Miezul stivei de protocoale TCP / IP este protocolul de interconectare a Protocolului de Internet (IP). Principalele funcții ale protocolului IP sunt:
Pachetul IP constă dintr-un antet și un câmp de date. Antetul pachetului are următoarele câmpuri:
câmp Lungimea maximă a pachetelor de date este câmp limitat cifră definește această valoare și este 65535 bytes, dar transmiterea diferitelor tipuri de rețele, lungimea pachetului este selectat în funcție de maximul inferior protocolului stratului lungime de pachete care transportă IP-pachete. Dacă acestea sunt cadre Ethernet, atunci sunt selectate pachete cu o lungime maximă de 1500 de octeți care se încadrează în câmpul de date al cadrului Ethernet.
Protocoalele de strat de transport (TCP sau UDP), utilizatorii de stratul de rețea pentru a trimite pachete, luați în considerare faptul că dimensiunea maximă a câmpului de date IP-pachete este 65535, și, prin urmare, poate transmite un mesaj de astfel de lungime pentru a transporta prin inter-retea. Funcția de nivel IP include împărțirea mesajului prea lung pentru un anumit tip de componentă de rețea în pachete mai scurte, creând câmpurile de servicii necesare pentru asamblarea ulterioară a fragmentelor în mesajul original.
În majoritatea tipurilor de rețele locale și globale, conceptul este definit ca dimensiunea maximă a câmpului de date al unui cadru sau al unui pachet în care protocolul IP trebuie să încapsuleze pachetul său. Această valoare este denumită de obicei unitatea maximă de transport - Unitatea maximă de transfer, MTU. Rețelele Ethernet au o valoare MTU de 1500 de octeți, rețelele FDDI sunt 4096 octeți, iar rețelele X.25 funcționează cel mai adesea cu MTU de 128 de octeți.
Funcționarea protocolului IP pentru fragmentarea pachetelor în gazde și routere este ilustrată în Figura 4.1.
Lăsați computerul 1 să fie conectat la o rețea cu un MTU de 4096 octeți, de exemplu, cu o rețea FDDI. La admiterea la calculator la nivel de IP 1 mesaje din stratul de transport într-o dimensiune de 5600 bytes, protocolul IP se împarte în două IP-pachet, stabilind un semn al primei fragmentarea pachetelor și atribuirea unui identificator unic de pachete, cum ar fi 486. Primul pachet este egal cu magnitudinea câmpului prejudecată 0, iar al doilea - 2800. fragmentare caracteristic al doilea pachet este egal cu zero, indicând faptul că acesta este ultimul fragment de pachet. Valoarea totală a pachetului IP este 2800 + 20 (dimensiunea antetului IP), adică 2820 octeți, care se potrivește în câmpul de date al cadrului FDDI.
Fig. 4.1. Fragmentarea pachetelor IP în timpul transmisiei între rețele cu diferite
dimensiunea maximă a pachetelor. K1 și Φ1 canalul și stratul fizic al rețelei 1,
Canalele K2 și F2 și rețeaua fizică 2
Apoi, calculatorul 1 transmite aceste pachete la stratul de legătură K1 și apoi la stratul fizic F1, care le trimite la routerul conectat la rețea.
Ca rezultat, patru pachete IP cu un identificator comun de 486 ajung la calculator 2 prin rețeaua Ethernet, ceea ce permite ca protocolul IP să funcționeze în calculatorul 2 pentru a compila corect mesajul inițial. Dacă pachetele nu au ajuns în ordinea în care au fost trimise, atunci offsetul indică ordinea corectă a unirii lor.
Rețineți că routerele IP nu colectează fragmente de pachete în pachete mai mari, chiar dacă există o rețea care permite o astfel de extindere. Acest lucru se datorează faptului că fragmentele individuale ale mesajului se pot deplasa pe Internet pe diferite căi, astfel încât nu există nicio garanție că toate fragmentele vor trece prin intermediul unui anumit router intermediar în calea lor.
