Маршрутизируемый сетевой протокол основа стека протоколов tcp ip

Маршрутизируемый сетевой протокол основа стека протоколов tcp ip

  • Информационный материал
    • Метод. документация
      • Метод. рекомендации
        • Лабораторные работы
        • Практические работы
        • СРС
        • Лабораторные работы
        • Лекции
        • Темы СРС
        • Лабораторные работы
        • Лекции МДК 02.01
        • Темы СРС
        • Лабораторные работы
        • Лекции
        • Темы СРС
        • Достижения
        • Достижения студентов/школьников
        • Кроссворды

        2.1.9 Протоколы маршрутизации

        протоколы маршрутизации

        Введение

        Компьютер в сети TCP/IP может иметь адреса трех уровней (но не менее двух):

        • Локальный адрес компьютера. Для узлов, входящих в локальные сети – это МАС-адрес сетевого адаптера. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами.
        • IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.
        • Символьный идентификатор-имя (DNS), например, www.teacherbox.ru

        Сетевые протоколы

        Сетевой протокол — набор правил, позволяющий осуществлять обмен данными между составляющими сеть устройствами, например, между двумя сетевыми картами ( рис. 1).

        tcp/ip

        Рис. 1. Иллюстрация к понятию Сетевой протокол

        TCP/IP

        Стэк- это набор разноуровневых протоколов, объединенных в группу.

        Стек протоколов TCP/IP — это два протокола, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP разбивает передаваемую информацию на порции (пакеты) и нумерует их. С помощью протокола IP все пакеты передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. В сети Интернет используются две версии этого протокола:

        • Маршрутизируемый сетевой протокол IPv4. В протоколе этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 32 бита (т.е. 4 октета или 4 байта).
        • IPv6 позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Протокол Интернета версии 6 использует 128-разрядные адреса, и может определить значительно больше адресов.

        IP-адреса версии v6 записываются в следующем виде:X:X:X:X:X:X:X:X, где X является шестнадцатеричным числом, состоящим из 4-х знаков(16 бит), а каждое число имеет размер 4 бит. Каждое число располагается в диапазоне от 0 до F. Вот пример IP-адреса шестой версии: 1080:0:0:0:7:800:300C:427A. В подобной записи незначащие нули можно опускать, поэтому фрагмент адреса: 0800: записывается, как 800:.

        IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам (8), каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками. Например, адрес

        10100000010100010000010110000011
        записывается как

        tcp/ip

        Рис. 2 Перевод адреса из двоичной системы в десятичную

        Перевод адреса из двоичной системы в десятичную

        IP-адрес хоста состоит из номера IP-сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть.
        160.81.5.131 – IP-адрес
        160.81.5. – номер сети
        131 – номер хоста

        Базовые протоколы (IP, TCP, UDP)

        Стек протоколов TCP/IP
        TCP/IP – собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

        • Открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;
        • Независимость от физической среды передачи;
        • Система уникальной адресации;
        • Стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных пользовательских сервисов.

        tcp/ip

        Рис. 3 Стек протоколов TCP/IP

        Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня:

        Данные передаются в пакетах. Пакеты имеют заголовок и окончание, которые содержат служебную информацию. Данные, более верхних уровней вставляются, в пакеты нижних уровней.

        tcp/ip

        Рис. 4 Пример инкапсуляции пакетов в стеке TCP/IP

        Физический и канальный уровень.
        Стек TCP/IP не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физических сред передачи данных. От уровня доступа к среде передачи требуется наличие интерфейса с модулем IP, обеспечивающего передачу IP-пакетов. Также требуется обеспечить преобразование IP-адреса узла сети, на который передается IP-пакет, в MAC-адрес. Часто в качестве уровня доступа к среде передачи могут выступать целые протокольные стеки, тогда говорят об IP поверх ATM, IP поверх IPX, IP поверх X.25 и т.п.

