Роль стека протоколов TCP/IP в развитии сетей В настоящее время TCP/IP является самым популярным стеком протоколов. В состав этого стека входят наиболее часто используемые протоколы, которые обсуждаются в данной книге. В большинстве приложений не реализована поддержка

Многоуровневая нумерация Элемент также поддерживает многоуровневую нумерацию - такую как 3.1.2.5 и т. п. Для работы с ней нужно установить атрибут level в «multiple». При помощи атрибута count можно указать, узлы какого типа вы хотите нумеровать, установив этот атрибут в

Многоуровневая модель Увеличение возможностей масштабирования и требования большей функциональной совместимости приводят к модели с большим количеством уровней, как показано на рис. 5.2. Клиентский интерфейс перемещается в центр модели; он объединяется с одним или

11.3.2. Раскрутка стека Поиск catch-обработчикадля возбужденного исключения происходит следующим образом. Когда выражение throw находится в try-блоке, все ассоциированные с ним предложения catch исследуются с точки зрения того, могут ли они обработать исключение. Если подходящее

19.2.5. Раскрутка стека и вызов деструкторов Когда возбуждается исключение, поиск его catch-обработчика – раскрутка стека – начинается с функции, возбудившей исключение, и продолжается вверх по цепочке вложенных вызовов (см. раздел 11.3).Во время раскрутки поочередно

Набор многоуровневых протоколов, или как называют стек TCP/IP, предназначен для использования в различных вариантах сетевого окружения. Стек TCP/IP с точки зрения системной архитектуры соответствует эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection - взаимодействие открытых систем) и позволяет обмениваться данными по сети приложениям и службам, работающим практически на любой платформе, включая Unix, Windows, Macintosh и другие.

Рис. 3.2

Реализация TCP/IP фирмы Microsoft соответствует четырехуровневой модели вместо семиуровневой модели, как показано на рис. 3.2. Модель TCP/IP включает большее число функций на один уровень, что приводит к уменьшению числа уровней. В модели используются следующие уровни:

уровень Приложения модели TCP/IP соответствует уровням Приложения, Представления и Сеанса модели OSI;

уровень Транспорта модели TCP/IP соответствует аналогичному уровню Транспорта модели OSI;

межсетевой уровень модели TCP/IP выполняет те же функции, что и уровень Сети модели OSI;

уровень сетевого интерфейса модели TCP/IP соответствует Канальному и Физическому уровням модели OSI.

Уровень Приложения

Через уровень Приложения модели TCP/IP приложения и службы получают доступ к сети. Доступ к протоколам TCP/IP осуществляется посредством двух программных интерфейсов (API - Application Programming Interface):

Сокеты Windows;

Интерфейс сокетов Windows, или как его называют WinSock, является сетевым программным интерфейсом, предназначенным для облегчения взаимодействия между различными TCP/IP - приложениями и семействами протоколов.

Интерфейс NetBIOS используется для связи между процессами (IPC - Interposes Communications) служб и приложений ОС Windows. NetBIOS выполняет три основных функции:

определение имен NetBIOS;

служба дейтаграмм NetBIOS;

служба сеанса NetBIOS.

В таблице 3.1 приведено семейство протоколов TCP/IP.

Таблица 3.1

Уровень транспорта

Уровень транспорта TCP/IP отвечает за установления и поддержания соединения между двумя узлами. Основные функции уровня:

подтверждение получения информации4

управление потоком данных;

упорядочение и ретрансляция пакетов.

В зависимости от типа службы могут быть использованы два протокола:

TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей);

UDP (User Datagram Protocol - пользовательский протокол дейтаграмм).

TCP обычно используют в тех случаях, когда приложению требуется передать большой объем информации и убедиться, что данные своевременно получены адресатом. Приложения и службы, отправляющие небольшие объемы данных и не нуждающиеся в получении подтверждения, используют протокол UDP, который является протоколом без установления соединения.

Протокол управления передачей (TCP)

Протокол TCP отвечает за надежную передачу данных от одного узла сети к другому. Он создает сеанс с установлением соединения, иначе говоря виртуальный канал между машинами. Установление соединения происходит в три шага:

Клиент, запрашивающий соединение, отправляет серверу пакет, указывающий номер порта, который клиент желает использовать, а также код (определенное число) ISN (Initial Sequence number).

Сервер отвечает пакетом, содержащий ISN сервера, а также ISN клиента, увеличенный на 1.

Клиент должен подтвердить установление соединения, вернув ISN сервера, увеличенный на 1.

Трехступенчатое открытие соединения устанавливает номер порта, а также ISN клиента и сервера. Каждый, отправляемый TCP - пакет содержит номера TCP - портов отправителя и получателя, номер фрагмента для сообщений, разбитых на меньшие части, а также контрольную сумму, позволяющую убедиться, что при передачи не произошло ошибок.

Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP)

В отличие от TCP UDP не устанавливает соединения. Протокол UDP предназначен для отправки небольших объемов данных без установки соединения и используется приложениями, которые не нуждаются в подтверждении адресатом их получения. UDP также использует номера портов для определения конкретного процесса по указанному IP адресу. Однако UDP порты отличаются от TCP портов и, следовательно, могут использовать те же номера портов, что и TCP, без конфликта между службами.

