КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ: АРХИТЕКТУРА, АППАРАТУРА, ПРОТОКОЛЫ

Новое оборудование подключается при выключенном питании компьютера. Если устройство является самоустанавливающимся (соответствует спецификации plug-and-play), то после включения питания его наличие выявляется автоматически, и после сообщения Обнаружено неизвестное устройство операционная система приступает к подбору драйвера для него. В этот момент может потребоваться вставить дистрибутивный диск с операционной системой в дисковод CD-ROM или использовать компакт-диск с драйвером, полученным вместе с устройством. Иногда необходимы оба диска.

Если устройство не было опознано при запуске, надо воспользоваться Мастером установки оборудования. Мастер запускается командой Пуск > Настройка > Установка оборудования. На первом этапе он разыскивает устройства, соответствующие спецификации plug-and-play, и выдает список обнаруженных устройств. Если нужное устройство не входит в список, надо выбрать пункт Добавление нового устройства и щелкнуть на кнопке Далее. Мастер выполнит более тщательный поиск. Если нужное устройство вновь тип самостоятельно. После этого откроется диалоговое окно, в котором можно выбрать производителя и конкретную модель. При наличии нужной модели драйвер можно установить из базы данных Windows или с компакт-диска. Если абсолютного совпадения по модели достичь не удается, возможна только установка драйвера с диска, что выполняется после щелчка на кнопке Установить с диска.

По окончании процесса установки оборудования компьютер следует перезагрузить и выполнить проверку на наличие конфликтов. Для проверки наличия конфликтов используют значок Система в окне папки Панель управления или пункт Свойства контекстного меню значка Мой компьютер.

И в том и в другом случае открывается диалоговое окно Свойства: Система. На вкладке Оборудование необходимо щелкнуть на кнопке Диспетчер устройств. В окне Диспетчер устройств отображается список установленных устройств. Нераспознанные устройства в списке обозначены знаком «?», а конфликтующие — знаком «!». Простейший способ устранения конфликтов — удалить конфликтующие устройства с помощью кнопки Удалить и заново провести распознавание оборудования и установку драйверов обоих устройств. Во многих случаях это автоматически снимает проблемы. Более сложная технология устранения конфликтов предполагает назначение аппаратных ресурсов (номера прерывания, адреса порта, адреса канала прямого доступа к памяти) каждому из конфликтующих устройств вручную командой Свойства > Ресурсы.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ: АРХИТЕКТУРА, АППАРАТУРА, ПРОТОКОЛЫ

Понятие компьютерной сети

Компьютерная (вычислительная) сеть (Computer Network) – это множество компьютеров, соединенных линиями связи и работающих под управлением специального программного обеспечения.

Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику.

В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.

Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами.

Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.

Главной целью объединения компьютеров в сеть является предоставление пользователям возможности доступа к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.), распределенным по этим компьютерам и их совместного использования.

Классификация компьютерных сетей

Приняты несколько основных методов классификации компьютерных сетей:

·По территориальной рассредоточенности;

·По способу управления;

·По способу организации передачи данных;

·По топологии.

·По типу передающей среды

Обсудим более подробно классификацию компьютерных сетей.

По территориальной рассредоточенности:

Локальные сети (Local Area Network, LAN) сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км).

Локальная сеть

Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга.

Глобальная сеть

Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.

Городские сети (Metropolitan Area Network, MAN) предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным.

Городская сеть

Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях.

Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин "гиперсеть"), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

	Интернет как объединенная сеть

По способу управления: централизованные и децентрализованные сети.

В централизованной сети (двуранговой) выделены один или несколько компьютеров (серверов), управляющих взаимодействием компьютеров и других сетевых устройств, а также выполняющих функции хранения общесетевой информации.

В децентрализованной сети (одноранговой) каждый входящий в неё компьютер имеет собственные средства управления сетью. Аппаратные, информационные и программные ресурсы распределены по всей сети и могут быть доступны пользователям.

Это дешёвые сети, но в них трудно обеспечить защиту информации, сложно обновлять информационные и программные ресурсы.

По способу организации передачи данных:

Два основных метода коммутации (параллельное использование одного и того же канала несколькими абонентами): коммутация каналов и коммутация пакетов.