        Межсетевой уровень и протокол IP.

        Основу этого уровня составляет IP-протокол.

        IP (Internet Protocol) – интернет протокол.

        Первый стандарт IPv4 определен в RFC-760 (DoD standard Internet Protocol J. Postel Jan-01-1980)

        Последняя версия IPv4 – RFC-791 (Internet Protocol J. Postel Sep-01-1981).

        Первый стандарт IPv6 определен в RFC-1883 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1995)

        Последняя версия IPv6 – RFC-2460 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1998).

        Протокол IP доставляет блоки данных от одного IP-адреса к другому.

        Программа, реализующая функции того или иного протокола, часто называется модулем, например, “IP-модуль”, “модуль TCP”.

        Когда модуль IP получает IP-пакет с нижнего уровня, он проверяет IP-адрес назначения.

        • Если IP-пакет адресован данному компьютеру, то данные из него передаются на обработку модулю вышестоящего уровня (какому конкретно – указано в заголовке IP-пакета).
        • Если же адрес назначения IP-пакета – чужой, то модуль IP может принять два решения: первое – уничтожить IP-пакет, второе – отправить его дальше к месту назначения, определив маршрут следования – так поступают маршрутизаторы.

        Также может потребоваться, на границе сетей с различными характеристиками, разбить IP-пакет на фрагменты (фрагментация), а потом собрать в единое целое на компьютере-получателе.

        Если модуль IP по какой-либо причине не может доставить IP-пакет, он уничтожается. При этом модуль IP может отправить компьютеру-источнику этого IP-пакета уведомление об ошибке; такие уведомления отправляются с помощью протокола ICMP, являющегося неотъемлемой частью модуля IP. Более никаких средств контроля корректности данных, подтверждения их доставки, обеспечения правильного порядка следования IP-пакетов, предварительного установления соединения между компьютерами протокол IP не имеет. Эта задача возложена на транспортный уровень.

        tcp/ip

        Рис . 5 Структура дейтограммы IP. Слова по 32 бита.

        Версия – версия протокола IP (например, 4 или 6)

        Длина заг. – длина заголовка IP-пакета.

        Тип сервиса (TOS – type of service) – Тип сервиса ().

        TOS играет важную роль в маршрутизации пакетов. Интернет не гарантирует за-прашиваемый TOS, но многие маршрутизаторы учитывают эти запросы при выборе маршрута (протоколы OSPF и IGRP).

        Идентификатор дейтаграммы, флаги (3 бита) и указатель фрагмента – используются для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета.

        Время жизни (TTL – time to live) – каждый маршрутизатор уменьшает его на 1, что бы пакеты не блуждали вечно.

        Протокол – Идентификатор протокола верхнего уровня указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет (например: TCP, UDP).

        Маршрутизация

        Протокол IP является маршрутизируемый, для его маршрутизации нужна маршрутная информация.

        Маршрутная информация, может быть:

        • Статической (маршрутные таблицы прописываются вручную)
        • Динамической (маршрутную информацию распространяют специальные протоколы)

        Протоколы динамической маршрутизации:

        • RIP (Routing Information Protocol) – протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы.
        • OSPF (Open Shortest Path First) – протокол “Открой кротчайший путь первым”, является внутренним протоколом маршрутизации.
        • IGP (Interior Gateway Protocols) – внутренние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию внутри одной автономной системе.
        • EGP (Exterior Gateway Protocols) – внешние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию между автономными системами.
        • BGP (Border Gateway Protocol) – протокол граничных маршрутизаторов.
          Протокол ICMP
        • ICMP (Internet Control Message Protocol) – расширение протокола IP, позволяет передавать сообщения об ошибке или проверочные сообщения.
          Другие служебные IP-протоколы
        • IGMP (Internet Group Management Protocol) – позволяет организовать многоадресную рассылку средствами IP.
        • RSVP (Resource Reservation Protocol) – протокол резервирования ресурсов.
          ARP (Address Resolution Protocol) – протокол преобразования IP-адреса и адреса канального уровня.

