Протокол который разбивает информацию на порции пакеты это

Обновлено: 14.05.2024

Протокол не следует путать с интерфейсом подключения и вообще с физическим уровнем (хотя такой термин и встретится нам в рассматриваемой далее модели). Протокол это уровень логический.

Сетевые протоколы

Сетевые протоколы регулируют обмен связи между двумя соединенными в сеть устройствами. Вообще, что мы в данном случае подразумеваем под сетью? Соединение компьютера и монитора это сеть? Нет, поскольку в данном случае монитор — это устройства вывода. Происходит вывод информации на экран, но не обмен ею. Соответственно, под сетью мы подразумеваем связь двух и более устройств, способных хранить и обрабатывать информацию.

Чаще всего сетевые протоколы классифицируют по модели OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model). Модель состоит из семи уровней и упрощает понимание функционирования сети. Уровни располагаются вертикально друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом по вертикали через интерфейсы, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы по горизонтали с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и с себе подобным.

Уровень	Что передаётся
Прикладной	Данные
Представления	Данные
Сеансовый	Данные
Транспортный	Блоки
Сетевой	Пакеты
Канальный	Кадры
Физический	Биты

Нетрудно догадаться, что прикладной уровень является самым верхним (седьмым), а физический лежит в основе основ (первый уровень).

Пойдем снизу вверх.

1. Физический уровень — на этом уровне работают хабы и ретрасляторы сигнала. Здесь осуществляется передача данных по проводам или беспроводным путём. Происходит кодировка сигнала. Осуществляется стандартизация сетевого интерфейса (пример, разъем RJ-45).

2. Канальный уровень — уровень коммутаторов, мостов и драйверов сетевых карт. Данные упаковываются во фреймы, проверяются ошибки и данные отправляются на сетевой уровень.

Протоколы: Ethernet, FDDI, PPP, PPTP, L2TP, xDSL и др.

3. Сетевой уровень — здесь определяется путь передачи данных, определяется кратчайший маршрут, происходит контроль неисправностей сетей. Это уровень маршрутизаторов.

Протоколы: IPv4, IPv6, ARP, ICMP.

4. Транспортный уровень отвечает за механизм передачи. Блоки данных разбиваются на фрагменты, избегаются потери и дублирование.

Протоколы: TCP, UDP, RDP, SPX, SCTP и др.

5. Сеансовый уровень отвечает за поддержание сеанс связи. Создание и завершение сеанса, права передачи данных и поддержание сеанса в момент неактивности приложений — всё происходит на этом уровне.

Протоколы: SSL, NetBIOS.

6. Уровень представления занимается кодированием и декодированием данных. Данные из приложения преобразуются в формат для транспортировки по сети, а пришедшие из сети в формат, понятный приложению.

Протоколы: FTP, SMTP, Telnet, NCP, ASN.1 и др.

7. Прикладной уровень — это уровень взаимодействия сети и пользователя. На этом уровне различные программы, которыми пользуется человек, получают доступ к сети.

1. Протокол tcp/ip

На нижнем уровне используются два основных протокола: IP (Internet Protocol) – Протокол Интернета и TCP (Transmission Control Protocol) – Протокол управления передачей. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то их часто объединяют, и говорят, что:

В сети Интернет базовым протоколом является TCP/IP. Все остальные многочисленные протоколы строятся на основе именно протокола TCP/IP.

Протокол TCP разбивает информацию на порции (пакеты) и нумерует все порции, чтобы при получении можно было правильно собрать информацию. Далее с помощью протокола IP все части передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. Так как отдельные части могут путешествовать по Интернет самыми разными путями, то порядок прихода частей может быть нарушен. После получения частей TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Для протокола TCP не имеет значения, какими путями информация путешествует по Интернет. Этим занимается протокол IP. К каждой полученной порции информации протокол IP добавляет служебную информацию, из которой можно узнать адреса отправителя и получателя информации. При этом скорость и пути прохождения разных порций могут быть различными. Если при путешествии отдельной порции наблюдались помехи и информация пришла искаженной, следует повторный запрос об отправке искаженной части до тех пор, пока она не будет принята без искажений (в этом еще один плюс приема–передачи информации порциями).

У каждого компьютера, подключаемого к Интернету, формируется уникальный IP-адрес. IP-адрес состоит из номера сети и номера компьютера. Сетевые адреса являются 32-разрядрыми числами, обычно записываются в виде четырёх десятичных чисел, соответствующих отдельным байтам, разделённых точками. Например: 159.137.006.020. Адрес является уникальным, то есть не бывает двух подключённых к Интернету компьютеров с одинаковыми IP-адресами.