Коммутация каналов предполагает, что перед началом передачи данных должна быть выполнена процедура установления соединения, в результате которой образуется составной канал. По окончании сеанса связи соединение разрывается, и канал освобождается.

Коммутация каналов удобна для организации линий связи, в которых подразумевается передача потоков данных постоянной интенсивности, например, таких, как телефонный разговор, в силу чего этот метод оказывается недостаточно гибким при построении компьютерных сетей.

Метод коммутации пакетов основан на разбиении передаваемых по сети данных на небольшие "порции". Каждая такая "порция" передается по сети как единое целое и называется пакетом. Такой метод является очень удобным для параллельного использования физического канала несколькими парами абонентов: канал является занятым только во время прохождения пакета. Временные промежутки между передачей пакетов одним абонентам могут быть использованы другими для отправки собственных пакетов.

Пакет обычно состоит из двух частей – заголовка, содержащего служебные данные, необходимые для управления доставкой пакета, и собственно данных, подлежащих передаче. Порядок обмена пакетами, а также конкретный состав заголовка пакетов определяется сетевым протоколом.

По топологии (т.е. геометрической схеме соединения узлов сети):

Если сеть состоит всего из двух компьютеров, то они соединяются "напрямую". Такой способ соединения получил название "точка-точка" ("point-to-point").

Для подключения к общей среде несколько компьютеров используются три базовые топологии: "Шина", "Кольцо", "Звезда.

Топология "Шина" (bus) использует один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". Все сетевые компьютеры присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине.

Топология "Шина"

К недостаткам топологии "Шина" следует отнести следующее:

· данные, предаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;

· в случае повреждения "шины" вся сеть перестает функционировать.

Для топологии "Кольцо" (ring) характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные.

Топология "Кольцо"

Здесь данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя.

Недостаток топологии "кольцо" -общедоступность данных, но при повреждениях кабельной системы возможна передача сигналов по другой стороне кольца;

В сети с топологией "звезда" "(star) все компьютеры соединены со специальным устройством, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), который выполняет функции распределения данных. Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от состояния сетевого концентратора и увеличивается длина соединительных линий.

Топология "Звезда"

Для глобальных сетей наиболее распространена комбинированная сотовая (ячеистая) топология.

Следует отметить, что термин топология может употребляться для обозначения двух понятий – физической топологии и логической топологии. Физическая топология – способ физического соединения компьютеров с помощью среды передачи, например, участками кабеля. Логическая топология определяет маршруты передачи данных в сети. Во многих случаях, физическая топология однозначно определяет логическую топологию. Однако существуют такие конфигурации, в которых логическая топология отличается от физической. Например, сеть с физической топологией «звезда» может иметь логическую топологию «шина» – все зависит от того, каким образом устроен сетевой концентратор.

По типу передающей среды:

Среда передачи – это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют: кабельные соединения и беспроводные соединения. Технические характеристики среды передачи влияют на такие потребительские параметры сетей как максимальное расстояние передачи данных и максимальная скорость передачи данных.

В современных сетях используются три типа кабеля:

· коаксиальный кабель (coaxial cable);

· "витая пара" (twisted pair);

· оптоволоконный кабель (fiber optic).

Беспроводные технологии используют в качестве среды электромагнитные волны. Основой классификации беспроводных технологий передачи данных является разделение спектра электромагнитного излучения на диапазоны частот.

Особо выделяют два диапазона: радиоизлучение в коротковолновом (КВ) и ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне (от 3-30 МГц до 300-6000ГГц) и инфракрасное излучение (50 – 400 ТГц).

В соответствии с тем, к какому диапазону относятся электромагнитные волны, используемые для передачи данных, сети разделяют на два типа:

· радиосети (как наземные, так и спутниковые);

· инфракрасные сети.

Частотные характеристики электромагнитных волн влияют на основные характеристики сети:

Беспроводные сети имеют ряд преимуществ по сравнению с кабельными сетями:

o мобильность: абоненты, подключенные к беспроводной сети, имеют возможность перемещаться во время работы;

o универсальность: возможность развертывания сети там, где прокладка кабеля может оказаться слишком дорогой или вообще невозможной;

o срочность: скорость развертывания беспроводной сети достаточно высока, поскольку не тратится время на прокладку кабеля.