Межсетевой уровень

Межсетевой уровень отвечает за маршрутизацию данных внутри сети и между различными сетями. На этом уровне работают маршрутизаторы, которые зависят от используемого протокола и используются для отправки пакетов из одной сети (или ее сегмента) в другую (или другой сегмент сети). В стеке TCP/IP на этом уровне используется протокол IP.

Протокол Интернета IP

Протокол IP обеспечивает обмен дейтаграммами между узлами сети и является протоколом, не устанавливающим соединения и использующим дейтаграммы для отправки данных из одной сети в другую. Данный протокол не ожидает получение подтверждения (ASK, Acknowledgment) отправленных пакетов от узла адресата. Подтверждения, а также повторные отправки пакетов осуществляется протоколами и процессами, работающими на верхних уровнях модели.

К его функциям относится фрагментация дейтаграмм и межсетевая адресация. Протокол IP предоставляет управляющую информацию для сборки фрагментированных дейтаграмм. Главной функцией протокола является межсетевая и глобальная адресация. В зависимости от размера сети, по которой будет маршрутизироваться дейтаграмма или пакет, применяется одна из трех схем адресации.

Адресация в IP-сетях

Каждый компьютер в сетях TCP/IP имеет адреса трех уровней: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).

Физический, или локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС - адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

Сетевой, или IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьный адрес, или DNS-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol (ARP). ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило, не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

В локальных сетях ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP-запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным адресом. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета.

Протокол ICMP

Протокол управления сообщениями Интернета (ICMP - Internet Control Message Protocol) используется IP и другими протоколами высокого уровня для отправки и получения отчетов о состоянии переданной информации. Этот протокол используется для контроля скорости передачи информации между двумя системами. Если маршрутизатор, соединяющий две системы, перегружен трафиком, он может отправить специальное сообщение ICMP - ошибку для уменьшения скорости отправления сообщений.

Протокол IGMP

Узлы локальной сети используют протокол управления группами Интернета (IGMP - Internet Group Management Protocol), чтобы зарегистрировать себя в группе. Информация о группах содержится на маршрутизаторах локальной сети. Маршрутизаторы используют эту информацию для передачи групповых сообщений.

Групповое сообщение, как и широковещательное, используется для отправки данных сразу нескольким узлам.

Network Device Interface Specification - спецификация интерфейса сетевого устройства, программный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие между драйверами транспортных протоколов, и соответствующими драйверами сетевых интерфейсов. Позволяет использовать несколько протоколов, даже если установлена только одна сетевая карта.

Уровень сетевого интерфейса

Этот уровень модели TCP/IP отвечает за распределение IP-дейтаграмм. Он работает с ARP для определения информации, которая должна быть помещена в заголовок каждого кадра. Затем на этом уровне создается кадр, подходящий для используемого типа сети, такого как Ethernet, Token Ring или ATM, затем IP-дейтаграмма помещается в область данных этого кадра, и он отправляется в сеть.

Вопросы

Назначение спецификации стандартов IEEE802.

Какой стандарт описывает сетевую технологию Ethernet?

Какой стандарт определяет задачи управления логической связью?

Какой стандарт задает механизмы управления сетью?

Какой стандарт описывает сетевую технологию ArcNet?

Какой стандарт описывает сетевую технологию Token Ring?

Что такое интерфейс уровня базовой модели OSI?

Что такое протокол уровня базовой модели OSI?

Дать определение стека протоколов.

На какие уровни разбиваются стеки протоколов?

Назвать наиболее популярные сетевые протоколы.

Назвать наиболее популярные транспортные протоколы.

Назвать наиболее популярные прикладные протоколы.

Перечислить наиболее популярные стеки протоколов.

Назначение программных интерфейсов сокетов Windows и NetBIOS.

Чем отличается протокол TCP от UDP?

Функции протокола IP.

Какие существуют виды адресации в IP-сетях?

Какой протокол необходим для определения локального адреса по IP-адресу?

Какой протокол необходим для определения IP-адреса по локальному адресу?

Какой протокол используется для управления сообщениями Интернета?

Назначение уровня сетевого интерфейса стека TCP/IP.

Стек протоколов TCP/IP является наиболее распространенным на сегодняшний день стеком протоколов. Гибкость и возможности маршрутизации трафика позволяют использовать его в сетях различного масштаба. Стек протоколов TCP/IP представляет собой набор сетевых протоколов, регламентирующих все стороны процесса взаимодействия сетевых устройств.

Требования-характеристики:

Отказоустойчивость. Сеть, построенная с использованием протокола, должна сохранять свою функциональность, даже если часть сети утратит свою работоспособность.

Расширяемость. Протокол должен допускать возможность легкого расширения сети. Добавление к сети новых сегментов не должно приводить к нарушению работы существующих служб.

Надежность. Протокол должен включать в себя механизмы, обеспечивающие надежную передачу информации внутри сети, независимо от надежности существующих коммуникаций.

Внутренняя простота. Протокол должен иметь простую структуру, чтобы обеспечивать достаточную производительность

Архитектура: Стек TCP/IP с точки зрения системной архитектуры соответствует эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection - взаимодействие открытых систем) и позволяет обмениваться данными по сети приложениям и службам, работающим практически на любой платформе, включая Unix, Windows, Macintosh и другие.