Все остальные протоколы реализуют разные сервисы Интернет с помощью протокола TCP/IP.

2. Протокол ftp

Протокол передачи файлов (File Transfer Protocol – FTP) – это стандартный механизм для копирования файла от одного хоста другим.

FTP отличается от других приложений типа клиент-сервер тем, что он устанавливает два соединения между хостами. Одно соединение применяется для передачи данных, другое — для управления информацией (команды и отклики). Разделение команд и передачи управляющих данных делает FTP более эффективным. Управление соединением использует очень простые правила для связи. Нам нужна для передачи только линия команд или линия откликов. С другой стороны, соединение для данных нуждается в более сложных правилах из-за разнообразия типов данных.

Рисунок 1 показывает базовую модель FTP. Клиент имеет три компоненты: пользовательский интерфейс, процесс управления клиентом и процесс передачи клиентских данных. Соединение для передачи сигналов управления происходит между процессами управления. Соединение для передачи данных делается для процессов обмена данными.

Соединение передачи сигналов управления остается открытым в течение всей интерактивной сессии FTP. Соединение передачи данных каждый раз открывается командой, чтобы вызвать передаваемый файл, и затем закрывается, когда файл передан. Другими словами, когда пользователь начинает FTP-сессию, соединение для передачи сигналов управления открывается. Пока оно открывается, соединение для передачи данных может быть открыто и закрыто много раз, если передается несколько файлов.

Чаще пользователей интересуют сотовые сети. Второе поколение 2G существенно ускорило пакетную передачу данных. Ключом явилось использование технологии GPRS. Последующие стандарты, включая поколения 5G, считают исключительно надстройками. Сети предпочитают работать со структурированной информацией, добиваясь весомых преимуществ: повышение скорости, возможность коррекции ошибок, оптимизация логистики, постдоставка. Современный интернет – услуга сугубо пакетированная.

Пакет

Пакет – определённым образом сформированный объем данных, передаваемых сетью.

Почему использование упорядоченной структуры позволяет ускорить отправку? Информация будет передаваться небольшими порциями. Вместо частотной, временной коммутации каналов начинают применять пакетную. Аппаратура располагает большими возможностями автоматизации, оптимизации распределения ресурсов меж абонентами. Становится доступным назначить каждому устройству скорость, реализуя заявленные операторами тарифные планы.

Простейшее определение даёт журнал Наука и жизнь (№11, 2000):

Сервер нарезает сформированную информацию порциями оговорённой длины. Снабжает посылки заголовком. Порция называется пакетом.

Направление в сети интернете выбирает IP-маршрутизатор. Мобильной связью заведуют базовые вышки. Сменяющиеся поколения пакетной передачи заставляют провайдеров модернизировать оборудование. Относиться легкомысленно нельзя – клиенты заклюют. Так Билайн, имевший подавляющее преимущество, отдал ветку первенства МТС. Мегафон идёт вдогонку. Сегодня выигрывает правильно избравший дорогу.

Структура

Преамбулу, формат определяет протокол. Последовательный порт RS-232 предусматривает наличие стартовых битов. Заголовок иногда содержит адрес абонента, обязательно присутствует полезная информация, опционально – контрольная. Длина пакета (MTU), измеряемая байтами, строго фиксирована. Меж посылками соблюдают интервал молчания. Антонимом называют непрерывную передачу информации последовательностью битов.

Структура слоёв OSI:

Второй (канальный, связи данных) – кадр.
Третий (данных) – пакет.
Четвёртый (транспортный) – датаграмма.

Заголовок – эквивалент конверта.
Полезная информация – листок бумаги внутри.

Заголовок IP-пакета содержит следующие набор сведений:

Версия (IPv4, IPv6) – 4 бита.
Длина заголовка – 4 бита.
Приоритет (QoS) – 8 бит.
Длина пакета – 16 бит.
Слот идентификации группы – 16 бит.
3 бита фрагментации:
Всегда нуль.
Допустимость разбиения на части.
Наличие иных частей текущего пакета, идущих следом.

Адрес

Сетевые пакеты снабжены двумя адресами:

Выявление/коррекция ошибок

Поддерживается различными слоями протокола. Распространённые методики контроля:

Контрольная сумма.
Бит чётности.
Циклический код избыточности.

Иногда возможна модификация битых пакетов промежуточными звеньями передачи.

