49144 (Стандарты информационных сетей)

1. Основные стандарты и организации, в области ИС

Основной объем работы по стандартизации выполняют две официальные международные организации: первая из них, созданная Организацией Объединенных Наций Международная организация стандартов (OSI), вторая — Международный союз по электросвязи (ITU) Наряду с указанными официальными существуют международные организации, созданные на паях различными корпорациями и фирмами. Эти организации ведут разработки комплексов стандартов выполняющих определенные задачи. К их числу относятся:

COS — Корпорация открытых систем. В ее задачи входит:

— разработка и распространение спецификаций на взаимодейст¬вие открытых систем;

— подготовка методик и программ тестирования изделий;

— верификация и аттестация сетевых продуктов;

— информационное обслуживание по вопросам создания открытых систем.

COS является международной корпорацией, финансируемой, в первую очередь, производителями сетевых продуктов—аппаратов и пакетов программ.

ECMA — Европейская ассоциация производителей электронных машин. Проводит широкий круг работ по созданию протоколов информационных сетей, значительная часть которых предлагается для утверждения 150 в качестве международных стандартов.

EuroOSInet—Ассоциация производителей, создающих системы на основе международных стандартов OSI.

WOS — Европейская рабочая группа по открытым системам. Объединяет промышленные организации, ассоциации пользователей, научно-исследовательские институты, комитеты по стандартизации, телефонные компании.

GOSIP — Правительственный профиль соединения открытых систем. Определяет полный профиль, предназначенный для государственных учреждений.

МАР — Протокол автоматизации производства.

OSF — Фонд открытых программных средств.

OSINET—Ассоциация организаций, реализующих взаимодействие открытых систем.

OSITOP — Ассоциация европейских пользователей. Ассоциация проводит анализ международных стандартов, изделий и проектов. Осуществляет тестирование и аттестацию разработок производителей, а также публичную демонстрацию указанных разработок.

POSI — Конференция способствования реализации стандартов ISO.

RARE — Ассоциация европейских исследовательских сетей И их пользователей. Целью ассоциации является содействие сотрудничеству организации на основе международных стандартов.

SPAG—Группа способствования реализации стандартов.

TOP — Технический и учрежденческий протокол.

В России этими работами руководит Государственный комитет РФ по вычислительной технике и информатике. Введением стандартов занимается Государственный комитет России по стандартам.

2. Протоколы IP, ARP, RARP

IP (Internet Protocol) – протокол более высокого уровня, чем TCP и UDP. Он используется непосредственно для передачи данных по ранее установленному (или не установленному) соединению и имеет механизмы маршрутизации. Пользуясь информацией о маршрутизации между выбранными компьютерами, он просто добавляет адрес отправителя и получателя к пакету и отсылает его дальше. Наиболее востребованной функцией протокола является разбивка большого пакета на более мелкие на одном компьютере и соответственно соединение всех частей на другом. Это значит, что IP не контролирует доставку сообщений конечному адресату. IP-адреса машины-отправителя и машины-получателя включаются в заголовок датаграммы и используются для ее передачи между шлюзами. При этом информация о маршрутизации, находящаяся на шлюзе, указывает, куда передавать датаграмму на каждом этапе.

ARP (Address Resolution Protocol) – работает с адресами компьютеров, то есть определяет фактический адрес машины, расположенной в той или иной ветке сети.

RARP (Revere Address Resolution Protocol) – протокол, определяющий адрес компьютера в сети. Работает аналогично протоколу ARP, однако конвертирование происходит в обратном порядке, то есть 48-битный Ethernet-адрес конвертируется в 32-битный IP-адрес.

3. Семиуровневая модель OSI

Модель состоит из семи уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.

Физический уровень

На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Канальный уровень

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Сетевой уровень

На этом уровне работает маршрутизатор(роутер).

4. TCP/IP, распределение протоколов по уровням ISO

TCP/IP – самый распространенный протокол транспортного уровня как в локальных, так и в глобальных сетях. Протокол TCP/IP имеет открытый интерфейс. На самом деле TCP/IP состоит из нескольких протоколов.

Как вы уже заметили, в его названии есть разделитель, то есть он состоит из названий двух протоколов. Первый из них – TCP (Transmission Control Protocol), второй – IP (Internet Protocol). Это говорит о том, что в нем участвует по меньшей мере два протокола.

5. Протоколы TCP, ICMP, UDP

TCP (Transmission Control Protocol) осуществляет обмен данными между двумя компьютерами с предварительно установленной логической связью. Он постоянно используется в Интернете, поскольку надежность соединения и универсальность в этом случае играют очень большую роль. Кроме того, TCP обеспечивает надежность доставки сообщений, принимая подтверждение доставки каждой его порции путем подтверждающих пакетов, каждый раз присылаемых в ответ на полученное сообщение. При этом в самом начале устанавливается логическая связь между компьютером-отправителем и компьютером-получателем, что уже гарантирует доставку пакетов.

ICMP (Internet Control Message Protocol) контролирует протокол IP, отслеживает любые изменения, влияющие на процесс маршрутизации. При возникновении каких-либо ошибок об этом узнают и отправитель, и получатель. При этом в сообщении указывается причина сбоя.