Обзор основных протоколов стека:

ТСP: Протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) берет на себя все обязанности по доставке пакетов, получаемых от протоколов верхних уровней, в неизменном состоянии и в соответствующей последовательности. Поэтому в обязанности протокола транспортного уровня входит функция разбиения этих пакетов на более мелкие TCP-пакеты, которые затем передаются протоколу сетевого уровня.

UDP: В структуре стека протоколов TCP/IP имеется другой протокол, функционирующий на транспортном уровне, который не ориентирован на установку соединения. Речь идет о протоколе пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP). Протокол UDP достаточно быстрый протокол, поскольку не включает механизмов, осуществляющих контроль доставки пакетов.

IP: Основная его задача - маршрутизация пакетов данных. Получая пакет от протоколов верхнего уровня OSI-модели, протокол IP принимает решение о доставке этих пакетов. Решение принимается на основе специальных таблиц, называемых таблицами маршрутизации. На основании этой таблицы может быть принято два решения, в зависимости от того, в какой подсети находится компьютер-получатель пакета

ARP: На канальном уровне адресация осуществляется на основе так называемых МАС-адресов. МАС-адрес представляет собой уникальный 48-разрядный идентификационный код, присваиваемый каждому сетевому адаптеру. Этот код записывается (или, как принято говорить, «зашивается») в специальное ПЗУ на плате сетевого адаптера и тем самым навсегда связывается с этим сетевым адаптером. Поскольку адресация на канальном уровне осуществляется посредством МАС-адресов, необходим механизм, который бы обеспечивал трансляцию IP-адресов в соответствующие МАС-адреса. Протокол разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol) и предоставляет такой механизм. Его основная задача -- установка соответствия между IP-адресом и МАС-адресом.

ICMP: Протокол управляющих сообщений Интернета (Internet Control Message Protocol, ICMP) представляет собой механизм, посредством которого хосты могут обмениваться служебной информацией. Протокол ICMP поддерживает два вида служебных сообщений: сообщения об ошибках и управляющие сообщения.

IGMP: Процесс передачи группового трафика регламентируется межсетевым протоколом управления группой (Internet Group Management Protocol, IGMP).

IPsec: Протокол IPsec обеспечивает защиту любых пакетов, передаваемых протоколами верхних уровней

Уровень приложений: Через уровень Приложения модели TCP/IP приложения и службы получают доступ к сети. Доступ к протоколам TCP/IP осуществляется посредством двух программных интерфейсов (API - Application Programming Interface):

• - Сокеты Windows;
• - NetBIOS.

Интерфейс сокетов Windows, или как его называют WinSock, является сетевым программным интерфейсом, предназначенным для облегчения взаимодействия между различными TCP/IP - приложениями и семействами протоколов.

Интерфейс NetBIOS используется для связи между процессами (IPC - Interposes Communications) служб и приложений ОС Windows. NetBIOS выполняет три основных функции: определение имен NetBIOS; служба дейтаграмм NetBIOS; служба сеанса NetBIOS.

Уровень транспорта: Уровень транспорта TCP/IP отвечает за установления и поддержания соединения между двумя узлами. Основные функции уровня:

• - подтверждение получения информации;
• - управление потоком данных;
• - упорядочение и ретрансляция пакетов.

В зависимости от типа службы могут быть использованы два протокола:

• - TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей);
• - UDP (User Datagram Protocol - пользовательский протокол дейтаграмм).

TCP обычно используют в тех случаях, когда приложению требуется передать большой объем информации и убедиться, что данные своевременно получены адресатом. Приложения и службы, отправляющие небольшие объемы данных и не нуждающиеся в получении подтверждения, используют протокол UDP, который является протоколом без установления соединения.

Межсетевой уровень: Межсетевой уровень отвечает за маршрутизацию данных внутри сети и между различными сетями. На этом уровне работают маршрутизаторы, которые зависят от используемого протокола и используются для отправки пакетов из одной сети (или ее сегмента) в другую (или другой сегмент сети). В стеке TCP/IP на этом уровне используется протокол IP.

Уровень сетевого интерфейса: Этот уровень модели TCP/IP отвечает за распределение IP-дейтаграмм. Он работает с ARP для определения информации, которая должна быть помещена в заголовок каждого кадра. Затем на этом уровне создается кадр, подходящий для используемого типа сети, такого как Ethernet, Token Ring или ATM, затем IP-дейтаграмма помещается в область данных этого кадра, и он отправляется в сеть.

