Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Порядок преобразования адресов




В ходе обычной работы сетевая программа, такая как TELNET, отправляет прикладное сообщение, пользуясь транспортными услугами TCP. Модуль TCP посылает соответствующее транспортное сообщение через модуль IP. В результате составляется IP-пакет, который должен быть передан драйверу Ethernet. IP-адрес места назначения известен прикладной программе, модулю TCP и модулю IP. Необходимо на его основе найти Ethernet-адрес места назначения. Для определения искомого Ethernet-адреса используется ARP-таблица.

Запросы и ответы протокола ARP

Как же заполняется ARP-таблица? Она заполняется автоматически модулем ARP, по мере необходимости. Когда с помощью существующей ARP-таблицы не удается преобразовать IP-адрес, то происходит следующее:

1. По сети передается широковещательный ARP-запрос.

2. Исходящий IP-пакет ставится в очередь.

Каждый сетевой адаптер принимает широковещательные передачи. Все драйверы Ethernet проверяют поле типа в принятом Ethernet-кадре и передают ARP-пакеты модулю ARP. ARP-запрос можно интерпретировать так: "Если ваш IP-адрес совпадает с указанным, то сообщите мне ваш Ethernet-адрес". Пакет ARP-запроса выглядит примерно так:

IP-адрес отправителя Ethernet-адрес отправителя 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3
Искомый IP-адрес Искомый Ethernet-адрес 223.1.2.2 <пусто>

Табл.2. Пример ARP-запроса

Каждый модуль ARP проверяет поле искомого IP-адреса в полученном ARP-пакете и, если адрес совпадает с его собственным IP-адресом, то посылает ответ прямо по Ethernet-адресу отправителя запроса. ARP-ответ можно интерпретировать так: "Да, это мой IP-адрес, ему соответствует такой-то Ethernet-адрес". Пакет с ARP-ответом выглядит примерно так:

IP-адрес отправителя Ethernet-адрес отправителя 223.1.2.2 08:00:28:00:38:A9
Искомый IP-адрес Искомый Ethernet-адрес 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3

Табл.3. Пример ARP-ответа

Этот ответ получает машина, сделавшая ARP-запрос. Драйвер этой машины проверяет поле типа в Ethernet-кадре и передает ARP-пакет модулю ARP. Модуль ARP анализирует ARP-пакет и добавляет запись в свою ARP-таблицу.

Обновленная таблица выглядит следующим образом:

IP-адрес Ethernet-адрес
223.1.2.1 223.1.2.2 223.1.2.3 223.1.2.4 08:00:39:00:2F:C3 08:00:28:00:38:A9 08:00:5A:21:A7:22 08:00:10:99:AC:54

Табл.4. ARP-таблица после обработки ответа

Продолжение преобразования адресов

Новая запись в ARP-таблице появляется автоматически, спустя несколько миллисекунд после того, как она потребовалась. Как вы помните, ранее на шаге 2 исходящий IP-пакет был поставлен в очередь. Теперь с использованием обновленной ARP-таблицы выполняется преобразование IPадреса в Ethernet-адрес, после чего Ethernet-кадр передается по сети. Полностью порядок преобразования адресов выглядит так:

1. По сети передается широковещательный ARP-запрос.

2. Исходящий IP-пакет ставится в очередь.

3. Возвращается ARP-ответ, содержащий информацию о соответствии IP- и Ethernet-адресов. Эта информация заносится в ARP-таблицу.

4. Для преобразования IP-адреса в Ethernet-адрес у IP-пакета, постав ленного в очередь, используется ARP-таблица.

5. Ethernet-кадр передается по сети Ethernet.

Короче говоря, если с помощью ARP-таблицы не удается сразу осуществить преобразование адресов, то IP-пакет ставится в очередь, а необходимая для преобразования информация получается с помощью запросов и ответов протокола ARP, после чего IP-пакет передается по назначению.

Если в сети нет машины с искомым IP-адресом, то ARP-ответа не будет и не будет записи в ARP-таблице. Протокол IP будет уничтожать IP-пакеты, направляемые по этому адресу. Протоколы верхнего уровня не могут отличить случай повреждения сети Ethernet от случая отсутствия машины с искомым IP-адресом.

Некоторые реализации IP и ARP не ставят в очередь IP-пакеты на то время, пока они ждут ARP-ответов. Вместо этого IP-пакет просто уничтожается, а его восстановление возлагается на модуль TCP или прикладной процесс, работающий через UDP. Такое восстановление выполняется с помощью таймаутов и повторных передач. Повторная передача сообщения проходит успешно, так как первая попытка уже вызвала заполнение ARP-таблицы.

