Протокол IP (Internet Protocol)
Введение. Компьютерные сети. Определения и классификация
Компьютерная сеть (Network) – группа компьютеров и/или других устройств, каким-либо способом соединенных для обмена данными и совместного использования ресурсов.
Ресурсы – программы, файлы данных, а также принтеры и другие совместно используемые периферийные устройства в сети.
Характерные признаки компьютерных сетей
Ø объединение многих, обычно территориально удаленных друг от друга, в том числе и разнотипных, компьютеров в единую взаимодействующую систему;
Ø развитая сеть передачи данных с унифицированными правилами, способами и средствами взаимодействия функциональных составляющих (структурных элементов) сети;
Ø большее число пользователей, взаимодействующих с сетью посредством абонентских систем.
Сеть передачи данных:
Ø узлы коммутации
Ø каналы передачи данных:
- линии связи (среда передачи)
- аппаратуры передачи данных
Классификация компьютерных сетей
1). По функциональному назначению:
Ø вычислительные
Ø информационные
Ø смешанные (информационно-вычислительные)
2). По типу используемых компьютеров:
Ø Однородные (гомогенные)
Ø Неоднородные (гетерогенные)
3). В зависимости от расстояния между связываемыми компьютерами (узлами):
Ø локальные (LAN – Local Area Network)
Ø региональные (MAN – Metropolian Area Network)
Ø глобальные (WAN – Wide Area Network)
Ø виртуальная частная сеть – (VPN – Virtual Private Network)
4). По типу среды передачи:
Ø проводные:
- коаксиальный кабель
- витая пара
- оптическое волокно
Ø беспроводные
- радиоканалы
- инфракрасный диапазон
5). По скорости передачи информации:
Ø низкоскоростные – до 10 Мб/с,
Ø среднескоростные – до 100 Мб/с
Ø высокоскоростные – свыше 100 Мб/с.
6). По технологии коммутации
Ø коммутация каналов
Ø коммутация пакетов
7). По распределению ролей между компьютерами
Ø одноранговые сети (Peer-to-Peer Network)
Ø клиент-серверные сети (сети с выделенным сервером Dedicated Server Network)
Типы серверов:
§ Сервер файлов предоставляет в совместное использование свои файловые системы и предназначен для хранения данных и управления доступом к ним пользователей
§ Сервер печати поддерживает очередь печати и обеспечивает доступ приложений к печатающему устройству
§ Сервер служб безопасности содержит информацию об устройствах и пользователях сети, обеспечивая функционирование системы защиты ресурсов
§ Сервер приложений выполняет серверные части клиент-серверных приложений
§ Почтовый сервер отвечает за функционирование системы электронной почты; в зависимости от имеющихся в его распоряжении каналов связи, он может обеспечивать передачу сообщений внутри сети либо в пределах Интернет или другой глобальной сети
§ и т.д.
Сетевые топологии
Ø «Шина» (Bus)
Ø «Кольцо» (Ring)
Ø «Звезда» (Star)
Кабели
Коаксиальный кабель (coaxial cable)
■ тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;
■ толстый (thick) кабель, имеющий диаметр около 1 см, значительно более жесткий.
2. Кабель с витыми парами (twisted pair)
Ø экранированный (Shielded Twisted Pair, STP)
Ø неэкранированный (Unshielded Twisted Pair, UTP);
Оптоволоконный кабель (fiber optic)
Ø многомодовый, или мультимодовый кабель
Ø одномодовый кабель
Декомпозиция задачи сетевого взаимодействия и многоуровневый подход
Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI
ISO (International Standards Organization) – международная организация по стандартизации
OSI (Open System Interconnection) – модель взаимодействия открытых систем
2 уровень – канальный уровень (Data Link Layer)
Методы доступа к среде передачи
Централизованные методы
2. Децентрализованные методы:
Ø Случайные методы
а). Свободный доступ с проверкой столкновений (коллизий)
б). Синхронный свободный доступ с проверкой столкновений (коллизий) (ALOHA)
в). Свободный доступ с проверкой столкновений (коллизий) и обнаружением несущей (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
Ø Детерминированные методы
а). Метод множественного доступа с контролем несущей и предотвращением столкновений (CSMA/CA – Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
б). Доступ с использованием маркера (токена)
3 уровень – сетевой уровень (Network Layer)
Функции сетевого уровня реализуются:
Ø группой протоколов;
Ø специальными устройствами – маршрутизаторами.
