26802

Четыре уровня модели TCP/IP стека

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Уникальный 32битный IPадрес в InterNet. IPv6 адрес является уникальным 128битным идентификатором IPинтерфейса в Интернет иногда называют Internet2 адресного пространства IPv4 уже стало не хватать поэтому постепенно вводят новый стандарт. IANA The Internet Assigned Numbers Authority Управление назначением адресов в Internet организация осуществляющая контроль над распределением доменов первого уровня.ru internet index.

Русский

2013-08-18

333.62 KB

11 чел.

  1.  Четыре уровня модели TCP/IP стека.

Физический и канальный уровень является самым низким в сети, он обеспечивает безошибочную передачу блоков данных. Только этот уровень оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры.

Сетевой уровень – это уровень межсетевого взаимодействия, обеспечивающий передачу пакетов данных из одной сети в другую. Соединяемые сети могут быть сетями Ethernet , Token Ring , сетями на телефонных линиях и др. На межсетевых узлах принимается решение о способе перемещения блока данных (пакета) по сети. Отдельные узлы сети не имеют прямых связей со всеми остальными узлами. Поэтому необходимо, чтобы каждый узел имел информацию о существующих связях и о том, на какой из узлов следует передать пакет для его оптимальной передачи в точку назначения. Процесс определения пути пакета называется маршрутизацией. Узлы, выполняющие функции маршрутизации, называются маршрутизаторами.

Транспортный уровень определяет правила поддержки сетевых соединений и называется основным. Типичный протокол транспортного уровня – протокол TCP ( Transmission Control Protocol ), обеспечивающий надежную передачу сообщений между удаленными прикладными программами за счет образования виртуальных соединений между ними.

Уровень приложений определяет интерфейс между двумя системами на уровне приложений. На этом уровне определяется, как компьютер обрабатывает полученные данные. Для его поддержки разработано несколько протоколов, используемых для передачи вполне определенной информации:

· передача гипертекстовых документов – протокол HTTP ( Hypertext Transfer Protocol );

· передача файловпротокол FTP (File Transfer Protocol);

·передача сообщений электронной почтыпротоколы SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и POP (Post Office Protocol).

  1.  Уникальный 32-битный IP-адрес в InterNet.

IPv4 - адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет.

IPv6 - адрес является уникальным 128-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет, иногда называют Internet-2, адресного пространства IPv4 уже стало не хватать, поэтому постепенно вводят новый стандарт.

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

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131

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

  1.  Инкапсуляция пакетов в стеке TCP/IP.

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

  1.  Основные задачи протокола IP.
  2.  Адресация
  3.  Маршрутизация
  4.  Фрагментация датаграмм
  5.  Передача данных

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.

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 (подробнее рассмотрен в лекции 8).

TOS играет важную роль в маршрутизации пакетов. Интернет не гарантирует запрашиваемый 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:

  1.  Статической (маршрутные таблицы прописываются вручную)
  2.  Динамической (маршрутную информацию распространяют специальные протоколы)
  3.  Основные особенности протокола 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).

Основные особенности:

  1.  Устанавливается соединение.
  2.  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.
  3.  Посылает запрос на следующий пакет, указывая его номер в поле "Номер подтверждения" (AS). Тем самым, подтверждая получение предыдущего пакета.
  4.  Делает проверку целостности данных, если пакет битый посылает повторный запрос.

Структура дейтограммы TCP. Слова по 32 бита.

Длина заголовка - задается словами по 32бита.

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.

  1.  Основные особенности протокола 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).

Основные отличия от TCP:

  1.  Отсутствует соединение между модулями UDP.
  2.  Не разбивает сообщение для передачи
  3.  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.

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 помещаться нули.

  1.  Древовидная структура доменных имен.

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Администрирование начинается с доменов верхнего, или первого, уровня.

Первые домены верхнего уровня были рассчитаны на США:

gov - государственные организации

mil - военные учреждения

edu - образовательные учреждения

com - коммерческие организации

net - сетевые организации

Позднее, когда сеть перешагнула национальные границы США появились национальные домены типа:

uk - Объединенное королевство

jp - Япония

au - Австралия

ch - Чехия

su - СССР

ru - Россия и т.п.

IANA - The Internet Assigned Numbers Authority (Управление назначением адресов в Internet) - организация, осуществляющая контроль над распределением доменов первого уровня. Сервер http://www.iana.org/ .