În cazul în care sosirea primului nod de pachete de fragment de destinație pornește un temporizator care determină durata maximă de așteptare de sosire a fragmentelor rămase ale pachetului. Dacă temporizatorul expiră înainte de sosirea ultimei piese, totul ajuns la acest punct, fragmente de pachete de aruncat, iar nodul care a trimis pachetul original este trimis un mesaj de eroare folosind protocolul ICMP.
Să analizăm acum principiile pe baza cărora există în rețelele IP o alegere a rutei de transfer de pachete între rețele.
Mai întâi trebuie să acordați atenție faptului că nu numai router-ele, ci și nodurile finale - computerele - ar trebui să ia parte la alegerea unui traseu. Exemplul din figura 4.2 demonstrează această nevoie. Există mai multe routere în rețeaua locală, iar calculatorul trebuie să aleagă pe cine să trimită pachetul.
Fig. 4.2. Selectați nodul final al ruterului
lungimea rutei poate varia foarte mult în funcție de care router selectează computerul pentru a transfera coletul la serverul este localizat, de exemplu, în Germania, în cazul în care routerul 1 este conectat la o linie dedicată la router la Copenhaga, iar routerul 2 are o legătură prin satelit conectându-l la Tokyo .
În stivele TCP / IP, router-ele și nodurile finale decid care pachete să trimită la nodul de destinație pentru livrare, pe baza așa-numitelor tabele de rutare.
Numărul de săptămâni
portul
(O alternativă la abordarea singură etapă este de a specifica în pachetul de toate routerele secvente care pachet trebuie să treacă pe drum Această abordare este numită sursă de rutare - .. Sursa de rutare În acest caz, alegerea rutei este nodul final, sau primul router pe calea pachetului, și numai toate celelalte routere îndeplinesc ruta selectată, efectuarea de comutare de pachete, adică, transferul acestora de la un port la altul. algoritm de rutare Source utilizate în rețelele IP pentru depanare numai atunci când un traseu este setat Domeniul Allowance (IP OPȚIUNI) pachet.)
În același timp, distanța înseamnă orice metric utilizat în conformitate cu clasa de servicii specificată în pachetul de rețea. Acest lucru poate fi un număr de routere de tranzit în calea (numărul de hamei din hamei - salt), trecerea liniilor de pachete de comunicare, fiabilitatea liniilor de comunicație, sau altă valoare, care reflectă calitatea traseului în raport cu o anumită clasă de serviciu. Dacă ruterul acceptă mai multe clase de servicii de pachete, tabelul de rute este compilat și aplicat separat pentru fiecare tip de serviciu (criteriu de selecție a rutei).
One-pas de rutare are un alt avantaj - vă permite să reducă cantitatea de tabele de rutare în nodurile de capăt și routere prin utilizarea unui număr de rețeaua de destinație a așa-numita rută implicită - default, care durează de obicei ultimul rând din tabela de rutare. Dacă există o astfel de intrare în tabela de rutare, atunci toate pachetele cu numere de rețea care lipsesc în tabela de rutare sunt transferate la ruterul specificat în linia prestabilită. Prin urmare, routerele stochează adesea informații limitate despre rețelele intranet în tabelele lor, trimițând pachete pentru alte rețele către port și routerul utilizat în mod implicit. Se înțelege că routerul implicit va transfera pachetul în rețeaua coloanei vertebrate, iar routerele conectate la coloana vertebrală vor avea informații complete despre compunerea intranetului.
O altă modalitate de a descărca un computer de la a trebui să mențină tabele de rutare mari este să obțină informații de la router despre un traseu rațional pentru o anumită rețea utilizând protocolul ICMP.
Înregistrările din tabelul de rutare referitoare la rețelele conectate direct la router în câmpul "Distanța până la destinație" conțin zerouri.
O altă diferență între router și nodul final atunci când selectați o rută este modul de a construi tabela de rutare. În cazul în care routerele sunt, de obicei creează automat tabele de rutare, schimb de informații oficiale, nodurile sfârșitul tabelului de rutare sunt, de obicei manual de către un administrator, și stocate ca un fișier permanent pe disc.
