КОНСПЕКТ_ЛЕКЦИЙ_Сети_и_телекоммуникации (Конспект лекции), страница 10

Еще одна особенность заключается в том, что RARP запросы посылаются в виде широковещательных запросов аппаратного уровня, как показано на рисунке 4.7. Это означает, что они не перенаправляются маршрутизаторами. Чтобы позволить бездисковым системам загружаться, даже если RARP сервер выключен, в сети обычно существуют несколько RARP серверов (на одном и том же кабеле).

По мере того как количество серверов растет (чтобы повысить надежность), увеличивается сетевой трафик, так как каждый сервер посылает RARP отклик на каждый RARP запрос. Бездисковые системы, которые посылают RARP запросы, обычно используют первый полученный ими RARP отклик. (Мы никогда не имели подобных проблем с ARP, потому что только один хост посылает ARP отклик.) Более того, существует вероятность, что несколько RARP серверов отправят отклики одновременно, увеличивая тем самым количество коллизий в Ethernet.

Краткие выводы

RARP используется большинством бездисковых систем при загрузке, для получения свох IP адресов. Формат пакета RARP практически идентичен пакету ARP. Запрос RARP широковещательный, в нем содержится аппаратный адрес отправителя, при этом он спрашивает кого-либо послать ему его IP адрес. Отклик обычно персональный.

 Проблемы с RARP заключаются в том, что он использует широковещательные запросы на канальном уровне, поэтому большинство маршрутизаторов не могут перенаправлять RARP запросы; а также в том, что передается минимум необходимой информации: только IP адрес системы. В главе 16 мы увидим, что BOOTP сообщает значительно больше информации необходимой при загрузке бездисковых систем: IP адрес, имя хоста, с которого происходит загрузка, и так далее.

Несмотря на то что концепция RARP довольно проста, реализация RARP сервера зависит от системы. Также надо отметить, что не все TCP/IP реализации предоставляют RARP сервер.

Примеры RARP

http://paramax.susu.ru/study/tcpips/-Protokol_obratnogo_otobrazheniya_adresov_RARP-Primery_RARP.htm

В нашей локальной сети мы можем загружать систему на хосте sun не только с его диска, но и способом удаленной загрузки по сети. Если мы одновременно запустим RARP-сервер и tcpdump на хосте bsdi, то получим распечатку, показанную на рис. 4.6. Для того чтобы выводились аппаратные адреса, мы задаем ключ -е. В строке виден широковещательный RARP-запрос, а в строке 2 — направленный конкретному адресату RARP-ответ. Запись at sun в конце строки 2 означает, что RARP-ответ содержит IP-адрес хоста sun (140.252.13.33).

Рис. 4.8  5.1. RARP-запрос и RARP-ответ

Получив свой IP-адрес, sun посылает TFTP-запрос RRQ. (Read Request) на чтение файла 8CFCOD21. SUN4C. Восемь символов в имени файла соответствуют шестнадцатиричному представлению IP-адреса 140.252.13.33 хоста sun. Это тот IP-адрес, который был возвращен в RARP-ответе. Расширение в имени файла SUN4C соответствует типу загружаемой системы.

В строке 3 показано, что TFTP-запрос содержится как бы непосредственно в IP-дейтаграмме длиной 65 байтов, хотя на самом деле он упакован в UDP-дейтаграмме. Эта неточность является следствием того, что мы запустили tcpdump с ключом -е. Кроме того, обратите внимание, что на рис. 4.8  длина кадра Ethernet, указанная в строке 2, меньше того минимума (60 байтов). Дело в том, что, когда программа tcpdump выполняется на том же хосте (в нашем случае bsdi), который посылает этот кадр Ethernet, она не может учесть "заполняющие" байты кадра. Приложение rarpd записывает 42 байта в буфер (14 байтов Ethernet-заголовка и 28 байтов RARP-ответа), и именно эти 42 байта (точнее, их копию) получает tcpdump. Лишь потом драйвер Ethernet дополняет этот кадр до минимального размера (60 байтов вместе с заголовком). Если бы мы выполняли tcpdump на другом хосте, размер этого кадра был бы показан равным 60 байтам.

После того как бездисковая система узнает свой IP-адрес из RARP-ответа, она наконец может послать TFTP-запрос, чтобы прочитать образ диска начальной загрузки, что мы и видим в рассмотренном примере. Здесь мы не будем вдаваться в дополнительные подробности того, как происходит начальная загрузка бездисковых систем.

Что происходит, когда в сети отсутствует RARP-сервер. Адрес приемника в каждом кадре — широковещательный. После who-is показан аппаратный адрес, для которого запрашивается соответствующий ему IP-адрес, а следом за tell указан аппаратный адрес передатчика (эти аппаратные адреса совпадают).

Обратите внимание на частоту повторения запросов по таймауту. Первый повтор происходит через 6.5 с, затем интервал возрастает до 42.80 с, затем падает до 5.34 с, далее он снова составляет 6.5 с, и так до бесконечности. Если мы подсчитаем разницу между интервалами, то увидим эффект удвоения: 1.21 с от 5.34 до 6.55, 2.42 с от 6.55 до 8.97, 4.83 с от 8.97 до 13.80 и т. д. Когда интервал достигает некоторого предела (в данном случае 42.80 с), он возвращается к начальному значению 5.34 с.

Такое увеличение таймаута лучше, чем фиксированная периодичность.

