84761

Глобальная сеть Internet. Краткая история создания и архитектурная концепция Internet

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Появлению сети Internet и стека протоколов TCP/IP предшествовала в середине 1960-х годов разработка сети, получившей название ARPANET. Разработчики - Стэндфордский исследовательский институт, Калифорнийский университет (Лос-Анжелес), университеты штатов Юта и Калифорния.

Русский

2015-03-21

916.28 KB

2 чел.

Лекция 15

4.4 Глобальная сеть Internet

4.4.1 Краткая история создания и архитектурная концепция Internet

Появлению сети Internet и стека протоколов TCP/IP предшествовала в середине 1960-х годов разработка сети, получившей название ARPANET. Разработчики - Стэндфордский исследовательский институт, Калифорнийский университет (Лос-Анжелес), университеты штатов Юта и Калифорния. Экспериментальная сеть из четырёх узлов была запущена в конце 1969 года, а к концу 1972 года в сети насчитывалось более 30 узлов.

В 1974 году были разработаны модели и протоколы TCP/IP для управления обменом данными в интерсетях и с 1 января 1983 года сеть ARPANET полностью перешла на протокол TCP/IP.

В конце 1970-х годов Национальный научный фонд США (National Science Foundation, NSF) начал разработку межуниверситетской сети, получившей название NSFNet, которая имела гораздо большую пропускную способность, чем ARPANET. В середине 1980-х годов произошло объединение сетей NSFNet и ARPANET, за которым закрепилось название INTERNET (Интернет).

В 1984 году была разработана система доменных имён (Domain Name System, DNS), а в 1989 году появилась концепция Всемирной паутины (World Wide Web,WWW) и были разработаны протокол передачи гипертекста НТТР (HyperText Transfer Protocol) и язык разметки гипертекста HTМL (HyperText Markup Language).

Благодаря отсутствию единого руководства и открытости технических стандартов Интернет объединил большинство существующих сетей и к началу 21 века стал популярным средством для обмена данными.

Структура сети Internet может быть представлена как множество компьютеров, называемых хостами, подключенных к некоторой единой интерсети, представляющей собой совокупность физических сетей, называемых подсетями, соединенных маршрутизаторами (рис.132).

В качестве подсетей могут выступать локальные сети, работающие под управлением некоторых аппаратно зависимых протоколов (Ethernet, Token Ring), или коммуникационные системы произвольной физической природы (модемные коммутируемые или выделенные линии, сети X.25, Frаmе Relay, FDDI, АТМ и др.). При этом все функции протокола IP выполняют хосты и маршрутизаторы, называемые узлами сети.

Рис. 132

4.4.2 Стек протоколов TCP/IP

Под стеком (семейством) протоколов TCP/IP в широком смысле обычно понимают весь набор реализаций стандартов RFC. Соответствие уровней TCP/IP уровням ОSI-модели и используемые на каждом уровне основные протоколы стека TCP/IP представлены в табл.4.3.

Модель стека протоколов TCPIIP содержит 4 уровня.

На первом уровне (Network interface - сетевой интерфейс) находится аппаратно зависимое программное обеспечение, реализующее передачу данных в той или иной среде. Среда передачи данных может  быть реализована различными способами: от простого двухточечного звена до сложной многоузловой коммуникационной структуры сети Х.25 или Frame Relay. Стек протоколов TCP/IP поддерживает все стандартные протоколы физического и канального уровней различных сетевых технологий: Ethernet, Token Ring, FDDI, РРР и другие.

На втором уровне (Internet - межсетевой) реализуется задача маршрутизации с использованием протокола IP. Вторая важная задача протокола IP - сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интерфейса для доставки данных, что обеспечивает много платформенное применение приложений, работающих под TCP/IP.

На третьем уровне (Transport - транспортный) решаются задачи надежной доставки пакетов и сохранение их порядка и целостности.

На четвёртом уровне (Application - прикладной) находятся прикладные задачи, запрашивающие сервис у транспортного уровня.

