Архитектура интегрированной сети

Критерии выбора маршрута:

Ø  Время прохождения

Ø  Надежность передачи данных

18.  Архитектура интегрированной сети.

Интегрированная сеть (составная, интерсеть) – совокупность нескольких сетей.

Сети, входящие в интерсеть называются подсетями, составными сетями. Это могут быть как локальные, так и глобальные сети.

Внутри каждой подсети узлы взаимодействуют по единой для нее технологии. А сетевой протокол обеспечивает связь между подсетями любых технологий, т. е. между любой произвольной парой узлов интерсети. Он выступает как координатор, организующий работу всех подсетей, лежащих на пути пакета в интерсети.

В каждой подсети сетевой протокол использует её технологию.

Локальный адрес – адрес узла, присвоенный в соответствии с локальной технологией подсети.

Сетевой адрес – это № сети (уникальная нумерация подсетей) и № узла в этой сети (локальный адрес (IPX/SPX); число, не связанное с локальной технологией, но однозначно идентифицирующее узел в пределах данной полсети).

При использовании локального адреса сетевой становится зависимым от локальной технологии (сетевые адреса IPX/SPX в интерсетях с MAC и аналогичных).

Подход с использованием числа более универсален (характерен для стека TCP/IP).

Т. о. каждый узел интерсети имеет как локальный, так и универсальный сетевой адрес.

Все данные, проходящие по интерсети, получают на сетевом уровне заголовок сетевого уровня. Заголовок + данные = пакет.

19.  Принципы маршрутизации.

Маршрутизация – передача пакетов между 2мя конечными узлами составной сети, основная задача сетевого уровня.

Маршрутизатор – программно-аппаратный комплекс, имеющий несколько портов (от 2ух), к которым присоединяются сети.

Порт маршрутизатора рассматривается как узел сети, который имеет собственный сетевой и локальный адрес в той подсети, которую к нему подключили (маршрутизатор – совокупность узлов).

Маршрут – последовательность маршрутизаторов, которую должен пройти пакет от отправителя до получателя.

В сложных сетях могут быть альтернативные маршруты.

Задачу выбора маршрута решают маршрутизаторы и конечные узлы. Он выбирается на основании информации о конфигурации сетей, критерия (задержка прохождения маршрута, средняя пропускная способность маршрута, минимизация промежуточных маршрутизаторов). На конечном узле проверяется пакет, и нужно ли его отправлять дальше. Если нужно, то решается задача маршрутизации. Она осуществляется по таблицам, которые одинаковы для конечных узлов и маршрутизаторов.

20.  Протоколы маршрутизации.

Протоколы маршрутизации (RIP, OSPF, NLSP) предназначены для передачи пользовательских данных (сетевые протоколы – служебная информация). Они так же выполняют функции сетевого уровня модели OSI (обмен информацией о топологии, составление таблиц, выбор маршрута), участвуют в доставке пакетов адресату через интерсеть (но все для пользовательских данных).

Протоколы маршрутизации используют сетевые протоколы как транспортное средство.

Таблицы маршрутизации (в маршрутизаторах) содержат № сетей, соединённых в интерсеть. Таблица создается путём обмена по своей инициативе между маршрутизаторами специальными служебными пакетами, в которых находится информация об известных им сетях в составной сети, других маршрутизаторах и о связах этих сетей в маршрутизаторах. Учитывается не только топология сети, но и пропускная способность, состояние, что позволяет адаптироваться к изменениям конфигурации сети, передавать пакеты в сетях с произвольной топологией и с замкнутыми контурами.

С помощью протоколов маршрутизации составляется карта связей сети, что позволяет строить рациональные маршруты для передачи пакетов.

21.  Стек протоколов TCP/IP.

Стек был разработан по инициативе Министерства Обороны США для связи экспериментальной сети ArcoNet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов разнородной вычислительной техники.

Лидирующая роль TCP/IP:

Ø  Наиболее завершенный стандартный и популярный стек сетевых протоколов

Ø  Метод получения доступа к сети Интернет

Ø  Стек использует транспортные услуги Интернета и гипертекстовую технологию

Ø  Гибкая технология для соединения разнородных систем (как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов)

Ø  Устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений «клиент-сервер»

В стеке определены 4 уровня, которые решают задачу организации надежной и производительной работы интерсети, части которой построены на разных сетевых технологиях.

22.  Прикладной, транспортный, межсетевого взаимодействия уровни стека TCP/IP.

В стеке протокола TCP/IP определены 4 уровня, которые решают задачу организации надежной и производительной работы интерсети, части которой построены на разных сетевых технологиях.

Уровни стека:

Ø  Прикладной

Соответствует 3ем верхним уровням модели OSI (прикладной, представительный, сеансовый). Объединяет службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. Стек TCP/IP включает в себя большое количество протоколов и служб прикладного уровня (протокол копирования файлов FTP, эмуляция терминала TelNet, простой протокол передачи эл. почты SMTP, протокол передачи гипертекстовой информации HTTP). Протоколы прикладного уровня устанавливаются на хостах. Реализуется программными системами с архитектурой «клиент-сервер». Отрабатывает только логику, не интересуется способами передачи данных по сети. Использует протоколы нижних уровней как набор инструментов.