Счётчик прыжков

Встретив ошибку сети, пакет должен перестать бесцельно грузить сеть. Посланию назначают время жизни. Величина снижается каждой промежуточной точкой. Увидев нулевое время жизни, устройства уничтожают информацию. Сети Ethernet, лишённые возможности контролировать процесс аннулирования, подвергаются широковещательным штормам. Часть вызвана намеренной атакой хакеров.

Длина

Иногда размер указывают прямо, отдельные сети эксплуатируют принцип временного деления канала.

Приоритет

Полезная нагрузка

Примеры

Структурированные данные помогли увеличить производительность отдельных областей науки/техники.

Пакетный поток MPEG

Спецификация пакетированной передачи (PES) определена стандартом MPEG-2. Любопытный нюанс: использующие технологию программы ПК выполняют аналогичную работу, минуя сеть.

Заголовок

Старт-код:
- Префикс длиной 3 байта – шестнадцатеричная единица.
- Идентификатор потока длиной 1 байт – аудио, видео…
Длина пакета – 2 байта. Может быть нулевой, неопределённой для потоков видео.
Опциональный заголовок PES переменной длины.
Длина битов начинки.
Передаваемые данные.

Опциональный заголовок

Маркерные биты – 0х02.
Контроль шифрования. 0 – отсутствие скремблирования.
Приоритет – 1 бит.
Индикатор выравнивания – 1 бит. 1 – после заголовка непосредственно идёт информация.
Авторское право – 1 бит. 1 – защищённое произведение.
Оригинальность копии – 1 бит. 1 – содержит оригинал.
Индикатор PTS DTS – 2 бита. 11 – оба, 10 – PTS.
Флаг ESCR – 1 бит.
Флаг скорости ES – 1 бит.
Флаг режима DSM – 1 бит.
Флаг дополнительной копии информации – 1 бит.
Флаг CRC – 1 бит.
Флаг расширения – 1 бит.
Длина заголовка PES – 8 бит. Протяжённость оставшегося сегмента, имеющего переменную длину.
Опциональные поля.
Биты начинки – 0хff.

Технология призвана ускорить сети второго поколения сотовой связи. Пакетную передачу считают европейским ответом развитию концепции цифровой передачи CDPD (начало 90-х) и режиму i-mode. Основу GPRS составил разработанный ранее (1991-1993) стандарт CELLPAC. Пакетную передачу внедрили в 2000 году, окончив эпоху второго поколения сотовых сетей, создав пристройки:

Стандарт предполагает передачу IP-пакетов, реализуя туннельный протокол.

Функции

СМС.
ММС.
Мессенджеры.
P2P.
P2M.
Интернет.

Туннельный протокол

GTP-C (control). Функционирует сугубо внутри ядра сети. Управляет активацией, деактивацией, обновлением сессии, предоставляет QoS-приоритет. Создаёт, удаляет контекст PDP, определяет достижимость адресата.
GTP-U (user). Заведует переносом пакетов IPv4, IPv6, PPP меж ядрами сетей и средствами беспроводной связи.
GTP` (первичный). Управляет связью разрозненных частей сети.

Заголовок идентичен TCP/UDP. Пример версии 1:

Туннель позволяет менять абоненту местоположение, заведуя непрерывной передачей информации.

Туннель наводится меж узлами – точками, поддерживающими GPRS. Каждая снабжена входным Gn-интерфейсом. Имеются 2 глобальные разновидности:

Врата (шлюзовый узел). Главный компонент, разделяющий среду GPRS и внешнюю часть (интернет, Х.25…). Извне врата выглядят подсетью, укрывая подробности реализации протокола. Происходит двунаправленная конвертация пакетов PDP-IP. Здесь находится пул.
Служба (обслуживающий узел). Составная часть базовых станций, мобильного оборудования. Поддерживает GPRS, UMTS. Занимается выслеживанием других служб-оппонентов, поддерживает функции контроля доступа. Подключается к базовым станциям GERAN посредством интерфейсов Gb, Iu; UTRAN – Iu. Переносит пакеты беспроводными путями.

Точка доступа

Имеет несколько определений:

IP-сеть подключения.
Набор настроек, описывающих соединение.
Соответствующая опция телефонного аппарата.