Există diverse algoritmi pentru construirea de tabele pentru rutarea în un singur pas. Ele pot fi împărțite în trei clase:
- algoritmi de rutare fixe,
- algoritmi de rutare simple,
- algoritmi adaptivi de rutare.
Indiferent de algoritmul folosit pentru a construi tabela de rutare, rezultatul lucrării lor are un format uniform. Datorită acestui fapt, în aceeași rețea noduri diferite pot construi o tabelă de rutare în algoritmii și apoi să comunice între ele datele care lipsesc, deoarece dimensiunile acestor tabele sunt fixe. Prin urmare, router-ul de lucru pe algoritmul de rutare adaptiv, poate oferi un nod final, aplicarea algoritmului de rutare fixe, informații despre calea către rețea, la care nodul final nu știe nimic.
Acest algoritm este utilizat în rețele cu o topologie de legătură simplă și se bazează pe compilarea manuală a tabelului de rutare de către administratorul de rețea. Algoritmul funcționează adesea eficient și pentru rețelele cu bay mare, deoarece trunchiul în sine poate avea o structură simplă, cu cele mai bune căi evidente de urmărire a pachetelor pe subnetul conectat la portbagaj.
Algoritmii de rutare simpli sunt împărțiți în trei subclase:
Acesta este principalul tip de algoritmi de rutare utilizat de routere în rețele moderne cu topologie complexă. Traseul adaptiv se bazează pe faptul că routerele fac periodic schimb de informații topologice speciale despre rețelele din intranet, precum și despre relațiile dintre routere. De obicei nu sunt luate în considerare numai topologia legăturilor, ci și capacitatea și starea lor.
Protocoalele adaptive permit tuturor ruterelor să colecteze informații despre topologia legăturilor din rețea, prelucrând prompt toate modificările în configurația legăturilor. Aceste protocoale sunt distribuite în natură, ceea ce înseamnă că nu există routere dedicate în rețea care să colecteze și să rezume informații topologice: această lucrare este distribuită între toate routerele.
Luați în considerare exemplul intranetului prezentat în Figura 4.3, cum computerele comunică prin routere și livrează pachete către computerul de destinație.
Fig. 4.3. Un exemplu de interacțiune a computerelor prin Internet
pentru a organiza o sesiune ftp.
Calculatorul cit.dol.ru unii parametri pentru stiva TCP / IP trebuie să fie setat astfel încât să poată finaliza sarcina înainte de el.
2. Presupunem că calculatorul cit.dol.ru are un fișier HOSTS și există o linie în el
5. Ca rezultat, calculatorul cit.dol.ru trimite un cadru Ethernet în rețeaua locală, care are următoarele câmpuri:
Adesea, administratorii de rețea sunt incomod, deoarece numărul de numere de rețea alocate acestora nu este suficient pentru a structura corect rețeaua, de exemplu, pentru a plasa toate computerele care interacționează slab în diferite rețele.
În această situație, există două modalități posibile. Prima este legată de primirea de la NIC a numerelor de rețea suplimentare. A doua metodă, utilizată mai des, este asociată cu utilizarea așa numitelor măști. care vă permit să împărțiți o rețea în mai multe rețele.
O mască este un număr a cărui înregistrare binară conține unități din acele cifre care ar trebui interpretate ca număr de rețea.
De exemplu, pentru clasele de rețea standard, măștile au următoarele semnificații:
255.0.0.0 este o mască pentru o rețea de clasă A,
255.255.0.0 este o mască pentru o rețea de clasă B,
255.255.255.0 este o mască pentru o rețea de clasă C.
129.44.0.0 (10000001 00101100 00000000 00000000)
129.44.64.0 (10000001 00101100 01000000 00000000)
129.44.128.0 (10000001 00101100 10000000 00000000)
129.44.192.0 (10000001 00101100 11000000 00000000)
129.44.128.0 - numărul rețelei, 0.0. 13.15 - numărul nodului.
Fig. 4.4. Un exemplu de utilizare a măștilor pentru structurarea unei rețele
Trebuie remarcat faptul că, în cazul în care se ia o decizie cu privire la utilizarea mecanismului de măști, în consecință, ar trebui să fie configurat și routere, și calculatoare în rețea.