КОНСПЕКТ_ЛЕКЦИЙ_Сети_и_телекоммуникации (853866), страница 25

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

Текст из файла (страница 25)

 «Тип» указывает на тип сообщения протокола OSPF;

 «Длина сообщения» — длина сообщения в байтах;

 «Идентификатор маршрутизатора» — это может быть IP-адрес, выбранный для идентификации маршрутизатора;

 «Идентификатор области» используется для указания области. Общей практикой является выбор IP-адресов в качестве идентификаторов;

 «Контрольная сумма» вычисляется для всего сообщения, исключая 8- байтовое поле «Аутентификация»;

 «Идентификатор алгоритма аутентификации» может принимать только два значения: 0 — аутентификация не используется, 1 — простая аутентификация.

При простой аутентификации поле «Аутентификация» содержит пароль, состоящий из восьми символов. Администратор может задать различные пароли для каждой сети. Это является хорошей гарантией защиты от случайных ошибок, например, от некорректной настройки маршрутизатора. Однако это не очень надежный метод защиты от намеренного вмешательства.

Практика показывает, что не существует сетей, в которых используется ис­ключительно протокол OSPF. Совместно с ним применяются протоколы EGP, BGP, RIP IP или фирменные протоколы производителей.

11. ЗАГОЛОВОК И ПРОТОКОЛ UDP

11.1 Протокол UDP

Протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) описан в документе RFC 768. Протокол разработан для предоставления прикладным программам транспортных услуг. UDP, так же, как и IP, обеспечивает негарантированную доставку дейтаграмм получателю и не поддерживает установку соединений. В модели стека TCP/IP он располагается над протоколом IP.

Взаимодействие между прикладными программами и протоколом UDP осуществляется через так называемые протокольные порты. Протокольные порты определяют соответствие между абстрактными точками доступа к протоколу UDP и конкретными прикладными программами. Механизм протокольных портов позволяет рабочей станции одновременно поддерживать несколько сеансов связи с удаленными компьютерами и программами в сети. Можно также сказать, что протокольный порт служит для указания программы-получателя информации. Когда рабочая станция получает дейтаграмму с ее IP-адресом, она направляет эту дейтаграмму конкретной программе, используя номер протокольного порта, который определяется во время установки сеанса связи. Следует отметить, что протокольные порты протокола UDP отличаются от протокольных портов протокола TCP.

Назначение портов происходит при участии сетевой операционной системы. Большинство операционных систем обеспечивают параллельный доступ к протокольным портам. Протокольный порт идентифицируется целым положительным числом. Для связи с протокольным портом на другой рабочей станции, отправитель должен знать IP-адрес получателя и номер порта на этой рабочей станции. Каждое сообщение содержит также номер протокольного порта отправляющей рабочей станции. Таким образом, прикладная программа, получающая сообщения, может напрямую ответить отправителю.

В стеке протоколов TCP/IP протокол UDP обеспечивает транспортный механизм, используемый прикладными программами для передачи дейтаграмм другим приложениям. Протокол UDP предоставляет протокольные порты, используемые для раздельной работы нескольких приложений, выполняющихся на одной рабочей станции. При этом приложения, использующие транспорт протокола UDP, должны сами обеспечивать надежность передачи сообщений. Каждое сообщение протокола UDP называется пользовательской дейтаграммой. Она состоит из двух частей: заголовка и области данных. Заголовок содержит четыре 16-битных поля, которые определяют протокольный порт отправителя, протокольный порт получателя, длину сообщения и контрольную сумму (рис. 11.1).

Рис. 11.1 Формат пользовательской дейтаграммы протокола UDP

Поля «Порт отправителя» и «Порт получателя» содержат 16-битные номера портов. Поле «Порт отправителя» может не использоваться, тогда оно должно содержать нули. Поле «Длина сообщения» указывает количество байтов в пользовательской дейтаграмме. При этом учитывается длина заголовка протокола UDP и длина поля данных.

Контрольная сумма пользовательской дейтаграммы может вычисляться, а может и не вычисляться. Нулевое поле «Контрольная сумма» означает, что контрольная сумма не вычислялась. Контрольная сумма, как правило, не вычисляется при работе протокола UDP в высоконадежной локальной сети. Однако в ненадежной сети только контрольная сумма может указать на достоверность и целостность пришедших данных — ведь протокол IP не вычисляет контрольную сумму поля данных IP-дейтаграмм. Для расчета контрольной суммы пользовательской дейтаграммы необходима дополнительная информация. Для этой цели к началу пользовательской дейтаграммы приписывают псевдозаголовок и добавляют в конец этой дейтаграммы байт, заполненный нулями, так, чтобы число бит во всем сообщении было кратно 16. После этого вычисляется контрольная сумма полученной дейтаграммы. Концевое дополнение из нулей и псевдозаголовок не передаются вместе с пользовательской дейтаграммой. Для вычисления контрольной суммы полученной пользовательской дейтаграммы сначала сохра­няется ноль в поле «Контрольная сумма», затем вычисляется 16-битная сумма, включая псевдозаголовок, заголовок самой дейтаграммы и данных. При получении пользовательской дейтаграммы контрольная сумма должна проверяться. При этом используется IP-адрес назначения, полученный из заголовка IP-дейтаграммы, которая содержала пользовательскую дейтаграмму протокола UDP. Если контрольные суммы одинаковы, то пользовательская дейтаграмма действительно достигла нужного получателя и нужный протокольный порт на станции получателя. На рис. 11.2 показан формат псевдозаголовка.

Рис. 11.2 Формат псевдозаголовка

Псевдозаголовок имеет длину 12 байт. Поле «Протокол» содержит код типа протокола. Для проверки контрольной суммы получатель должен извлечь эти поля из IP-заголовка, сформировать свой псевдозаголовок и вычислить контрольную сумму. Данные протокола UDP инкапсулируются в IP-дейтаграммах при передаче их по сети (рис. 11.3 ).

Рис. 11.3 Cхема инкапсуляции сообщений UDP

Это означает, что только IP-заголовок определяет отправителя и получателя, а заголовок пользовательской дейтаграммы протокола UDP определяет протокольные порты приложений.

Протокол UDP принимает дейтаграммы от многих прикладных программ и передает их соответствующим прикладным программам на устройствах-получателях. Программное обеспечение UDP обеспечивает мультиплексирование и демультиплексирование дейтаграмм. Операционная система должна выделить каждой прикладной программе порт и сообщить ей его номер. После этого прикладная программа может посылать дейтаграммы с указанием номера прото­кольного порта. Протокол UDP принимает приходящие с уровня IP (в работе UDP принимают участие и сами дейтаграммы IP, см. выше) пользовательские дейтаграммы протокола UDP и демультиплексирует их по протокольным портам назначения. На рис. 11.4 показан пример демультиплексирования.

Рис. 11.4 общая схема демультиплексирования пользовательской дейтаграммы

Порт UDP можно представить в виде очереди. Операционная система создает внутреннюю очередь, которая хранит приходящие сообщения. Если поступило сообщение с номером протокольного порта, которого нет среди используемых протокольных портов, оно удаляется и высылается сообщение протокола ICMP «Получатель недостижим» с кодом «Порт недостижим».

Некоторые номера протокольных портов стандартизированы. Эти номера выделяет центральный орган — организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Она регулярно публикует список назначений. Эти протокольные порты зарезервированы и их использование контролируется IANA. В большинстве систем они могут использоваться только системными процессами или программами, выполняемыми привилегированными пользователями. Несколько лет назад эти протокольные порты использовали диапазон номеров от 0 до 255. Однако недавно IANA расширила этот диапазон — теперь она отвечает за назначение портов с номерами от 0 до 1023.

Остальные порты могут назначаться динамически. Сетевое программное обеспечение назначает протокольный порт, когда программа в нем нуждается. Такие протокольные порты не контролируются IANA и могут свободно использоваться пользовательскими процессами. Номера этих протокольных портов лежат в диапазоне от 1024 до 65 535. Протокольные порты в диапазоне от 1024 до 5000 называются временными (ephemeral). Хотя IANA не контролирует использование этих протокольных портов, она поддерживает информацию о них в интересах сообщества пользователей Internet.

Для получения информации о текущем назначении протокольных портов необходимо послать соответствующий запрос.

12. ПРОТОКОЛ TCP

Для достижения высокой производительности конечных систем и сети в целом очень важно правильно выбрать транспортный протокол. Транспортный протокол обеспечивает интерфейс между приложениями и сетевым оборудованием. Он выполняет несколько функций, в том числе, позволяет приложениям запрашивать желаемое качество обслуживания. Сетевые приложения фирмы Microsoft требуют, чтобы сетевые драйверы обеспечивали как режим передачи данных с гарантией доставки, так и негарантированную доставку. При передаче с гарантией доставки потеря данных исключается, так как постоянно проводится подтверждение успешности приема. Если подтверждение не получено, производится повторная посылка данных. Ориентированные на предварительное установление соединения транспортные протоколы, такие как TCP (Transmission Control Protocol), делят общий поток данных приложения на раздельные логические потоки и могут дифференцированно распределять ресурсы между ними, что позволяет эффективно использовать общую пропускную способность.

Протокол управления передачей данных TCP описан в документе RFC 793. Протокол TCP — это основной транспортный протокол стека протоколов TCP/IP. Он обеспечивает надежную передачу данных, базируясь на услугах протокола IP. На протокол TCP, в частности, возложена задача управления потоками и перегрузками, что подразумевает согласование скорости передачи данных с техническими возможностями рабочей станции-получателя и промежуточных устройств.

Поступающие к получателю данные буферизуются средствами протокола TCP. Перед отправкой данные также буферизуются.

Для достижения необходимой для данного логического соединения пропускной способности важно правильно выбрать реализацию протокола TCP и оптимально настроить его параметры, влияющие на производительность. В конечном счете пропускная способность логических соединений определяет, насколько быстро приложения обмениваются данными по сети. Такие протоколы прикладного уровня, как HTTP и FTP, передают протоколу TCP свои данные для транспортировки. Поэтому скоростные характеристики TCP оказывают непосредственное влияние на производительность приложений.

Кроме того, на уровень перегрузок, возникающих в сети, очень влияют правила транспортного протокола для передачи и повторной передачи данных. Протокол TCP активно используется и поддерживается большинством приложений, которые опираются на стек протоколов TCP/IP. Протокол TCP входит в состав транспортных протоколов, поддерживаемых операционной системой Microsoft Windows NT 5.0 (Windows 2000). На рис. 12.1 схематично показана сетевая модель этой операционной системы и место протокола TCP в ней.

Рис. 12.1 Протокол ТСР в операционной системе Microsoft Windows NT 5.0

Поддержка TCP позволяет пользователям Microsoft Windows NT совместно работать через сеть с использованием всех доступных сервисов. В операционной системе Microsoft Windows NT 5.0 поддержка TCP значительно расширена. Реализация стека протоколов TCP/IP для операционных систем Microsoft Windows NT 4.0/5.0 пользуется параметрами, которые хранятся в системном реестре. Эти параметры можно корректировать вручную, но, вообще говоря, данные реализации протоколов являются самонастраивающимися.

Коротко рассмотрим основные расширения протокола TCP в операционной системе Microsoft Windows NT 5.0:

 Выборочное подтверждение (TCP Selective Acknowledgment, SACK — RFC 2018). Это расширение сравнительно недавно утвердил консорциум IETF. Оно позволяет подтверждать прием данных не в порядке их поступления, как это было раньше, а выборочно. Этот подход имеет два главных преимущества. Во-первых, повышается эффективность повторных передач дейтаграмм протокола TCP благодаря сокращению времени повторной передачи. Протокол TCP использует алгоритм повторной передачи, который учитывает, в каком порядке поступают подтверждения. Такой подход вполне приемлем, однако в этом случае на восстановление каждого потерянного сегмента уходит примерно один цикл обращения. Механизм SACK позволяет осуществлять повторную передачу сразу нескольких потерянных сегментов в одном цикле. Во-вторых, благодаря выборочным подтверждениям, протокол TCP, как показали проведенные исследования, точнее оценивает доступную ширину полосы пропускания в условиях не­скольких последовательных потерь пакетов и способен обойтись без вы­полнения алгоритма «Медленного старта»;

Характеристики

Список файлов лекций