После формирования телефоном PDP-пакета выбирается APN (имя точки доступа). Настройки вводят вручную, либо заказывают автоматические. Точка доступа заведует отправкой адресов ДНС-серверу, получением адреса IP ресурса. Затем начинается передача контента:

PDP-контекст

Контекст пакетированного протокола данных (IP, X.25, FrameRelay) – структура, передаваемая участникам связи. Содержит информацию о сессии абонента. Мобильный телефон, запрашивающий информацию, формирует структуру, направляя ближайшему звену цепи:

IP-адрес абонента.
IMSI.
Туннельная точка врат.
Туннельная точка службы.

Опорные точки и интерфейсы

Некоторые экземпляры рассматриваемых структур упоминались выше. Интерфейсы:

Ga – помогает передать запись деталей вызова.
Gb – интерфейс подключения службы к базовой станции.
Iu – врата меж контроллером беспроводной сети и службами.
Gc – интерфейс получения вратами детальной информации, описывающей базовую станцию.
Gd – соединяет SMS врата со службами.
Ge – интерфейс служба-точка контроля сервиса.
Gf – интерфейс служба-реестр идентификаторов оборудования.
Gi – интерфейс врата-публичная сеть (иногда интернет).
Gmb – интерфейс врата-центр службы вещания.
Gn – интерфейс общения служб.
Gp – интерфейс служба-внешние врата.
Gr – интерфейс служба-базовая сеть.
Gs – интерфейс служба-реестр базовой сети.
Gx – интерфейс онлайн политики врата-функция правил оплаты.
Gy – интерфейс врата-система онлайн оплаты.
Gz – интерфейс оффлайн оплаты врата-система GTP`.
Lg – интерфейс служба-центра базирования мобильных врат.
S6d – интерфейс служба-сервер домашних абонентов.
S3 – интерфейс служба-объект управления мобильностью.

GPRS расширял функционал GSM, HSPA выполняет аналогичную роль касательно UMTS. Различаются два подвида:

Нисходящая ветвь (загрузка информации станцией) – 14 Мбит/с.
Восходящая ветвь (приём информации станцией) – 5,76 Мбит/с.

Потоки разнесены ввиду разных техник, скоростей. Протоколы пакетной передачи удваивают скорости оригинального стандарта.

HSDPA

Усовершенствованный вариант протокола третьего поколения. Чаще называют 3G+, 3.5 G, Turbo G. Представлен пятым релизом 3GPP. Седьмой выпуск ввёл понятие HSPA+, предоставляющий преимущества благодаря:

Модуляции 64QAM.
Множественное кодирование MIMO.
Двуячеячные операции HSDPA (два канала шириной 5 МГц).

Наконец, релиз 11 достиг планки 337,5 Мбит/с.

HSUPA

Добавляет новый транспортный канал. Последовали улучшения, дублирующие HSDPA:

Мультикодированная передача.
Сокращение время отклика (TTI).
Новое управление избыточностью, ускоряющее коррекцию ошибок.

Пакетная передача дополнена принципом гарантированного запроса. Оболочка выбирает количество абонентов, устанавливает время связи. Разрешается передача данных без авторизации, используется VoIP. Скорость устанавливается по факту соединения. Контролируемый оболочкой звонок получается заданные характеристики.

Сетевой протокол — набор правил, позволяющий осуществлять обмен данными между составляющими сеть устройствами, например, между двумя сетевыми картами (рис. 1).

Рисунок 1 - Иллюстрация к понятию Сетевой протокол

Стек протоколов TCP/IP — это набор протоколов, его название происходит от двух наиболее важных протоколов, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP разбивает передаваемую информацию на порции (пакеты) и нумерует их. С помощью протокола IP все пакеты передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. В сети Интернет используются две версии этого протокола:

· Маршрутизируемый сетевой протокол IPv4. В протоколе этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 32 бита (т.е. 4 октета или 4 байта).

IP-адреса стандарта IPv6 имеют длину 128 бит и поэтому в четыре раза длиннее, чем IP-адреса четвертой версии. IP-адреса версии v6 записываются в следующем виде:X:X:X:X:X:X:X:X, где X является шестнадцатеричным числом, состоящим из 4-х знаков(16 бит), а каждое число имеет размер 4 бит. Каждое число располагается в диапазоне от 0 до F. Вот пример IP-адреса шестой версии: 1080:0:0:0:7:800:300C:427A. В подобной записи незначащие нули можно опускать, поэтому фрагмент адреса: 0800: записывается, как 800:.

