Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Специальные IP-адреса5.5.3. ПодсетиВсе машины одной сети должны иметь одинаковый номер сети в своем адресе. Это приводит кцелому ряду проблем. По мере роста сети приходиться менять класс адреса. Появление новых адресовприводит к проблеме модификации таблиц маршрутизации и распространению информации о новыхадресах повсюду. Перенос машины из одной сети в другую требует изменения маршрутизации. Этиизменения происходят не сразу, и пока они не будут выполнены, все сообщения пойдут по старому адресу.Решением этих проблем является разделение сети на части, которые извне видны как единое целое,но внутри каждая часть имеет свой адрес.
Эти части называются подсети. Мы уже отмечали в главе 1, чтотермин подсеть в Интернете имеет особый смысл. Итак, подсеть - это часть сети, невидимая извне.Изменение адреса подсети или введение новой подсети не требует обращения в NIC или изменений какойлибо глобальной базы данных. На рисунке 5-47 показано разбиение сети класса В на подсети.Рисунок 5-47. Разбиение подсети класса ВЧтобы понять, как используется адрес подсети, надо проследить, как маршрутизатор использует IPадрес.
Есть две таблицы: некоторое количество IP-адресов вида «сеть, 0» и некоторое количество IPадресов вида «эта_сеть, адрес машины». Первая показывает, как достичь интересующей сети. Вторая как достичь узла внутри сети. Когда поступает IP-пакет, маршрутизатор ищет его адрес доставки в таблицемаршрутизации. Если этот адрес – адрес другой сети, то пакет передают дальше тому маршрутизатору,который отвечает за связь с этой сетью. Если это адрес в локальной сети, то маршрутизатор направляетпакет прямо по месту назначения. Если адреса нет в таблице, то маршрутизатор направляет пакетспециально выделенному по умолчанию маршрутизатору, который должен разобраться с этим случаем спомощью более подробной таблицы. Из этого описания видно, что алгоритм маршрутизации имеет делотолько с сетями или локальными машинами, а не с парами «сеть, узел».
Такая организация алгоритмапозволяет существенно сократить размер таблиц в маршрутизаторах.С появлением подсети структура адресов меняется. Теперь записи в таблице имеют форму «эта_сеть,подсеть, 0» и «эта_сеть, эта_подсеть, машина». Таким образом, маршрутизатор подсети в даннойлокальной сети знает, как достичь любой подсети в данной локальной сети и как найти конкретнуюмашину в своей подсети.
Все что ему нужно – это знать маску подсети. С помощью логической операции«&» маршрутизатор выделяет адрес подсети с помощью маски, показанной на рисунке 5-47. По своимтаблицам он определяет, как достичь нужной подсети или (если это локальная подсеть данногомаршрутизатора) как достичь конкретной машины.5.5.4. Протоколы управления межсетевым взаимодействиемВ Интернете, кроме IP-протокола, который используется для передачи данных, есть несколькопротоколов управления, используемых на сетевом уровне, таких как ICMP, ARP, RARP, BOOTP, которые мырассмотрим последовательно.5.5.4.1. Internet Control Message ProtocolУправление функционированием Интернета происходит через маршрутизаторы с помощью протоколаICMP (RFC 792). Этот протокол обеспечивает доставку сообщений любой машине, имеющей IP-адрес(хосту), от маршрутизаторов и других хостов в сети. Этот протокол обеспечивает обратную связь привозникновении проблем при передаче.
Он выявляет и рассылает сообщения о десятках событий, наиболееважные из них показаны в таблице 5-48.Таблица 5-48. Основные типы сообщений ICMPТип сообщенийОписаниеDestination unreachable (Назначение недостижимо)Пакет не может быть доставленTime exceeded (Время истекло)Время жизни достигло "0"Parameter problem (Проблемы с параметрами)Недопустимое поле заголовкаSource quench (Источник отключен)Подавляющий пакетRedirect (Перенаправление)Объясните маршрутизатору, где он находитсяEcho request (Запрос отклика)Спросите машину, работает ли онаEcho reply (Ответ на запрос)Да, машина работает.Timestamp request (Запрос с временной меткой)То же, что Echo request, только с временной меткойTimestamp reply (Ответ с временной меткой)То же, что Echo reply, только с временной меткойПротокол ICMP использует протокол IP и доставка его дейтаграмм не более надежна, чем любой IPдейтаграммы в сети.