Утилиты диагностики:

ipconfig /flushdns /registerdns /displaydns /showclassid /setclassid class_id]

/all -- в результате выполнения утилиты выводится полная информация о конфигурации протокола для всех интерфейсов локального компьютера. В том числе и для сетевых интерфейсов, работающих со службой маршрутизации и удаленного доступа (Routing and Remote Access Service, RAS);

/release -- выполнение утилиты с этим ключом приводит к освобождению выделенного IP-адреса. Ключ применим для использования только на клиентах DHCP;

/renew -- использование этого ключа предписывает системе обновить конфигурацию стека протоколов TCP/IP. Если вы указываете имя сетевого адаптера, обновляется конфигурация протокола только для выбранного адаптера. В противном случае обновляется конфигурация стека протоколов для всех сетевых адаптеров;

/displaydns -- в результате выполнения утилиты будет выведена информация о содержимом локального кэша клиента DNS, используемого для разрешения доменных имен;

ping [-t] [-a] [-n count] [-1 size] [-f] [-i ttl] [-v tos] [-r count] [-S count] [[-] host-list] | {-k host-list]] [-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] destination-host

• -t -- использование данного ключа предписывает системе непрерывно посылать специальные ICMP-пакеты к удаленному компьютеру вплоть до остановки пользователем выполнения утилиты;
• -а -- использование данного ключа позволяет определить доменное имя удаленного компьютера по его IP-адресу. Полезность этого ключа зачастую недооценивается пользователями. Тем не менее при работе в локальной сети нередко возникают ситуации, когда необходимо узнать доменное имя компьютера по его IP-адресу;
• -n count -- в отличие от предыдущего ключа, позволяет задать число ICMP-пакетов, которые будут посланы в процессе проверки возможности установления соединения. По умолчанию утилита отправляет четыре пакета;
• -w timeout -- по умолчанию утилита ping ожидает подтверждения от удаленного хоста в течение одной секунды. По окончании этого времени утилита делает вывод о том, что с хостом невозможно установить соединение. Особенно часто подобная ситуация возникает в случае, когда удаленный компьютер соединяется посредством медленных линий связи. Использование этого ключа позволяет увеличить время ожидания подтверждения до определенного значения, задаваемого в миллисекундах в виде параметра timeout;

tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j host-list] [-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] target_name

• -d -- по умолчанию утилита, предоставляя информацию о проходимых пакетами маршрутизаторах, указывает не только IP-адреса, но и их доменные имена. Использование этого ключа предписывает утилите не производить преобразование IP-адресов в доменные имена. Это позволяет сократить время выполнения утилиты;
• -h maximum_hops -- использование утилиты с данным ключом позволяет ограничить допустимое число переходов из одной подсети в другую в процессе отслеживания маршрута. Параметр maximum_hops определяет максимально допустимое количество переходов;
• -w timeout -- ключ позволяет явно определить максимальное время ожидания ответа от удаленного маршрутизатора. При этом время задается параметром timeout в миллисекундах;

target_name -- определяет имя удаленного хоста, маршрут к которому необходимо проследить.

Утилита netstat. Позволяет получить статистическую информацию по некоторым из протоколов стека (TCP, UDP, IP и ICMP), а также приводит сведения о текущих сетевых соединениях.

Утилита nbtstat . Утилита используется для получения информации, связанной с вопросом функционирования NetBIOS поверх TCP/IP. Используя данную утилиту, можно получить информацию как о локальном, так и об удаленном компьютере.

IP-адрес: Согласно концепции TCP/IP, каждый хост, чтобы работать в сети, должен иметь определенный IP-адрес

IP-адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, которое для удобства запоминания разбито на октеты -- восьмибитовые группы

Правила назначения IP-адреса:

• 1. Компьютеру нельзя присвоить первый адрес в данной сети (адрес, заканчивающийся на число 0). Такие адреса зарезервированы для обозначения всей сети.
• 2. Компьютеру нельзя присвоить последний адрес в данной сети (адрес, заканчивающийся на число 255). Такие адреса служат для широковещательных передач (broadcasting) -- обращения ко всем компьютерам в сети.
• 3. Каждый из октетов -- это число в диапазоне от 0 до 255.
• 4. IP-адрес каждого компьютера должен быть уникален в пределах сети. Если присвоить новому компьютеру уже существующий в сети адрес, то возникнет конфликт адресов. Операционная система сообщит о конфликте, показав окно предупреждения, и оба компьютера не будут допущены к работе в сети до исправления ситуации.

Адрес подсети и адрес хоста: В любом IP-адресе можно выделить две составляющие: адрес подсети и адрес хоста в этой подсети. На этапе разработки создатели протокола разделили все IP-адреса на три категории, объединив их в три класса подсетей -- А, В и С.

Подсети класса А самые дорогие, поэтому они по карману только крупным корпорациям. Все пулы адресов класса А уже распределены. В качестве их держателей выступают такие корпорации, как IBM, Xerox, Apple и Hewlett-Packard.

Класс адресов В менее дорогой, однако и он по карману только состоятельным корпорациям, которые готовы выложить значительные суммы за достаточное количество IP-адресов. Одна из самых известных корпораций, являющаяся держателем пула адресов класса В -- Microsoft.

Деление на подсети: Маска подсети -- один из ключевых терминов TCP/IP, она представляет собой 32-битовое число, которое используется для выделения из IP-адреса адреса подсети.

В связи с этим биты маски подсети, установленные в 1, обозначают разряды которые используются в IP-адресе для определения адреса подсети. Выделение осуществляется методом логического умножения (операции AND) IP-адреса и маски подсети.