Базу можно посмотреть по адресу whois.iana.org.

Через WWW-интерфейс http://whois.iana.org/

Вслед за доменами первого уровня следуют домены, либо географические (kazan.ru, tatarstan.ru), либо организации (kstu.ru). В настоящее время практически любая организация или физическое лицо может получить свой собственный домен второго уровня (сервер РосНИИРОС - www.ripn.net ).

Далее идут домены третьего уровня, например :

efir.kazan.ru

ipm.kstu.ru

www.kstu.ru - тоже домен третьего уровня.

Систему доменной адресации можно представить следующим образом:

Служба доменных имен работает как распределенная база, данные которой распределены по DNS-серверам.

Система доменных имен - это сервис прикладного уровня, значит, использует транспорт TCP и UDP.

  1.  Алгоритм разрешения имен в службе DNS.

Сервис DNS строится по схеме "клиент-сервер". В качестве клиентской части выступает процедура разрешения имен - resolver, а в качестве сервера DNS-сервер (BIND...).

Взаимодействие клиент и сервера по протоколу DNS.

Например, когда мы хотим обратиться к серверу ipm.kstu.ru, ваш браузер, используя resolver, поступает следующим образом:

  1.  ищет запись ipm.kstu.ru в файле hosts, если не находит, то,
  2.  посылает запрос на известный DNS-кэширующий сервер (как правило, локальный), если на этом сервере запись не найдена, то,
  3.  сервер DNS-кэширующий обращается к DNS-ROOT серверу с запросом адреса DNS сервера отвечающего за домен первого уровня ru, если получает адрес, то,
  4.  сервер DNS-кэширующий обращается к DNS серверу, отвечающего за домен первого уровня ru, с запросом адреса DNS сервера отвечающего за домен второго уровня kstu.ru, если получает адрес, то,
  5.  сервер DNS-кэширующий посылает запрос на DNS сервер, отвечающий за домен второго уровня kstu.ru, если получает адрес, то,
  6.  сервер DNS-кэширующий адрес кэширует и передает клиенту
  7.  клиент обращается по IP адресу - 195.208.44.20

На схеме это выглядит так:

  1.  URL схема HTTP.

В схеме указывается ее идентификатор, адрес машины, TCP-порт, путь в директории сервера, переменные и их значения, метка.

Синтаксис:

http://[<user>[:<password]>@]<host>[:<port>][/[<url-path>][?<query>]]

http - название схемы

user - имя пользователя

password - пароль пользователя

host - имя хоста

port - номер порта

url-path - путь к файлу и сам файл

query (<имя-поля>=<значение>{&<имя-поля>=<значение>) - строка запроса

Определен в RFC 2068. По умолчанию, port=80.

Примеры:

http://ipm.kstu.ru/internet/index.php

Это наиболее распространенный вид URI, применяемый в документах WWW. Вслед за именем схемы (http) следует путь, состоящий из доменного адреса машины и полного адреса HTML-документа в дереве сервера HTTP.

В качестве адреса машины допустимо использование и IP-адреса:

http://195.208.44.20/internet/index.php

Если сервер протокола HTTP запущен на другой, отличный от 80 порт TCP, то это отражается в адресе:

http://195.208.44.20:8080/internet/index.php

При указании адреса ресурса возможна ссылка на метку внутри файла HTML. Для этого вслед за именем документа может быть указана метка внутри документа:

http://195.208.44.20/internet/index.php#metka1

Символ "#" отделяет имя документа от имени метки.

Переменные и их значения передаются следующим образом:

http://ipm.kstu.ru/internet/index.php?var1=value1&vard2=value2

Значения "var1" и "var2" - это имена переменных, а "value1" и "value2" - их значения.

  1.  Двухканальное соединение по протоколу FTP.

File Transfer Protocol - протокол передачи файлов, протокол высокого уровня (а именно, уровня приложений). Используется службой FTP для передачи файлов.

Первый стандарт - RFC114 (File Transfer Protocol A.K. Bhushan Apr-10-1971).

Последняя версия - RFC959 (File Transfer Protocol J. Postel, J.K. Reynolds Oct-01-1985).

FTP отличается от других приложений тем, что он использует два TCP соединения для передачи файла.

  1.  Управляющее соединение - соединение для посылки команд серверу и получение ответов от него. Для канала управления используется протокол Telnet.
  2.  Соединение данных - соединение для передачи файлов.

