«Сети ЭВМ и телекоммуникации» Виды компьютерных сетей: wan, lan, man, pan. Их особенности

Квитирование. Метод простоя источника.

Идея квитирования состоит в следующем:

Для того, чтобы можно было организовать повторную передачу искаженных данных отправитель нумерует отправляемые единицы передаваемых данных - пакеты. Для каждого пакета отправитель ожидает от приемника так называемую положительную квитанцию - служебное сообщение, извещающее о том, что исходный пакет был получен и данные в нем оказались корректными. Время этого ожидания ограничено - при отправке каждого пакета передатчик запускает таймер, и если по его истечению положительная квитанция не получена, то пакет считается утерянным. В некоторых протоколах приемник, в случае получения пакета с искаженными данными, должен отправить отрицательную квитанцию - явное указание того, что данный пакет нужно передать повторно.

Метод простоя источника:

Требует что бы источник, пославший кадр, дождался от приемника квитанции о получении кадра и только после этого послал следующий кадр.

25. 
    Метод скользящего окна.
    

Этот алгоритм называют алгоритмом скользящего окна. Действительно, при каждом получении квитанции окно перемещается (скользит), захватывая новые данные, которые разрешается передавать без подтверждения.

Алгоритм скользящего окна имеет два настраиваемых параметра - размер окна и время тайм-аута ожидания прихода квитанции. Оба параметра влияют на пропускную способность сети. В сетях с редкими искажениями и потерями пакетов целесообразно устанавливать большие значения окна и тайм-аута, в ненадежных сетях нужно работать с меньшими значениями как окна, так и тайм-аута.

Многие протоколы используют механизм скользящего окна для повышения своей пропускной способности. К ним относятся такие популярные протоколы как LAP-B, LAP-D и LAP-M семейства HDLC, используемые в территориальных сетях, протокол V.42, работающий в современных модемах, протоколы SPX , TCP и многие протоколы прикладного уровня.
Если квитанция пришла – удаляем, иначе – отправляем повторно, если пакет снова потерялся – ничего не делаем.

26. 
    Типы IP-адресов.
    

• 
  Уникальный (unicast) – используется для идентификации отдельных интерфейсов и служит для однонаправленной передачи данных единственному адресату.
  
• 
  Широковещательный (broadcast) – используется для доставки данных всем участникам сети.
  
• 
  Групповой (multicast, IGMP) – идентифицирует группу сетевых интерфейсов.
  

Пакет доставляется всем узлам, входящим в данную группу.

27. 
    Формат адреса IPv4. Разграничение номеров сети и узла.
    

Формат адреса IPv4:

192.168.1.0

• 
  Фиксированное количество бит (RFC 790)
  
• 
  Классы адресов (RFC 791)
  
• 
  Маска адресов (RFC 950, 1518)
  

Разграничение номеров сети и узла:

28. 
    Классовая адресация.
    

Класс	Первые биты	Начало диапазона	Конец диапазона	Количество сетей	Количество хостов в одной сети
А	0	1.0.0.0	126.0.0.0	126	16777214
В	10	128.0.0.0	191.255.0.0	16384	65534
С	110	192.0.0.0	223.255.255.0	2097152	254
D	1110	224.0.0.0	239.255.255.255	Групповые адреса
E	1111	240.0.0.0	247.255.255.255	Резерв

29. 
    Бесклассовая адресация. Маска сети, префикс.
    

Бесклассовая междоменная маршрутизация (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) позволяет выделять необходимую область с требуемым количеством адресов.

При этом должна выполнятся два условия:

• 
  количество адресов, выделяемых, должно быть кратное двойке;
  
• 
  начальная граница выделяемого пулла адресов должна быть кратна требуемому количеству узлов.
  

Маска сети - это число, двоичная запись которого содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые содержат номер сети и нули в тех разрядах, которые содержат номер узла.

• 
  Логическая операция И (AND).
  
• 
  Разбиение на подсети (subnetting).
  
• 
  Объединение подсетей (supernetting).
  
• 
  Префикс 192.168.168.1.0/24
  

30. 
    Особые IPv4-адреса.
    

• 
  0.0.0.0 - неопределенный адрес, который обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет.
  

• 
  0.0.0.x – пакет сгенерирован хостом X, а получатель находится в этой же сети.
  
• 
  255.255.255.255 (ограниченный широковещательный адрес) – пакет с таким адресом рассылается всем узлам находящийся в той же сети, что и источник пакета.
  
• 
  x.x.x.255 – широковещательный адрес, отправляется всем узлам конкретной сети.
  
• 
  127.x.x.x – loopback адреса (адреса обратной петли) – данные, переданные на этот адрес, не передаются в сеть, а возвращаются модулем верхнего уровня как только, что принятые.
  
