Nets2010 (1131259), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Чтобы понять, как используется адрес подсети, надо проследить, как маршрутизатор использует IP-адрес. Есть две таблицы: некоторое количество IP-адресов вида «сеть, 0» и некоторое количество IP-адресов 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 таблице маршрутизации. 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 направляет пакет прямо по месту назначения. Если адреса нет в таблице, то маршрутизатор направляет пакет специально выделенному по умолчанию маршрутизатору, который должен разобраться с этим случаем с помощью более подробной таблицы. Из этого описания видно, что алгоритм маршрутизации имеет дело только с сетями или локальными машинами, а не с парами «сеть, узел». Такая организация алгоритма позволяет 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 данной локальной сети знает, как достичь любой подсети в данной локальной сети и как найти конкретную машину 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 своим таблицам он определяет, как достичь нужной подсети или (если это локальная подсеть данного маршрутизатора) как достичь конкретной машины. 
Протоколы управления межсетевым взаимодействием.
В Интернете, кроме IP-протокола, который используется для передачи данных, есть несколько протоколов управления, используемых на сетевом уровне, таких как ICMP, ARP, RARP, BOOTP, которые мы рассмотрим последовательно.
Internet Control Message Protocol. Управление функционированием Интернета происходит через маршрутизаторы с помощью протокола ICMP. Этот протокол обеспечивает доставку сообщений любой машине, имеющей IP-адрес (хосту), от маршрутизаторов и других хостов в сети. Этот протокол обеспечивает обратную связь при возникновении проблем при передаче. Он выявляет и рассылает сообщения о десятках событий, наиболее важные из них показаны в таблице 5-48.
Таблица 5-48. Основные типы сообщений ICMP
| Тип сообщений | Описание |
| Destination unreachable (Назначение недостижимо) | Пакет не может быть доставлен |
| Time exceeded (Время истекло) | Время жизни достигло "0" |
| Parameter problem (Проблемы с параметрами) | Недопустимое поле заголовка |
| Source quench (Источник отключен) | Подавляющий пакет |
| Redirect (Перенаправление) | Объясните маршрутизатору, где он находится |
| Echo request (Запрос отклика) | Спросите машину, работает ли она |
| Echo reply (Ответ на запрос) | Да, машина работает. |
| Timestamp request (Запрос с временной меткой) | То же, что Echo request, только с временной меткой |
| Timestamp reply (Ответ с временной меткой) | То же, что Echo reply, только с временной меткой |
Протокол ICMP использует протокол IP и доставка его дейтаграмм не более надежна, чем любой IP-дейтаграммы в сети. Сообщение destination unreachable покрывает множество случаев: от случая, когда маршрутизатор не знает, как достигнуть нужной подсети или хоста, до случая, когда дейтаграмма при доставке должна быть фрагментирована, но установлен флаг, который запрещает это делать.
Сообщение time exceeded посылает маршрутизатор, если он обнаружил дейтаграмму с истекшим времени жизни. Хост генерирует такое сообщение, если он не успел завершить сборку дейтаграммы до истечения времени ее жизни.
Синтаксические или семантические ошибки в заголовке IP-дейтаграммы вызывают появление сообщения parameter problem.
Сообщение source quench обеспечивает средство управления потоком. Маршрутизатор или хост-получатель высылает этот пакет хосту-отправителю, если необходимо понизить скорость передачи. Сообщения этого типа будут генерироваться до тех пор, пока скорость поступления дейтаграмм от отправителя не достигнет нужной хосту-получателю величины. Это сообщение система может использовать для предотвращения перегрузки. Оно возникает всякий раз, когда маршрутизатор вынужден сбросить дейтаграмму из-за переполнения своего буфера.
Сообщение redirect позволяет маршрутизатору отправить рекомендацию о лучшем маршруте и впредь посылать дейтаграммы с определенным адресом через другой маршрутизатор.
Сообщения echo request и echo reply обеспечивают механизм проверки работоспособности объектов в сети. Получатель сообщения echo request обязан ответить сообщением echo reply, причем с теми же параметрами, что и в echo request.
Сообщения timestamp request и timestamp reply обеспечивают механизм для измерения и изменения параметров временной задержки в Интернете. Этот механизм необходим, например, для работы алгоритма маршрутизации по состоянию канала.
Address Resolution Protocol – протокол определения адреса. Хотя каждая машина в Интернете имеет уникальный IP адрес, и даже не один, но при передаче пакета 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 и ничего об 32-разрядных IP.
Как отобразить 32-разрядный IP-адрес в адреса канального уровня, например, Ethernet-адрес? Для объяснения воспользуемся рисунком 5-49.