Для взаимодействия сетевых устройств друг с другом необходимо, чтобы у передающего устройства был IP- и MAC-адреса получателя. Набор протоколов TCP/IP имеет в своем составе специальный протокол, называемый ARP (Address Resolution Protocol — протокол преобразования адресов), который позволяет автоматически получить MAC-адрес по известным IP-адресам

DHCP-протокол

Распределением IP-адресов для подключения к сети Интернет занимаются провайдеры, а в локальных сетях – сисадмины. Назначение IP-адресов узлам сети при большом размере сети представляет для администратора очень утомительную процедуру. Поэтому для автоматизации процесса разработан протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) , который освобождает администратора от этих проблем, автоматизируя процесс назначения IP-адресов всем узлам сети.

FTP протокол

FTP протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

POP протокол

POP стандартный протокол получения почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP протокол

IP адрес по протоколу IPv4

Одной из самых важных тем при рассмотрении TCP/IP является адресация IP. Адрес IP — числовой идентификатор, приписанный каждому компьютеру в сети IP и обозначающий местонахождение в сети устройства, которому он приписан. Адрес IP - это адрес программного, а не аппаратного обеспечения. IP-адрес узла идентифицирует точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу, а не всю машину.

IP -адрес — сетевой (программный) адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP.

Каждый из 4х октет десятичной записи IP адреса может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 и в теории такой адрес в десятичной форме записи может быть в диапазоне от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. IP адрес - двоичное число, но для человека вместо записи в 32 бит 11000000.10101000.00000000.00000001 удобнее запись в 4 байта вида 192.168.0.1.

Задание 1. Определить IP адрес вашего ПК

Узнать свой собственный IP адрес вы можете, если запустите в ОС Windows XP на выполнение команду Пуск – Программы – Стандартные – Командная Строка и наберете в ней ipconfig (рис. 2).

Рисунок 2 - IP адрес вашего ПК в десятичной системе счисления

Ту же команду можно выполнить в командной строке Windows 7 (рис. 3).

Рисунок 3 - Здесь мы видим IP в двух версиях: IPv4 и IPv6

Задание 2 (скринкаст). Перевод чисел из двоичной системы в десятичную и наоборот

При работе с IP-адресами может возникнуть необходимость перевода двоичных чисел в десятичные и наоборот. Это можно сделать, например, так, как учат в школе:

10110110₂ = (1•2 7 )+(0•2 6 )+(1•2 5 )+(1•2 4 )+(0•2 3 )+(1•2 2 )+(1•2 1 )+(0•2 0 ) = 128+32+16+4+2 = 182₁₀ Но, удобнее это делать на Windows-калькуляторе. Выполните в Windows-7 команду Пуск-Программы-Стандартные-Калькулятор, потом Вид-Программист (рис. 4 и 5).

Рисунок 4 - Двоичный режим (Bin)

Рисунок 5 - Десятичный режим (Dec)

Задание 3. Определение маски сети (скринкаст)

Маской подсети (маской сети) называется битовая маска , определяющая, какая часть IP -адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу узла. Например, узел с IP -адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита с числом узлов 254 (рис. 6).

Рисунок 6 - Пояснение к термину Маски подсети (расчеты выполнены в программеLAN Calculator)

IP калькуляторов довольно много. Для ОС Windows 7 можно пользоваться, например, программой IP Subnet Calculator 3.2.1. К сожалению, этот вариант только англоязычный (рис. 7). Здесь также видно, что узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита с числом узлов 254. Другой вариант IP-калькулятора для Windows 7 – программа Advanced IP Address calculator (рис. 8).

Рисунок 7 - IP Subnet Calculator

Рисунок 8 - Advanced IP Address calculator

С точки зрения математики маска подсети накладывается на IP адрес и применяется логическая операция конъюнкции – "И". Если бит в маске подсети равен "1", то соответствующий бит IP -адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен "0", то соответствующий бит IP -адреса является частью идентификатора хоста. Пример логического И (1+1=1, а 1+0=0) приведен в таблице 1.

Пример выделения маской номера сети и хоста в IP-адресе

Классы сетей

Для того, чтобы как-то структурировать сети, их поделили на классы.

Класс A. Большие сети

В сети класса A для описания адреса сети используется первый октет, а остальная часть адреса - это адрес узла. Возможное кол-во узлов 16777214. Маска сети класса А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0).

Класс B. Средние сети

В сети класса B для описания адреса сети используется первые два октета, а остальная часть - это адреса узлов. Возможное кол-во узлов 65534. Маска сети

класса В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0).

Класс С. Малые сети

Адреса сетей класса C используют три первых октета для описания адреса сети, а последний октет обозначает адрес узла. Возможное кол-во узлов 254. Маска сети

класса С - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).