Основными особенностями стека протоколов TCP/IP являются:

• независимость от среды передачи данных;

• негарантированная доставка пакетов.

Информационные объекты (данные) передаваемые на разных уровнях в сети Интернет получили следующие наименования:

• сообщение (message) - блок данных, которым оперирует прикладной уровень, передаваемый от приложения к транспортному уровню с соответствующими этому приложению размером и семантикой;

• сегмент (segment) - блок данных, которым оперирует протокол ТСР на транспортном уровне;

• дейтаграмма (datagram) - блок данных, которым оперирует протокол UDP на транспортном уровне;

• пакет (packet) блок данных, называемый также IP- дейтаграммой, которым оперирует протокол IP на межсетевом уровне;

• кадр (frаmе) - аппаратно зависимые блоки данных, полученные в результате упаковки IР-дейтаграмм в формат, приемлемый для данной физической среды передачи данных и передаваемый на нижнем уровне ТСР/IР-модели, называемом «сетевым интерфейсом».

Протоколы прикладного уровня

FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов), предназначенный для передачи файлов в сети и доступа к удалённым хостам, реализует следующие функции:

• подключение к серверам FTP;

• просмотр содержимого каталогов;

• загрузка файлов с сервера или на сервер.

FTP функционирует поверх транспортного протокола ТСР и использует порт 20/TCP для передачи данных и порт 21/ТСР для передачи команд. В протоколе FTP предусмотрены возможности аутентификации и передачи файла с прерванного места, если передача файла была прервана по какой-то причине.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol - простой протокол передачи файлов) предназначен главным образом для первоначальной загрузки бездисковых рабочих станций. TFTP использует транспортный протокол UDP и порт 69/UDP. В отличие от FTP, протокол TFTP не содержит возможностей аутентификации, хотя возможна фильтрация по IР-адресу.

BGP (Border Gateway Protocol - протокол граничного шлюза) основной протокол динамической маршрутизации в Интернете, предназначенный для обмена информацией о маршрутах между автономными системами. Функционирует поверх протокола транспортного уровня ТСР и использует порт 179/ТСР.

НТТР (HyperText Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста) предназначен для передачи данных (изначально - в виде гипертекстовых документов) на основе клиент-серверной технологии. НТТР в настоящее время используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol протокол динамической конфигурации узла) предназначен для автоматического распределения между компьютерами IР-адресов и конфигурационных параметров, необходимых для работы в сети TCP/IP. Протокол реализуется в так называемом DHCP-сервере по клиент-серверной технологии путём выдачи IР-адреса и конфигурационных параметров в ответ на поступивший запрос от компьютера. Протокол DHCP использует транспортный протокол UDP и порты 67/UDP и 68/UDP.

SNМP (Simple Network Management Protocol - протокол простого управления сетями) предназначен для управления и контроля за сетевыми устройствами и приложениями в сети передачи данных путём обмена управляющей информацией. Протокол SNМP встроен во все сетевые ОС и использует транспортный протокол UDP и порты 161/UDP и 162/UDP.

DNS (Domain Name System - система доменных имён) представляет собой компьютерную распределённую иерархическую систему для получения информации о доменах, чаще всего для получения IР-адреса по символьному имени хоста (компьютера или устройства). Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по одноименному протоколу. Протокол DNS встроен во все сетевые ОС и использует транспортные протоколы ТСР и UDP и, соответственно, порты 53/ТСР и 53/UDP.

SIP (Session lnitiation Protocol) - протокол установления сеанса, предназначенный для установления и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым (видео- и аудиоконференции, онлайн-игры).

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - простой протокол передачи почты, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP.

РОР3 (Post Office Protocol Version 3) - протокол почтового отделения, версия 3, обычно используемый почтовым клиентом в паре с протоколом SMTP для получения сообщений электронной почты с сервера. Протокол РОР3 использует транспортный протокол ТСР и порт 110/ТCP. Альтернативным протоколом для сбора сообщений с почтового сервера является протокол lМAP.