Рисунок 5-49. Три объединенных сети класса С: две Ethernet-сети и кольцо FDDI
Когда машина 1 посылает сообщение машине 2, то через DNS 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 - есть определенный маршрутизатор, который принимает все сообщения, адресованные определенной сети или группе адресов - proxy ARP. Этот маршрутизатор знает, как найти адресуемую машину. Другое решение - выделенный маршрутизатор, который управляет маршрутизацией удаленного трафика. Машина определяет, что обращение идет в удаленную сеть, и шлет сообщение на этот маршрутизатор.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) – обратный протокол определения адреса. Иногда возникает обратная проблема - известен Ethernet-адрес, но какой IP-адрес ему соответствует? Эта проблема возникает, например, при удаленной загрузке бездисковой станции. Как эта станция определит свой и соседние IP-адреса?
Станция посылает запрос к RARP-серверу: "Мой Ethernet-адрес такой то, кто знает соответствующий IP-адрес?" RARP-сервер отлавливает такие запросы и шлет ответ.
У этого протокола есть один существенный недостаток – пакеты с одним и тем же запросом рассылаются всем, что увеличивает накладные расходы. Для устранения этого недостатка был предложен протокол BOOTP. В отличие от RARP, BOOTP использует UDP-сообщения, которые рассылаются только маршрутизаторам. Этот протокол также используется в бездисковых станциях, у которых в памяти прошит IP-адрес выделенного маршрутизатора.
57. Сетевой уровень в Интернет: адресация, протокол IPv6,.
IPv6.
Появление новой версии протокола IP (IPv6, в настоящее время используется IPv4) обусловлено целым рядом причин. Одна из основных - стремительный рост всемирной сети Интернет. Фундаментальным принципом построения сетей на основе протокола IP, необходимым для правильной маршрутизации и доставки пакетов, является уникальность сетевых адресов, т.е. каждый IP-адрес может принадлежать только одному устройству. На сегодняшний день остались невыделенными около 1 400 000 000 адресов из возможных 4 294 967 296, то есть примерно 30%, чего должно хватить на несколько лет, а может быть и более. Дефицит адресов пока выражается в основном в том, что, по выражению одного из сетевых гуру, адрес класса A не смог бы получить и сам Господь Бог. Таких адресов может существовать всего 128 (формат: 0, адрес сети - 7 бит, адрес хоста - 24 бита), но каждый из них содержит 16 777 216 адресов. Однако появившиеся в последнее время новые устройства для доступа в Интернет и развитие цифрового телевидения, которое собирается превратить каждый телевизор в интернет-устройство, могут быстро исчерпать имеющиеся запасы неиспользованных адресов.
Если в компьютерных сетях для выхода в Интернет могут применяться технологии типа NAT (Network Address Translation, — преобразование сетевого адреса), при которой для взаимодействия с окружающей средой используется всего несколько уникальных адресов, предоставляемых, возможно, провайдером, а внутри локальной сети адресация может быть достаточно произвольной, то для сетевого телевизора этот способ не подходит, так как каждому устройству требуется свой уникальный адрес.
Кроме всего прочего, новые возможности предъявляют к протоколам сетевого уровня, каковым является IP, совершенно новые требования в части легкости получения и смены адресов, полностью автоматического конфигурирования. Если новый протокол не появится своевременно, то фирмы-провайдеры начнут внедрять свои собственные, что может привести к невозможности гарантированного соединения «всех со всеми». Открытый протокол, удовлетворяющий требованиям необходимого адресного пространства, легкости конфигурирования и маршрутизации, способный работать совместно с имеющимся IPv4, поможет сохранить способность к соединению между собой любых устройств, поддерживающих IP, при наличии новых возможностей, которые основаны на анализе использования IPv4.
Кроме того, остается еще одна проблема: уникальность адреса вовсе не означает, что устройство будет правильно функционировать. Адреса нужны в первую очередь не для того, чтобы «всех пересчитать», а для правильной маршрутизации при доставке пакетов. Таким образом, для беспрепятственного роста Интернета необходимо не только наличие свободных адресов, но и определенная методика их выделения, позволяющая решить проблему масштабируемости. Сведение к минимуму накладных расходов на маршрутизацию является сегодня одной из основных проблем, и ее важность будет возрастать в дальнейшем по мере роста Сети. Просто присвоить устройству адрес недостаточно, необходимо еще обеспечить условия для правильной маршрутизации с минимальными накладными расходами.
В настоящее время только одна известная технология, а именно, иерархическая маршрутизация, позволяет за счет приемлемых технических издержек обеспечить доставку пакетов в сети размерами с Интернет. Технология иерархической маршрутизации заключается в разбиении всей сети на более мелкие подсети, маршрутизация в которых производится самостоятельно. Подсети, в свою очередь, могут разбиваться на еще более мелкие, и т.д. В результате образуется древовидная структура, причем в качестве узлов выступают маршрутизаторы, а в качестве листьев - оконечные устройства-хосты. Путь, который проделывает пакет, передаваемый от одного листа до другого, может быть длиннее, чем при иной топологии, но зато он всегда может быть рассчитан с наименьшими издержками. Некоторую аналогию можно провести с телефонными номерами — первым идет код страны, за ним код города, а затем собственно номер, состоящий, в свою очередь, из кода АТС и собственно номера абонента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