Итак, для стандартного деления IP-адресов на номер сети и номер узла, определенного классами A, B и C маски подсети имеют следующий вид:

Двоичная форма

Десятичная форма

11111111 00000000 00000000 00000000

11111111 11111111 00000000 00000000

11111111 11111111 11111111 00000000

В настоящее время классовая модель считается устаревшей и маршрутизация осуществляются по модели CIDR.

Маски при бесклассовой маршрутизации (CIDR)

Беcклассовая адресация CIDR (Classless InterDomain Routing ) - метод IP -адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP -адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать конечный ресурс IP -адресов. Пример записи IP -адреса с применением бесклассовой адресации: 10.1.2.33/27. По-другому такая запись называется запись IP -адреса не в классическом виде и стиле Cisco. При этом подходе маску подсети записывают вместе с IP -адресом в формате IP - адрес /количество единичных бит в маске. Число после слэша означает количество единичных разрядов в маске подсети. Рассмотрим пример записи диапазона IP -адресов в виде 10.96.0.0/11. В этом случае маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000, или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP -адреса отводятся под номер сети, а остальные 32 - 11 = 21 разряд полного адреса - под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.255.

Задание 4 (скринкаст). Задание диапазона IP-адресов. IP калькуляторы

С помощью IP калькуляторов, расположенных в Интернет , можно легко и быстро рассчитать маску сети или подсети, посмотреть, сколько IP -адресов входит в заданный диапазон , узнать число хостов и получить ряд других полезных записей (рис. 9-11).

Путем ввода в калькулятор вашего IP и маски вы можете рассчитать диапазоны IP -адресов от начального (минимального) до конечного (максимального). Диапазон IP адресов записывают в виде префикса. Иначе говоря, если вам встречается запись IP -адресов вида 10.96.0.0/11, то здесь 11 это префикс . Он означает количество единичных разрядов в маске подсети. Для приведённого примера маска подсети будет иметь 11 единиц, потом нули, т.е. двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000 или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP -адреса отводятся под номер сети, а остальные из 32 бит , т.е. 32 - 11 = 21 разряд полного адреса — под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.254. Для автоматизации подобных расчетов воспользуйтесь программой LanCalculator для Windows XP. Просто введите IP и Маску и нажмите на кнопку Рассчитать. Тот же результат вы получите проще и быстрее (рис. 12).

Рисунок 12 - Расчет диапазона IP адресов по IP адресу и Маске подсети

Задание 5. Определить MAC-адрес ПК (Скринкаст)

Помимо IP адреса, есть еще и такое понятие, как MAC адрес .

MAC - адрес (или аппаратный адрес ) - это цифровой код длиной 6 байт , устанавливаемый производителем сетевого адаптера и однозначно идентифицирующий данный адаптер . Согласно стандартам на сеть Ethernet , не может быть двух сетевых адаптеров с одинаковым MAC -адресом. Пример записи MAC -адреса: 00:E0:18:C3:11:89.

Для того, чтобы узнать MAC - адрес сетевой карты в ОС Windows XP нужно выполнить следующие действия: Пуск-Выполнить-cmd и нажимаем OK;

В командной строке набираем ipconfig /all и нажимаем Enter (рис. 13).

Рисунок 13 - Показан аппаратный адрес ПК

Находим пункт "физический адрес " — это и есть MAC - адрес . Если на компьютере установлено несколько сетевых карт, то пунктов "физический адрес " может быть несколько. В Widows XP можно MAC адрес определять специальными утилитами (рис. 14).

Рисунок 14 - Окно утилиты IP config

DNS-сервер (Скринкаст)

DNS- сервер служит для преобразования доменных имен в IP -адреса, либо наоборот - IP -адресов в доменные имена.

Например, если выполните в командной строке команду ping на какой-либо веб-сервер , то вы увидите, что его доменное имя транслируется в его IP адрес (рис. 15). Эту трансляцию и осуществляет DNS- сервер .

Настройка IPv4 адресов

В Windows 7 выполните команду Панель управления-Сеть и Интернет-Сетевые подключения (рис. 16).

Рисунок 16 - На этом ПК существует несколько сетевых подключений

В окне сетевых подключений выберите то подключение, которое вам нужно отконфигурировать и для открытия диалогового окна свойств конкретного сетевого подключения, из контекстного меню выберите команду Свойства (рис. 17).

Рисунок 17 - Окно свойств сетевого подключения

В диалоговом окне выберите компонент Протокол Интернета версии 4 (TCP/IPv4) и нажмите на кнопку Свойства (рис. 18).

