Понятие пакет в компьютерных сетях
Пакет — единица информации, передаваемой по компьютерной сети.
Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако сети не будут нормально работать, если компьютер посылает этот блок данных целиком. Существует две причины, замедляющие работу сети при передаче по кабелю больших блоков данных.
Во-первых, такой блок, посылаемый одним компьютером, заполняет кабель и «связывает» работу всей сети, т.е. препятствует взаимодействию остальных сетевых компонентов.
Во-вторых, возникновение ошибок при передаче крупных блоков приводит к повторной передаче всего блока. А если поврежден небольшой блок данных, то требуется повторная передача именно этого небольшого блока, что значительно экономит время.
Чтобы быстро и легко, не тратя времени на ожидания, передавать по сети данные, надо разбить их на небольшие управляемые блоки. Эти блоки называются пакетами или кадрами. Хотя термины «пакет» и «кадр» синонимичны, полными синонимами они все-таки не являются. Существуют различия между этими терминами в компьютерных сетях некоторых типов.
Пакет — основная единица информации в компьютерных сетях. При разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными компьютерами. На целевом компьютере (компьютере-получателе) пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида данных.
При разбиении данных на пакеты сетевая операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию. Она обеспечивает:
- передачу исходных данных небольшими блоками;
- сбор данных в надлежащем порядке (при их получении);
- проверку данных на наличие ошибок (после сборки).
Пакеты могут содержать несколько типов данных:
- информацию (например, сообщения или файлы);
- определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);
- коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).
Некоторые компоненты являются обязательными для всех типов пакетов:
- адрес источника (source), идентифицирующий компьютер-отправитель;
- передаваемые данные;
- адрес местоназначения (destination), идентифицирующий компьютер-получатель;
- инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;
- информация компьютеру-получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде;
- информация для проверки ошибок, обеспечивающая корректность передачи.
Компоненты пакета группируются в три раздела: заголовок, данные и трейлер.
Подговка к экзамену ЭВМ / передача данных по сети
Пакет — единица информации, передаваемой по компьютерной сети.
Второстепенные термины
- заголовок — часть пакета, содержащий следующую информацию:
- адрес источника;
- адрес местоназначения;
- информацию, синхронизирующую передачу.
- передачу исходных данных небольшими блоками;
- сбор данных в надлежащем порядке (при их получении);
- проверку данных на наличие ошибок (после сборки).
- информацию (например, сообщения или файлы);
- определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);
- коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).
- адрес источника (source), идентифицирующий компьютер-отправитель;
- передаваемые данные;
- адрес местоназначения (destination), идентифицирующий компьютер-получатель;
- инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;
- информация компьютеру-получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде;
- информация для проверки ошибок, обеспечивающая корректность передачи.
- сигнал, «говорящий» о том, что передается пакет;
- адрес источника;
- адрес местоназначения;
- информацию, синхронизирующую передачу.
- продвижение пакетов
- фильтрация пакетов
- Пакет — единица информации, передаваемой по компьютерной сети.
- При разбиении данных на пакеты сетевая операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию.
- Компоненты пакета группируются в три раздела: заголовок, данные и трейлер.
- Формат и размер пакета зависят от типа сети.
- Процесс формирования пакета начинается на Прикладном уровне модели OSI.
- Информация, которую надо переслать по сети, проходит сверху вниз все семь уровней, начиная с Прикладного.
- На каждом уровне компьютера-отправителя к блоку данных добавляется информация, предназначенная для соответствующего уровня компьютера-получателя.
- Большинство пакетов в сети адресуется конкретному компьютеру, и, как результат, только он один реагирует на них.
- Используется также и широковещательная адресация (broadcast addressing). На пакет с таким типом адреса одновременно реагирует множество компьютеров в сети.
- В правильной рассылке пакетов ключевую роль играют две функции: продвижение пакетов и фильтрация пакетов.
- Объясните термин: «пакет».
- Для чего данные, передаваемые по компьютерной сети, разбивают на пакеты?