В старых версиях для передачи данных использовался только 20-й порт (активный режим), в современных версиях FTP-серверов порт для канала данных может назначаться сервером из нестандартных (N > 1024) портов (пассивный режим).

Протокол FTP определяет запрос-ответный способ взаимодействия между программой-клиентом и программой-сервером.

Работа FTP на пользовательском уровне содержит несколько этапов:

  1.  Идентификация (ввод имени и пароля).
  2.  Выбор каталога.
  3.  Определение режима обмена (поблочный, поточный, ascii или двоичный).
  4.  Выполнение команд обмена (get, mget, dir, mdel, mput или put).

Завершение процедуры (quit или close).

  1.  Пассивный режим FTP.

Действия сервера и клиента:

1. Клиент устанавливает связь и посылает запрос (сообщает, что надо работать в пассивном режиме) на 21 порт сервера с порта N (N>1024)

2. Сервер посылает ответ и сообщает номер порта для канала данных P (P>1024) на порт N (N>1024) клиента

3. Клиент устанавливает связь для передачи данных по порту N+1 на порт сервера P (P>1024)

Пассивный режим

Пассивный FTP выгоден для клиента, но вреден для FTP-сервера. Клиент будет делать оба соединения к серверу, но один из них будет к случайному высокому порту, такое соединение наверняка будет блокировано брандмауэром на стороне сервера.

  1.  Активный режим FTP.

Действия сервера и клиента:

  1.  Клиент устанавливает связь и посылает запрос на 21 порт сервера с порта N (N>1024)
  2.  Сервер посылает ответ на порт N (N>1024) клиента
  3.  Сервер устанавливает связь для передачи данных по порту 20 на порт клиента N+1

Активный FTP выгоден для FTP-сервера, но вреден для стороны клиента. FTP сервер пытается соединиться со случайными высокими (по номеру) портами на клиенте, такое соединение наверняка будет блокировано брандмауэром на стороне клиента.

  1.  Схема работы резервных почтовых серверов в протоколе SMTP.

В случае если основой сервер не доступен, почта может быть отправлена на резервный, который задается в записях MX (DNS). Резервный сервер хранит почту (клиент ее получить не может) до тех пор, пока не заработает основной сервер, как только основной заработает, резервный передает всю накопившеюся почту. Резервных серверов может быть достаточно много. Как правила несколько разных серверов являются резервными по отношению к друг другу.

Когда основной сервер не доступен, почта передается на резервный, когда основной сервер становится доступен, резервный передает почту основному.

  1.  Диагностика маршрута (tracеrоute) с использованием протокола UDP и ICMP.

Traceroute отправляет на несуществующий порт удаленного узла последовательность UDP-дейтаграмм.

Номер используемого порта по умолчанию 33434.

Алгоритм работы:

  1.  Посылаются дейтограммы с TTL=1 (время жизни пакета)
  2.  Первый же маршрутизатор уменьшает TTL на 1, т.е. TTL=0 и пакет уничтожается, а отправителю посылается ICMP сообщение Time Exceeded.
  3.  Посылаются дейтограммы с TTL=2 (время жизни пакета)
  4.  Первый же маршрутизатор уменьшает TTL на 1, т.е. TTL=1 и пакет проходит дальше.
  5.  Второй маршрутизатор уменьшает TTL на 1, т.е. TTL=1 и пакет уничтожается, а отправителю посылается ICMP сообщение Time Exceeded.
  6.  И т.д.
  7.  Попадая на получателя, пакет уничтожается, т.к. получатель не знает, что с ним делать (порт не существует), и отправителю посылается ICMP сообщение Destination Unreachable.

  1.  Функции регистратур InterNet на примере раздачи IP-адресов InterNet

Раздача IP-адресов осуществляется регистратурами.

Основные понятия:

1. IANA - The Internet Assigned Numbers Authority (Управление назначением адресов в Internet) - организация, осуществляющая контроль за распределением всего пространства Internet адресов, включая IP-адреса. IANA выделяет адресное пространство Региональным регистратурам в соответствии с их потребностями. Сервер http://www.iana.org/ .

 Главная база данных, по сетям, поддерживается Регистрационной службой Интернет (InterNIC - www.internic.net).

Базу можно посмотреть по адресу rs.internic.net и whois.internic.net.

