Реферат: Интранет сети
источник;
- на компьютере - адресате уровень TCP удаляет заголовок TCP и
передает полученные байта из сегмента прикладной программе;
- прикладная программа на компьютере - адресате получает поток
байтов так, словно она была связана непосредственно с прикладной
программой на компьютере - испточнике.
3.1. Физические адреса и межсетевые адреса.
На уровне звена данных узлы в сети взаимодействуют с другими
узлами сети, используя адреса, специфичные для данной сети. Каждый
узел имееет физический адрес для аппаратуры выхода в сеть. Физи-
ческие адреса имеют различные формы в различных сетях. Например,
физический адрес в Ethernet является 6-байтным числовым значением,
таким как 08-00014-57-69-69. Это значение назначается производите-
лем аппаратуры. Сети X.25 используют стандарт X.121 физических ад-
ресов длиной в 14 цифр. Сети LocalTalk используют 3байтовые адре-
са, состоящие из 2-байтового номера сети и 1-байтового номера уз-
ла. В сети LocalTalk номер сети статический, а номер узла назнача-
ется динамически при запуске узла.
Адрес Межсетевого Протокола (адрес IP) для узла является логи-
ческим адресом - он не зависит от аппаратуры или конфигурации сети
и имеет одну и туже форму независимо от типа сети. Это 4байтное
(32 бита) числовое значение, которое идентифицирует как сеть, так
и локальный узел (компьютер или другое устройство) в данной сети.
4-байтовый адрес IP обычно представляется десятичными числами
(каждый байт), разделяемыми точками, например, 129.47.6.17. Иногда
адреса представляются шестнадцатеричными цифрами.
Узлы, использующие протоколы TCP/IP, транслируют адреса назна-
чения IP в физические адреса аппаратуры подуровня доступа к пере-
дающей среде для того, чтобы посылать пакеты к другим узлам сети.
Каждая посылающая прикладная программа посылает свой адрес IP в
пакете. Принимающая программа может послать ответ источнику, ис-
пользуя адрес IP источника из пакета.
Поскольку адреса IP не зависят от конкретного типа сети, они
могут использоваться для посылки пакета из сети одного типа в дру-
гую сеть. В каждом типе сети программное обеспечение TCP/IP ставит
в соответствие физические адреса сети и адреса IP. Если пакет пе-
редается в другую сеть, адрес IP получателя транслируется в физи-
ческий адрес соответствующей сети.
Сетевой адрес может быть определен одним из следующих способов:
- если Вы хотите соединить Вашу сеть с Интерсетью DARPA, Вы
должны получить зарегистрированный адрес Интерсети в следующей
организации: DDN Network Information Center SRI International
333 Ravenswood Avenue, Room EJ291 Menlo Park, CA 94025 USA - если
Ваша сеть не является частью Интерсети DARPA, Вы можете
выбрать произвольный сетевой адрес. При этом для всех узлов в
сети должны быть выполнены следующие требования:
- сетевая часть каждого адреса должна соответствовать адресу
сети, например, все узлы в сети 129.47 должны использовать адреса
сети 129.47;
- адрес IP для каждого узла должен быть уникальным внутри Вашей
сети.
3.2. Трансляция межсетевых адресов в физические
Когда пакет IP передается по сети, он прежде всего включается в
физический кадр, используемый в данной сети, например, на рис.3.3.
показан пакет IP, включенный в кадр Ethernet. Пакет IP содержит
межсетевой адрес узла, но кадр
Ethernet должен иметь физический адрес узла, чтобы быть достав-
ленным по сети. Следовательно, посылающий узел должен быть в сост-
оянии определить какой физический адрес в сети соответствует адре-
су IP, содержащемуся в пакете IP.
Адрес IP отображается в физический адрес с использованием Про-
токола Разрешения Адресов (ARP) на широковещательных сетях, таких
как Ethernet, Token Ring, ARCnet. Когда узел должен послать пакет
IP он должен определить какой физический адрес в сети соответству-
ет адресу получателя IP, заданному в пакете IP. Для нахождения фи-
зического адреса узел посылает широковещательный пакет ARP, содер-
жащий адрес IP получателя. После этого пакета ожидается ответ от
узла с данным адресом IP получателя. Узел с этим адресом посылает
свой физический адрес назад запрашивающему узлу.
Для быстрой передачи пакетов и уменьшения числа широковеща-
тельных запросов, каждый узел поддерживает кеш разрешения адресов.
Каждый раз когда узел посылает широковещательный запрос ARP и по-
лучает ответ, он создает вход в кеш-памяти разрешения адресов.