IМAP (Internet Message Access Protocol) - протокол доступа к электронной почте Интернета, как и РОР3 , служит для работы со входящими письмами, однако обеспечивает ряд дополнительных функций, предоставляя пользователю доступ к хранилищу электронных писем на сервере так, как будто эти письма находятся на его компьютере. РОР3 использует транспортный протокол ТСР и порт 143/ТСР. Для отправки писем используется протокол SМТР.

TELNET (TELetype NETwork) - виртуальный текстовый терминал, предназначенный для реализации текстового интерфейса в сети с использованием транспортного протокола ТСР (стандартный порт 23/ТСР).

РРТР (Point-to-point tunneling protocol) - туннельный протокол типа точка-точка, позволяющий компьютеру устанавливать защищённое соединение с сервером за счёт создания специального туннеля в незащищённой сети. РРТР инкапсулирует кадры РРР в IР-пакеты для передачи через Интернет и может использоваться для организации туннеля между локальными сетями. РРТР использует ТСР-соединение для обслуживания туннеля.

Протоколы транспортного уровня

TCP (Transmission Control Protocol) протокол управления передачей данных с установлением соединения, реализующий обмен данными между двумя узлами на основе некоторого соглашения об управлении потоком данных.

UDP (User Datagram Protocol) - дейтаграммный протокол передачи данных в виде независимых единиц - дейтаграмм (datagram).

RTP (Real-time Transport Protocol) предназначен для передачи трафика реального времени. Заголовок RТР-пакета содержит данные, необходимые для восстановления голоса или видеоизображения в приёмном узле, о типе кодирования информации (JPEG, МPEG и т. п.) а также временную метку и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты. В качестве нижележащего протокола транспортного уровня, как правило, используется протокол UDP.

Протоколы межсетевого уровня

IP (Internet Protocol) основной протокол стека TCP/IP, реализующий передачу пакетов по IР-сети от узла к узлу. Протокол IP:

а) не гарантирует доставку пакетов, целостность пакетов и сохранение порядка потока пакетов;

б) не различает логические объекты (процессы), порождающие поток данных.

Эти задачи решают протоколы транспортного уровня ТСР и UDP, реализующие различные режимы доставки данных. В отличие от IP протоколы транспортного уровня различают приложения и передают данные от приложения к приложению.

В настоящее время на смену протоколу IP версии 4 (IPv4) приходит протокол версии 6 (IPv6).

ICМP (Internet Control Message Protocol) - межсетевой протокол управляющих сообщений, используемый в основном для передачи сообщений об ошибках и исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, а также выполняющий некоторые сервисные функции.

ICMP-сообщения генерируются при нахождении ошибок в заголовке IP пакета, при отсутствии маршрута к адресату, а также используются маршрутизаторами для обновления записей в таблице маршрутизации отправителя и для управления скоростью отправки сообщений отправителем. IСМР-сообщения инкапсулируются в IP пакеты.

ICМP является неотъемлемой частью IP, но при этом не делает протокол IP средством надёжной доставки сообщений. Для этих целей существует протокол ТСР.

IGМP (Internet Group Management Protocol) - протокол управления группами Интернета, предназначенный для управления групповой (multicast) передачей данных в IР-сетях версии 4 (IPv4). IGМP используется маршрутизаторами и IР-узлами для организации групп сетевых устройств, а также для поддержки потокового видео и онлайн-игр, обеспечивая эффективное использование сетевых ресурсов.

ARP (Address Resolution Protocol - Протокол разрешения адресов) предназначен для определения физического адреса устройства (МАС-адреса) по его IР-адресу.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Протокол обратного определения адреса) предназначен для определения IР-адреса устройства по его физическому адресу (МАС-адресу).

RIP (Routing Infоrmаtiоn Protocol) - протокол маршрутизации типа DVА, реализующий алгоритм обмена информацией о доступных сетях и расстояниях до них путём периодической рассылки широковещательных пакетов.