К недостаткам беспроводных сетей по сравнению с кабельными следует отнести:

o зависимость качества связи от природных явлений (например, грозы) и погодных условий (например, туман является помехой для передачи в инфракрасном диапазоне);

o для высокочастотных технологий необходимость расположения приемника и передатчика в прямой видимости;

o возможность возникновения конфликтов с другими беспроводными средствами связи (например, сотовая телефония).

Модель сетевого взаимодействия

Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети.

Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин "гиперсеть"), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

Пример – пересылка письма. Разделение процесса взаимодействия на уровни позволяет функционально изолировать различные средства, участвующие в этом процессе по принципу - "каждый занимается своим делом". Это позволяет обеспечить достаточную гибкость при расширении функциональности этих средств. Так, например, выделение уровня транспортной сети, позволяет при необходимости обеспечить транспортировку между населенными пунктами не только почтовых грузов, но и пассажиров, не требуя для этого перестройки путей сообщения. Выделение почтовой службы обеспечивает возможность пересылки не только писем, но и посылок, переводов и т.п., используя стандартные средства транспортной сети и опосредованно – существующие пути сообщения.

Задачи обеспечения совместимости сетевого оборудования (по электрическим и механическим характеристикам), информационного и программного обеспечения (по системе кодирования и форматам данных) решается разбиением процесса обмена информацией на уровни.

В 1984 году Международной Организацией по Стандартизации (International Standard Organization, ISO) была разработана модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Модель представляет собой международный стандарт для проектирования сетевых коммуникаций и предполагает уровневый подход к построению сетей. Каждый уровень модели обслуживает различные этапы процесса взаимодействия. Посредством деления на уровни сетевая модель OSI упрощает совместную работу оборудования и программного обеспечения.

Модель OSI разделяет сетевые функции на семь уровней: прикладной, уровень представления, сессионный, транспортный, сетевой, канальный и физический.

	Порядок уровневого взаимодействия

o Физический уровень (Physical layer) определяет способ физического соединения компьютеров в сети. Функциями средств, относящихся к данному уровню, являются побитовое преобразование цифровых данных в сигналы, передаваемые по физической среде (например, по кабелю), а также собственно передача сигналов.

o Канальный уровень (Data Link layer) отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень, поэтому на данном уровне предусмотрены средства адресации, позволяющие однозначно идентифицировать отправителя и получателя во всем множестве абонентов, подключенных к общей линии связи. В функции данного уровня также входит упорядочивание передачи с целью параллельного использования одной линии связи несколькими парами абонентов. Кроме того, средства канального уровня обеспечивают проверку ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем.

o Сетевой уровень (Network layer) обеспечивает доставку данныхмежду компьютерами сети, представляющей собой объединение различных физических сетей. Данный уровень предполагает наличие средств логической адресации, позволяющих однозначно идентифицировать компьютер в объединенной сети. Одной из главных функций, выполняемых средствами данного уровня, является целенаправленная передача данных конкретному получателю.

o Транспортный уровень (Transport layer) реализует передачу данных между двумя программами, функционирующими на разных компьютерах, обеспечивая при этом отсутствие потерь и дублирования информации, которые могут возникать в результате ошибок передачи нижних уровней. В случае, если данные, передаваемые через транспортный уровень, подвергаются фрагментации, то средства данного уровня гарантируют сборку фрагментов в правильном порядке.

o Сессионный (или сеансовый) уровень (Session layer) позволяет двум программам поддерживать продолжительное взаимодействие по сети, называемое сессией (session) или сеансом. Этот уровень управляет установлением сеанса, обменом информацией и завершением сеанса. Он также отвечает за идентификацию, позволяя тем самым только определенным абонентам принимать участие в сеансе, и обеспечивает работу служб безопасности с целью упорядочивания доступа к информации сессии.

o Уровень представления (Presentation layer) осуществляет промежуточное преобразование данных исходящего сообщения в общий формат, который предусмотрен средствами нижних уровней, а также обратное преобразование входящих данных из общего формата в формат, понятный получающей программе.

o Прикладной уровень (Application layer) предоставляет высокоуровневые функции сетевого взаимодействия, такие, как передача файлов, отправка сообщений по электронной почте и т.п.