Ø  Транспортный (основной)

Типы предоставляемого сервиса вышележащему уровню:

o  Гарантируемая доставка (протокол управления передачей TCP)

o  Доставка по возможности (протокол пользовательский дэйтаграмм UDP)

Устанавливается на хостах.

Ø  Межсетевого взаимодействия

Данный уровень – основа всей архитектуры TCP/IP. Обеспечивает перемещение пакетов в пределах всей составной сети. Протоколы уровня поддерживают интерфейс с вышележащим транспортным уровнем, который предоставляет запросы на передачу данных. Основной протокол этого уровня – IP, он отвечает за передвижение пакета между подсетями от одного граничного маршрутизатора до другого до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. Устанавливается на хостах и всех шлюзах.

23.  Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека TCP/IP.

Протоколы прикладного уровня работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей, поэтому смена сетевого оборудования не влияет на работу приложений, если они имеют доступ к сетевым возможностям протоколов сетевого уровня.

Протоколы транспортного уровня больше зависят от сети, т. к. они организуют интерфейс уровней, непосредственно организующих передачу данных по сети. Однако они устанавливаются только на конечных узлах.

Протоколы 2ух нижних уровней (протоколы межсетевого уровня и сетевых интерфейсов) сетезависимы, т. к. они устанавливаются на всех шлюзах и хостах.

24.  Формат пакета IP.

Пакет IP состоит из:

Ø  Поля данных

Ø  Заголовка

o  Поле номера версии VERS (версия протокола IP)

o  Поле длины заголовка HLEN пакета IP (4 бита, длина заг-ка в 32ух битовых словах(20 байт 5 слов в 32 бита), мб увеличена за счет доп. байт из поля резерва)

o  Поле типа сервиса SERVISE TYPE (1 байт)

§  Первые 3 бита – приоритет пакета PRECEDENCE (0-7)

§  3 бита – критерий выбора маршрута (D – min задержки, T – max проп. сп-ти, R – max над-ти доставки)

o  Поле общая длина (заголовок + поле данных) TOTAL LENGTH (2 байта)

o  Поле идентификатора пакета IDENTIFICATION (2 байта) распознает фрагменты исходного пакета, фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля

o  Поле флаги FLAGS (3 бита)

§  DF=1 запрет фрагментации, промежуточный/последний фрагмент исходного пакета

§  MF – промежуточный фрагмент в пакете

o  Поле смещения фрагмента FRAGMENT OFFSET (13 бит) – смещение поля данных пакета фрагмента относительно начала общего поля данных исходного пакета. Используется при сборке/разборке фрагментов пакета, при передаче между сетями с различными максимальными длинами пакетов

o  Поле времени жизни TIME TO LIVE (1 байт) – предельный срок, в течении которого, пакет может перемещаться по сети.

o  Протокол PROTOCOL (1 байт) – какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет

o  Поле контрольная сумма HEADER CHECKSUM (2 байта) рассчитывается по всему заголовку

o  Поле адреса источника SOURSE IP ADRESS (32 бита)

o  Поле адреса назначения DESTINATION IP ADRESS (32 бита)

o  Поле резерва IP OPTIONS необязательное, обычно для отладки сети

25.  Управление фрагментацией.

Максимальный размер поля данных IP-пакета 65535 байт, поэтому протоколы транспортного уровня TCP и UDP могут передавать сообщения такой длины для транспортировки через интерсеть. IP может разбивать слишком длинные сообщения на более короткие пакеты и создавать служебные поля для последующей сборки.

MTP – максимальная единица транспортировки. Максимальный размер поля данных кадра, в которое IP помещает свой пакет (эзернет 1,5 тыс байт, ФДДАЙ – 4096, х.25 – 128).

Фрагментация пакетов происходит на маршрутизаторах и хостах. IP уровень получает пакет от транспортного уровня. Если размер пакета больше размера поля данных кадра сети, с которой связан отправитель пакета, то протокол IP разбивает его на 2 фрагмента, в первом пакете фрагмента устанавливает признак фрагментации и присваивает идентификатор, величина поля смещения = 0, во 2ом сдвигается на величину равную размеру 1го пакета, признак фрагментации во 2ом фрагменте = 0, что указывает на т, что он последний. Общая величина IP фрагмента равна величине самого фрагмента +20 байт заголовка IP-пакета. Далее эти фрагменты с компьютера отправляются на канальный, потом физический уровни отправителя. После чего они поступают на маршрутизатор. Маршрутизатор по сетевому адресу определяет, в какую сеть надо отправить пакет. Если сеть назначения имеет длину поля данных кадра меньше чем длина полученных пакетов, то он извлекает IP-пакет из кадра сети и каждый из них делит ещё раз пополам по той же схеме, потом упаковывает в кадры сети-получателя и отправляет дальше. Иначе просто отправляет дальше без деления. Правильный порядок соединения фрагментов обеспечивает значение смещения. Пакеты не укрупняются по пути. При приходе 1го пакета получателю начинается отсчет времени ожидания остальных фрагментов Если последний фрагмент прийти не успевает, то все уже полученные удаляются, а узлу-отправители отправляется сообщение об ошибке.