OSPF (Ореn Shortest Path First) - протокол маршрутизации типа LSA, реализующий алгоритм обмена информацией о состоянии каналов, путём периодического тестирования состояния каналов с соседними маршрутизаторами. Протокол OSPF разработанный для применения в сети Интернет и используется в других больших сетях (NetWare, SNA, XNS, DECNet).

Протоколы канального уровня («сетевой интерфейс»)

SLIP (Serial Line IP) - первый стандарт канального уровня для выделенных линий, разработанный специально для стека протоколов TCP/IP, который благодаря простоте может использоваться как для коммутируемых, так и для выделенных каналов. SLIP поддерживается только протоколом сетевого уровня IP.

HDLC (High-level Dat a Link Control Procedure) — высокоуровневый протокол управления каналом - стандарт ISO для выделенных линий, представляющий собой семейство протоколов LAP (Link Access Protocol). HDLC относится к бит-ориентированным протоколам.

РРР (Point-to-Point Protocol) - протокол двухточечного соединения, пришедший на смену протоколу SLIP и построенный на основе формата кадров протоколов семейства HDLC с дополнением собственных полей. РРР является стандартным протоколом Интернета и так же, как протокол HDLC, представляет собой семейство протоколов.

4.4.3 Адресация в IР -сетях

В стеке протоколов TCPIIP используются три типа адресов (рис.133):

• физические (локальные) адреса, используемые для адресации узлов в пределах подсети, например: МАС-адреса, если подсеть  использует технологии Ethernet, Token Ring, FDDI, или IРХ-адреса, если подсеть на основе технологии IPX/SPX;

• сетевые (IP-адреса), используемые для идентификации узлов в пределах всей составной сети (подсети);

• доменные имена символьные идентификаторы узлов, которыми оперируют пользователи.

Рис. 133

Наличие трёх уровней адресации в IР-сетях требует применения процедур преобразования адресов разных уровней для установления соответствия между ними. Эти процедуры реализуются соответствующими протоколами, преобразующими адреса одного типа в другой.

Наиболее удобными для пользователей являются доменные имена, называемые также доменными адресами. Маршрутизация передаваемых данных в сети выполняется на основе сетевых адресов. В то же время, все устройства в компьютерной сети однозначно идентифицируются уникальными адресами канального уровня, в частности МАС-адресами в локальных сетях Ethernet и Token Ring.

Преобразование адресов в IР-сетях осуществляется в соответствии со схемой, представленной на рис.134.

Рис. 134

4.4.3.1 Сетевые IP-адреса

IР-адрес идентификатор сетевого соединения (сетевого интерфейса). IР-адреса представляют собой 32-битовые ориентированные на решение основной задачи идентификаторы, протокола IP-маршрутизации. Для удобства представления IР-адресов используется цифровое их написание в виде десятичного представления 4 байт, разделенных точками, например: 192.171.153.60.

Первоначально в Интернете была принята так называемая классовая адресация. Все IР-адреса разделены на 5 классов (от А до Е), представленных на рис.135, но практическое применение находят в основном три первых класса: А, В и C. Класс D предназначен для задания группового адреса, а класс Е - не используется (зарезервирован для последующего использования).

IР-адрес состоит из двух полей: поле «Номер сети, представляющий собой адрес физической сети (подсети), и поле «Номер узла», выделяющий в этой подсети конкретное устройство (хост).

Рис. 135

Признаком принадлежности адреса к определённому классу служат первые биты адреса: если первый бит равен 0, то адрес принадлежит классу А, если первый бит равен 1, а второй - 0, то адрес принадлежит классу В и т.д.

Принадлежность адреса к тому или иному классу определяет размер сети (табл.4.4):

• класс А соответствует большой сети с максимальным числом узлов ;

• класс В соответствует средней сети с числом узлов до 65534;

• класс С соответствует малой сети с числом узлов до .

Максимальное количество узлов в сети определяется количеством двоичных разрядов n, отводимых под номер узла:  , то есть исключаются два номера:

• нулевой (все разряды равны 0); адрес с нулевым значением номера узла означает адрес сети;

единичный (все разряды равны 1); адрес с единичными значениями номера узла является широковещательным и означает передачу пакета всем узлам сети.