Вход отображает адрес IP в физический адрес. Когда узел нуждается
в посылке следующего пакета IP, он ищет адрес IP в кешпамяти. Если
данный адрес IP находится, узел использует соответствующий физи-
ческий адрес для пакета. Широковещательный запрос IP посылается
только если соответствующий адрес IP не обнаруживается в кеш-памя-
ти.
Включение дейтагpаммы IP в кадp Ethernet
¦дейтаграмма ¦
¦ IP ¦
г=======T========T========T========T=============T========¬
¦ Пpеам-¦ адрес ¦ адрес ¦ тип ¦ данные ¦контр. ¦
¦ була ¦ получа-¦ источ-¦ пакета¦ пакета ¦сумма ¦
¦ ¦ теля ¦ ника ¦ ¦ ¦Ethernet¦
L=======¦========¦========¦========¦=============¦========-
¦ ¦
¦------- заголовок кадра-----------¦--- данные---¦ ¦
¦ ¦ кадра ¦ ¦
¦ ¦
¦-------------------- кадр Ethernet-----------------------¦
Рис.3.3.
3.3. Ненадежный сервис доставки пакетов
В наборе протоколов TCP/IP все пакеты доставляются ненадежным
сервисом доставки пакетов неориентированным на соединение Межсете-
вого Протокола. Сервис ненадежен, поскольку доставка пакета не га-
рантируется. Сервис не ориентирован на соединение, поскольку все
пакеты передаются независимо друг от друга. Приложения TCP/IP ис-
пользующеее этот сервис должны заботиться о состоянии достаки,
например, ожиданием ответов от узла получателя. Кроме того,
маршрутизаторы (routers) в Интерсети могут посылать сообщения об
ошибках (ICMP) для информирования узлов о проблемах. Термин
"маршрутизация" относится к передаче дейтаграммы от одного узла к
другому на той же или другой сети. Термин относится также к путям,
которые выбираются для передачи дейтаграммы IP от источника к по-
лучателю на базе адреса IP, содержащегося в дейтаграмме. Существу-
ет два способа маршрутизации: прямая и непрямая.
Прямая маршрутизация имеет место при передаче дейтаграммы в
рамках одной сети. Узел, посылающий дейтаграмму IP, может прямо
запросить другие узлы в сети о физическом адресе, соответствующем
адресу IP, включить дейтаграмму IP в физический кадр с данным фи-
зическим адресом и послать его непосредственно узлу назначения в
сети.
Непрямая маршрутизация связана спередачей дейтаграммы из одной
сети в другую через узел, называемый маршрутизатором. Когда дей-
таграмма посылается к узлу другой сети, сетевая часть адреса IP
источника и адреса IP получателя различны. Посылающий узел распоз-
нает эту разницу и посылает пакет к маршрутизатору, который соеди-
няет исходную сеть с другими сетями.
Посылающий узел имеет таблицу адресов IP для одного или больше
компьютеров в сети, которые функционируют в качестве маршрутизато-
ров к другим сетям. Узел ищет адрес IP маршрутизатора в своей таб-
лице и посылает широковещательный запрос ARP к маршрутизатору для
получения его физического адреса. Затем пакет, содержащий дейтаг-
рамму IP, посылается по физическому адресу маршрутизатора. Когда
маршрутизатор получает дейтаграмму IP, он использует адрес IP в
дейтаграмме для посылки получателю аналогичным образом. Если адрес
IP принадлежит к сети, подключенной непосредственно к маршрутиза-
тору, последний посылает дейтаграмму непосредственно узлу назначе-
ния. Для всех других адресов сетей маршрутизатор имеет только ад-
рес другого маршрутизатора, который может направить пакет к полу-
чателю.
3.4. Межсетевой Протокол IP
Межсетевой протокол определяет форму пакетов и способы под-
держки пакетов при передаче и приеме. Форма пакета называется дей-
таграммой IP. Дейтаграмма IP аналогична физическому кадру, переда-
ваемому по сети. Дейтаграмма имеет секцию заголовка, содержащую
адреса IP отправителя и получателя и секцию данных.
Структура дейтаграммы IP
¦ Заголовок дейтаграммы IP ¦ Данные дейтаграммы IP ¦
¦ ¦ ¦
г=============T=============+==============T==============¬
¦ Информация ¦ Адрес ¦ Адрес ¦ Данные ¦
¦ заголововка¦ источника IP¦ получателя IP¦ ¦
L=============¦=============¦==============¦==============-
Рис.3.4.