Следует отметить, что каждая машина имеет отдельную ARP-таблицу для каждого своего сетевого интерфейса.

Звездообразная сеть - сеть, в которой все абонентские системы соединены одним центральным объектом: главным компьютером, сервером или узлом коммутации. Выход из строя центрального объекта приводит к прекращению работы всей сети.

Звездообразная сеть показана на рис.3.1,а. Она хорошо известна и как типичная вычислительная сеть (рис.3.2), в которой в центре звезды расположена вычислительная машина, обрабатывающая информацию, передаваемую периферийными устройствами, и как телефонная система, в которой центральный узел представляет собой коммутатор, соединяющий различных пользователей сети (рис.3.3).

Первый пример иллюстрирует применение топологии звезды для коллективного использования одного вычислительного ресурса, а второй - ее применение для попарного соединения устройств. Она менее пригодна в ситуациях, когда несколько радиально подключенных учтройств требуют одновременного доступа к устройству на другом радиусе звезды. Примем широко рапрастраненную точку зрения, что локальные сети служат для того, чтобы обеспечить постоянное взаимодействие только между вычислительными устройствами. Звездообразная сеть являлась доминирующей с тех пор, как большинство существующих вычислительных систем стали иметь средства доступа к одной или более центральным вычислительным машинам в реальном масштабе времени. Однако идея локальных сетей заключается в обеспечении связи между устройствами, включенными в сеть, что не всегда имеет место в традиционных вычислительных сетях. Такие сети обычно управляются устройством в центре звезды, которое само может быть вычислительной машиной или, чаще, контроллером, предназначенным для управления терминалами и периферийными устройствами. Такой контроллер последовательно опрашивает каждое устройство, чтобы определить, имеет ли оно данные для передачи. Радикально подключенные устройствамогут начать передачу данных только тогда, когда будет разрешение от центрального узла. Если сообщение с данными должно быть передано другому устройству, то вычислительная машина в центре звезды обычно обрабатывает эти данные, а затем передает сообщение, хотя более эффективно было бы скоммутировать линию отправителя с линией получателя, чтобы сообщение проходило без обработки в нем. Кроме того, типичной звездообразной сетью является внутренняя телефонная сеть, которую имеет большинство учреждений и пред приятий. В центре звезды в этом случае находится телефонный коммутатор учреждения, который в настоящее время представляет собой автоматическое устройство (УАТС - учрежденческая автоматическая телефонная станция), которое позволяет всем абонентам непосредственно связываться друг с другом. Помимо этого, имеется возможность для выхода пользователя на внешнюю линию связи телефонной сети общего пользователя на внешнюю линию связи телефонной сети общего пользования (УАТС является устройством коммутации каналов). На основании номера, полученного от вызывающего абонента с линией вызываемого абонента. Образованный канал существует до тех пор, пока разговор не закончится, и телефоны не отключатся. После этого УАТС может разъединить данную линию. Если уже существует канал, соединяющий два телефона, то никакие другие абоненты не могут соединиться ни с одним из этих двух телефонов. Звездообразная сеть типа УАТС, развитая соответствующим образом, является важной топологией ЛВС. Методы вычислительной техники и интегральные коммутаторы, реализованные в УАТС, удовлетворяют требованиям вычислительных сетей. Высокоскоростные коммутаторы позволили значительно увеличить скорость образования и разъединения каналов по сравнению с коммутаторами старых типов, что сделано возможным устанавливать канал, например, для передачи лишь строки текста с терминала в вычислительную машину. Установление соединения, передача информации и разъединение занимают лишь доли секунды. Затем линия связи с вычислительной машиной может использоваться другими терминалами. Хотя коммутация каналов является традиционным методом, используемым в центральном узле сетей типа УАТС, этот узел может функционировать и как коммутатор пакетов. Полное описание пакетов выходит за рамки данного описания. Пользователи, которые хотят познакомится с этим методом подробнее, могут воспользоваться одной из специальных книг по данному вопросу / 3.1 - 3.3, Д6, Д7/. Здесь будет достаточно дать краткое объяснение преимуществ коммутации пакетов и ее применения в звездообразной сети. В последние годы коммутация пакетов принята в качестве обычного метода передачи данных в общедоступных сетях передачи данных. Общедоступные сети передачи данных можно сравнить с телефон ными сетями общего пользования, так как и те, и другие обслуживают большое число пользователей и эффективно разделяют основные средства между ними. Общедоступные сети передачи данных с коммутацией пакетов (рис.3.4) используют несколько узлов коммутации, размещенных в различных местах. Абонентские устройства пользователей подсоединяются к ближайшим узлам коммутации. Эти узлы соединены между собой скоростными высоконадежными линиями связи. Сообщения, возникающие у прикладного процесса, разбиваются на блоки подходящего размера и упаковываются в пакет, который содержит адреса как отправителя, так и получателя. Пакеты отправляются один за другим в узел коммутации, который посылает их вперемешку с пакетами от других пользователей в узел коммутации, обслуживающий получающее устройство. По достижении получающего устройства пакеты проверяются на наличие ошибок, появившихся при передаче. На все пакеты, полученные с ошибками, запрашиваются повторные передачи, после чего окончательно восстанавливается сообщение.