При уровневой организации процесса взаимодействия должны соблюдаться следующие требования:

o компоненты одного уровня одной системы могут взаимодействовать с компонентами только того же уровня другой системы;

o в рамках одной системы компоненты какого-либо уровня могут взаимодействовать только с компонентами смежных (вышележащего и нижележащего) уровней.

Набор правил, определяющих порядок взаимодействия средств, относящихся к одному и тому же уровню и функционирующих в разных системах, называется протоколом (protocol). Правила взаимодействия между собой средств, относящихся к смежным уровням и функционирующих в одной системе, называются интерфейсом (interface).

На канальном уровне данные рассматриваются как последовательный поток битов. Перед передачей по физическим каналам этот поток, в соответствии с принципом пакетной коммутации, разделяется на "порции", каждая из которых снабжается заголовком, содержащим некоторую служебную информацию, т.е. формируется пакет. На канальном уровне пакет называется кадром (frame).

Состав заголовка кадра зависит от используемого протокола. Обычно это такие поля:

1.Поля, предназначенные для определения границ кадров. Поскольку в физической среде могут постоянно проходить какие-либо сигналы, то сетевые адаптеры должны уметь разбираться в том, когда начинается передача кадра и когда она заканчивается.

2. Поле, предназначенное для определения протокола сетевого уровня, которому необходимо передать данные. Так как на одном компьютере могут функционировать программные модули различных протоколов сетевого уровня, то протоколы канального уровня должны уметь распределять данные по этим протоколам.

3. Контрольная сумма (или специальный код) содержимого кадра, которая позволяет принимающей стороне определить наличие ошибок в принятых данных. Принцип ее использования состоит в следующем. Сетевой адаптер отправляющего компьютера после формирования кадра вычисляет значение его контрольной суммы на основе содержимого и помещает это значение в заголовок кадра. Принимающая сторона также вычисляет контрольную сумму полученного кадра и сравнивает его со значением, помещенным в заголовке. Если они не совпадают, то это означает, что во время передачи кадра произошла ошибка.

4. Поля, предназначенные для адресации абонентов в сложных сетях (определены для протоколов, применяемых в сетях, базирующихся на сложных топологиях).

	Обобщенная структура кадра данных

Для именования пакетов различных уровней модели OSI, используются специальные термины. Для канального уровня используется термин "кадр", для сетевого – "пакет", для транспортного – "сегмент", "дейтаграмма", для сессионного и более высоких уровней – "сообщение".

Техническое обеспечение компьютерных сетей

При необходимости организовать передачу данных на расстояние, превышающее ограничение среды передачи, при построении канала связи применяются специальные промежуточные устройства, позволяющие усиливать и восстанавливать сигналы - повторители (repeater).

Сетевой адаптер (сетевая плата, плата сетевого интерфейса, Network Interface Card) - это устройство канального уровня, которое предназначено для подключения компьютера к физическим каналам компьютерных сетей.

Сетевые адаптеры реализуют и логические функции организации взаимодействия, например, адресацию абонентов и упорядочивания одновременного доступа нескольких к общей физической линии и т.д. Адреса присваиваются сетевым адаптерам на заводе-изготовителе, и, как правило, не изменяются в дальнейшем, хотя большинство современных адаптеров позволяют перепрограммировать сетевой адрес - МАС-адрес (управление доступом к среде передачи Media Access Control, MAC).

Для передачи цифровых данных по каналам, специально не предназначенным для построения компьютерных сетей (например, телефонным) используются Модемы (МОдулятор/ДЕМодулятор, Modem). Суть модуляции состоит в том, что по физическому каналу передается непрерывный синусоидальный сигнал (называемый несущим или опорным), физические параметры которого изменяются в соответствии со значениями информационного сигнала, представляющего данные.

Для объединения сетей требуются специальные устройства, которые позволяют подключать к себе две (или более) сети. В пределах допустимой длины строится отрезок сети - сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используется мост (bridge)- отдельный компьютер со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может объединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем (т.е. это объединение сетей на канальном уровне).

Реально сети, входящие в состав объединенной сети, могут строиться на основе различных сетевых технологий, при этом могут оказаться несовместимыми протоколы, способы адресации и т.п.