Протокол IP (Internet Protocol)
IP версии 4 (IP v.4) – 32-х битная последовательность (4 Байта) » 4,3 млрд. IP-адресов
Таблица 1
| IP-адpec в 32-разрядном виде
| 11000000.10101000.0000101.11001000
| IP-адрес, разбитый на октеты
|
|
|
|
| Октеты в десятичном представлении
|
|
|
|
| IP-адрес а виде десятичных чисел, разделенных точками
| 192.168.5.200
| Таблица 2
| Порядковый номер бита в октете
|
|
|
|
|
|
|
|
| 2n (в степени, соответствующей номеру бита)
|
|
|
|
|
|
|
|
| IP версии 6 (IP v.6) – 128-и битная последовательность (16 Байт) » 3,4 х 1038 IP-адресов
Маска сети
Для разделения идентификатора сети (Net ID, префикс) и идентификатора хоста (Host ID, суффикс) в IP-адресе существует три подхода:
1. Фиксированная граница;
2. Классовая модель – количество разрядов в каждой части постоянно;
Таблица 3. Диапазоны значений адресов и классы адресов
| Класс адреса
| Старшие биты
| Маска
| Границы адресов
| Количество битов в адресе сети и хоста
| Максимальное количество хостов
| А
|
| 255.0.0.0
| 1.0.0.0-126.0.0.0
| 7/24
| 16 777 214 (224–2)
| В
|
| 255.255.0.0
| 128.1.0.0 - 191.254.0.0
| 14/16
| 65 543 (216–2)
| С
|
| 255.255.255.0
| 192.0.1.0 - 223.255.254.0
| 22/8
| 254 (28–2)
| D
|
| 255.255.255.0
| 224.0.0.0 - 239.255.255.255
| –
| –
| Е
|
| 255.255.255.0
| 240.0.0.0 - 254.255.255.255
|
|
|
3. Бесклассовая модель (CIDR,Classless Inter-Domain Routing – технология бесклассовой маршрутизации), маска подсети переменной длины (Variable Length Subnet Mask –VLSM)
Максимальный размер подсети
S = 2(32-Р), где Р – длина префикса
Таблица 4
| IP-адрес а виде десятичных чисел, разделенных точками
| 192.168.134.15
| Октеты в десятичном представлении
|
|
|
|
| IP-адрес, разбитый на октеты
|
|
|
|
| IP-адpec в 32-разрядном виде
| 11000000.10101000.10000110.00001111
| Маска сети (VLSM) 255.255.248.0 (/21)
| 11111111.11111111.11111000.00000000
| Диапазон адресов
| 192.168.128.0 – 192.168.135.255
| Маска сети (VLSM) 255.255.255.128 (/25)
| 11111111.11111111.11111111.10000000
| Диапазон адресов
| 192.168.134.0 – 192.168.134.127
|
Особые IP-адреса
Таблица 5. Зарезервированные IP-адреса
| IP-адрес
| | Примечания
| Все биты установлены в 0
|
| Данное устройство
| Номер сети
| Все биты хоста равны 0
| Данная IP-сеть
| Все биты равны 0
| Номер хоста
| Устройство в данной IP-сети
| Все биты установлены в 1
|
| Все устройства в данной IP-сети
| Номер сети
| Все биты хоста равны 1
| Все устройства в указанной сети
| 127.0.0.1
|
| Адрес обратной связи
|
Маршрутизация IP
Таблица маршрутизации – набор правил маршрутизации (просмотр – ROUTE PRINT).
Каждое правило состоит из следующих компонент:
1. Сетевой адрес (Network Destination) – начальный IP-адрес сети назначения;
2. Маскасети (Netmask) – определяет размер сети назначения;
3. Адресшлюза (Gateway) – определяет IP-адрес, через который достигается сеть назначения;
4. Интерфейс (Interface) – показывает, через какой сетевой адаптер (его IP-адрес) должны посылаться пакеты в сеть назначения;
5. Метрика (Metric) – показывает время, за которое пакет достигает сети назначения. Современная интерпретация – сколько пройдено маршрутизаторов (сегментов сети).
Правила маршрутизации рассматриваются (применяются):
1. В порядке уменьшения масок (увеличения количества нулей – увеличения размера сети)
2. Правила с равными масками применяются в порядке увеличения метрики.
Таблица 6. Таблица маршрутизации
|
| Network Destination
(Начальный адрес сети назн-я)
| Netmask
(Маска сети назначения)
| Gateway
(Адрес шлюза)
| Interface
(Интерфейс)
| Metric
(Метрика)
|
| 0.0.0.0
| 0.0.0.0
| 10.203.0.120
| 10.203.0.2
|
|
| 10.203.0.0
| 255.255.0.0
| 10.203.0.2
| 10.203.0.2
|
|
| 10.203.0.2
| 255.255.255.255
| 127.0.0.1
| 127.0.0.1
|
|
| 10.255.255.255
| 255.255.255.255
| 10.203.0.2
| 10.203.0.2
|
|
| 127.0.0.0
| 255.0.0.0
| 127.0.0.1
| 127.0.0.1
|
|
| 192.168.0.0
| 255.255.255.0
| 192.168.0.120
| 192.168.0.120
|
|
| 192.168.0.120
| 255.255.255.255
| 127.0.0.1
| 127.0.0.1
|
|
| 224.0.0.0
| 224.0.0.0
| 10.203.0.2
| 10.203.0.2
|
|
| 224.0.0.0
| 224.0.0.0
| 192.168.0.120
| 192.168.0.120
|
|
| 255.255.255.255
| 255.255.255.255
| 10.203.0.2
| 10.203.0.2
|
|
Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.
Алгоритмы маршрутизации
Основные требования к алгоритмам маршрутизации:
ü оптимальность выбора маршрута;
ü простота реализации;
ü устойчивость;
ü быстрая сходимость;
ü гибкость реализации.
Алгоритмы маршрутизации могут быть:
Ø статическими или динамическими (адаптивными);
Ø одномаршрутными или многомаршрутными;
Ø одноуровневыми или иерархическими;
Ø внутридоменными или междоменными;
Ø одноадресными или групповыми.
Методы получения правил маршрутизации
ü Ручное определение правил маршрутизации
ü Централизованная маршрутизация
ü Лавинная маршрутизация
ü Маршрутизация по предыдущему опыту
ü Использование протоколов динамической маршрутизации:
□ протоколы вектора расстояния (RIP – Routing Information Protocol, RTMP);
□ протоколы состояния канала (OSPF – Open Shortest Path First, IS–IS, Novell NLSP и Cisco EIGRP);
□ протоколы политики маршрутизации (BGP, EGP).
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|