Сейчас в Петрозаводске
текущая температура

СЕТИ И ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

11. Стек протоколов TCP/IP. Интернет, причины его популярности. 4 уровня в структуре стека TCP/IP (физический, межсетевой, транспортный, прикладной).    Адресация в IP-сетях. Типы адресов: физический, сетевой и символьный. Три основных класса IP-адресов. Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback. Маска сети. Организация подсетей. Выделение IP адресов.    Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP. Формат ARP пакета. Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS (Domain Name System). Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Статические и динамические IP адреса.    Протокол межсетевого взаимодействия IP. Формат IP дейтаграммы.    Протокол доставки пользовательских дейтаграмм UDP. Формат сообщений UDP. Протокол надежной доставки сообщений TCP (Transmission Control Protocol). Порты и установление TCP-соединений.

Стек протоколов TCP/IP. Интернет, причины его популярности. 4 уровня в структуре стека TCP/IP (физический, межсетевой, транспортныйй, прикладной).

Стек протоколов TCP/IP.
ARPANET, >20 лет, Internet. BSD.
  • Наиболее завершенный стандартный и в то же время популярный стек сетевых протоколов.
  • Почти все большие гетерогенные сети передают основную часть своего трафика с его помощью.
  • Стек - основа для создания intranet- корпоративной сети.
  • Транспортные услуги Internet и гипертекстовая технология WWW.
  • Устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений клиент-сервер.
Структура стека TCP/IP.
Сравнение стеков протоколов OSI/RM и TCP/IPКраткая характеристика протоколов. 4 уровня.
  • Ур. 4 (физический, нижний): не регламентируется (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, SLIP и PPP, X.25, frame relay, АТМ).
  • Ур. 3 (межсетевой): IP, ARP (Address Resolution Protocol), RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), ICMP (Internet Control Message Protocol).
  • Ур. 2 (основной): протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol).
  • Ур. 1 (прикладной): FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу, аутентификация пользователей, распечатка содержимого каталогов и т.д., TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - только передача файлов поверх UDP (без установления соединения), SNMP (Simple Network Management Protocol) - для организации сетевого управления.

Адресация в IP-сетях. Типы адресов: физический, сетевой и символьный. Три основных класса IP-адресов. Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback. Маска сети. Организация подсетей. Выделение IP адресов.

Адресация в IP-сетях.
Типы адресов: физический (либо MAC-адрес, либо назначаемый администратором для X.25), сетевой (IP-адрес, две части: номер сети и интерфейса. Узел может иметь неск. IP адресов по количеству сетей, к кот. подключен.) и символьный (DNS-имя).
Три основных класса IP-адресов.

Класс А
0 N сети
N хоста
1.0.0.0
126.0.0.0
Класс B
10 N сети
N хоста
128.0.0.0
191.255.0.0
Класс C
110 N сети
N хоста
192.0.0.0
223.255.255.0
Класс D
1110 адрес группы мультикаст
224.0.0.0
239.255.255.0
Класс E
11110 зарезервирован
240.0.0.0
247.255.255.0

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback.
  • Весь адрес из 0 - адрес данного узла (разрешено только при загрузке системы, не может быть адр. назначения).
  • Поле адреса сети =0, то узел принадлежит данной сети (- " - " -).
  • Весь адрес из 1 - ограниченное в пределах локальной сети широковещание (не может быть адресом отправит.).
  • В поле хоста все 1, то широковещание в конкретной сети (- " - " -).
  • 127.хх.хх.хх - loopback, обратная связь (никогда не передается в сеть).
Маска сети.
Организация подсетей, уменьшение числа возможных хостов. Адреса маршрутизаторов. Выделение IP адресов. InterNIC (Network Information Center), РосНИИРОС (развития общественных сетей). Нереальные адреса.
Пример: IP-адрес 129.44.141.15 (10000001 00101100 10001101 00001111), который по стандартам IP задает номер сети 129.44.0.0 и номер узла 0.0.141.15, теперь, при использовании маски 255.255.192.0 (11111111 11111111 11000000 00000000), будет интерпретироваться как пара: 129.44.128.0 - номер сети, 0.0.13.15 - номер узла.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP. Формат ARP пакета. Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS (Domain Name System). Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Статические и динамические IP адреса.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP.
Сетевой адрес не связан с МАС адресом, как сделано в IPX. Запрос требуемого МАС адреса по IP адресу (широковещательный). ARP таблица. RARP используется при старте бездисковых станций.

Формат ARP пакета.