Через WWW-интерфейс http://www.internic.net/whois.html

2. RIR - Regional Internet Registry (Региональная регистратура Internet) - организация, занимающаяся распределением адресного пространства в пределах одного из 4-х регионов (Северная Америка, Латинская Америка, Европа, Азия). Региональные регистратуры осуществляют координацию деятельности Локальных регистратур.

Северная Америка и Африка ниже экватора - поддерживается ARIN (American Registry for Internet Numbers) http://www.arin.net/ .

Латинская Америка и Караибские острова - поддерживается LACNIC (Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry) http://lacnic.net/ .

Европа ближний восток, центральная Азия, Африка до экватора - база данных поддерживается RIPE Network Coordination Centre (RIPE NCC) http://www.ripe.net/.

Базу можно посмотреть по адресу whois.ripe.net.

Через WWW-интерфейс http://www.ripe.net/db/whois/whois.html .

Документы по регистрации можно посмотреть здесь http://www.ripe.net/ripe/docs/alltitle.html

Азия и Тихоокеанский регион - поддерживается APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) http://www.apnic.net/ .

3. LIR - Local Internet Registries (Локальная регистратура Internet) - организация, занимающаяся распределением адресного пространства пользователям сетей (сервис-провайдерам и их абонентам) и оказанием сопутствующих регистрационных услуг. Как правило, Локальными регистратурами управляют крупные сервис-провайдеры и корпоративные сети.

LIR'ы делятся на:

Extra large

Large

Medium

Small

Extra small

Самая большая (Extra large) российская LIR - РосНИИРОС (Российский НИИ Развития Общественных Сетей) http://www.ripn.net .

Полный список европейских LIR'ов, по странам, можно посмотреть по адресу http://www.ripe.net/lir/registries/indices/data/ .

4. ISP - Internet Service Provider (сервис-провайдер Internet) - поставщик услуг Internet.

5. End-user (конечный пользователь) - организация, которая использует выделенное ей адресное пространство для работы своих сетей и подключенная к сети Internet.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51009. Методи підвищення технічної експлуатації суднових газотурбонагнетачів 3.04 MB
  Суднові двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) підрозділяють на поршневі і газотурбінні. Робочим тілом у них є гази, які утворюються при згоранні палива безпосередньо в циліндрах поршневих ДВЗ або спеціальних камерах газових турбін. Якщо теплову енергію, преобразуемую двигуном в механічну, використовують для обертання рушіів (на транспортних судах) або для основних виробничих цілей (на суднах технічного флоту)
51010. Устройство для задания интервалов времени (циклический таймер) 4.16 MB
  Прибор производственно-технического, военного или бытового назначения, в заданный момент времени выдающий определённый сигнал, либо включающий — выключающий какое либо оборудование через своё устройство коммутации электроцепи. Большей частью под таймерами подразумеваются устройства, отмеряющие заданный интервал времени
51011. Биологические истоки морального поведения. Как соотносится этика с другими механизмами регуляции общественных отношений 69 KB
  Охарактеризуйте биологические истоки морального поведения. Мораль способ регулирования отношений. Природа морали ее биологические истоки. Как соотносится этика с другими механизмами регуляции общественных отношений. Утверждение мыслителей. Понятие нормы. Социальные нормы как способ регулирования отношений (формы)...
51013. Українська мова. Усі плани-конспекти уроків. 5 клас. С.А. Омельчук 21.68 MB
  Значення мови в житті суспільства. Іменник. Велика буква і лапки віменниках. Поняття про розмовний, науковий, художній, офіційно-діловий та публіцистичний стилі мовлення. Діалог, його розігрування відповідно до запропонованої ситуації спілкування. Звуки мовлення. Голосні та приголосні звуки. Складні речення із безсполучниковим і сполучниковим звязком. Кома між частинами складного речення...
51014. Трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором и соединением обмоток типа «Звезда» 387.67 KB
  Рассматриваются вопросы устройства, принципа действия, рабочие и механические характеристики асинхронного двигателя. Учебно-методическое пособие предназначено для специалистов в области приборостроения и радиоэлектроники, инженерно-технических и научных работников, занятых разработкой, производством и применением электрических машин, а также студентов специальности «Приборостроения и радиоэлектроники (ПР)».
51016. Правовой аспект формирования доходов, его учет и анализ 150 KB
  Раскрыть сущность и содержание доходов и расходов организации; изучить методологические нормы и правила учета доходов и расходов организации; исследовать основные принципы классификации доходов и расходов организации; выработать практические рекомендации по совершенствованию учета доходов и расходов в организации...