Протоколы RARP, ВООТР и DHCP

Протокол ARP решает проблему определения по заданному IP-адресу Ethernet-адреса хоста. Иногда бывает необходимо решить обратную задачу, то есть по заданному Ethernet-адресу определить IP-адрес. В частности, эта проблема возникает при загрузке бездисковой рабочей станции. Обычно такая машина получает двоичный образ своей операционной системы от удаленного файлового сервера.

Но как ей узнать его IP-адрес?

Первым для решения проблемы был разработан протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol — протокол обратного определения адреса), описанный в RFC 903. Этот протокол позволяет только что загрузившейся рабочей станции разослать всем свой Ethernet-адрес и сказать: ≪Мой 48-разрядный Ethernet-адрес — 14.04.05.18.01.25. Знает ли кто-нибудь мой IP-адрес?≫ RARP-сервер видит этот запрос, ищет Ethernet-адрес в своих файлах конфигурации и посылает обратно соответствующий IP-адрес.

Использование протокола RARP лучше внедрения IP-адреса в образ загружаемой памяти, так как это позволяет использовать данный образ памяти для разных машин. Если бы IP-адреса хранились бы где-то в глубине образа памяти, каждой машине понадобился бы свой отдельный образ.

Недостаток протокола RARP заключается в том, что в нем для обращения к RARP-серверу используется адрес, состоящий из одних единиц (ограниченное широковещание). Однако эти широковещательные запросы не переправляются маршрутизаторами в другие сети, поэтому в каждой сети требуется свой RARP-сервер. Для решения данной проблемы был разработан альтернативный загрузочный протокол ВООТР. В отличие от RARP, он использует UDP-сообщения, пересылаемые маршрутизаторами в другие сети. Он также снабжает бездисковые рабочие станции дополнительной информацией, включающей IP-адрес файлового сервера, содержащего образ памяти, IP-адрес маршрутизатора по умолчанию, а также маску подсети. Протокол ВООТР описан в документах RFC 951, 1048 и 1084.

Серьезной проблемой, связанной с применением ВООТР, является то, что таблицы соответствия адресов приходится настраивать вручную. Когда к ЛВС подключается новый хост, протокол ВООТР невозможно использовать до тех пор, пока администратор сети не присвоит ему IP-адрес и не пропишет вручную в конфигурационных таблицах пару (Ethernet-адрес, IP-адрес). Для устранения  влияния этого фактора протокол ВООТР был изменен и получил новое имя:

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки хостов). DHCP позволяет настраивать таблицы соответствия адресов как вручную, так и автоматически. Этот протокол описан в RFC 2131,и 2132. В большинстве систем он уже практически заменил RARP и ВООТР.

Подобно RARP и ВООТР, DHCP основан на идее специализированного сервера, присваивающего IP-адреса хостам, которые их запрашивают. Такой сервер не обязательно должен быть подключен к той же ЛВС, что и запрашивающий хост. Поскольку сервер DHCP может быть недоступен с помощью широковещательной рассылки, в каждой ЛВС должен присутствовать агент ретрансляции.

5. АДРЕСАЦИЯ В INTERNET

5.1 Базовая адресация в Internet.

IP-адрес узла ВС идентифицирует точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу, а не всю машину.

Менеджер сети присваивает IP-адреса машинам в соответствии с тем, к каким IP-сетям они подключены.  Старшие биты 4-х байтного IP-адреса определяют номер IP-сети.  Оставшаяся часть IP-адреса - номер  узла (хост-номер). 

Существуют 5 классов  IP-адресов, отличающиеся  количеством бит в сетевом  номере  и  хост-номере.  Класс адреса определяется значением его первого октета.

В течение вот уже нескольких десятилетий IP-адреса делятся на пять классов, показанных на рис. 5.1 Такое распределение обычно называется базовой или полноклассовой адресацией.

Рис. 5.1 Базовые форматы IP-адресов

Форматы классов А, В, С и D позволяют задавать адреса до 128 сетей с 16 млн. хостов в каждой, 16 384 сетей с 64 тысячами хостов или 2 миллионов сетей (например, ЛВС) с 256 хостами (хотя некоторые из них могут быть специализированными). Предусмотрен класс для многоадресной рассылки, при которой дейтаграммы рассылаются одновременно на несколько хостов. Адреса, начинающиеся с 1111, зарезервированы для будущего применения. В настоящее время к Интернету подсоединено более 500 000 сетей, и это число растет с каждым годом. Во избежание конфликтов, номера сетям назначаются некоммерческой корпорацией по присвоению имен и номеров, ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). В свою очередь, ICANN передала полномочия по присвоению некоторых частей адресного пространства региональным органам, занимающимся выделением IP-адресов провайдерам и другим компаниям.

Сетевые адреса, являющиеся 32-разрядными числами, обычно записываются в виде четырех десятичных чисел, которые соответствуют отдельным байтам, разделенных точками. Например, шестнадцатеричный адрес С0290614 записывается как 192.41.6.20. Наименьший IP-адрес равен 0.0.0.0, а наибольший — 255.255.255.255.

В табл.5.1  приведено соответствие классов  адресов  значениям  первого октета и указано количество возможных IP-адресов каждого класса.

Табл.5.1

Характеристики классов адресов

Адреса класса A предназначены для использования в больших  сетях общего пользования. Они допускают большое количество номеров узлов.

Адреса класса B используются в сетях среднего размера,  например,  сетях университетов и крупных компаний.  Адреса класса C используются в сетях с небольшим числом компьютеров.  Адреса класса D используются при обращениях к группам машин, а адреса класса были E зарезервированы на будущее.

Базовая адресация поддерживает: единичную передачу (unicast); групповую передачу (multicast); широковещательную передачу (broadcast).