Сетевая технология– это набор стандартов, определяющий минимальный состав программно-аппаратных средств, достаточный для организации взаимодействия компьютеров в сети. Как правило, сетевая технология определяет топологию сети, а также протокол канального уровня (формат кадра, порядок обмена кадрами, MTU –максимальный объём данных, передаваемый в кадре).

Для объединения сетей с различными сетевыми технологиями используют средства сетевого уровня модели OSI.

Устройства этого уровня, предназначенные для объединения сетей, устроены сложнее, чем устройства канального уровня. Кроме организации обмена информацией внутри своей подсети, они должны обеспечивать целенаправленную передачу данных между абонентами всей составной сети (то есть определять путь прохождения данных), чтобы не вызывать её перегрузку. Процесс определения пути прохождения данных через отдельные подсети составной сети называется маршрутизацией, а устройства, решающие эти задачи - маршрутизаторы.

Для объединения ЛВС различных типов, работающих под управлением разных протоколов и операционных систем, используются компьютеры - шлюзы. Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами.

Мосты и даже шлюзы конструктивно могут выполняться в виде плат, которые устанавливаются в компьютере. Свои функции они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочей станции вычислительной сети. Сейчас выпускаются маршрутизаторы с функциями шлюзования.

Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP

Адресация ресурсов Internet

К глобальной сети Internet может быть подключён как отдельный компьютер (как правило, через модем), так и локальная сеть. В первом случае абонент выходит в сеть через сервер провайдера, во втором обычно через специальный сервер - хост-компьютер.

Хост (host)-компьютер – сетевое устройство, имеющее постоянный IP-адрес (сейчас 32-разрядный, т.е.2³²>4 млрд адресов).

Для представления IP-адреса используется четырёхбайтное выражение типа 62.76.154.2. IP-адрес состоит из адреса сети и адреса узла в этой сети. Сети разделены на 3 класса (А, В, С), отличающихся по возможному количеству входящих в них узлов.

Классификация сетей Internet по IP-адресам:

Провайдер, как правило, не закрепляет за пользователем фиксированный IP-адрес, ему предоставляется свободный на время подключения.

А для локальных сетей, подключённых к глобальной сети через хост-компьютер, существуют средства автоматического присвоения и распознавания IP-адреса каждой рабочей станции (протоколы DHCP –Dynamic Host Configuration Protocol и WINS – Windows Internet Name Service).

Для каждого хост-компьютера устанавливается два имени: цифровой IP-адрес (для автоматической обработки) и доменный адрес, построенный по иерархическому принципу (более понятное символьное имя).

Иерархия доменных адресов:

Доменное имя однозначно связано с цифровым, их преобразование происходит автоматически системой DNS (Domain Name System). DNS – распределённая база данных, размещённая на множестве компьютеров (серверах имён). Каждый сервер имён содержит лишь часть информации всего дерева DNS, но знает адреса DNS-серверов вышестоящих и нижестоящих доменов.

Эти доменные адреса записываются в адресном поле браузеров. Туда можно записывать и IP-адреса, тогда обращение будет быстрее!

При работе в сети чаще указывают адрес не хост-компьютера, но ресурс, т.е. имя сетевого файла с указанием пути к нему и протокола обращения – это универсальный указатель ресурса URL (Uniform Resource Locator). При написании URL используется синтаксис ОС UNIX (а не DOS илиWindows).

Его особенности: слэш прямой, наименованиях папок и файлов строчные и прописные буквы интерпретируются по-разному, в именах файлов может быть несколько точек, расширения файлов могут содержать более трёх символов.

Пример URL:

http://topserver.donetsk.ua/POISK/nav19.shtml

IP-маршрутизация

IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению. IP-маршрутизатор – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и обеспечивающее определение пути прохождения пакетов в составной сети. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей.

В качестве IP-маршрутизатора может быть использован компьютер, системное программное обеспечение которого позволяет осуществлять IP-маршрутизацию. В частности, маршрутизатор можно организовать на базе компьютера под управлением любой из операционных систем семейства Microsoft Windows 2000 Server.

	Объединение сетей с помощью IP-маршрутизатора

Маршрутизация осуществляется на узле-отправителе в момент отправки IP-пакета, а затем на IP-маршрутизаторах.

Принцип маршрутизации на узле отправителе выглядит достаточно просто. Когда требуется отправить пакет узлу с определенным IP-адресом, то узел-отправитель выделяет с помощью маски подсети из собственного IP-адреса и IP-адреса получателя номера сетей. Далее номера сетей сравниваются и если они совпадают, то пакет направляется непосредственно получателю, в противном случае – маршрутизатору, чей адрес указан в настройках протокола IP.

Если на узле не настроен адрес маршрутизатора, то доставка данных получателю, расположенному в другой сети, окажется невозможной.

Выбор пути на маршрутизаторе осуществляется на основе информации, представленной в таблице маршрутизации. Таблица маршрутизации – это специальная таблица, сопоставляющая IP-адресам сетей адреса следующих маршрутизаторов, на которые следует отправлять пакеты с целью их доставки в эти сети. Обязательной записью в таблице маршрутизации является так называемый маршрут по умолчанию, содержащий информацию о том, как направлять пакеты в сети, адреса которых не присутствуют в таблице, поэтому нет необходимости описывать в таблице маршруты для всех сетей. Таблицы маршрутизации могут строиться «вручную» администратором или динамически, на основе обмена информацией, который осуществляют маршрутизаторы с помощью специальных протоколов.

Структура стека протоколов TCP/IP

Хотя компоненты, относящиеся к различным уровням сетевой модели формально должны быть функционально независимыми друг от друга, при практической разработке протоколов такая независимость не всегда выдерживается. Это объясняется тем, что попытка добиться точного соответствия эталонной модели может привести к неэффективности работы программно-аппаратного обеспечения, реализующего протокол.

В настоящее время наблюдается два типа отклонений, возникающих при реализации уровневого взаимодействия:

o функции некоторых уровней могут объединяться одним протоколом и наоборот, – функции одного уровня могут делиться между различными протоколами;

o функционирование протокола какого-либо уровня подразумевают использование только определенных протоколов нижележащего уровня.

Поэтому разработка практических методов сетевого взаимодействия, как правило, подразумевает разработку не отдельных протоколов, а целых наборов протоколов. Такие наборы обычно включают в себя протоколы, относящиеся к нескольким смежным уровням эталонной модели OSI, и называются стеками (или семействами, наборами) протоколов (protocol stack, protocol suite). Наиболее известным стеком протоколов, обеспечивающим взаимодействие в сети Интернет, является стек протоколов TCP/IP.

IP (Internet Protocol) - входит в состав стека протоколов TCP/IP, основной протокол сетевого уровня, обеспечивающий единую схему логической адресации устройств в сети и маршрутизацию данных

TCP – (Transmission Control Protocol) - базовый транспортный протокол.

Поскольку при реализации протоколов допускаются отклонения от эталонной модели, стеки протоколов могут предполагать собственную схему деления на уровни. В частности, стек протоколов TCP/IP разделяет весь процесс сетевого взаимодействия на четыре уровня.

Соответствие уровней модели OSI и уровней стека TCP/IP:

Для именования пакетов различных уровней модели OSI, используются специальные термины:

Для канального уровня используется термин "кадр",

для сетевого – "IP-пакет", для транспортного – "TCP-сегмент", "UDP-дейтаграмма",

для сессионного и более высоких уровней – "сообщение".

При передаче данных от одного уровня к другому неизбежно их преобразование - инкапсуляция.

Инкапсуляция ("образование капсулы вокруг чужих для организма веществ") - способ упаковки данных из формата одного протокола в формат другого протокола. Примеры: упаковка IP-пакета в кадр Ethernet или TCP-сегмента в IP-пакет, "нарезка" пакетов на пакеты SLIP или фреймы PPP.

Инкапсуляция протоколов верхнего уровня в протоколы TCP/IP

ОГЛАВЛЕНИЕ

Понятие компьютерной сети..................................................................................................................... 1

Классификация компьютерных сетей....................................................................................................... 1

Модель сетевого взаимодействия.............................................................................................................. 8

Техническое обеспечение компьютерных сетей.................................................................................... 11

Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP......................................................................................... 13

Адресация ресурсов Internet................................................................................................................. 13

IP-маршрутизация................................................................................................................................. 14

Структура стека протоколов TCP/IP....................................................................................................... 16