1 (1131253), страница 40

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 40)

Репитер - устройство, обеспечивающее усиление и очистку сигнала. На МАС-уровне трансивер обеспечивает передачу сигнала в пределах 500 метров. Репитер обеспечивает передачу на 2,5 км.

Мост способен хранить и маршрутизировать пакеты на канальном уровне. Он получает канальный пакет целиком и решает, по какой линии его передать дальше.

Мультипротокольные маршрутизаторы функционально примерно то же самое, что и мосты, но работают на сетевом уровне. Они получают пакеты сетевого уровня и определяют, куда их передать. Однако при этом разные каналы могут принадлежать разным сетям, использующим разные протокольные стеки. Поэтому мультипротокольному маршрутизатору, кроме задачи маршрутизации, приходится решать и задачу сопряжения форматов пакетов на сетевом уровне в сетях с разной архитектурой.

Таблица 5-34. Различия сетей на сетевом уровне

Признак	Возможные значения
Предоставляемый сервис	Ориентированные vs. неориентированные на соединение
Протоколы	IP, IPX, CLNP, AppleTalk, DECnet и т.д.
Адресация	Прямая (802) vs. иерархическая
Групповое вещание	Есть/нет (также транслирование)
Размер пакетов	У каждой сети свой максимальный размер
Качество сервиса	Есть/нет; много различных видов
Действия в случае ошибок	Надежная, упорядоченная или неупорядоченная доставка
Управление потоком	«Скользящее окно», регулирование скорости, другие способы или неуправляемый поток
Управление перегрузками	Протокол «текущего ведра», подавляющие пакеты и т.д.
Безопасность	Правила защиты информации, шифрование и т.д.
Параметры	Разные значения тайм-аута, характеристики потока и т.д.
Оплата	За время соединения, за количество пакетов, побайтно или без оплаты

Сопряжение виртуальных каналов.

Есть два общих приема для межсетевого взаимодействия: сопряжение, ориентированное на соединения подсетей с виртуальными каналами, и взаимодействие подсетей через дейтаграммы. На рисунке 5-35 показана модель сопряжения виртуальных каналов. Абонентская машина одной сети устанавливает виртуальное соединение не только внутри своей сети, но и в другой сети, вплоть до получателя. Внутри своей сети соединение прокладывается по правилам этой сети вплоть до мультипротокольного маршрутизатора, ближайшего к сети получателя. Затем от этого маршрутизатора до получателя - по правилам сети получателя. (Рассмотреть прохождение пакетов вдоль соединения.)

Рисунок 5-35. Межсетевое взаимодействие с использованием сопряжения виртуальных каналов

На рисунке показано решение с использованием полного шлюза. Однако такое же решение возможно и с полушлюзом. Это решение хорошо работает для сетей с примерно одинаковыми характеристиками.

Достоинства сопряжения виртуальных каналов: буферы можно резервировать заранее, порядок пакетов сохраняется, проще управлять повторной передачей из-за задержки, короткие заголовки пакетов.

Недостатки сопряжения виртуальных каналов: хранение таблицы сопряжения, сложности в изменении маршрута при перегрузках, требование высокой надежности маршрутизаторов вдоль сопряжения.

Межсетевое взаимодействие без соединений.

На рисунке 5-36 показано решение на основе соединения сетей на уровне дейтаграмм. При этом подходе единственный сервис, который сетевой уровень предоставляет транспортному – «впрыскивание» дейтаграмм в транспортную среду. Дальше приходиться надеяться на удачу. Такое сопряжение сетей возможно, если соединяемые транспортные среды используют одни и те же или очень близкие сетевые протоколы. Вспомним проблемы мостов между подуровнями 802.х.

Рисунок 5-36. Межсетевое взаимодействие без соединений

Проблемы возникают с адресацией. Различия в адресации могут быть столь велики, что сопряжение станет невозможным. Например, в ТСР/IP используется 32-разрядный адрес, а в OSI - десятичный номер, подобный телефонному. Выход - распространять каждую адресацию на все машины в мире. Однако, очевидно, что такой подход не работает.

Другой выход - создать универсальный пакет, который понимали бы разные сети, - тоже не работает. Всех уговорить признать один формат как универсальный невозможно.

Основное достоинство дейтаграммного подхода - он может использоваться между сетями, которые не поддерживают виртуальных соединений. Число таких сетей весьма велико.

Туннелирование.

В общем случае проблема межсетевого соединения весьма сложна. Однако есть достаточно распространенный случай, для которого есть решение. Это соединение двух одинаковых сетей через третью. Например, так, как показано на рисунке 5-37. Решение проблемы межсетевого соединения в этом случае дает применение техники туннелирования. Рисунок 5-38 разъясняет прием туннелирования на примере автомобиля. Суть этого приема состоит в том, что пакет из одной сети упаковывается в кадр промежуточной сети. Затем он передается через промежуточную сеть на канальном уровне. При достижении кадром сети назначения кадр распаковывается, пакет передается на сетевой уровень и движется дальше.