Адрес ROOT: 11000000 10101000 00000001 00000001

Адрес подсети: 11000000 10101000 00000001

Адрес STORE: 11000000 10101000 00000001 00010101

Маска подсети: 11111111 11111111 11111111 00000000

Адрес подсети STORE: 11000000 10101000 00000001

Адрес подсети ROOT: 11000000 10101000 00000001

Внутренние IP-адреса: Для локальных сетей, в зависимости от их размера, организацией IANA (Internet Assigned Numbers Authority), отвечающей за присвоение IP-адресов в Интернете, выделены следующие диапазоны адресов:

• 10.0.0.0 -- 10.255.255.255
• 172.16.0.0 -- 172.31.255.255
• 192.168.0.0 -- 192.168.255.255

Службы DHCP, DNS,WINS

Для организации и управления доступом к ресурсам сети пользователей и приложений используются подход, основанный на символьных обозначениях узлов и ресурсов. Для определения местоположения данных узлов в сети необходимы службы, обеспечивающие преобразование символьных имен в идентификаторы, используемые на более низких уровнях протоколов межсетевого взаимодействия.

Система доменных имен (DNS - domain name services) является методом регистрации имен компьютеров и их IP-адресов.

Служба имен Интернет для Windows (WINS) используется как служба разрешения имен NetBIOS в IP-адреса в сегментированных сетях.

Серверы доменных имен - инструменты данной системы, обеспечивающие ее функционирование.

Система доменных имен (DNS) - иерархическая распределенная база данных, содержащая сопоставления доменных имен DNS с различными типами данных, таких как IP-адреса. DNS позволяет находить компьютеры и службы по понятным именам, а также просматривать другие сведения из базы данных.

DNS-клиент - компьютер-клиент, запрашивающий DNS-серверы для разрешения доменных имен DNS. DNS-клиенты имеют временный кэш разрешенных доменных имен DNS.

DNS-сервер - сервер, содержащий сведения о части базы данных DNS, отвечающий на запросы DNS и разрешающий их.

DNS-суффикс - строка знаков, представляющая имя домена в DNS. DNS-суффикс показывает расположение узла относительно корня DNS, обозначая положение узла в иерархии DNS. Обычно DNS-суффикс описывает последнюю часть имени DNS, предваряемую одной или несколькими первыми метками имени DNS.

Пространство доменных имен:

В случае группировки по организационному уровню имена доменов первого уровня образуются тремя символами:

Edu (образовательные учреждения),

Com (коммерческие организации),

Org (некоммерческие организации),

Gov (правительственные организации),

Mil (военные учреждения) и др.

Выход Интернета за пределы США привел к тому, что возникла необходимость в учете национальной принадлежности организаций и учреждений. В связи с этим система построения пространства имен DNS была модифицирована. Было предложено группировать домены по их принадлежности к некоторому государству. Для этого используются имена, состоящие из двух символов. Например:

Ru (Россия),

Ie (Ирландия),

Аu (Австралия)

Помимо этого существует еще один домен первого уровня, который используется для группировки обратных доменов (reverse domains). Обратные домены применяются для осуществления поиска доменного имени хоста по его IP-адресу. Этот специальный домен получил название.аrра, и он являлся единственным доменом первого уровня, имеющим имя из четырех символов. Домен содержит только несколько доменов второго уровня: .in-addr.arpa., ip6.arpa

Вопросами создания доменов первого и второго уровней занимается специальная организация -- Корпорация Интернета по выделению имен и адресов (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN).

Архитектура службы DNS

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Иерархия протоколов TCP/IP

2. Архитектура протоколов TCP/IP

3. Основные протоколы семейства TCP/IP

4. Межсетевой протокол IP

4.1 Маршрутизация

Заключение

Список литературы

Введение

Сеть Internet - это сеть сетей, объединяющая как локальные сети, так и глобальные сети. Поэтому центральным местом при обсуждении принципов построения сети является семейство протоколов межсетевого обмена TCP/IP. Под термином "TCP/IP" обычно понимают все, что связано с протоколами TCP и IP. Это не только собственно сами проколы с указанными именами, но и протоколы построенные на использовании TCP и IP, и прикладные программы. Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы.

Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу. Реально, пакет из одной сети передается в другую подсеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. В данном случае, под шлюзом понимается точка соединения сетей. При этом соединяться могут как локальные сети, так и глобальные сети. В качестве шлюза могут выступать как специальные устройства, маршрутизаторы, например, так и компьютеры, которые имеют программное обеспечение, выполняющее функции маршрутизации пакетов.

Маршрутизация - это процедура определения пути следования пакета из одной сети в другую.

Такой механизм доставки становится возможным благодаря реализации во всех узлах сети протокола межсетевого обмена IP. Если обратиться к истории создания сети Internet, то с самого начала предполагалось разработать спецификации сети коммутации пакетов. Это значит, что любое сообщение, которое отправляется по сети, должно быть при отправке "нашинковано" на фрагменты. Каждый из фрагментов должен быть снабжен адресами отправителя и получателя, а также номером этого пакета в последовательности пакетов, составляющих все сообщение в целом. Такая система позволяет на каждом шлюзе выбирать маршрут, основываясь на текущей информации о состоянии сети, что повышает надежность системы в целом. При этом каждый пакет может пройти от отправителя к получателю по своему собственному маршруту. Порядок получения пакетов получателем не имеет большого значения, т.к. каждый пакет несет в себе информацию о своем месте в сообщении. При создании этой системы принципиальным было обеспечение ее живучести и надежной доставки сообщений, т.к. предполагалось, что система должна была обеспечивать управление Вооруженными Силами США в случае нанесения ядерного удара по территории страны.

