необходимых средств для соотнесения тактовых частот высокоскоростных сигналов мультиплексирования с таковыми же низкоскоростными сигналами. На самом деле, оборудование передачи, которое основывается на технологии плезиохронной цифровой иерархии PDH не нуждается в синхронизации, позже метод согласования битовой скорости передачи (вставка импульсов согласования скорости передачи) позволил мультиплексировать асинхронные сигналы со значительным частотным сдвигом. Проблемы начали возникать с такой асинхронной архитектурой, когда цифровая технология была перенята для коммутаторов. Цифровое коммутационное оборудование нуждается в синхронизации для того, чтобы избежать проскальзываний во входном буфере. В то время, как проскальзывания не оказывают значительного воздействия на телефонный разговор, они могут вызывать проблемы на некоторых сервисах передачи данных. Введение сетей передачи данных с коммутацией каналов и цифровых сетей с интегрированным обслуживанием (ISDN) впервые потребовало более строгих условий синхронизации. Фактически, однако, продолжающееся распространение технологии синхронной цифровой иерархии (SDH) и синхронных оптических сетей (SONET) в сетях передачи сделало синхронизацию горячей темой в комитете стандартов в последние несколько лет, по мере необходимости соответствующие требования к аппаратуре сетевой синхронизации становились все более и более строгими для того, чтобы полностью использовать возможности SDH/SONET. Более того, кроме нужд SDH/SONET в наши дни оборудование сетевой синхронизации является обоснованно прибыльным сетевым ресурсом, обеспечивающим цифровую коммутацию без проскальзываний; увеличивающим производительность транспортных сервисов, которые основаны на асинхронном режиме передачи данных ATM) и пригодным для улучшения качества других многочисленных служб – ISDN, глобальной системы мобильной связи (GSM) и так далее. По этой причине большинство сетевых провайдеров создало или сейчас планирует национальные сети синхронизации для того, чтобы распространять общие марки времени для каждого узла их телекоммуникационных сетей. 29.Технология EthernetEthernet (эзернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей. Формат кадраСуществует несколько форматов Ethernet-кадра. Первоначальный Variant I (больше не применяется). Разновидности EthernetВ зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных вариантах. 10 Мбит/с Ethernet10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель, с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров. 30. Автоматизация процесса назначения IP-адресовНазначение IP-адресов узлам сети даже при не очень большом размере сети может представлять для администратора утомительную процедуру. Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) освобождает администратора от этих проблем, автоматизируя процесс назначения IP-адресов. DHCP может поддерживать способ автоматического динамического распределения адресов, а также более простые способы ручного и автоматического статического назначения адресов. Протокол DHCP работает в соответствии с моделью клиент-сервер. Во время старта системы компьютер, являющийся DHCP-клиентом, посылает в сеть широковещательный запрос на получение IP-адреса. DHCP - cepвер откликается и посылает сообщение-ответ, содержащее IP-адрес. Предполагается, что DHCP-клиент и DHCP-сервер находятся в одной IP-сети. При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, называемое временем аренды (lease duration), что дает возможность впоследствии повторно использовать этот IP-адрес для назначения другому компьютеру. Основное преимущество DHCP - автоматизация рутинной работы администратора по конфигурированию стека TCP/IP на каждом компьютере. Иногда динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов. В ручной процедуре назначения статических адресов активное участие принимает администратор, который предоставляет DHCP - серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. DHCP-сервер, пользуясь этой информацией, всегда выдает определенному клиенту назначенный администратором адрес. При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес из пула наличных IP-адресов без вмешательства оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при конфигурировании DHCP-сервера. Адрес дается клиенту из пула в постоянное пользование, то есть с неограниченным сроком аренды. Между идентификатором клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первого назначения DHCP-сервером IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес. DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации сети TCP/IP, гарантируя отсутствие дублирования адресов за счет централизованного управления их распределением. Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра «продолжительность аренды», которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от DHCP-сервера в аренду. Примером работы протокола DHCP может служить ситуация, когда компьютер, являющийся DHCP-клиентом, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс. Это свойство очень важно для мобильных пользователей. DHCP-сервер может назначить клиенту не только IP-адрес клиента, но и другие параметры стека TCP/IP, необходимые для его эффективной работы, например, маску, IP-адрес маршрутизатора по умолчанию, IP-адрес сервера DNS, доменное имя компьютера и т. п. 31. Технология FDDIТехнология FDDI (Fiber Distributed Data Interface — распределенный интерфейс передачи данных по оптоволокну) — это первая технология локальных сетей, в которой в качестве среды передачи данных стал применяться волоконно-оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств локальных сетей, использующих волоконно-оптические каналы, начались в 80-е годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях. Проблемная группа X3T9.5 института ANSI разработала в период с 1986 по 1988 гг. начальные версии стандарта FDDI, который описывает передачу кадров со скоростью 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кольцу длиной до 100 км. Основные характеристики технологии FDDIТехнология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой следующие цели: q повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с; q повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода, включая повреждение кабеля, некорректную работу узла, концентратора, возникновение сильных помех на линии и т. п.; q максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец — это основное средство повышения отказоустойчивости в сети FDDI. Узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. В технологии FDDI для передачи световых сигналов по оптическим волокнам реализовано кодирование 4B/5B в сочетании с кодированием NRZI. Эта схема приводит к передаче по линии связи сигналов с тактовой частотой 125 МГц. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного кольца, этот режим назван сквозным, или транзитным. Вторичное кольцо в этом режиме не используется. В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют определить факт наличия отказа в сети, а затем произвести необходимое реконфигурирование. Технология FDDI дополняет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring механизмами реконфигурирования пути передачи данных в сети, основанными на наличии резервных связей, которые предоставляет второе кольцо. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных. Метод доступа к этой среде очень близок методу доступа сетей Token Ring. Станции FDDI применяют алгоритм раннего освобождения токена, как и сети Token Ring 16 Мбит/с. Отличия в методах доступа заключаются в следующем: q Время удержания токена в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца — при небольшой загрузке оно растет, а при перегрузках может снижаться до нуля. Однако эти изменениякасаются только асинхронного трафика, который не критичен к небольшим задержкам передачи кадров. Для синхронного трафика время удержания токена остается фиксированным. q Механизм приоритетов кадров, принятый в Token Ring, в технологии FDDI отсутствует. Разработчики технологии решили, что деление трафика на 8 уровней приоритетов избыточно, достаточно разделить трафик на два класса — асинхронный и синхронный, последний из которых обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца. В остальном пересылка кадров между станциями кольца на уровне MAC полностью соответствует технологии Token Ring.
|
© foxpro25
|