Рисунок 5-37. Транспортировка пакета методом туннелирования

Межсетевая маршрутизация.

Маршрутизация на межсетевом уровне происходит примерно так же, как на сетевом, но с некоторыми дополнительными сложностями. Рассмотрим пример на рисунке 5-39. На этом рисунке шесть мультипротокольных маршрутизаторов соединяют пять сетей.

Рисунок 5-39. Пример межсетевой маршрутизации

Имея граф соединений этих маршрутизаторов между собой, можно применять уже известные нам алгоритмы маршрутизации: по вектору расстояния или по состоянию канала. Так мы приходим к двум уровням маршрутизации: внутреннему межшлюзовому протоколу и внешнему межшлюзовому протоколу. Поскольку каждая сеть в определенном смысле автономна, то для нее часто используют термин - автономная система.

Главная сложность, отличающая внутрисетевую маршрутизацию от межсетевой - государственные границы. Здесь возникают различия в законах разных стран, различия в оплате трафика, принятые на территориях разных стран, и т.д.

Фрагментация.

В каждой сети есть свой максимальный размер пакетов. Это ограничение имеет несколько причин:

1. Аппаратура (например, максимальный TDM-слот)

1. Операционная система (все буфера по 512 байтов)

1. Протоколы (например, размер поля длины пакета)

1. Совместимость с некоторыми национальными и международными стандартами

1. Стремление сократить ошибку, вызываемую повторной передачей

1. Желание предотвратить длительный захват канала одним пакетом

Максимальный размер пакета колеблется от 48 байтов в АТМ-сети до 65515 байтов в IP-сети (у протоколов более высоких уровней он еще больше).

Очевидно, первая же проблема возникает при попытке передать большой пакет через сеть, у которой максимальный размер пакета меньше. Одно из решений - проложить маршрут для таких пакетов так, чтобы избежать подобной ситуации. Однако что делать, в такой сети расположен получатель?

Единственное решение - разрешить шлюзу разбивать пакет на фрагменты и отправлять каждый фрагмент независимо. В этом случае возникает проблема сборки фрагментов.

Есть два подхода к тому, как это осуществлять. Первый - делать фрагменты столь малыми, что любая сеть на их пути будет прозрачна для них. Это решение показано на рисунке 5-40 (а). Когда поступает большой пакет, его разбивают на малые и все пакеты отправляют на один и тот же выходной шлюз, где они собираются снова в большой пакет.

Рисунок 5-40. Фрагментация пакетов

В такой фрагментации есть трудности: как узнать, что все фрагменты достигли выходного шлюза, как выбирать маршрут для фрагментов, накладные расходы на разбиение и сборку пакета из фрагментов.

Другой подход - разбив пакет на фрагменты, рассматривать каждый из них как обычный пакет. Это решение показано на рисунке 5-40 (b). Сборка фрагментов происходит только в узле назначения. Однако при таком подходе каждый хост должен уметь собирать пакеты из фрагментов.

На рисунке 5-41 показана фрагментация в случае, если размер элементарного фрагмента данных равен 1 байту.

Рисунок 5-41. Фрагментация: (а) Исходный пакет, содержащий 10 байтов данных; (b) Фрагменты после прохождения сети с максимальным размером пакета, равным 8 байтам; (с) Фрагменты после прохождения через шлюз с размером 5

Firewall.

Способность любого компьютера соединяться, где бы он ни был, с любым другим компьютером - благо для пользователя, но сущее наказание для службы безопасности любой организации. Здесь, кроме угрозы потери информации, есть угроза притока всякой гадости типа вирусов, червей и прочих цифровых паразитов.

Итак, нужен механизм, который бы различал «чистые» биты от «нечистых». Один способ - шифровать данные. Так поступают при передаче данных. Со способами шифрования мы познакомимся позднее. Но шифрование бессильно против вирусов, хакеров и прочей нечисти. Одним из средств борьбы с ними служат брандмауеры (firewall).

Барьер - современная форма крепостного рва. Компания может иметь сколь угодно сложную сеть, объединяющую много локальных сетей. Однако весь трафик в сеть и из этой сети направляется только через один шлюз, где происходит проверка пакета на соответствие определенным требованиям. Если пакет не удовлетворяет этим требованиям, то он не допускается в сеть или из нее.

Барьер состоит из двух маршрутизаторов, фильтрующих пакеты, и шлюза приложений. Фильтры содержат таблицы сайтов, от которых можно принимать и которым можно передавать пакеты. Шлюз приложений ориентирован на конкретные приложения. Пример - шлюз для электронной почты. Этот шлюз анализирует поле данных и принимает решение, сбросить пакет или нет. Набор таких шлюзов полностью зависит от политики информационной безопасности конкретной организации. Чаще всего это шлюз электронной почты и WWW.