- Какую функцию играет специальная управляющая информация, которую сетевая операционная система добавляет к каждому пакету?
- Какова структура пакета?
- Какие функции в правильной рассылке пакетов играют ключевую роль?
- Что означает термин «продвижение» пакетов?
- Что означает термин «фильтрация» пакетов?
- Контрольная сумма (Checksum) — это 2-байтовое поле, являющееся «пережитком прошлого», которое протокол IPX ведет от протокола ГОР стека Xerox. Так как низкоуровневые протоколы (например, Ethernet) всегда выполняют проверку контрольных сумм, то IPX не использует это поле и всегда устанавливает его в единицы.
- Длина (Length) занимает 2 байта и задает размер всего пакета, включая IPX-заголовок и поле данных. Самый короткий пакет — 30 байт — включает только IPX-заголовок, а рекомендуемый максимально большой — 576 байт — включает IPX-заголовок плюс 546 байт данных. Максимальный размер пакета в 576 байт соответствует рекомендациям стандартов Internet для составных сетей. Протокол IPX вычисляет значение этого поля, основываясь на информации, предоставляемой прикладной программой при вызове функции IPX. IPX-пакет может превосходить рекомендуемый максимум в 576 байт, что и происходит в локальных сетях Ethernet, где используются IPX-пакеты в 1500 байт с полем данных в 1470 байт.
- Управление транспортом (Transport control) имеет длину 8 бит. Это поле определяет время жизни пакета в хопах. IPX-пакет может пересечь до 15 маршрутизаторов. Протокол IPX устанавливает это однобайтовое поле в 0 до начала передачи, а затем увеличивает его на 1 каждый раз, когда пакет проходит через маршрутизатор. Eu,ui счетчик превысит 15, то пакет аннулируется.
- Тип пакета (Packet type) имеет длину 8 бит. Фирма Xerox определила в свое время определенные значения для различных типов пакетов: прикладные программы, посылающие IPX-пакеты, должны устанавливать это поле в значение, равное 4. Значение 5 соответствует служебным IPX-пакетам, используемым протоколом SPX в качестве служебных сообщений. Значение 17 указывает на то, что в поле данных IPX-пакета находится сообщение протокола NetWare Core Protocol (NCP) — основного протокола файловой службы NetWare.
- Адрес назначения (Destination address) — состоит из трех полей: номера сети назначения, номера узла назначения, номера сокета назначения. Эти поля занимают соответственно 4, 6 и 2 байта.
- Адрес отправителя (Source address) — номер исходной сети, номер исходного узла, номер исходного сокета. Аналогичны адресным полям назначения.
- Поле данных (Data). Может занимать от 0 до 546 байт. Поле данных нулевой длины может использоваться в служебных пакетах, например, для подтверждения получения предыдущего пакета.
- Отсутствует возможность динамической фрагментации на сетевом уровне. В IPX-пакете нет полей, с помощью которых маршрутизатор может разбить слишком большой пакет на части. При передаче пакета в сеть с меньшим значением MTU IPX-маршрутизатор отбрасывает пакет. Протокол верхнего уровня, например NCP, должен последовательно уменьшать размер пакета до тех пор, пока не получит на него положительную квитанцию.
- Большие накладные расхдды на служебную информацию. Сравнительно небольшая максимальная длина поля данных IPX-пакета (546 байт при длине заголовка 30 байт) приводит к тому, что как минимум 5 % данных являются служебными.
- Время жизни пакета ограничено числом 15, что может оказаться недостаточным для большой сети (для сравнения, в IP-сетях пакет может пройти до 255 промежуточных маршрутизаторов).
- Отсутствует поле качества сервиса, что не позволяет маршрутизаторам автоматически подстраиваться к требованиям приложения к качеству передачи трафика.
- Служба NDS позволяет отказаться от широковещательного протокола SAP. Служба NDS основана на иерархической распределенной базе данных, хранящей информацию о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Приложения обращаются к этой службе по протоколу прикладного уровня NDS.