IР-адрес построен таким образом, чтобы поля «Номер сети» и «Номер узла» можно было бы выделить быстро, что особенно сказывается на эффективности маршрутизации (малые временные затраты на выделение адреса «Номер сети»).

Поскольку IР-адрес идентифицирует сетевое соединение, а не узел, то отсюда вытекает принципиальное ограничение: если компьютер переносится из одной подсети в другую, он должен обязательно изменить IР-адрес.

IР-адресация поддерживает специальные адреса (рис.136), обращенные к множеству узлов и/или сетей и делящиеся на два класса:

• широковещательные (broadcast), обращенные ко всем;

• групповые (multicast), обращенные к заданному множеству объектов.

Все возможные специальные адреса, перечислены в табл.4.5.

Рис. 136

Адрес 1 - "пустышка" или неопределённый адрес, используемый в инициализационной процедуре, когда рабочая станция не знает своего IP-адреса или хочет его согласовать; используется только как адрес отправителя, но никогда как адрес получателя.

Адрес 2 - адрес конкретного узла (ххх . . . х) в той же сети, что и узел-отправитель; применяется в случае, когда узел-отправитель не знает идентификатора сети, в которой работает, например при инициализации бездисковой рабочей станции, которая при включении вообще ничего не знает ни о сети, ни о себе; используется только как адрес получателя и никогда как адрес отправителя.

Адрес 3 - адрес сети (но не узла).

Адрес 4 - локальный или ограниченный широковещательный адрес (limited или lосаl broadcast address); используется, когда идентификатор сети по каким-либо причинам неизвестен; для использования не рекомендуется.

Адрес 5 - прямой широковещательный адрес (direct broadcast address), обращенный ко всем узлам данной сети.

Адрес 6 - тестовый адрес, в котором первый байт имеет значение 127, а оставшееся поле не специфицировано; используется для задач отладки и тестирования, не является адресом никакой сети, и маршрутизаторы никогда не обрабатывают его; также называется адресом обратной петли (loopback address), поскольку пакет с таким адресом, посланный на интерфейс loopback возвращается на тот же интерфейс, не выходя за пределы подсети.

Интерфейс loopback имеет несколько применений. Он может быть использован сетевым клиентским программным обеспечением, чтобы общаться с серверным приложением, расположенном на том же компьютере. Этот механизм полезен для тестирования служб, не подвергая их безопасность риску, как при удаленном сетевом доступе.

В стандартах Интернета определено несколько так называемых автономных адресов, рекомендуемых для автономного использования в пределах одной под сети и необрабатываемых маршрутизаторами:

• в классе А: 10.0.0.0 (1 сеть);

• в классе В : 172.16.0.0 - 172.31.0.0 (16 сетей);

• в классе С : 192.168.0.0 - 192.168.255.0 (256 сетей).

В качестве группового адреса используются адреса класса D. Групповой адрес может объединять узлы из разных физических сетей путем использования в маршрутизаторах специальных протоколов групповой маршрутизации. Каждый узел может в любой момент подключиться к определенной адресной группе или выйти из нее.

Групповые адреса назначаются NIC и разделяются на два класса:

• постоянные - для непрерывно существующих групп (так называемые «всем известные адреса» - well-known addresses);

• временные - для организуемых на некоторый срок групп, которые существуют до тех пор, пока в группе сохраняется хотя бы один член (так называемые «временные адресные группы» - transient multicast groups).

Распространение групповых сообщений по интерсети ограничивается временем жизни (time-to-live) IР-пакета.

Использование масок для IP-адресов

Маска представляет собой 32-разрядный двоичный код, содержащий в нескольких первых (старших) разрядах «единицы», а в остальных - «нули». Количество единиц в маске определяет границу номера (идентификатора) сети. Другими словами, единичные значения маски позволяют выделить из IР-адреса номер сети, а оставшиеся младшие разряды IР-адреса определяют номер узла в этой сети.

Использование масок для IР-адресов позволяет расширить адресное пространство и сделать систему адресации более гибкой, не привязанной к классам IР-адресов (А, В или С).

Пример. Пусть заданы:

IР-адрес: 126.65.32.5 и маска: 255.192.0.0 .

IР-адрес 126.65.32.5 соответствует адресу узла 0.65.32.5 в сети 126. 0. 0. 0 .

Запишем IР-адрес и маску в двоичном виде·

IP -адрес: 01111110.01000001.00100000.00000101

маска:      11111111.11000000.00000000.00000000

Тогда:

адрес сети: 01111110.01 или 126.64.0.0

адрес узла: 000001.00100000.00000101 или 0.1.32.5

Таким образом, вместо сети 126.0.0.0, принадлежащей к классу А, при наличии маски имеем сеть 126.64.0.0, которая не принадлежит ни одному из классов А, В или С. Максимальное количество узлов в этой сети определяется длиной поля адреса, используемого для нумерации узлов, то есть количеством нулевых разрядов в маске. В нашем примере это 22 разряда, следовательно, максимальное количество узлов в сети будет равно .

Для стандартных классов сетей маски имеют вид:

класс А: 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);

класс В: 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0);

класс С: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).

Часто использование маски указывается в виде: 116.165.42.35/12, где число 12 определяет количество единичных разрядов в маске для IР-адреса 116.165.42.35.

Распределение IР-адресов может выполняться двумя способами:

• централизованное распределение, реализуемое специальными органами регистрации глобальных адресов, распределяющими адреса в сети Интернет и образующими иерархическую структуру (рис.137);

• автоматизированное распределение, реализуемое в сетях с единым административным управлением с использованием протокола назначения адресов DHCP.

Протокол для автоматического назначения IР-адресов — Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) - может поддерживать следующие способы распределения адресов (рис.138):

Рис. 137

• ручное распределение - с участием администратора сети, причем DHCP-сервер всегда выдает определенному клиенту один и тот же назначенный ему администратором адрес;

• автоматическое статическое распределение — DHCP-сервер при первом подключении клиента выбирает из пула наличных IР-адресов произвольный IР-адрес, который при последующих подключениях клиента не меняется;

• автоматическое динамическое распределение — DHCP-cервер при каждом обращении клиента выдает IР-адрес на ограниченное время - время аренды, причем впоследствии этот адрес может быть предоставлен другому компьютеру; это позволяет строить IР-сеть с числом узлов, превышающим количество имеющихся в распоряжении администратора IР-адресов.

Кроме IР-адреса DHCP-сервер может назначить клиенту другие параметры стека TCP/IP, например:

Рис. 138

маску;

IР-адрес маршрутизатора по умолчанию;

IР-адрес сервера DNS;

доменное имя компьютера и т. п.

Постоянный рост сети Интернет ведет к дефициту IP-адресов, особенно адресов класса А. Кроме того, имеющееся в распоряжении некоторой сети адресное пространство часто используется нерационально, например, используются не все адреса из 254 имеющихся в распоряжении сети класса С.

Использование масок переменной длины для IР-адресов позволяет не только расширить адресное пространство за счет увеличения количества номеров сетей, но и экономно выделять IР-адреса.

Например, если в какой-то небольшой сети находится десяток узлов, то очевидно, что неразумно выделять ей номер сети даже класса С, обеспечивающей нумерацию 254-х узлов. Гораздо более эффективным будет выделение для этой сети небольшого количества IР-адресов.

Для выделения ограниченного количества IР-адресов разработана технология бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR - Classless Inter-Domain Routing), использующая бесклассовую адресацию и позволяющая гибко распределять IР-адреса.

Для реализации технологии CIDR необходимо, чтобы организация, распределяющая IР-адреса, имела в наличии непрерывный диапазон адресов. Это предоставляет возможность выделять сетям некоторое количество IР-адресов, имеющих одинаковый nрефикс, то есть одинаковые значения в нескольких старших разрядах. На рис.139 показан пример, иллюстрирующий принцип выделения адресов из общего пула адресов для сетей разных размеров.

Из рисунка видно:

Рис. 139

• пул Р1 имеет префикс длиной 28 двоичных разрядов и 4 разряда под нумерацию узлов, что позволяет про нумеровать 16 узлов небольшой сети;

• пул Р2 имеет префикс длиной 26 разрядов и 6 разрядов под нумерацию узлов, что позволяет пронумеровать 64 узла;

• пул Р3 с префиксом длиной 26 разрядов позволяет про нумеровать 1024 узла.

При таком выделении адресов необходимо, чтобы:

• количество выделяемых адресов было кратно степени двойки;

• начальная граница выделяемого пула адресов была кратна требуемому количеству узлов.

Благодаря технологии CIDR имеется возможность нарезать блоки адресов в соответствии с действительными потребностями каждой сети.

4.4.3.2 Протоколы разрешения адресов ARP и RARP

Определение физического адреса устройства (МАС-адреса) по его IР-адресу и  наоборот, IР-адреса по МАС-адресу, решают входящие в IP-стек два протокола:

• ARP (Address Resolution Protocol - Протокол разрешения адресов)

• RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Протокол обратного определения адреса) соответственно рис.140.

Протокол ARP поддерживает в каждом узле (сетевом адаптере или порту маршрутизатора) АRP-таблицу, содержащую (рис.141):

Рис. 140

• IР-адрес;

• МАС-адрес;

• тип записи (динамический, статический).

По этой таблице узел может определить физический адрес (МАС-адрес) узла назначения, находящегося в этой же сети, по известному IP-адресу и указать его в заголовке кадра канального уровня. Если в ARP-таблице отсутствует запись для некоторого IР-адреса, то узел формирует широковещательное сообщение - АRP-запрос, в котором запрашивает физический адрес узла назначения. Все узлы сети принимают этот запрос, однако лишь один узел, IР-адрес которого совпадает с указанным в ARP-запросе, отвечает на него, высылая АRP-ответ со своим физическим адресом непосредственно узлу, приславшему ARP-запрос. Последний записывает в ARP- таблицу найденное соответствие между IР-адресом и МАС-адресом и в дальнейшем не запрашивает его при повторных обращениях к этому узлу. Протокол ARP предполагает, что узлы знают свои IР-адреса.

Рис. 141

Статические записи создаются вручную и существуют, пока соответствующий узел (компьютер или маршрутизатор) не будет выключен.

Динамические записи создаются протоколом ARP как по собственным ARP-запросам, так и путем извлечения из широковещательных запросов IP- и МАС-адресов отправителя. Динамические записи периодически обновляются. Если в течение определенного интервала времени (порядка нескольких минут) адрес не использовался, то он исключается из таблицы.

В глобальных сетях, не поддерживающих широковещательные сообщения, ARP-таблицы формируются администратором вручную и помещаются на какой-либо хост, либо выделяется специальный маршрутизатор, который автоматически ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов этой автономной сети.

Протокол RARP используется в случае, если узел — бездисковая рабочая станция, у которой только что включили питание и она не только ничего не знает о себе и окружающих, но и не может произвести дистанционную загрузку операционной системы, которая хранится на сетевом диске.

Узел широковещательно вызывает обслуживающий его сервер, закладывая в запрос свой физический адрес (при этом узел может даже не знать адреса сервера). В сети находится по меньшей мере один обслуживающий такие запросы сервер (RARP-сервер), который распознает запрос от рабочей станции, выбирает из некоторого списка свободный IP-адрес и шлет этому узлу сообщение с необходимой информацией:

• динамически выделенный узлу IР-адрес;

• свой физический адрес;

• IР-адрес и т.д.

Поскольку при таком механизме отказ RARP-сервера очень критичен в том смысле, что без его услуг не заработает целый ряд рабочих станций, то обычно сеть конфигурируется так, чтобы протокол RARP поддерживало несколько серверов в сети.

4.4.3.3 Система доменных имен DNS

Доменное имя - символьное имя компьютера.