Тип сети (Ethernet=1)
Тип протокола (0800h)
Длина локального адреса
Длина сетевого адреса
Операция (ARP=1, RARP=2)
Локальный адрес отправителя (байты 0-3)
Локальный адрес отправителя (байты 4-5)
IP-адрес отправителя (байты 0-1)
IP-адрес отправителя (байты 2-3)
Искомый локальный адрес (байты 0-1)
Искомый локальный адрес (байты 2-5)
Искомый IP-адрес (байты 0-3)

При ARP запросе поле искомый MAC адрес оставляют незаполненным. Значение поля заполняется узлом, опознавшим свой IP. ARP -a.
Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS (Domain Name System).
Распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. DNS сервера и клиенты. Если DNServer не знает ответа на вопрос - он пересылает запрос в домен верхнего уровня. Корень базы данных управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхних уровней (com, gov, net, edu, mil, org, географич. домены). Выделение доменного адреса и разделение на поддомены. NSLOOKUP.
Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
Статические и динамические IP адреса. Присвоение не только IP адреса, но и посылка доп. информации о конфигурации сети (напр. адрес шлюза). При мобильности сети - незаменимая вещь. Архитектура клиент-сервер. Клиент посылает широковещательный запрос и все DHCP сервера (у каждого свой диапазон IP адресов) посылают в ответ свои конфигурационные предложения об IP адресе. После выбора, он отсылает запрос только конкретному серверу.
(!) Проблема в сотрудничестве DNS и DHCP если динамическая раздача IP адресов - надо постоянно обновлять DNS таблицы.      

Протокол межсетевого взаимодействия IP. Формат IP дейтаграммы.

Протокол межсетевого взаимодействия IP.
Перенос между сетями различных типов адресной информации в унифицированной форме, сборка и разборка пакетов при передаче их между сетями с различным максимальным значением длины пакета.

Формат IP дейтаграммы.

версия
длина
тип сервиса
общая длина пакета в байтах
идентификация (для всех фрагментов одинаковое)
флаги (3 бита)
смещение фрагмента
время жизни
протокол
FCS заголовка
IP-адрес отправителя
IP-адрес получателя
Опции IP (если есть)
заполнение (до 32 бит)
Данные

Версия (IPv4), длина заголовка в 32 бит. словах, тип сервиса (для интеллектуальных маршрутизаторов, PPPDTRхх, P - приоритет (для будущего), D,T,R - запрашиваются мин. задержки, макс. пропускная способность, макс. надежность).
Флаги Do not Fragment - DF, More Fragments - MF - еще фрагменты.
Time to live - в секундах сколько жить пакету (перегрузки и кольца, снятие 1 при любом переходе).
Опции IP (если есть) - для тестирования или отладки сети (напр. запись маршрута или обязательное прохождение по маршруту).

Протокол доставки пользовательских дейтаграмм UDP. Формат сообщений UDP. Протокол надежной доставки сообщений TCP (Transmission Control Protocol). Порты и установление TCP-соединений.

Протокол доставки пользовательских дейтаграмм UDP.
Мультиплексирование и демультиплексирование прикладных протоколов  с помощью протокола UDPБез гарантий доставки, поэтому его пакеты могут быть потеряны, продублированы или прийти не в том порядке, главное - быстрота. Мультиплексирование и демультиплексирование прикладных протоколов с помощью протокола UDP.

Формат сообщений UDP.
  • UDP source port - номер порта процесса-отправителя,
  • UDP destination port - номер порта процесса-получателя,
  • UDP message length - длина UDP-пакета в байтах,
  • UDP checksum - контрольная сумма UDP-пакета.
(!) Можно не заполнять поля 1 и 4.
Протокол надежной доставки сообщений TCP (Transmission Control Protocol).
Сверху - неструктурированный поток байт, вниз - сегменты (осн. единица TCP). Договор о макс. длине сегмента (не должен превышать поле данных IP дейтаграммы).
Порты и установление TCP-соединений.
Установление логического соединения. Адрес каждой оконечной точки включает IP адрес и номер порта TCP. Одна оконечная точка может участвовать в нескольких соединениях.

Последовательность установления:
  1. Сначала у себя открыть порт на передачу (active open).
  2. Запрос соседу на установление соединения.
  3. Протокол TCP на приемной стороне открывает порт для приема данных (passive open) и возвращает квитанцию, подтверждающую прием запроса.
  4. Для того чтобы передача могла вестись в обе стороны, протокол на приемной стороне также открывает порт для передачи (active port) и также передает запрос к противоположной стороне.
  5. Сторона-инициатор открывает порт для приема и возвращает квитанцию. Соединение установлено.
Нумерация кадров и квитирование принимающей стороной методом простоя или организации окна.      

 
|
AlexMou@, 1999.