• 
  169.254.x.x – APIPA (Automatic Private IP Addressing) – адреса, назначаемые компьютерам в тех случаях, когда они не могут получить адрес от DHCP сервера.
  

31. 
    Технологии трансляции сетевых адресов.
    

• 
  Трансляция сетевых адресов (Network Address Translation) - механизм преобразования ip-адресов транзитных пакетов, таким образом, чтобы узлы из частной сети могли прозрачным образом, получить доступ к узлам из внешней сети.
  

Схема: Комп -> Роутер -> Облако

• 
  Базовая трансляция сетевых адресов (Basic Network Address Translation) - используется в тех случаях, когда общее адресов, больше или равно количеству локальных адресов.
  

• 
  Трансляция сетевых адресов и портов (Network Address Port Translation)
  

Суть:

Для однозначной идентификации узла отправителя, используются номера TCP/UDP портов. Назначенный номер порта выбирается произвольно, и фиксируется в таблице отображения. Пакет модифицируется таким образом, чтобы в качестве ответного адреса был указан общий ip-адрес и назначенный порт. При поступлении ответного пакета маршрутизатор по таблице производит обратную замену.

32. 
    IPv6. Преимущества перед IPv4, решаемые задачи.
    

IPv6 (RFC 4291):

• 
  Запись: FEDC: 0A98:0:0:0:0:7654:3210 -> :: -> 0A98::7654:3210
  
• 
  Loopback: 0:0:0:0:0:0:0:1 или ::1
  

Приемущества:

• 
  Разрядность адреса: 128 бит (адресов > 1000¹³)
  
• 
  Высокая масштабируемость
  
• 
  Взаимодействие с новыми протоколами
  

Решаемые задачи:

• 
  Создание масштабируемой схемы адресации
  
• 
  Сокращение объема работ маршрутизаторов
  
• 
  Гарантия качества транспортных услуг
  
• 
  Защита данных, передаваемых по сетям
  

33. 
    Формат адреса IPv6. Типы адресов.
    

Формат адреса IPv6:

48 (глобальный префикс, уникален по интернету)

16 (идентификатор подсети)

64 (индентификатор интерфейса, получается либо из МАк адреса, либо вручную, либо случайным образом)

Типы адресов:

ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНЫХ АДРЕСОВ – НЕТУ

Типы Unicast IPv6-адресов:

• 
  Global Unicast – адрес, автоматически получаемый хостом, вне зависимости от наличии в сети маршрутизаторов или DHCP серверов.
  
• 
  Link Local Unicast - адреса сети, предназначеные только для коммуникаций в пределах одного сегмента местной сети или магистральной линии.
  

10 Pfx

54 нули

64 Interface ID

• 
  Unique Local Unicast – предназначенный для работы в сетях, напрямую не связанных с интернетом.
  

8 Pfx

40 Global ID

16 Subnet

64 Interface ID

Типы Multicast IPv6-адресов:

• 
  General
  

8 Pfx

4 (флаги) F

4 S

112 Group ID

Область видимости:

1 – Interface local

2 – Link-local

3 – Admin-local

4 – Site-local

8 – Organization-local

E - Global

• 
  Solicited-Node – используется для разрешение IPv6-адреса в mac-адрес в локальной сети.
  

Суть: Раньше был ARP - по MAC определяем IP. Теперь каждый ПК берет свой адрес и регистрирует в группе. Узнать МАК, можно, отправив сообщение в группу.

8 Pfx

4 F

4 S

79 (Нули поледний бит единица)

9 (1)

24 Interface ID

• 
  Anycast – произвольные рассылки, доставка осуществляется только ближайшему участнику группы
  

34. 
    Форматы пакетов IPv4 и IPv6.
    

Формат пакета IPv6:

Версия	Класс трафика	Метка потока
Длина	Следующий заголовок	Лимит переходов
Адрес источника (16 байт)
Адрес назначения (16 байт)

Формат пакета IPv4:

	91			16	15		0
0	Версия	Длина		Тип сервера	Общая длина
32	Идентификатор пакета				Флаги	Смещение сегмента
64	Время жизни		Протокол		Контрольная сумма
96	IP – адрес источника
128	IP – адрес назначения
160	Параметры

35. 
    Маршрутизатор. Таблица маршрутизации.
    

Маршрутизатор - это устройство, которое на основании информации о топологии сети, и определенных правил, принимает решение о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети.

Адрес назначения	Маска	Шлюз	Метрика	Статус	TTL	Источник
192.121.17.0	255.255.255.0	192.21.17.5	0	UP	-	Подключен
213.34.12.0	255.255.255.0	213.34.12.3	0	UP	-	Подключен
56.0.0.0	255.0.0.0	213.34.12.4	14	UP	-	Подключен
116.0.0.0	255.0.0.0	213.34.12.4	12	UP	-	Статичный
192.13.0.0	255.255.0.0	192.21.17.16	1	UP	160	RIP

Шлюз – указывает сетевой адрес интерфейса следующего маршрутизатора, который доставит пакет в нужную сеть.
Метрика – показывает условное время прохождение по линиям связи: их надежность, пропускную способность или другие характеристики.
Статус – показывает статус сети.
TTL – показывает время, в течении которого запись остается действительной.
Источник – сообщает, как маршрутизатор узнал об этой сети.

36. 
    Алгоритм маршрутизации.
    

1. 
   Из пакета извлекается адрес назначения.
   
2. 
   Просматриваем таблицу маршрутизации в поисках специфического маршрута.
   
3. 
   Если существующий маршрут не найден, просматриваем таблицу в поисках не специфического маршрута, то есть маршрута общего для группы узлов, для этого:
   

1. 
   Маска из этой строчки накладывается на IP-адрес назначения.
   
2. 
   Полученное число сравнивается с адресом в этой строке.
   
3. 
   Если совпало, отмечаем эту строчку.
   

4. 
   По окончанию таблицы, производится одно из следующих действий:
   

1. 
   если нет совпадений, и задан маршрут по умолчанию, передаем на маршрутизатор по умолчанию.
   
2. 
   Если нет совпадений и маршрут по умолчанию не задан, то пакет отбрасывается.
   
3. 
   Если произошло одно совпадение, пакет отправляется по этому маршруту.
   
4. 
   Если произошло несколько совпадений, то все помеченные строки сравниваются и выбирается тот маршрут, в котором количество совпавших двоичных разрядов наибольшее.
   

37. 
    Статическая и динамическая маршрутизация. Преимущества и недостатки.
    

Статическая маршрутизация – вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде, и маршрутизация происходит без участия протоколов маршрутизации.

“+”:

1) Простота

2) Готовность

“-“:

1) Сложность масштабирования

2) Отсутствует блокировка нагрузки (марштур-то один)
Динамическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации редактируется программно.

“+”:

1) Более эффективное заполнение таблицы маршрутов

“-”:

1) Дополнительная нагрузка на устройства

2) Рассинхронизация таблиц маршрутизации при нестаблиности сети

38. 
    Протокол ICMP. Формат пакета.
    

ICMP - вспомогательный протокол, использующийся для диагностики и мониторинга сети.

• 
  Компенсирует ненадежность протокола IP
  
• 
  Оповещает отправителя о проблемах
  
• 
  Не исправляет возникшие проблемы
  

Формат пакета ICMP:

Тип	Код	Контрольная сумма
Зависит от типа и кода сообщения

39. 
    Утилиты tracert (traceroute) и ping. Назначение, принципы работы.
    

Программа tracert:

Консольная утилита tracert определяет пусть до точки назначения отправляя ICMP эхо-запросы с увеличивающимся значением поля Time to Live (TTL). Путь отображается в виде списка маршрутизаторов между исходным и конечным хостами.

Каждый маршрутизатор по пути следования пакета уменьшает поле TTL на единицу. Таким образом, поле TTL означает максимальное количество маршрутизаторов, по которым пройдёт IP-пакет. Когда поле TTL становится равным нулю, маршрутизатор должен удалить пакет и вернуть ICMP-сообщение исходному компьютеру. Утилита Tracert определяет путь путём отправки первого эхо-пакета со значением TTL равным 1 и увеличивает его на единицу для каждого последующего пакета до максимального количества прыжков. Путь определяется по сообщениям Time Exceeded, которые возвращают маршрутизаторы. Некоторые маршрутизаторы, однако, не возвращают таких сообщений и потому являются невидимыми для команды tracert. Для такого прыжка отображается ряд звездочек (*).

Программа ping:

Консольная утилита ping проверяет IP-соединение с другим компьютером TCP/IP посылая ему эхо-запрос (Echo Request) по протоколу ICMP. Полученные эхо-ответы отображаются вместе с длительностью запроса. Ping это основная команда для диагностики соединения, доступности и разрешения имен.

40. 
    Подуровни канального уровня, их задачи.
    

Канальный уровень – предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне.

Канальный уровень делится на:

• 
  Logical Link Control
  

Услуга	Логическое соединение	Исправление ошибок	Порядок информации
LLC1	✘	✘	✘
LLC2	✓	✓	✓
LLC3	✘	✓	✘

• 
  Media Access Control
  
  • 
    Обеспечивает адресацию
    
  • 
    Обеспечивает механизм управления доступом к каналам
    

Подуровень MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем управления логической связью и физическим (первым) уровнем модели OSI.