Хотя сети с коммутацией пакетов обычно содержат более одного узла коммутации, они могут работать и с одним коммутатором, расположенном в центре звезды. Любое устройство на радиальной линии связи может легко взаимодействовать с несколькими устройствами одновременно. При этом пакеты,передаваемые по этой радиальной линии связи, относятся к различным парам взаимодействующих устройств. Это делает метод коммутации пакетов особенно подходящим для звездообразных сетей, которые имеют одну или более вычислительных машин. Узел в центре звезды может выполнять функции, отличные от обычной обработки данных и коммутации каналов или пакетов. Например, он может обеспечивать согласование скорости передачи со скоростью приема. Отправляющее и получающее устройства могут работать, используя различные связные протоколы и наборы символов. Центральный узел в этом случае может действовать как преобразователь протоколов, позволяя таким образом работать друг с другом разнотипным терминалам и вычислительным машинам. Одна из наиболее существенных особенностей звездообразных сетей заключается в том, что большая часть средств, требующихся для управления сетью, может находится в одном месте и разделяться между всеми устройствами системы. Поэтому непосредственно в сети допускается использование простейших терминалов, причем каждый из них может работать с любой скоростью. Для доступа к каналам не требуется специальной логики, так как каждый канал обычно связан с одним устройством. Иногда имеется возможность в качестве каналов для связи между устройствами на концах звезды и центральным узлом использовать различную среду. Например, для одних каналов может использоваться витая пара, а для других - коаксиальный и ленточный кабели или даже волоконо-оптические кабели. Помимо этого, программное обеспечение центрального узла звезды может обеспечивать высокую степень защиты сети от несанкционированного доступа. Если канал или оконечное устройство выходят из строя, то легко определить, какая радиальная связь содержит дефект, сообщить об этом супервизору сети (программе управления) и при необходимость отсоединить эту связь. Адресация также упрощается, так как каждая радиальная связь соответствует конкретному устройству. Возможности, которые обеспечиваются центральным узлом развитых звездообразных локальных сетей, идеальны для внедрения методов обработки цифровой информации в телефонных коммутаторах.

Маршрутиза́тор или роутер, рутер (от англ. router /ˈɹu:tə(ɹ)/ или /ˈɹaʊtɚ/, /ˈɹaʊtəɹ/) [1], — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети.

Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост.

Принцип работы

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

· статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.

· динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизацииRIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

Зачастую для построения таблиц маршрутизации используют теорию графов.

Применение

Как организуются подсети

После того, как вы определите, что нуждаетесь в сетевом адресе, вам надо узнать, как это сделать? Далее идет краткий обзор шагов, которые будут объясняться ниже в деталях:

· Установите физическую связанность (сетевые соединения - типа маршрутизаторов);

· Решите, какой (большой/маленькой) должна быть каждая подсеть, т.е. какое количество IP-адресов требуется для каждого сегмента.

· Вычислите соответствующую сетевую маску и сетевые адреса;

· Установите каждому интерфейсу на каждой сети его собственный IP адрес и соответствующую сетевую маску;

· Установите направления связи на маршрутизаторах и соответствующих шлюзах, направления связи и/или заданные по умолчанию направления связи на сетевых устройствах;

· Протестируйте систему, исправьте ошибки и расслабьтесь!

В качестве примера предположим, что мы - организуем подсеть класса C с номером: 192.168.1.0

Это предусматривает максимум 254 связанных интерфейсов (хостов), плюс обязательный сетевой номер (192.168.1.0) и широковещательный адрес (192.168.1.255).


 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...