Билет № 39.

Сетевой уровень в Интернет: IP, IPv6, адресация, протоколы ARP, RARP.

Интернет представляет собой объединение подсетей, которые называются автономными системами. Автономные системы – это подсеть, охватывающая единую территорию, находящаяся под единым административным управлением и имеющая единую политику маршрутизации по отношению ко всем остальным сетям. В Интернете нет какой-либо регулярной, специально предусмотренной структуры подсетей. Он образован из соединения большого числа подсетей, среди которых можно выделить несколько остовых (backbone). К этим остовым сетям подключены региональные сети, к которым подключены локальные сети организаций. На рисунке 5-43 показана схема соединения таких остовых сетей.

Соединяет все автономные системы вместе IP-протокол. В отличие от других протоколов сетевого уровня, этот протокол с самого начала создавался для объединения сетей. Его целью было наилучшим образом передавать дейтаграммы от одной машины к другой, где бы эти машины ни находились.

Как мы уже отмечали, подсеть в Интернете реализует сервис без соединений и работает следующим образом. Транспортный уровень получает поток данных и делит их на дейтаграммы. Дейтаграммы могут быть от 64К до 1500 байт. Они передаются через подсети в Интернет и, если необходимо, делятся на более короткие. Когда все дейтаграммы достигают места назначения, они собираются в исходные дейтаграммы на сетевом уровне и передаются на транспортный уровень, где и восстанавливается исходный поток данных.

IP-протокол.

На рисунке 5-44 показан заголовок IP-пакета (дейтаграммы). Он имеет обязательную часть размером 20 байт и может быть расширен до 60. Дейтаграмму передают, начиная с поля Version.

Рисунок 5-44. Заголовок IP

• Version - указывает версию протокола.

• IHL - длина заголовка в 32-разрядных словах (минимум 5, максимум 15, что соответствует 60 байтам).

• Type of service - вид необходимого сервиса. Здесь возможны различные комбинации скорости и надежности: например, передача голоса, аккуратная доставка строки битов, файла и т.п.

• Identification - позволяет отличать фрагменты одной и той же дейтаграммы.

• DF – признак управления фрагментацией. Если он равен 1, то фрагментация невозможна.

• Total length - указывает общую длину дейтаграммы, включая заголовок и поле данных. Максимальная длина 65535 байт.

• Identification – указывает, какой дейтаграмме принадлежит очередной поступивший фрагмент. Все фрагменты одной дейтаграммы имеют в этом поле одно и то же значение.

• MF – содержит единицу только у последнего фрагмента дейтаграммы. Это поле позволяет отличить последний фрагмент от всех остальных.

• Fragment offset – указывает, где в дейтаграмме располагается данный фрагмент. Длина всех фрагментов, кроме последнего, должна быть кратна 8 байтам. Поскольку поле имеет 13 разрядов, то на одну дейтаграмму максимально может быть 8192 фрагментов.

• Time to live – время жизни пакета. Максимальное значение этого поля - 255, измеряется в секундах. Очень часто здесь используется счетчик скачков.

• Protocol - показывает, какому процессу на транспортном уровне передать собранную дейтаграмму (TCP, UDP и т.д.).

• Header checksum - контрольная сумма, которая охватывает только заголовок.

• Source address, Destination address – идентифицируют машину отправителя и получателя в сети.

• Options - предусмотрено для расширения возможностей протокола. Оно делится, в свою очередь, на следующие поля:

  • Security – указывает уровень секретности передаваемой информации. Маршрутизатор может на основании значения этого поля запретить определенные маршруты, например, если они пролегают через ненадежные регионы.

  • Strict source routing – здесь указан полный маршрут в виде списка IP-адресов. Это поле используется в алгоритме маршрутизации от источника, а также в критических ситуациях, например, когда таблица маршрутизации по какой-то причине оказалась испорченной.

  • Loose source routing – список маршрутизаторов, через которые фрагмент обязан пройти. Он может пройти и через другие маршрутизаторы, но данные обязательно должны принадлежать его маршруту.

  • Record route – указывает маршрутизаторам на необходимость заносить в поле свои адреса. Это позволяет проследить, как шел фрагмент.

  • Time stamp – вместе с предыдущим полем указывает маршрутизаторам на необходимость записывать не только свои адреса, но и время, когда фрагмент проходил через них. Это поле очень полезно при отладке алгоритмов маршрутизации.

IP-адресация.

Каждая машина в Интернете имеет уникальный IP-адрес. Он состоит из адреса сети и адреса машины в этой сети. Все IP-адреса имеют длину 32 разряда. На рисунке 5-45 показаны форматы IP-адресов. Если машина подключена к нескольким сетям, то в каждой сети у нее будет свой IP-адрес.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)