1. Иерархия протоколов TCP/IP

Обычно сетевые протоколы создаются на основе единой концепции в рамках многоуровневой системы, в которой каждый уровень отвечает за свою часть процессов передачи информации. Семейством протоколом (protocol suite) называют всю совокупность протоколов различных уровней.

Семейство TCP/IP принято подразделять на четыре уровня:

1. Канальный уровень (link layer, data-link layer), или уровень сетевого интерфейса (network interface), содержит две основные компоненты: аппаратный сетевой интерфейс компьютера (сетевую карту) и со от соответствующий драйвер этого сетевого интерфейса в операционной системе. Вместе они обеспечивают как физическое подключение к кабелю (или к другой физической среде), так и управление всеми аппаратными процессами передачи.

2. Сетевой уровень (network layer, internet layer) отвечает за перемещение пакетов по тому или иному маршруту в сети. В семействе протоколов ТСР/IР сетевой уровень представлен: протоколами: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol) и IGMP (Internet Group Management Protocol).

3. Транспортный уровень (transport, layer) организует для вышестоящего прикладного уровня обмен данными между двумя компьютерами и сети. В семействе протоколов TCP/IP одновременно используются два существенно различных транспортных протокола: TCP (Transmission Control Protocol -- протокол управления передачей данных) и UDP (User Datagram Protocol -- протокол дейтаграмм пользователя). TCP обеспечивает надежную передачу потоков данных между двумя компьютерами в сети. В его задачи входит: разделять данные, поступающие от обслуживаемых им приложений, на блоки приемлемого размера для нижестоящего сетевого уровня; подтверждать получение пришедших к нему по сети пакетов; в течение установленных им периодов времени (таймаутов) ожидать прихода подтверждений о получении отправленных им пакетов и т. п. Поскольку TCP берет нa себя все проблемы обеспечения надежной доставки врученных ему данных по назначению, то прикладной уровень освобождается от этих забот. Напротив, UDP предоставляет прикладному уровню намного более примитивный сервис. Он лишь рассылает данные адресатам в виде пакетов, называемых UDP-дейтаграммами (UDP datagrams), без гарантии их доставки, Предполагается, что требуемая степень надежности пересылки должна обеспечиваться самим прикладным уровнем. Каждый из этих двух транспортных протоколов находит соответствующее его достоинствам и недостаткам применение. Причины, по которым для одних приложений предпочтителен TCP, а для других -- UDP, станут понятны при рассмотрении самих приложений.

4. Прикладной уровень (application layer) обеспечивает выполнение разнообразных прикладных задач. Существует определенный "классический” набор стандартных прикладных сервисов, которые предлагаются в большинстве реализаций семейства TCP/IP. В их числе:

· Telnet - протокол удаленного доступа,

· FTP (File Transfer Protocol) -- протокол передачи файлов.

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) -- простой протокол обмена электронной почтой,

· SNMP (Simple Network Management Protocol) -- простой протокол управления сетью.

2. Архитектура протоколов TCP/IP

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.

Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

3. Основные протоколы семейства TCP/IP

В семействе протоколов TCP/IP на транспортном уровне действуют протоколы TCP и UDP. Оба опираются на протокол IP в качестве нижележащего сетевого уровня.

TCP обеспечивает надежную транспортную службу поверх ненадежного сервиса IP.

Протокол UDP позволяет приложениям отправлять и получать порции информации в виде так называемых UDP дейтаграмм (UDP datagrams). При этом, однако, UDP не обладает надежностью TCP: нет никакой гарантии, что UDP-дейтаграмма вообще дойдет до своего пункта назначения.

Основным протоколом сетевого уровня является IР. Он обслуживает как TCP, так и UDP. Каждая порция данных формируемых TCP или UDP для пересылки по интерсети, проходит через уровень IP как на оконечных хостах, так и на каждом промежуточном маршрутизаторе. Также некий пользовательский процесс, имеющий прямой доступ к IP. Это допустимое исключение -- некоторые протоколы маршрутизации напрямую контактируют с IP; кроме того, эта возможность используется и при проведении экспериментов с новыми протоколами транспортного уровня

Протокол IСМР примыкает к IP. Он служит для обмена сообщениями об ошибках и иной важной информацией с IP-модулем другого хоста или маршрутизатора. Хотя ICMP используется в основном протоколом IP, прикладная задача также может иметь к нему доступ. Мы увидим, что два наиболее популярных средства диагностики, Ping и Traceroute, обращаются к ICMP непосредственно, минуя IP.

IGMP используется при групповой пересылке данных, то есть когда UDP-дейтаграммы предназначены одновременно нескольким хостам. Мы расскажем об основных свойствах широковещательной (broadcasting) передачи UDP-дейтаграмм, адресованных всем хостам указанной сети, и о групповой пересылке данных (multicasting).

ARP и RARP -- специализированные протоколы, используемые определенными типами сетевых интерфейсов (например, Ethernet или Token Ring) для отображения адресов уровня IP в соответствующие им адреса канального уровня.