Сообщение destination unreachable покрывает множество случаев: от случая, когдамаршрутизатор не знает, как достигнуть нужной подсети или хоста, до случая, когда дейтаграмма придоставке должна быть фрагментирована, но установлен флаг, который запрещает это делать.Сообщение time exceeded посылает маршрутизатор, если он обнаружил дейтаграмму с истекшимвремени жизни. Хост генерирует такое сообщение, если он не успел завершить сборку дейтаграммы доистечения времени ее жизни.Синтаксические или семантические ошибки в заголовке IP-дейтаграммы вызывают появлениесообщения parameter problem.Сообщение source quench обеспечивает средство управления потоком.
Маршрутизатор или хостполучатель высылает этот пакет хосту-отправителю, если необходимо понизить скорость передачи.Сообщения этого типа будут генерироваться до тех пор, пока скорость поступления дейтаграмм ототправителя не достигнет нужной хосту-получателю величины. Это сообщение система может использоватьдля предотвращения перегрузки. Оно возникает всякий раз, когда маршрутизатор вынужден сброситьдейтаграмму из-за переполнения своего буфера.Сообщение redirect позволяет маршрутизатору отправить рекомендацию о лучшем маршруте ивпредь посылать дейтаграммы с определенным адресом через другой маршрутизатор.Сообщения echo request и echo reply обеспечивают механизм проверки работоспособностиобъектов в сети. Получатель сообщения echo request обязан ответить сообщением echo reply, причем стеми же параметрами, что и в echo request.Сообщения timestamp request и timestamp reply обеспечивают механизм для измерения иизменения параметров временной задержки в Интернете.
Этот механизм необходим, например, для работыалгоритма маршрутизации по состоянию канала.5.5.4.2. Address Resolution Protocol – протокол определения адресаХотя каждая машина в Интернете имеет уникальный IP адрес, и даже не один, но при передачепакета через сеть от этого мало пользы, так как канальный уровень не понимает IP адресов. Как правило,машина подключена к ЛВС через сетевую карту, которая понимает только ЛВС адреса канального уровня,например, Ethernet-адрес. Этот адрес имеет 48 разрядов.
Сетевая карта знает только такие адреса иничего об 32-разрядных IP.Как отобразить 32-разрядный IP-адрес в адреса канального уровня, например, Ethernet-адрес? Дляобъяснения воспользуемся рисунком 5-49.Рисунок 5-49. Три объединенных сети класса С: две Ethernet-сети и кольцо FDDIКогда машина 1 посылает сообщение машине 2, то через DNS (Domain Name Service – службу имендомена – это приложение мы будем рассматривать в главе 7) определяется IP-адрес места назначения.Далее, для отображения IP-адреса в Ethernet-адрес, в подсеть посылается запрос, у кого такой IP-адрес.Машина с указанным адресом шлет ответ.
Протокол, который реализует рассылку запросов и сбор ответов- ARP-протокол. Практически каждая машина в Интернете использует этот протокол.Теперь рассмотрим случай, когда обращение идет в другую сеть. Здесь два решения - естьопределенный маршрутизатор, который принимает все сообщения, адресованные определенной сети илигруппе адресов - proxy ARP. Этот маршрутизатор знает, как найти адресуемую машину. Другое решение выделенный маршрутизатор, который управляет маршрутизацией удаленного трафика. Машинаопределяет, что обращение идет в удаленную сеть, и шлет сообщение на этот маршрутизатор.5.5.4.3.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) – обратныйпротокол определения адресаИногда возникает обратная проблема - известен Ethernet-адрес, но какой IP-адрес емусоответствует? Эта проблема возникает, например, при удаленной загрузке бездисковой станции. Как этастанция определит свой и соседние IP-адреса?Станция посылает запрос к RARP-серверу: "Мой Ethernet-адрес такой то, кто знает соответствующийIP-адрес?" RARP-сервер отлавливает такие запросы и шлет ответ.У этого протокола есть один существенный недостаток – пакеты с одним и тем же запросомрассылаются всем, что увеличивает накладные расходы. Для устранения этого недостатка был предложенпротокол BOOTP.
В отличие от RARP, BOOTP использует UDP-сообщения, которые рассылаются толькомаршрутизаторам. Этот протокол также используется в бездисковых станциях, у которых в памяти прошитIP-адрес выделенного маршрутизатора.5.5.5. OSPF - внутренний протокол маршрутизации шлюзовИнтернет состоит из сетей, управляемых разными организациями. Каждая такая сеть используетвнутри свои алгоритмы маршрутизации и управления и называется автономной системой. Наличиестандартов позволяет преодолеть различия во внутренней организации автономных систем и обеспечитьих совместное функционирование. Алгоритмы маршрутизации, применяемые внутри АС, называютсявнутренними протоколами шлюзов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