В отличие от кадра сети, имеющего физическую длину, установлен-
ную в соответствии с характеристиками физической сети, длина дей-
таграммы устанавливается сетевым программным обеспечением. Прог-
раммное обеспечение IP на узле создает дейтаграмму, которая поме-
щается внутрь кадра сети. Двигаясь к узлу назначения, однако, дей-
таграмма может пройти по многим сетям различных типов с различными
длинами физических кадров. Для поддержки передачи пакета протокол
IP задает метод разбиения дейтаграмм на фрагменты на каждом узле,
который должен передавать дейтаграммы и соответствующий метод ре-
ассемблирования пакетов на узле назначения. Так маршрутизатор,
связывающий две сети, будет должен фрагментировать пакеты IP, по-
лучаемые из одной сети, если вторая сеть имеет меньший размер фи-
зического кадра, чем первая. Будучи однажды фрагментированными,
пакеты не реассемблируются до достижения точки назначения.
3.5. Сообщения об ошибках и управляющие сообщения
Другой протокол набора TCP/IP это Межсетевой Протокол Управляю-
щих Сообщений (ICMP). Пакеты ICMP содержат информацию об авариях в
сети: нефункционирующих узлах и шлюзах, проблемах с пакетами в
шлюзах и т.д. Программное обеспечение IP интерпретирует сообщение
ICMP и затем предпринимает соответствующие действия в соответствии
с сообщением независимо от прикладной программы. Поскольку сообще-
ние ICMP может передаваться через несколько сетей для достижения
назначения, оно помещается в порцию данных дейтаграммы IP.
3.6. Протоколы транспортного уровня: UDP и TCP
Два протокола составляют транспортный уровень набора TCP/IP: м
Пользовательский Дейтаграммный Протокол (UDP) и Протокол Управле-
ния Передачей (TCP). UDP обеспечивает ненадежный сервис доставки
без соединений для посылки и получений сообщений. TCP добавляет
надежные потоковые сервисы доставки над ненадежным сервисом доста-
ки пакетов без соединений IP.
В наборе TCP/IP UDP позволяет приложениям обмениваться индиви-
дуальными пакетами сообщений через сеть. Протокол UDP определяет
набор назначений как протокольные порты. При этом определяются два
типа протокольных портов: хорошо известное назначение портов и ди-
намически связанные порты. В первом случае,
TCP/IP резервирует соответствующие номера портов для соответст-
вующих приложений. Порты сномерами от 1 до 255 являются хорошо из-
вестными номерами портов и назначаются соответствующим широко из-
вестным приложениям. В случае динамически связанных портов прило-
жение, запрашивающее сервисы у процесса, должны прежде всего зап-
росить узел для идентификации порта, который использует процесс.
Он может в дальнейшем направлять дейтаграммы UDP этому порту.
Дейтаграмма UDP включается в одну или более дейтаграмм IP, ко-
торые в свою очередь включаются в кадр сети, например, Ethernet
как показано на рис. 3.5. В этом примере адрес IP
Включение дейтаграммы UDP
¦ Заголовок ¦ Данные ¦
¦ UDP ¦ UDP ¦
г======T=====T=+==========¬
¦Порт ¦Порт ¦ ¦ Данные ¦
¦источн¦назн ¦ ¦ UDP ¦
L======¦=====¦=¦==========-
¦ ¦
¦--- Дейтаграмма UDP ---- ¦
¦
г=========+=========================¬
¦Заголовок¦ ¦
¦ IP ¦ ¦
L=========¦=========================-
¦ ¦
¦--------- Дейтаграмма IP ----------¦
¦ ¦
г==========+===================================+==========¬
¦Заголовок ¦ ¦ Контр. ¦
¦кадра ¦ ¦ сумма ¦
L==========¦===================================¦==========-
¦ ¦
¦------------------- Кадр Ethernet -----------------------¦
¦ ¦
Рис.3.5.
направляет дейтаграмму IP к соответствующему узлу, на котором
программное обеспечение IP извлекает дейтаграмму UDP и доставляет
ее программному обеспечению уровня UDP. Программное обеспечение
уровня UDP доставляет данные UDP и управляющую информацию к задан-
ному протокольному порту назначения. Процесс на этом порту ис-
пользует данные из дейтаграммы UDP. Дейтаграмма UDP также содержит
протокольный порт источника, позволяющий процессу назначения отве-
тить корректно.
Для приложений, которые нуждаются в посылке значительных
объемов данных, ненадежная передача может создать трудности. Прик-
ладные программисты будут должны разрабатывать дорогие процедуры и
модули обеспечения надежной передачи. Набор протоколов TCP/IP об-
ходит эти проблемы через использование Протокола Управления Пере-
дачей (TCP) - надежного протокола с потоковой доставкой. Он уста-
навливает виртуальный канал между двумя
приложениями и посылает поток байтов получателю в том же поряд-