Рисунок 18 - Диалоговое окно свойств Протокола Интернета версии 4 (TCP/IPv4)

Как видно на иллюстрации, по умолчанию сетевые подключения автоматически получают IP - адрес и адрес DNS-сервера. Для того чтобы настроить статический адрес , установите переключатель на опцию Использовать следующий IP-адрес, а затем укажите IP - адрес , маску подсети и при необходимости адрес основного шлюза. Для ручной настройки DNS-сервера, установите переключатель на опцию Использовать следующие адреса DNS-серверов и укажите адрес предпочтительного DNS-сервера и, по необходимости, адрес альтернативного DNS-сервера.

1. Лекция - Введение. Адресация. Протоколы (IP, TCP, UDP). Порты.

Официальная документация по Internet

Все разработчики должны придерживаться этой документации, но на практике, не всегда так происходит.

Адресация в сети Internet.

Типы адресов.

Физический (MAC-адрес)

Сетевой (IP-адрес)

Символьный (DNS-имя)

Компьютер в сети TCP/IP может иметь адреса трех уровней (но не менее двух):

Локальный адрес компьютера. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами.

IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IPv4 - адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в Интернет.

IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам (8), каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками. Например, адрес

10100000010100010000010110000011
записывается как

Перевод адреса из двоичной системы в десятичную

IP-адрес хоста состоит из номера IP-сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть.

160.81.5. - номер сети

131 - номер хоста

Базовые протоколы (IP, TCP, UDP)

Стек протоколов TCP/IP

TCP/IP - собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

Открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;

Независимость от физической среды передачи;

Система уникальной адресации;

Стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных пользовательских сервисов.

Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня:

Физический и канальный.

Позже была принята 7-ми уровневая модель ISO.

Данные передаются в пакетах. Пакеты имеют заголовок и окончание, которые содержат служебную информацию. Данные, более верхних уровней вставляются, в пакеты нижних уровней.

Пример инкапсуляции пакетов в стеке TCP/IP

Физический и канальный уровень.

Стек TCP/IP не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физических сред передачи данных. От уровня доступа к среде передачи требуется наличие интерфейса с модулем IP, обеспечивающего передачу IP-пакетов. Также требуется обеспечить преобразование IP-адреса узла сети, на который передается IP-пакет, в MAC-адрес. Часто в качестве уровня доступа к среде передачи могут выступать целые протокольные стеки, тогда говорят об IP поверх ATM, IP поверх IPX, IP поверх X.25 и т.п.

Межсетевой уровень и протокол IP.

Основу этого уровня составляет IP-протокол.

IP (Internet Protocol) – интернет протокол.

Первый стандарт IPv4 определен в RFC-760 (DoD standard Internet Protocol J. Postel Jan-01-1980)

Последняя версия IPv4 - RFC-791 (Internet Protocol J. Postel Sep-01-1981).

Первый стандарт IPv6 определен в RFC-1883 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1995)

Последняя версия IPv6 - RFC-2460 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden December 1998).

Протокол IP доставляет блоки данных от одного IP-адреса к другому.

Программа, реализующая функции того или иного протокола, часто называется модулем, например, “IP-модуль”, “модуль TCP”.

Когда модуль IP получает IP-пакет с нижнего уровня, он проверяет IP-адрес назначения.

Если IP-пакет адресован данному компьютеру, то данные из него передаются на обработку модулю вышестоящего уровня (какому конкретно - указано в заголовке IP-пакета).

Также может потребоваться, на границе сетей с различными характеристиками, разбить IP-пакет на фрагменты (фрагментация), а потом собрать в единое целое на компьютере-получателе.

Структура дейтограммы IP. Слова по 32 бита.

Версия - версия протокола IP (например, 4 или 6)

Длина заг. - длина заголовка IP-пакета.

Тип сервиса (TOS - type of service) - Тип сервиса (подробнее рассмотрен в лекции 8).

TOS играет важную роль в маршрутизации пакетов. Интернет не гарантирует запрашиваемый TOS, но многие маршрутизаторы учитывают эти запросы при выборе маршрута (протоколы OSPF и IGRP).

Идентификатор дейтаграммы, флаги (3 бита) и указатель фрагмента - используются для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета.

Время жизни (TTL - time to live) - каждый маршрутизатор уменьшает его на 1, что бы пакеты не блуждали вечно.

Протокол - Идентификатор протокола верхнего уровня указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет (например: TCP, UDP).