4. Межсетевой протокол IP

В семействе TCP/IP протоколу IP отведена роль "рабочей лошадки": в IP-дейтаграммах передаются все данные TCP, UDP, ICMP иIGMP. Однако доставка IP-дейтаграмм -- это по определению ненадежный и не поддерживающий соединение сервис.

Ненадежный сервис не гарантирует того, что IP-дейтаграмма успешно доберется к месту назначения. О такой доставке пакетов принято говорить, что делается все возможное, но успех попытки зависит от обстоятельств (best effort deliveiy). Если на промежуточном узле происходит сбой (например, временно переполнен буфер маршрутизатора), то его IP-модуль действует просто: он уничтожает дейтаграмму. Предполагается, что требуемая степень надежности должна обеспечиваться протоколами верхних уровней (например,TCP).

Термин не поддерживающий соединение (connectionless) означает, что IP не ведет никакого учета очередности доставки дейтаграмм и каждая обрабатывается независимо от остальных. Как следствие, очередность доставки может нарушаться. Когда хост одну за другой последовательно отправляет две дейтаграммы (сначала А, потом В) одному и тому же адресату, маршрутизация обеих происходит независимо. Маршруты их продвижения могут оказаться разными, причем такими, что В прибудет раньше А.

Модуль IP является базовым элементом технологии internet, а центральной частью IP является его таблица маршрутов. Протокол IPиспользует эту таблицу при принятии всех решений о маршрутизации IP-пакетов. Содержание таблицы маршрутов определяется администратором сети. Ошибки при установке маршрутов могут заблокировать передачи.

4.1 Маршрутизация

Важнейшая из основных функций уровня IP -- это маршрутизация. Источником дейтаграмм, подлежащих маршрутизации на хосте, может быть как сам этот хост, так и любой другой компьютер в сети. В последнем случае хост должен быть специально конфигурирован для выполнения функций маршрутизатора, иначе поступающие на его сетевые интерфейсы, но не ему адресованные дейтаграммы будут им просто игнорироваться.

Заключение

Семейство протоколов TCP/IP работает на любых моделях компьютеров, произведенных различными производителями компьютерной техники и работающих под управлением различных операционных систем. С помощью протоколов TCP/IP можно объединить практически любые компьютеры. И что самое удивительное, сегодняшние реализации протокола TCP/IP очень далеки от того, как он задумывался исходно. В конце 60-х годов начался исследовательский проект, финансируемый правительством США, по разработке сети пакетной коммутации, а в 90-х годах результаты этих исследований превратились в наиболее широко используемую форму сетевого взаимодействия между компьютерами. В настоящее время это действительно открытая система, а именно, семейство протоколов и большое количество бесплатных реализаций (либо достаточно дешевых). Они составляют основу того, что в настоящее время называется словом Internet.

Список литературы

сетевой интерфейс пользовательский

1. Брежнев А.Ф., Смелянский Р.Л. «Семейство протоколов TCP/IP»

2. Н. Угринович «Информатика и информационные технологии»

3. http://www.citforum.ru/internet/comer/contents.shtml

4. http://tcpips.ru/?Obzor_TCP%2FIP:Realizacii_TCP%2FIP_v_Unix

5. http://tcpip.pp.ru/

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Механизм создания и обмена пакетами в сети передачи информации на основе стека протоколов ZigBee. Принцип действия, особенности работы и коммутации с другими протоколами, определение основных методов и способов защиты информации, передаваемой в сети.

курсовая работа , добавлен 12.09.2012


Стеки протоколов общемировой сетевой базе. Формат кадра сообщения NetBIOS. Использование в сети стеков коммуникационных протоколов: IPX/SPX, TCP/IP, OSI и DECnet. Дистанционное управление освещением. Особенности использования коммуникационных протоколов.

презентация , добавлен 21.02.2015


Стандартные сети коммуникационных протоколов. Стек OSI. Стек TCP/IP. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня. Ограничения мостов и коммутаторов. Модем как средство связи между компьютерами. Международные стандарты модемов.

курсовая работа , добавлен 06.07.2008


Разработка структуры локально-вычислительной сети ГБОУ СПО "ВПТ". Обоснование топологии, выбор аппаратного обеспечения для коммутации и сегментации. Установка и настройка сетевых протоколов и служб. Система мониторинга сетевых узлов и сетевого трафика.

дипломная работа , добавлен 25.10.2013


Общие понятия, задачи и характеристика компьютерной сети TMN: технология управления, состав и назначение основных элементов, функциональные возможности, архитектура. Реализация управления в модели ВОС. Сравнительная характеристика протоколов SNMP и CMIP.

курсовая работа , добавлен 18.03.2011


Формализация требований к локально-вычислительной сети (ЛВС). Выбор и обоснование аппаратного обеспечения для коммутации и сегментации ЛВС. Установка и настройка сетевых протоколов и служб. Тестирование и отладка ЛВС: выявление неисправностей и пр.

дипломная работа , добавлен 17.09.2017


Элементы коммуникационной сети. Сетевое сообщение согласно модели ISO. Уровни сетевых протоколов. Устойчивость сетей к ошибкам, их обнаружение и реконфигурация. Задачи проектирования. Функционирование сети Ethernet, структура пакета. Схема работы GPRS.