- Добавлен модуль для реализации метода скользящего окна — так называемый Burst Mode Protocol NLM.
- Добавлен модуль для поддержки длинных IPX-пакетов в глобальных сетях -Large Internet Packet NLM.
1.2. Основные понятия, связанные с передачей данных в Internet.
Пакетный способ передачи данных был разработан Полом Бэрэном в 1960 г. и сейчас является основой работы любой сети.
Суть его состоит в том, что любые данные передаются в виде последовательности дискретных порций — пакетов.
Пакет данных (информационный пакет) – это блок данных, обрабатываемый сетевыми программами как единое целое.
Обычно пакет состоит из 2-х частей. Первая часть – это набор служебных данных, которые требуются для реализации соответствующего протокола. Эта часть пакета называется заголовком. Вторая часть пакета – это собственно та полезная информация, которая должна быть передана. Таким образом, любой пакет имеет следующую структуру.
Иногда служебные данные добавляются не только в начало, но и в конец пакета, образуя кроме заголовка так называемый концевик, однако это значительно менее употребляемый способ формирования пакета.
Важное свойство пакетного способа передачи данных, обеспечивающее работу протоколов различного уровня, заключается в том, что пакет вместе со своим заголовком может быть рассмотрен как простой набор данных и вложен в другой пакет. Т.е. может быть реализована следующая схема.
Пакет 1=Заголовок 1+Данные 1
Пакет 2=Заголовок 2+Пакет 1
В этом случае говорят, что Пакет 1 вложен в Пакет 2. Вложение пакетов друг в друга также называется инкапсуляцией.
Вкладываться может не только целый пакет, но и его часть, если предварительно пакет был разделен на части. Это соответствует следующей схеме.
Пакет 1=Заголовок 1+Данные 1
Пакет 1Фрагмент 1 +Фрагмент 2+Фрагмент 3.
Пакет 2.1=Заголовок 2.1+Фрагмент 1
Пакет 2.2=Заголовок 2.2+Фрагмент 2
В результате получается, что первый фрагмент Пакета 1 вложен в пакет 2.1, второй фрагмент Пакета 1 вложен в пакет 2.2 и т.д. Такая схема реализуется в протоколе TCP/IP.
1.2.2. Протоколы.
Понятие протокола — это одно из основных понятий, возникающее при описании любых сетевых технологий. Для реализации процесса передачи информации от абонента A1 абонентуA2 необходимо, чтобы междуA1 иA2 была достигнута договоренность о том, как интерпретировать передаваемые данные. Например, если абонентA1 передает абонентуA2 файл в формате редактораMicrosoftWord, абонентA2 должен знать, что это файл именно такого формата, и иметь установленную программуMicrosoftWordдля его отображения. Это пример договоренности об одинаковом представлении и одинаковой обработке исходной и окончательной информации абонентамиA1 иA2. Однако, в процессе передачи данные проходят несколько стадий обработки: сначала из передаваемых файлов (их может быть несколько) формируется так называемый прикладной пакет, затем этот пакет разбивается на фрагменты, из каждого фрагмента формируется так называемыйTCP-пакет или датаграмма, наконец, при непосредственной передаче датаграммы преобразуются в передаваемые кадры. В процессе приема необходимо пройти все эти стадии в обратном порядке: принять кадры, построить по ним датаграммы, а затем из датаграмм восстановить исходный прикладной пакет. При этом необходимо, чтобы все эти процессы у абонентаA1 и у абонентаA2 проходили абсолютно одинаково. Необходимо, чтобы и кадры и датаграммы и прикладные пакеты получались у абонентаA2 такими же, как и у абонентаA1 и одинаково обрабатывались. Эти преобразования и обеспечивают различные протоколы.
Таким образом, протокол— это набор соглашений, регулирующих способы передачи данных по сети и способы интерпретации этих данных. Учитывая пакетный способ передачи любых данных по сетиInternet, можно дать другое определение протокола.
Протокол— это набор соглашений, регламентирующих способы формирования, передачи и обработки информационных пакетов.