        Транспортный уровень

        Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную доставку данных между двумя прикладными процессами. Процесс, получающий или отправляющий данные с помощью транспортного уровня, идентифицируется на этом уровне номером, который называется номером порта. Таким образом, роль адреса отправителя и получателя на транспортном уровне выполняет номер порта (или проще – порт).

        Анализируя заголовок своего пакета, полученного от межсетевого уровня, транспортный модуль определяет по номеру порта получателя, какому из прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные соответствующему прикладному процессу. Номера портов получателя и отправителя записываются в заголовок транспортным модулем, отправляющим данные; заголовок транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат заголовка зависит от используемого транспортного протокола.

        На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP и TCP.

        Протокол надежной доставки сообщений TCP

        TCP (Transfer Control Protocol) – протокол контроля передачи, протокол TCP применяется в тех случаях, когда требуется гарантированная доставка сообщений.

        Первая и последняя версия TCP – RFC-793 (Transmission Control Protocol J. Postel Sep-01-1981).

        • Устанавливается соединение.
        • Данные передаются сегментами. Модуль TCP нарезает большие сообщения (файлы) на пакеты, каждый из которых передается отдельно, на приемнике наоборот файлы собираются. Для этого нужен порядковый номер (Sequence Number – SN) пакета.
        • Посылает запрос на следующий пакет, указывая его номер в поле “Номер подтверждения” (AS). Тем самым, подтверждая получение предыдущего пакета.
        • Делает проверку целостности данных, если пакет битый посылает повторный запрос.

        tcp/ip

        Рис. 6 Структура дейтограммы TCP. Слова по 32 бита.

        Размер окна – количество байт, которые готов принять получатель без подтверждения.

        Контрольная сумма – включает псевдо заголовок, заголовок и данные.

        Указатель срочности – указывает последний байт срочных данных, на которые надо немедленно реагировать.

        URG – флаг срочности, включает поле “Указатель срочности”, если =0 то поле игнорируется.

        ACK – флаг подтверждение, включает поле “Номер подтверждения, если =0 то поле игнорируется.

        PSH – флаг требует выполнения операции push, модуль TCP должен срочно передать пакет программе.

        RST – флаг прерывания соединения, используется для отказа в соединении

        SYN – флаг синхронизация порядковых номеров, используется при установлении соединения.

        FIN – флаг окончание передачи со стороны отправителя

        Протокол UDP

        UDP (Universal Datagram Protocol) – универсальный протокол передачи данных, более облегченный транспортный протокол, чем TCP.

        Первая и последняя версия UDP – RFC-768 (User Datagram Protocol J. Postel Aug-28-1980).

        • Отсутствует соединение между модулями UDP.
        • Не разбивает сообщение для передачи
        • При потере пакета запрос для повторной передачи не посылается

        UDP используется если не требуется гарантированная доставка пакетов , например, для потокового видео и аудио, DNS (т.к. данные небольших размеров). Если проверка контрольной суммы выявила ошибку или если процесса, подключенного к требуемому порту, не существует, пакет игнорируется (уничтожается). Если пакеты поступают быстрее, чем модуль UDP успевает их обрабатывать, то поступающие пакеты также игнорируются.

        tcp/ip

        Рис.7 Структура дейтограммы UDP. Слова по 32 бита.

        Не все поля UDP-пакета обязательно должны быть заполнены. Если посылаемая дейтаграмма не предполагает ответа, то на месте адреса отправителя могут поме-щаться нули.

        Протокол реального времени RTP

        RTP (Real Time Protocol) – транспортный протокол для приложений реального времени.

        RTCP (Real Time Control Protocol) – транспортный протокол обратной связи для приложения RTP.

        Источник

        Читайте также:  Характеристика программного обеспечения компьютерной сети
Оцените статью
Adblock
detector