лекция , добавлен 24.01.2014


Разработка первой программы для отправки электронной почты по сети. Развитие протоколов передачи данных. Роль Джона Постела в разработке и стандартизации сетевых протоколов. Способы подключения к Интернету. Настройка СТРИМ. Доступ через сотовую связь.

презентация , добавлен 30.04.2014


Локальная вычислительная сеть управления систем связи и телекоммуникаций автомастерской. Пропускная способность каналов между клиентами сети и серверами. Отличия стека протоколов 100Base-T от стека протоколов 10Base-T. Расчет работоспособности сети.

курсовая работа , добавлен 18.01.2016


Обзор сетевых технологий контроля и определение требований к системам управления, размер системы и взаимосвязанность составляющих ее частей. Системная архитектура, обзор протоколов передачи и возможных решений, согласование и конфигурация линии связи.

Стек протоколов TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления передачей) - набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack , стопка) - это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколы четырёх уровней:

· прикладного (application),

· транспортного (transport),

· сетевого (network),

· канального (data link).

Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

[править]Физический уровень

Физический уровень описывает среду передачи данных (будь то коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).

[править]Канальный уровень

Канальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.

Примеры протоколов канального уровня - Ethernet, IEEE 802.11Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS.

PPP не совсем вписывается в такое определение, поэтому обычно описывается в виде пары протоколов HDLC/SDLC.

MPLS занимает промежуточное положение между канальным и сетевым уровнем и, строго говоря, его нельзя отнести ни к одному из них.

Канальный уровень иногда разделяют на 2 подуровня - LLC и MAC.

[править]Сетевой уровень

Сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.

С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностической информации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).

ICMP и IGMP расположены над IP и должны попасть на следующий - транспортный - уровень, но функционально являются протоколами сетевого уровня, и поэтому их невозможно вписать в модель OSI.

Пакеты сетевого протокола IP могут содержать код, указывающий, какой именно протокол следующего уровня нужно использовать, чтобы извлечь данные из пакета. Это число - уникальный IP-номер протокола . ICMP и IGMP имеют номера, соответственно, 1 и 2.

К этому уровню относятся: DHCP , DVMRP, ICMP, IGMP, MARS, PIM, RIP, RIP2, RSVP

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работают поверх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня; например OSPF (IP идентификатор 89).

TCP (IP идентификатор 6) - «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от UDP.

UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол TCP.

UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.

И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое портом.

См. также: Список портов TCP и UDP

Прикладной уровень

На прикладном уровне работает большинство сетевых приложений.

Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.

В массе своей эти протоколы работают поверх TCP или UDP и привязаны к определённому порту, например:

· HTTP на TCP-порт 80 или 8080,

· FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд),

· SSH на TCP-порт 22,

· запросы DNS на порт UDP (реже TCP) 53,

· обновление маршрутов по протоколу RIP на UDP-порт 520.

Эти порты определены Агентством по выделению имен и уникальных параметров протоколов (IANA).

К этому уровню относятся: Echo, Finger, Gopher, HTTP, HTTPS, IMAP, IMAPS, IRC, NNTP, NTP, POP3, POPS, QOTD, RTSP, SNMP, SSH, Telnet, XDMCP.

Методы доступа в сети

Метод доступа – набор правил, определяющих использование сети.

Реализуется на физическом уровне.

Задачей метода доступа является решение вопроса об использовании кабеля, соединяющего пользователей в сети.

Метод Ethernet

Множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением конфликтов.

Любой ПК в сети «слышит» каждую передачу, однако не любой ПК ее принимает.

Любой ПК передает сообщение, в котором есть адрес приемника и отправителя. Все ПК слышат сообщения, но только один распознает его, принимает, посылает подтверждение.

Конфликт происходит, если два ПК одновременно передают сообщения. Тогда они прекращают передачу на случайный интервал времени, а затем возобновляют ее.

Метод Archnet

Метод доступа с эстафетной передачей для сети со звездообразной топологией.

ПК может передать сообщение, если получит маркер (token) – последовательность битов, созданную одним из ПК. Маркер перемещается по цепи как по кольцу. Все ПК имеют номер (от 0 до 255). Маркер идет от ПК к ПК. Когда ПК получает маркер, он может передать пакет данных (до 512 байт), включая адрес отправителя и приемника. Весь пакет идет от узла к узлу, пока не достигнет адресата. В этом узле данные выводятся, а маркер идет дальше.

Преимущество данного метода – предсказуемость, т.к. известен путь маркера, т.е. можно посчитать, сколько нужно времени для передачи.

Недостаток – любой узел функционирует в качестве повторителя, принимая и регенерируя маркер. В случае неправильной работы маркер мржет быть искажен или потерян.

Метод TokenRing

Передача маркера по кольцу (кольцевая топология)

При получении пустого маркера ПК может передать сообщение в течении определенного времени. Такое сообщение называется кадр (frame). Приемник копирует сообщение в свою память, но не выводит его из кольца. Это делает передающий компьютер, когда получает свое сообщение обратно.

Существует механизм приоритетов.

Преимущество – надежность и простота.

Можно отключать неисправные ПК