В стеке TCP/IP применяется система доменных имен с иерархической древовидной структурой (рис.142), допускающей использование в имени произвольного количества составных частей.

Совокупность имен, у которых несколько старших составных частей совпадают, образуют домен (domain) имен.

Примерами доменных имён организаций являются:

• соm - коммерческие организации;

• edu - образовательные организации;

• gov - правительственные организации;

• org - некоммерческие организации;

• net - организации поддержки сетей.

Рис. 142

Соответствие между доменными именами и IР-адресами может устанавливаться как средствами локального узла, так и средствами централизованной службы, реализуемой системой доменных имён.

Система доменных имен (Domain Name System - DNS) - централизованная служба, основанная на распределенной базе отображений «доменное имя — IР-адрес».

Служба DNS использует в своей работе протокол типа «клиент - сервер», в котором определены такие понятия как DNS-сервер, поддерживающий распределенную базу отображений, и DNS-клиент, обращающийся к DNS-серверу с запросом. DNS-сервер использует текстовые файлы формата «IР-адрес - доменное имя».

Служба DNS является распределенной. Каждый DNS-сервер хранит имена следующего уровня иерархии и кроме таблицы отображений имен содержит ссылки на DNS-серверы своих поддоменов, что упрощает процедуру поиска.

Для ускорения поиска IР-адресов в DNS-серверах применяется процедура кэширования проходящих через них ответов на определенное время - от нескольких часов до нескольких дней.

Сценарий работы с DNS представлен на рис.143.

Рис. 143


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4898. Основы маркетинга. Анализ рыночной ситуации в маркетинге. Конспект лекций 857.5 KB
  Введение в маркетинг План: Маркетинг и социально-экономическое развитие страны. Сущность и основные понятия маркетинга. Краткая история маркетинга и особенности его становления в России. Маркетинг как составная часть мене...
4899. Логістика. Навчально-методичний посібник 1.15 MB
  Метою вивчення дисципліни є формування системи знань з теорії, методології, методики та організаційних основ логістичного управління ресурсними потоками в національній економіці вивчення практики логістичного обслуговування споживачів різнома...
4900. Социологические исследования в библиотеках 968 KB
  В содержании и условиях деятельности российских библиотек происходят глубокие изменения. Библиотекам необходимо не только адаптироваться к новым экономическим, политическим, социокультурным условиям, но и выработать инновационные стратегии своего по...
4901. Управление персоналом: понятие и подходы 34.59 KB
  Управление персоналом: понятие и подходы Предприятие (организация, фирма), будучи целостной производственно-хозяйственной системой, тем не менее может быть представлено как совокупность составляющих ее элементов (подсистем), естественно взаимосвязан...
4902. Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения 621 KB
  Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения Модели жизненного цикла разработки ПО Определение модели ЖЦ разработки ПО Проект – это уникальный процесс, в ходе выполнения которого получают уникальный продукт. Таким об...
4903. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем 1013.5 KB
  CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем Несмотря на высокие потенциальные возможности CASE-технологии (увеличение производительности труда, улучшение качества программных продуктов, поддержка унифицированн...
4904. Современные методы и средства проектирования информационных систем 754.5 KB
  Современные методы и средства проектирования информационных систем Основы методологии проектирования ИС Жизненный цикл по ИС Модели жизненного цикла ПО Методологии и технологии проектирования ИС. Общие...
4905. CASE-технологии. Консалтинг в автоматизации бизнес-процессов 3.01 MB
  В современных условиях динамично развивается рынок комплексных интегрированных систем автоматизации предприятий и учреждений самого различного профиля (финансовых, промышленных, офисных) и самых различных размеров с разнообразными схемами иерархии, ...
4906. Споживні властивості макаронних виробів торгової марки «Чумак» Вермішель та Ракушки 963 KB
  Макаронні вироби дуже поживні через те, що складаються з пшеничного борошна і для їх приготування вже для вживання безпосередньо в їжу не потрібно багато часу і вмінь. Найчастіше їх вживають як гарнір до будь-яких мясних страв або як самостійне блюдо.