UDP (User Datagram Protocol) – при использовании этого протокола не нужно иметь установленное логическое соединение двух компьютеров. Когда передаются данные другому компьютеру, предполагается, что он где-то есть, то есть подключен к сети. В этом случае нет никакой гарантии, что обмен данными произойдет. При этом к отсылаемому пакету просто добавляется IP-адрес машины, которой нужно отослать сообщение. Если сообщение принято, присылается подтверждение об этом, иначе отсылка данных повторяется через некоторый промежуток времени.

6. Разделение IP-сети на подсети, специальные адреса, частные адреса

Создание подсетей дает возможность взять адресное пространство одной IP сети и разделить его локально для использования между несколькими локальными сетями, объединенными между собой.

Разбиение единой IP сети на несколько подсетей производится только методом локальной конфигурации и невидимо для всего остального мира. Существование и работа нескольких IP - подсетей внутри одной большой сети заметны только для машин внутри этой конкретной сети.

Создание подсетей позволит создать маленькие управляемые сети - возможно, даже использующие различные сетевые технологии.

Другие причины для создания подсетей:

1. физически топология сети может накладывать запреты (например длина сетевого кабеля).

2. значительное возрастание сетевого траффика приводит к замедлению работы сети.

3. требования безопасности могут не допустить использование одной сети различными классами пользователей - траффик любой сети может быть всегда под контролем умного пользователя.

Для того что бы разбить сеть на подсети необходимо:

-установить физическое соединение всех сетевых устройств (используя коммутаторы или роутеры),

-установить размер каждой подсети, проще говоря, количество сетевых устройств, которые будут к этой сети подключены - сколько --IP адресов будет реально использоваться в каждом сегменте сети,

-рассчитать адреса и маски подсетей,

-присвоить каждому сетевому интерфейсу в каждой подсети свой IP адрес и маску подсети, настроить маршрутизацию на роутерах и gateway устройствах, а также маршрутизацию на всех сетевых устройствах,

-проверить работу системы, исправить ошибки.

Специальные IP-адреса

Существует ряд IP-адресов, которые не могут быть использованы как стандартные IP-адреса, так как они зарезервированы для специальных целей. Например:

10.*.*.* (сеть класса A), 192.168.*.* (набор сетей класса C) – зарезервированы для создания локальной сети.

127.*.*.* (сеть класса А) – зарезервирована для локального компьютера, т.о. 127.0.0.1 – это IP адрес, через который компьютер может "разговаривать" сам с собой (при помощи loopback interface), так же как и с другими компьютерами. Это было придумано для того, чтобы можно было не различать две ситуации: когда сервер находится на чужом компьютере, и когда он находится на родном компьютере. То есть запрос идет на прямую по адресу 127.0.0.1. В противном случае пришлось бы прописать одну и туже часть кода дважды.

Частные адреса, т.е. адреса, размещаемые только для внутреннего пользования и поэтому не используемые в сети Интернет.

7. Протокол TCP, алгоритм скользящего окна

Протокол TCP

Каждый байт в ТСР соединении имеет 32 разрядный номер. Поэтому даже в сети на 10Мб/сек потребуется не менее часа, чтобы исчерпать все номера. Этиномера используются для всех пакетов на соединении: уведомления, данные, управление окнами.

ТСР агенты обмениваются сегментами данных. Каждый сегмент имеет заголовок от 20 байтов и более (по выбору) и тело произвольной длины. ТСР агент решает какой длины может быть тело.

Основным протоколом, используемым ТСР агентом является протокол скользящего окна. Это значит, что каждый посланный сегмент должен быть подтвержден. Одновременно с отправление сегмента взводится таймер. Подтверждение придет либо с очередными данными в обратном направлении, если они есть, либо без данных. Подтверждение будет нести порядковый номер очередного ожидаемого сегмента. Если таймер исчерпается прежде чем придет подтверждение, то сегмент посылается повторно.

Несмотря на кажущуюся простоту, ТСР протокол достаточно сложен и должен решать следующие основные проблемы:

• восстанавливать порядок сегментов;

• убирать дубликаты сегментов, в каком бы виде (фрагментация) они не поступали;

• определять разумную задержку для time out для подтверждений в получении сегмента;

• устанавливать и разрывать соединения надежно;

• управлять потоком;

• управлять перегрузками.

Алгоритм скользящего окна

В рамках установленного соединения в протоколе TCP правильность передачи каждого сегмента должна подтверждаться квитанцией от получателя. Квитирование – это один из традиционных методов обеспечения надежной связи. В протоколе TCP используется частный случай квитирования – алгоритм скользящего окна. При установлении соединения обе стороны договариваются о начальном номере байта, с которого будет вестись отсчет в течение всего данного соединения. У каждой стороны свой начальный номер. Идентификатором каждого сегмента является номер его первого байта. Нумерация байтов в пределах сегмента осуществляется так, что первый байт данных сразу вслед за заголовком имеет наименьший номер, а следующие за ним байты имеют следующие порядковые номера.