Коды некоторые протоколов RFC-1700 (1994)

Протокол IP является маршрутизируемый, для его маршрутизации нужна маршрутная информация.

Маршрутная информация, может быть:

Статической (маршрутные таблицы прописываются вручную)

Динамической (маршрутную информацию распространяют специальные протоколы)

Протоколы динамической маршрутизации:

RIP (Routing Information Protocol) - протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы.

OSPF (Open Shortest Path First) - протокол "Открой кротчайший путь первым", является внутренним протоколом маршрутизации.

IGP (Interior Gateway Protocols) - внутренние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию внутри одной автономной системе.

EGP (Exterior Gateway Protocols) - внешние протоколы маршрутизации, распространяет маршрутную информацию между автономными системами.

BGP (Border Gateway Protocol) - протокол граничных маршрутизаторов.

Другие служебные IP-протоколы

IGMP (Internet Group Management Protocol) - позволяет организовать многоадресную рассылку средствами IP.

RSVP (Resource Reservation Protocol) - протокол резервирования ресурсов.

ARP (Address Resolution Protocol) - протокол преобразования IP-адреса и адреса канального уровня.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную доставку данных между двумя прикладными процессами. Процесс, получающий или отправляющий данные с помощью транспортного уровня, идентифицируется на этом уровне номером, который называется номером порта. Таким образом, роль адреса отправителя и получателя на транспортном уровне выполняет номер порта (или проще - порт).

Анализируя заголовок своего пакета, полученного от межсетевого уровня, транспортный модуль определяет по номеру порта получателя, какому из прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные соответствующему прикладному процессу. Номера портов получателя и отправителя записываются в заголовок транспортным модулем, отправляющим данные; заголовок транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат заголовка зависит от используемого транспортного протокола.

На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP и TCP.

Первая и последняя версия TCP - RFC-793 (Transmission Control Protocol J. Postel Sep-01-1981).

Посылает запрос на следующий пакет, указывая его номер в поле "Номер подтверждения" (AS). Тем самым, подтверждая получение предыдущего пакета.

Делает проверку целостности данных, если пакет битый посылает повторный запрос.

Структура дейтограммы TCP. Слова по 32 бита.

Длина заголовка - задается словами по 32бита.

Размер окна - количество байт, которые готов принять получатель без подтверждения.

Контрольная сумма - включает псевдо заголовок, заголовок и данные.

Указатель срочности - указывает последний байт срочных данных, на которые надо немедленно реагировать.

URG - флаг срочности, включает поле "Указатель срочности", если =0 то поле игнорируется.

ACK - флаг подтверждение, включает поле "Номер подтверждения, если =0 то поле игнорируется.

PSH - флаг требует выполнения операции push, модуль TCP должен срочно передать пакет программе.

RST - флаг прерывания соединения, используется для отказа в соединении

SYN - флаг синхронизация порядковых номеров, используется при установлении соединения.

FIN - флаг окончание передачи со стороны отправителя

UDP (Universal Datagram Protocol) - универсальный протокол передачи данных, более облегченный транспортный протокол, чем TCP.

Основные отличия от TCP:

Отсутствует соединение между модулями UDP.

При потере пакета запрос для повторной передачи не посылается

UDP используется если не требуется гарантированная доставка пакетов , например, для потокового видео и аудио, DNS (т.к. данные небольших размеров). Если проверка контрольной суммы выявила ошибку или если процесса, подключенного к требуемому порту, не существует, пакет игнорируется (уничтожается). Если пакеты поступают быстрее, чем модуль UDP успевает их обрабатывать, то поступающие пакеты также игнорируются.

Структура дейтограммы UDP. Слова по 32 бита.

Не все поля UDP-пакета обязательно должны быть заполнены. Если посылаемая дейтаграмма не предполагает ответа, то на месте адреса отправителя могут помещаться нули.

Протокол реального времени RTP

RTP (Real Time Protocol) - транспортный протокол для приложений реального времени.

RTCP (Real Time Control Protocol) - транспортный протокол обратной связи для приложения RTP..

Назначение портов

По номеру порта транспортные протоколы определяют, какому приложению передать содержимое пакетов.

Порты могут принимать значение от 0-65535 (два байта 2^16).

Некоторые заданные порты RFC-1700 (1994)

Программа Ping

Программа для проверки соединения и работы с удаленным хостом.

Программа TraceRoute - позволяет проверить маршрут до удаленного хоста.

Читайте также: