Виды компьютерных сетей: wan, lan, man, pan. Их особенности
Групповые адреса IPv4
Групповые адреса IPv4 используются для единичной доставки пакета от одного адреса нескольким адресам. В интрасети с поддержкой многоадресной рассылки IPv4 пакет IPv4, направленный на групповой адрес IPv4, переадресуется маршрутизаторами подсетям. Он переадресуется подсетям, где размещены узлы, прослушивающие трафик, который был послан на групповой адрес IPv4. Многоадресная рассылка IPv4 обеспечивает эффективную доставку данных от одного источника нескольким получателям, применяемую в различных типах связи.
Групповые адреса IPv4 определяются классом D адресов Интернета: 224.0.0.0/4. Групповые адреса IPv4 входят в диапазон от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Групповые адреса IPv4 для префикса адреса 224.0.0.0/24 (224.0.0.0–224.0.0.255) зарезервированы для группового трафика локальной подсети.
Широковещательные адреса IPv4
Протокол IPv4 использует набор широковещательных адресов для обеспечения доставки от одного адреса всем адресам в рамках подсети. Пакеты, отправляемые на широковещательные адреса IPv4, обрабатываются всеми интерфейсами подсети.
Формат адреса IPv4. Разграничение номеров сети и узла.
IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.
В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (8-битных байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса. Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам — A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация).
Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса).
| Класс | Первые биты | Начало диапазона | Конец диапазона | Количество сетей | Количество хостов |
| A | 0 | 1.0.0.0 | 126.0.0.0 | 126 | 16 777 214 |
| B | 10 | 128.0.0.0 | 191.255.0.0 | 16384 | 65 534 |
| C | 110 | 192.0.0.0 | 223.255.255.0 | 2 млн. | 254 |
| D | 1110 | 224.0.0.0 | 239.255.255.255 | Групповые адреса | |
| E | 11110 | 240.0.0.0 | 247.255.255.255 | Резерв | |
Специальные адреса IPv4
0.0.0.0 – 223.255.255.255 – обычные адреса
224.0.0.0 – 239.255.255.255 – групповые адреса
240.0.0.0 – 255.255.255.255 – зарезервированные адреса
Частные адреса – адреса, которые могут использоваться только в частных сетях и для хостов, которым не требуется подключение к интернету: 1) 10.0.0.0 – 10.255.255.255; 2) 172.16.0.0 – 172.31.255.255 (172.16.0.0/12); 3) 192.168.0.0 – 192.168.255.255
Адреса, которые нельзя использовать: Адрес сети; Адрес широковещания; Шлюз по умолчанию (0.0.0.0)
Loopback-адреса – адреса, осуществляющие передачу данных от источника обратно тому же источнику без специальной обработки или модификации (127.0.0.1 – 127.255.255.255)
Локальные адреса – адреса, назначаемые компьютерам в тех случаях, когда они не могут получить IP адрес от DHCP-сервера (169.254.0.0 – 169.254.255.255)
Test-Net - используются для тестирования и обучения (192.0.2.0 – 192.0.2.255)
Частные адреса – адреса, которые могут использоваться только в частных сетях и для хостов, которым не требуется подключение к интернету:
10.0.0.0 – 10.255.255.255
172.16.0.0 – 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
192.168.0.0 – 192.168.255.255
Классовая адресация. Организации, выделяющие адреса
Классовая адресация— метод IP-адресации. Использование этого метода не позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку невозможно применение различных масок подсетей к различным подсетям.
| Класс | 1 октет10 | 1 октет2 | Адреса | Маска | количество |
| А | 1–127 | 00000001-01111111 | N.H.H.H | 255.0.0.0 | Сетей – 128 Хостов - 16777214 |
| B | 128 – 191 | 10000000-10111111 | N.N.H.H | 255.255.0.0 | Сетей – 16384 Хостов – 65534 |
| С | 192 – 223 | 11000000-11011111 | N.N.N.H | 255.255.255.0 | Сетей – 2097150 Хостов – 254 |
| D | 224 - 239 | 11100000-11101111 | Multicast | ||
| E | 240 – 255 | 11110000-11111111 | Experimental | ||
Уникальный IP-адрес назначается каждому сетевому интерфейсу специальной организацией, InternetNetworkInformationCenter (InterNIC), которая отвечает за выделение адресов сетям, объединенным в мировую сеть Internet. До 1 апреля 1993 г. (дата создания InterNIC) регистрационное обслуживание для Internet (назначение IP-адресов и имен доменов DNS) выполнялось организацией NetworkInformationCenter (NIC). В настоящее время NIC выполняет запросы только для сети DDN (DefеnseDataNetwork). Всех остальных пользователей Internet обслуживает регистрационный сервис InterNIC.
Нетрудно посчитать, что всего в пространстве адресов IP - 128 сетей по 16 777 216 адресов класса A, 16384 сети по 65536 адресов класса B и 2 097 152 сети по 256 адресов класса C, а также 268 435 456 адресов многоадресной рассылки и 134 317 728 зарезервированных адресов. С ростом сети Интернет эта система оказалась неэффективной и была вытеснена CIDR (бесклассовой адресацией).
Особые IPv4-адреса.
В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:
если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP;
если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limitedbroadcast);
если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, в сети 192.190.21.0 с маской 255.255.255.0 пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам этой сети. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast)
Специальные адреса IPv4
0.0.0.0 – 223.255.255.255 – обычные адреса
224.0.0.0 – 239.255.255.255 – групповые адреса
240.0.0.0 – 255.255.255.255 – зарезервированные адреса для будущего использования и экспериментов
Частные адреса – адреса, которые могут использоваться только в частных сетях и для хостов, которым не требуется подключение к интернету: 1) 10.0.0.0 – 10.255.255.255; 2) 172.16.0.0 – 172.31.255.255 (172.16.0.0/12); 3) 192.168.0.0 – 192.168.255.255
Адреса, которые нельзя использовать:
Адрес сети
Адрес широковещания
Шлюз по умолчанию (0.0.0.0)
Loopback-адреса – адреса, осуществляющие передачу данных от источника обратно тому же источнику без специальной обработки или модификации (127.0.0.1 – 127.255.255.255)
Локальные адреса – адреса, назначаемые компьютерам в тех случаях, когда они не могут получить IP адрес от DHCP-сервера (169.254.0.0 – 169.254.255.255)
Test-Net - используются для тестирования и обучения (192.0.2.0 – 192.0.2.255)
Частные адреса – адреса, которые могут использоваться только в частных сетях и для хостов, которым не требуется подключение к интернету:
10.0.0.0 – 10.255.255.255
172.16.0.0 – 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
192.168.0.0 – 192.168.255.255
Формат адреса IPv6.
Описание полей:
Version: версия протокола; для IPv6 это значение равно 6 (значение в битах — 0110).
Trafficclass: приоритет пакета (8 бит). Это поле состоит из двух значений. Старшие 6 бит используются DSCP для классификации пакетов.[4][5] Оставшиеся два бита используются ECN для контроля перегрузки.[6]
Flowlabel: метка потока (см. метки потоков).
Payloadlength: в отличие от поля Totallength в протоколе IPv4 данное поле не включает заголовок пакета (16 бит). Максимальный размер, определённый размером поля, — 64 Кбайта. При большем размере может использоваться Jumbopayload[7].
Nextheader: задаёт тип расширенного заголовка (англ. IPv6 extension), который идёт следующим. В последнем расширенном заголовке поле Nextheader задаёт тип транспортного протокола (TCP, UDP и т. д.)
Hop limit:аналогполя time to live в IPv4 (8 бит).
SourceAddress и DestinationAddress: адрес отправителя и получателя соответственно; по 128 бит.
Увеличение адреса с 32 бит до 128 по логике увеличит и таблицы маршрутизации. Чтобы такого не произошло, надо строить иерархическую систему адресации
1) Основная форма: x:x:x:x:x:x:x:x
Здесь x - это шестнадцатеричное 16-битное число (т.е. имеющее в себе максимум 4 символа в шестнадцатеричной системе).
Примеры: fabc:de12:3456:7890:ABCD:EF98:7654:3210
108b:0:0:0:8:800:200C:417A
2)Сжатая форма.
Здесь, для уменьшения длинны адреса, в котором присутствует несколько групп, содержащих в себе только нулевые биты, применяется сокращение "::" - оно означает, что на его месте находится какое-то количество групп с нулевыми битами. Выглядеть этот тип записи будет следующим образом:
Примеры:
(1 форма) 108b:0:0:0:8:800:200C:417A
(2 форма) 108b::8:800:200C:417A
3) Альтернативная форма.
Очевидно, что переход на IPv6 будет плавным: одновременно перевести на новую инфраструктуру все подключённые к Сети устройства невозможно (куда проще было в своё время перейти на IPv4). Специально для «смутного времени» в IPv6 предусмотрено два типа «переходных» адресов. Первые выдаются узлам, ответственным за туннелирование трафика между IPv6 и IPv4, и состоят из 96 нулевых бит и привычного адреса IPv4. Вторые предназначены узлам, которые не поддерживают новую систему адресации: 80 нулевых бит плюс 16 единичных бит, а потом — адрес IPv4(RFC 2373).
Пример:
0:0:0:0:0:0:13.1.68.3
0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38
121. Маршрутизатор. Таблица маршрутизации.
Маршрутиза́тор или роутер, рутер — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. К маршрутизатору подключается несколько сетей.
У каждого интерфейса свой IP адрес. К маршрутизатору подключается несколько сетей.
Таблица маршрутизации — электронная таблица (файл) или база данных, хранящаяся на маршрутизаторе или сетевом компьютере, описывающая соответствие между адресами назначения и интерфейсами, через которые следует отправить пакет данных до следующего маршрутизатора. Является простейшей формой правил маршрутизации.
Таблица маршутизации обычно содержит:
адрес сети или узла назначения, либо указание, что маршрут является маршрутом по умолчанию
маску сети назначения (для IPv4-сетей маска /32 (255.255.255.255) позволяет указать единичный узел сети)
шлюз, обозначающий адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до указанного адреса назначения
интерфейс (в зависимости от системы это может быть порядковый номер, GUID или символьное имя устройства)
метрику — числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как расстояние).
TTL – время, в течение которого запись остается действительной.
Источник – сообщает, как маршрут узнал о сети (статическая конфигурация, RIP и т.д.)
122. Статическая и динамическая маршрутизация. Преимущества и недостатки.
Стати́ческая маршрутиза́ция - вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.
Достоинства:
Лёгкость отладки и конфигурирования в малых сетях.
Отсутствие дополнительных накладных расходов (из-за отсутствия протоколов маршрутизации)
Мгновенная готовность (не требуется интервал для конфигурирования/подстройки)
Низкая нагрузка на процессор маршрутизатора
Предсказуемость в каждый момент времени
Недостатки:
Очень плохое масштабирование (добавление N+1 сети потребует сделать 2*(N+1) записей о маршрутах, причём на большинстве маршрутизаторов таблица маршрутов будет различной, при N>3-4 процесс конфигурирования становится весьма трудоёмким)
Низкая устойчивость к повреждению линии связи.
Необходимость ведения документации по маршрутам и проблема ее синхронизации с реальными маршрутами.
Нет балансировки загрузки.
Динамическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации редактируется программно. В случае UNIX-систем демонами маршрутизации; в других системах — служебными программами, которые называются иначе, но фактически играют ту же роль. Демоны маршрутизации обмениваются между собой информацией, которая позволяет им заполнить таблицу маршрутизации наиболее оптимальными маршрутами. Протоколы, с помощью которых производится обмен информацией между демонами, называется протоколами динамической маршрутизации. Протоколы динамической маршрутизации: RIP ,OSPF, EIGRP,BGP,IS-IS. Демоны динамической маршрутизации: Quagga, GNU Zebra, XORP, Bird
Достоинства:
Минимум ручной работы.
Недостатки:
Трафик.
Непредсказуемость
123. Подуровни канального уровня, их задачи. Адрес канального уровня
Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня
MAC (Media Access Control) обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам, что позволяет нескольким терминалам или точкам доступа общаться между собой в многоточечной сети (например, в локальной или городской вычислительной сети). Регулирует разделяемую среду. Подуровень MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем управления логической связью и физическим (первым) уровнем модели OSI, и эмулирует полнодуплексный логический канал связи в многоточечной сети,
LLC (Logical Link Control) подуровень управления логической связью. Обеспечивает обслуживание сетевого уровня, управление передачей данных;
управление передачей данных;
обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению.
Примеры протоколов: IEEE 802.11, Ethernet. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.
Адрес канального уровня.
Механизм адресации уровня MAC(Media Access Control) называется физической адресацией или MAC-адресами. MAC-адрес представляет собой уникальный серийный номер, который присваивается каждому сетевому устройству (такому, как сетевая карта в компьютере или сетевой коммутатор) во время изготовления и позволяет однозначно определить его среди других сетевых устройств в мире (OUI – Organizationally Unique Identifier, распределяет IEEE). Это гарантирует, что все устройства в сети будут иметь различные MAC-адреса (по аналогии с почтовыми адресами), что делает возможным доставку пакетов данных в место назначения внутри подсети, т.е. физической сети, состоящей из нескольких сегментов, взаимосвязанных повторителями, хабами, мостами или свичами (но не IP-маршрутизаторами). IP-маршрутизаторы могут соединять несколько подсетей.
Пространства адресов:
EUI-48
| 2 | 22 | 24 |
| F | OUI | Interface ID |
Флаги(F): 1-й – указывает, для одиночного или группового адреса предназначен данный кадр, 2-й – является ли MAC адрес глобально или локально администрируемым.
EUI-64
| 24 | 40 |
| OUI | Interface ID |
EUI-48 -> EUI-64
| 2 | 22 | 16 | 24 |
| F | OUI | FFFE | Interface ID |
124. Вероятностный метод доступа к среде. Технологии CSMA/CD и CSMA/CA.
Разделяемая среда – физическая среда передачи данных, к которой непосредственно подключено несколько конечных узлов и которой они могут пользоваться только по очереди.
Вероятностный метод – все узлы имеют возможность получить доступ к среде, при условии, что она свободна, однако корректная передача информации не гарнатируется. Узел, желающий послать кадр в сеть, прослушивает линию. Если линия занята или обнаружена коллизия, то попытка передачи откладывается на некоторое время. Недостаток – неопределенное время доставки кадра.
Детерминированный метод – узлы получают доступ к сети в предопределенном порядке. Последовательность определяется контроллером сети, который может быть централизованным или распределенным.
Коллизия – искажение информации в результате наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) – множественный доступ с прослушиванием несущей и избеганием коллизий.
Станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора, усиливает коллизию). После продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма. Если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) – множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий. RST – Ready To Send, CTS – Clear To Send. Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он посылает сигнал запроса на передачу и в течении определенного времени ожидает ответа от адресата. При отсутствии ответа попытка передачи откладывается. В случае обнаружения коллизий в момент передачи отправляется jam сигнал, для того, чтобы было ясно, что сигнал испорчен, и ни кто его по ошибке не принял.
CSMA/CA отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены не пакеты данных, а только jam-сигналы. Отсюда и название «Collision Avoidance» — предотвращение коллизий (именно пакетов данных).
страница 1страница 2страница 3страница 4
скачать
Другие похожие работы: