Исследование принципа работы структуры и настройка протокола определения адресов

Обновлено: 14.05.2024

Глобальная компьютерная сеть - это телекоммуникационная сеть, а процесс обмена информации по такой сети называется телекоммуникация.

- Сеть состоит из связанных между собой узловых компьютеров (хостмашин) и подсоединенных к ним компьютеров пользователей абонентов сети (терминалов)

- ГС разрабатывалась таким способом, чтобы выход из строя отдельных участков не приводил к полной остановки системы.

- Подключение к Интернет обычно осуществляет через поставщиков доступа (провайдеров)

Провайдер – фирма, предоставляющая услуги доступа к сети. Существуют следующие виды доступа: мобильный, прямой, вне сети, коммутируемый.

Сетевые протоколы. Протокол - совокупность правил в соответствие с которыми происходит передача информации через сеть

Адресация в ГС. В ГС применяется числовая система адресации компьютеров, те у каждого компьютера есть свой IP адрес.

IP адрес - уникальный сетевой адрес узла в КС.

Человеку более удобна доменная система имен, которая противопоставляет IP адресу уникальное доменное имя.

Система иерархическая.Верхний уровень называется двух типов:

Абоненты сети - объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами могут быть отдельные ЭВМ, терминалы и тд.

Технологии коммутации пакетов, виды доступа к Интернет

Коммутация пакетов — способ динамического распределения ресурсов сети связи за счёт передачи и коммутации оцифрованной информации в виде частей небольшого размера — так называемых пакетов.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем цифровые данные разбиваются передающим узлом на небольшие (до нескольких килобайт) части — пакеты. Каждый пакет оснащается заголовком, в котором указывается, как минимум, адрес узла-получателя и номер пакета.

Технологии коммутации пакетов:

1) Дейтаграммный режим. Передача пакетов по сети происходит независимо друг от друга, тогда пакеты называют дейтаграммами. При этом коммутатор может изменить маршрут какого - либо пакета в зависимости от состояния сети. Дейтаграммный метод не требует предварительного установления соединения и поэтому работает без задержки перед передачей данных.

2) Режим индивидуальных каналов. Передача пакетов по сети происходит по виртуальным соединениям. В этом случае перед тем, как начать передачу данных между двумя конечными узлами, должен быть установлен виртуальный канал, который представляет собой единственный маршрут, соединяющий эти узлы.

ВИДЫ ДОСТУПА К ИНТЕРНЕТ.

Подключение к Интернету через поставщиков доступа – провайдеров.

Провайдер – фирма, предоставляющая услуги доступа к сети.

Существуют следующие виды доступа к Интернет:

1) Мобильный - подключение к интернету через мобильный телефон выполняется за счет "обращения" к базовой станции оператора сотовой связи, у которого вы обслуживаетесь, и далее устанавливается связь.

2) Прямой - непосредственное соединение осуществляется методом подключения локальной сети или рабочей станции к оптоволоконной магистрали или выделенному каналу связи при помощи соответствующего сетевого оборудования.

3) Коммутируемый - такой способ выхода в Интернет или другую сеть, при котором компьютер может, используя модем и телефонную сеть общего пользования, подключаться к другому компьютеру (серверу доступа) для инициализации сеанса передачи данных.

Без доступа

Система адресации в Интернет. Службы Интернет

Система адресации в Интернет

Для каждого компьютера в Интернет устанавливают два адреса: цифровой IP-адрес (IP – Internetwork Protocol – межсетевой протокол) и доменный адрес. Оба адреса могут применяться равноценно. Цифровой адрес удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес – для восприятия пользователем.

1) Числовая система адресации компьютеров имеет длину 32 бита. Для удобства адрес разделяется на четыре блока по 8 бит, которые можно записать в десятичном виде. Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера. Два блока определяют адрес сети, а два другие – адрес компьютера внутри этой сети. Существует определенное правило для установления границы между этими адресами. Поэтому IP-адрес включает в себя три компонента: адрес сети, адрес подсети, адрес компьютера в подсети.

2) Доменная система имён ставит в соответствие числовому IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. Доменная система имен имеет иерархическую структуру.

Службы Интернет

Сервисы – виды услуг, которые оказываются серверами сети Интернет.

В настоящее время в сети Интернет существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:

- сервис FTP – система файловых архивов, обеспечивающая хранение и пересылку файлов различных типов;

- сервис Telnet, предназначенный для управления удаленными компьютерами в терминальном режиме;

- World Wide Web (WWW) – гипертекстовая (гипермедиа) система, предназначенная для интеграции различных сетевых ресурсов в единое информационное пространство;

TCP/IP

Стек TCP/IP - сетевая модель передачи данных в сети, она определяет порядок взаимодействия устройств. Данные поступают на канальный уровень и обрабатываются поочередно каждым уровнем выше. Стек представлен в виде абстракции, которая объясняет принципы обработки и приема данных.

Стек протоколов сети TCP/IP имеет 4 уровня:

Канальный (Link).
Сетевой (Internet).
Транспортный (Transport).
Прикладной (Application).

Прикладной уровень

Прикладной уровень обеспечивает возможность взаимодействия между приложением и другими уровнями стека протоколов, анализирует и преобразовывает поступающую информацию в формат, подходящий для программного обеспечения. Является ближайшим к пользователю и взаимодействует с ним напрямую.

Самые распространенные протоколы:

Каждый протокол определяет собственный порядок и принципы работы с данными.

FTP (File Transfer Protocol) служит стандартом передачи файлов в сети. Клиент посылает запрос на некий файл, сервер ищет этот файл в своей базе и при успешном обнаружении отправляет его как ответ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) используется для передачи электронной почты. SMTP-операция включает в себя три последовательных шага:

Заголовок (Header)

В заголовке содержатся служебные данные. Важно понимать, что они предназначаются только для конкретного уровня. Это значит, что как только пакет отправится к получателю, то будет обработан там по такой же модели, но в обратном порядке. Вложенный заголовок будет нести специальную информацию, которая может быть обработана только определенным образом.

Например, заголовок, вложенный на транспортном уровне, на другой стороне может быть обработан только транспортным уровнем. Другие просто его проигнорируют.

Транспортный уровень

Протоколы передачи данных:

UDP (User Datagram Protocol) - второй по популярности протокол. Он также отвечает за передачу данных. Отличительное свойство кроется в его простоте. Пакеты просто отправляются, не создавая особенной связи.

TCP или UDP?

У каждого из этих протоколов есть своя область применения. Она логически обусловлена особенностями работы.

Основное преимущество UDP заключается в скорости передачи. TCP является сложным протоколом с множеством проверок, в то время как UDP представляется более упрощенным, а значит, и более быстрым.

Недостаток кроется в простоте. Ввиду отсутствия проверок не гарантируется целостность данных. Таким образом, информация просто отправляется, а все проверки и подобные манипуляции остаются за приложением.

UDP используется, например, для просмотра видео. Для видеофайла не критична потеря небольшого количества сегментов, в то время как скорость загрузки – важнейший фактор.

Сетевой уровень

Сетевой уровень из полученной информации образует пакеты и добавляет заголовок. Наиболее важной частью данных являются IP и MAC-адреса отправителей и получателей.

IP-адрес (Internet Protocol address) – логический адрес устройства. Содержит информацию о местоположении устройства в сети. Пример записи: [192.168.33.4].

Сетевой уровень отвечает за:

Определение маршрутов доставки.
Передачу пакетов между сетями.
Присвоение уникальных адресов.

Маршрутизаторы - устройства сетевого уровня. Они прокладывают путь между компьютером и сервером на основе полученных данных.

Самый популярный протокол этого уровня – IP.

IP (Internet Protocol) - интернет-протокол, предназначенный для адресации в сети. Используется для построения маршрутов, по которым происходит обмен пакетами. Не обладает никакими средствами проверки и подтверждения целостности. Для обеспечения гарантий доставки используется TCP, который использует IP в качестве транспортного протокола. Понимание принципов этой транзакции во многом объясняет основу того, как работает стек протоколов TCP/IP.

Виды IP-адресов

В сетях используются два вида IP-адресов:

Публичные (Public) используются в Интернете. Главное правило – абсолютная уникальность. Пример их использования – маршрутизаторы, каждый из которых имеет свой IP-адрес для взаимодействия с сетью Интернет. Такой адрес называется публичным.

Приватные (Private) не используются в Интернете. В глобальной сети такие адреса не являются уникальными. Пример – локальная сеть. Каждому устройству присваивается уникальный в пределах данной сети IP-адрес.

Взаимодействие с сетью Интернет ведется через маршрутизатор, который, как уже было сказано выше, имеет свой публичный IP-адрес. Таким образом, все компьютеры, подключенные к маршрутизатору, представляются в сети Интернет от имени одного публичного IP-адреса.

Самая распространенная версия интернет-протокола. Предшествует IPv6. Формат записи - четыре восьмибитных числа, разделенные точками. Через знак дроби указывается маска подсети. Длина адреса - 32 бита. В подавляющем большинстве случаев, когда речь идет об IP-адресе, имеется в виду именно IPv4.

Формат записи: [192.168.7.2/24].

Эта версия предназначается для решения проблем предыдущей версией. Длина адреса - 128 бит.

Главное преимущество IPv6 – более быстрое интернет-соединение. Это происходит из-за того, что для этой версии протокола не требуется трансляции адресов. Выполняется простая маршрутизация. Это является менее затратным и, следовательно, доступ к интернет-ресурсам предоставляется быстрее, чем в IPv4.

Пример записи: [4003:0af3:06s8:11f3:8b4e:09d8:623b:d34f].

Существует три типа IPv6-адресов:

Unicast – тип одноадресных IPv6. При отправке пакет достигает только интерфейса, расположенного на соответствующем адресе.

Anycast относится к групповым IPv6-адресам. Отправленный пакет попадет в ближайший сетевой интерфейс. Используется только маршрутизаторами.

Маска подсети

Маска подсети выявляет из IP-адреса подсеть и номер хоста.

Если говорить именно о маске подсети, то в двоичном представлении она имеет в одном октете либо единицы, либо нули. При этом последовательность такова, что сначала идут байты с единицами, а только потом с нулями.

Рассмотрим небольшой пример. Есть IP-адрес [192.168.46.2] и маска подсети [255.255.255.0]. Считаем и записываем: [192.168.46.2/24]. Теперь сопоставляем маску с IP-адресом. Те октеты маски, в которых все значения равны единице (255) оставляют соответствующие им октеты в IP-адресе без изменения. Если же в значении нули (0), то октеты в IP-адресе также становятся нулями. Таким образом, в значении адреса подсети получаем [192.168.46.0].

Подсеть и хост

Подсеть отвечает за логическое разделение. По сути, это устройства, использующие одну локальную сеть. Определяется диапазоном IP-адресов.

Хост – это адрес сетевого интерфейса (сетевой карты). Определяется из IP-адреса с помощью маски. Например: [192.168.15.2/24]. Так как первые три октета - подсеть, то остается [0.0.0.2]. Это и есть номер хоста.

Адресация

Для адресации в стеке протоколов TCP/IP используются три типа адресов:

Локальные.
Сетевые.
Доменные имена.

Сетевым адресом в стеке протоколов TCP/IP является IP-адрес. При отправке файла из его заголовка считывается адрес получателя. С его помощью маршрутизатор узнает номер хоста и подсеть и, основываясь на этой информации, прокладывает маршрут к конечному узлу.

Домены низших уровней – это все остальное. Он может быть любого размера и содержать любое количество значений.

DNS (Domain Name System) устанавливает соответствие между доменными именами и публичным IP-адресом. При наборе доменного имени в строке браузера DNS обнаружит соответствующий IP-адрес и сообщит устройству. Устройство обработает этот машинный код и вернет его в виде веб-страницы.

Канальный уровень

На канальном уровне определяется взаимосвязь между устройством и физической средой передачи, добавляется заголовок. Отвечает за кодировку данных и подготовку фреймов для передачи по физической среде. На этом уровне работают сетевые коммутаторы.

Самые распространенные протоколы:

Ethernet – наиболее распространенная технология проводных локальных сетей.

WLAN – локальная сеть на основе беспроводных технологий. Взаимодействие устройств происходит без физических кабельных соединений. Пример самого распространенного метода – Wi-Fi.

Настройка TCP/IP для использования статического IPv4-адреса

Статический IPv4-адрес назначается напрямую в настройках устройства или автоматически при подключении к сети и является постоянным.

Для настройки стека протоколов TCP/IP на использование постоянного IPv4-адреса необходимо ввести в консоль команду ipconfig/all и найти следующие данные.

Далее нужно зайти в свойства нужного соединения, открыть свойства IPv4 и поставить отметки так, как указано на картинке. Найденные ранее данные ввести в соответствующие поля.

Настройка TCP/IP для использования динамического IPv4-адреса

Динамический IPv4-адрес используется какое-то время, сдается в аренду, после чего меняется. Присваивается устройству автоматически при подключении к сети.

Чтобы настроить стек протоколов TCP/IP на использование непостоянного IP-адреса необходимо зайти в свойства нужного соединения, открыть свойства IPv4 и поставить отметки так, как указано.

Способы передачи данных

Данные передаются через физическую среду тремя способами:

Simplex.
Half-duplex.
Full Duplex.

Simplex – это односторонняя связь. Передача ведется только одним устройством, в то время как другое только принимает сигнал. Можно сказать, что информация транслируется только в одном направлении.

Примеры симплексной связи:

Телевещание.
Сигнал от спутников GPS.

Half-duplex – это двусторонняя связь. Однако только один узел может передавать сигнал в определенный момент времени. При такой связи два устройства не могут одновременно использовать один канал. Полноценная двусторонняя связь может быть невозможна физически или приводить к коллизиям. Говорится, что они конфликтуют за среду передачи. Этот режим применяется при использовании коаксиального кабеля.

Пример полудуплексной связи - общение по рации на одной частоте.

Full Duplex – полноценная двусторонняя связь. Устройства могут одновременно транслировать сигнал и производить прием. Они не конфликтуют за среду передачи. Этот режим применяется при использовании технологии Fast Ethernet и соединении с помощью витой пары.

Пример дуплексной связи - общение по телефону через мобильную сеть.

TCP/IP vs OSI

Модель OSI определяет принципы передачи данных. Уровни стека протоколов TCP/IP прямо соответствуют этой модели. В отличие от четырехуровневого TCP/IP имеет 7 уровней:

Физический (Physical).
Канальный (Data Link).
Сетевой (Network).
Транспортный (Transport).
Сеансовый (Session).
Представительский (Presentation).
Прикладной (Application).

В данный момент не стоит сильно углубляться в эту модель, но необходимо хотя бы поверхностное понимание.

Прикладной уровень в модели TCP/IP соответствует трем верхним уровням OSI. Все они работают с приложениями, поэтому можно отчетливо проследить логику такого объединения. Такая обобщенная структура стека протоколов TCP/IP способствует облегченному пониманию абстракции.

Транспортный уровень остается без изменений. Выполняет одинаковые функции.

Сетевой уровень также не изменен. Выполняет ровно те же задачи.

Канальный уровень в TCP/IP соответствует двум последним уровням OSI. Канальный уровень устанавливает протоколы передачи данных через физическую среду.

Физический представляет собой собственно физическую связь - провода, кабели, электрические сигналы, коннекторы и т.п. В стеке протоколов TCP/IP было решено объединить эти два уровня в один, так как они оба работают с физической средой.

Тема 8. Принципы построения INTERNET. [1,2,3,7] Схема модулей, реализующих протоколы TCP/IP в узле сети. IP-адреса, сети и подсети. Базовые протоколы семейства TCP/IP, архитектура сети и маршрутизация. Доменная адресация. Система серверов доменных имен BIND.

Принципы построения Internet.

Сеть Internet - это сеть сетей. Она объединяет как локальные сети, так и глобальные сети типа NSFNET. Поэтому центральным местом при обсуждении принципов построения сети является семейство протоколов межсетевого обмена TCP/IP. Под термином "TCP/IP" обычно понимают все, что связано с протоколами TCP и IP. Это не только собственно сами протоколы с указанными именами, но и протоколы прикладного уровня и прикладные программы.

Главной задачей TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы. Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу. Реально пакет из одной сети передается в другую сеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети.

Такой механизм доставки становится возможным благодаря реализации во всех узлах сети протокола межсетевого обмена 1Р. Базируясь на классификации OSI (Open System Integration - Взаимодействие открытых систем), всю архитектуру протоколов семейства TCP/IP можно представить в виде схемы, представленной на рисунке 8.1.

Вся схема называется стеком протоколов TCP/IP или просто стеком TCP/IP (в стек входят и другие протоколы, не изображенные на рисунке 8.1).

Прямоугольниками на схеме обозначены модули, обрабатывающие пакеты, линиями - пути передачи данных. Приведенная выше схема является упрощенным представлением стека протоколов TCP/IP. Главное назначение этой схемы - дать представление о месте наиболее известных протоколов. Современные IP-сети гораздо сложнее. Взаимодействие сетей между собой основано на принципах, которые будут изложены ниже, но прежде чем обсуждать схему на рис.8.1, введем необходимую для этого терминологию.

Драйвер - программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером.

Модуль - это программа, взаимодействующая с драйвером, с сетевыми прикладными программами или с другими модулями.

Сетевой интерфейс - физическое устройство, подключающее компьютер к сети. В нашем случае - карта Ethernet.

Кадр - это блок данных, который принимает/передает сетевой нтерфейс.

TCP - Transmission Control Protocol - базовый транспортный протокол, давший название всему семейству протоколов TCP/IP.

UDP - User Datagram Protocol - второй транспортный протокол семейства TCP/IP. Различия между ТCP и UDP будут обсуждены позже.

IP-пакет - это блок данных, которым обменивается модуль IР с сетевыми интерфейсом.

ТCP-сегмент - блок данных, которым обменивается модуль IР с модулем TCP.

UDP-датаграмма - блок данных, которым обменивается модуль IР с модулем UDP.

ARP - Address Resolution Protocol - протокол используется для определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов.

Структура стека протоколов зависит от программ прикладного уровня. При работе с такими программами, как FTP или telnet, образуется стек протоколов с использованием модуля ТCP,представленный на рисунке 8.2.

При работе с прикладными программами, использующими транспортный протокол UDP, программные средства Network File System (NFS), используют другой стек, где вместо модулей TCP будет использоваться модуль UDP (рисунок 8.3).

Технология Internet поддерживает разные физические среды, из которых самой распространенной является Ethernet. В последнее время большой интерес вызывает подключение отдельных машин к сети через TCP-стек по коммутируемым (телефонным) каналам. В данном разделе мы подробно остановимся на сопряжении различных сетей, и поэтому сосредоточимся на использовании Ethernet в качестве физической основы сети.

При использовании Ethernet и IP-пакета каждая машина имеет как минимум один адрес Ethernet и один IP-адрес. Собственно Ethernet-адрес имеет не компьютер, а его сетевой интерфейс. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это автоматически означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой Ethernet-адрес. IP-адрес назначается для каждого драйвера сетевого интерфейса. Грубо говоря, каждой сетевой карте Ethernet соответствуют один Ethernet-адрес и один IP-адрес. IP-адрес уникален в рамках всего Internet.

Принцип построения IP-адресов и основные протоколы IP-технологий

IP-адрес - это 4-байтовая последовательность. Принято каждый байт этой последовательности записывать в виде десятичного числа. Например, приведенный ниже адрес является адресом одной из машин Российского научного центра (РНЦ) "Курчатовский Институт":

Каждая точка доступа к сетевому интерфейсу имеет свой IP-адрес.

IР-адрес состоит из двух частей: адреса сети и номера хоста. Вообще говоря, под хостом понимают один компьютер, подключенный к Сети. В последнее время понятие "хост" можно толковать более расширено. Это может быть и принтер с сетевой картой, и Х-терминал, и вообще любое устройство, которое имеет свой сетевой интерфейс.

Существует 5 классов IP-адресов. Эти классы отличаются друг от друга количеством битов, отведенных на адрес сети и адрес хоста в сети. На рисунке 8.4 показаны эти пять классов.

Опираясь на эту структуру, можно подсчитать характеристики каждого класса в терминах числа сетей и числа машин в каждой сети.

Рис.8.5. Характеристики классов IP-адресов

При разработке структуры IP-адресов предполагалось, что они будут использоваться по разному назначению.

Адреса класса А предназначены для использования в больших сетях общего пользования. Адреса класса В предназначены для использования в сетях среднего размера (сети больших компаний, университетов). Адреса класса С предназначены для использования в сетях с небольшим числом компьютеров. Адреса класса D используют для обращения к группам компьютеров, а адреса класса Е - зарезервированы.

Среди всех IP-адресов имеется несколько зарезервированных под специальные нужды. Ниже приведена таблица зарезервированных адресов:

Рисунок 8.6. Выделенные IP-адреса

Особое внимание в приведенной выше таблице имеет последняя строка. Адрес 127.0.0.1 предназначен для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одного компьютера. В большинстве случаев в файлах настройки этот адрес обязательно должен быть указан, иначе система при запуске может зависнуть (как это случается в SCO Unix). Наличие "петли" чрезвычайно удобно с точки зрения использования сетевых приложений в локальном режиме для их тестирования и при разработке интегрированных систем.

Реальные адреса выделяются организациями, предоставляющими IP-услуги, из выделенных для них пулов IP-адресов. Согласно документации Network Information Centre (NIC), IP-адреса предоставляются бесплатно, но в прейскурантах отечественных организаций (как коммерческих, так и некоммерческих), занимающихся Internet-сервисом, предоставление IP-адреса стоит отдельной строкой.

Важным элементом разбиения адресного пространства Internet являются подсети. Подсеть - это подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями. Это означает, что сеть организации (скажем, сеть класса С) может быть разбита на фрагменты, каждый из которых будет составлять подсеть. Реально каждая подсеть соответствует физической локальной сети (например, сегменту Ethernet). Вообще говоря, подсети придуманы для того, чтобы обойти ограничения физических сетей на число узлов в них и максимальную длину кабеля в сегменте сети. Например, сегмент тонкого Ethernet имеет максимальную длину 185 м и может включать до 32 узлов. Как видно из таблицы (рис. 8.5), самая маленькая сеть - класса С - может состоять из 254 узлов. Для того, чтобы достичь этой цифры, надо объединить несколько физических сегментов сети. Сделать это можно либо с помощью физических устройств (например, репитеров), либо при помощи машин-шлюзов. В первом случае разбиения на подсети не требуется, т.к. логически сеть выглядит как одно целое. При использовании шлюза сеть разбивается на подсети (рис. 8.7).

На рисунке 8 .7 изображен фрагмент сети класса В - 144.206.0.0, состоящий из двух подсетей - 144.206.130.0 и 144.206.160.0. В центре схемы изображена машина шлюз, которая связывает подсети. Эта машина имеет два сетевых интерфейса и, соответственно, два IP-адреса.

В принципе разбивать сеть на подсети необязательно. Можно использовать адреса сетей другого класса (с меньшим максимальным количеством узлов). Но при этом возникает как минимум два неудобства:

· В сети, состоящей из одного сегмента Ethernet, весь адресный пул сети не будет использован, т.к., например, для сети класса С (самой маленькой с точки зрения количества узлов в ней), из 254 возможных адресов можно использовать только 32.

· Структура сети становится открытой во внешний мир, т. е. для доступа к отдельным компьютерам сети данной организации, внешнему компьютеру нужно знать маршрут к каждому компьютеру сети. При использовании подсетей внешним машинам надо знать только шлюз всей сети организации. Маршрутизация внутри сети - это ее внутреннее дело.

Разбиение сети на подсети использует ту часть IP-адреса, которая закреплена за номерами хостов. Администратор сети может замаскировать часть IР- адреса и использовать ее для назначения номеров подсетей.

Маска подсети - это четыре байта, которые накладываются на IP-адрес для получения номера подсети. Например, маска 255.255.255.0 позволяет разбить сеть класса В на 254 подсети по 254 узла в каждой. На рисунке 8.8 приведено маскирование подсети 144.206.160.0 из предыдущего примера.

На приведенной на рисунке 8.8 схеме сеть класса В (номер начинается с 10) разбивается на подсети маской 255.255.224.0. При этом первые два байта задают адрес сети и не участвуют в разбиении на подсети. Номер подсети задается тремя старшими битами третьего байта маски. Такая маска позволяет получить 6 подсетей. Для нумерации подсети нельзя использовать номер 000 и номер 111. Номер 160 задает 5-ю подсеть в сети 144.206.0.0. Для нумерования машин в подсети можно использовать оставшиеся после маскирования 13 битов, что позволяет создать подсеть из 8190 узлов. Честно говоря, в настоящее время такой сети в природе не существует и РНЦ "Курчатовский институт", которому принадлежит сеть 144.206.0.0, рассматривает возможность пересмотра маски подсетей. Перестроить сеть, состоящую из более чем 400 машин, не такая простая задача, так как ею управляет 4 администратора, которые должны изменить маски на всех машинах сети. Ряд компьютеров работает в круглосуточном режиме, и все изменения надо произвести в тот момент, когда это минимально скажется на работе пользователей сети. Данный пример показывает, насколько внимательно следует подходить к вопросам планирования архитектуры сети и ее разбиения на подсети. Многие проблемы можно решить за счет аппаратных средств построения сети.

Рабочее задание:

1) Осуществить получение ip адреса для PC1 и PC0

Рисунок 1
2) Удостовериться, что на клиентской стороне акти вирован DHCP , во вкладке IPconfiguration .

3) Зайдя в режим глобального конфигурирования, изменить имя машрутизатора и исключить из пула адресов зарезервированные IP - адреса.

5) Подготовить интерфейсы для подключения клиентской стороны

6) Порядок проверки получения IP по DHCP :

Определение локальных вычислительных сетей ( ЛВС ) ?

НазначениеIPиDHCPпротоколa

DHCP — протокол динамической настройки узла.

Часть б) Исследование динамической маршрутизации на примере OSPF с использованием программы PacketTracer
Цель работы:

Исследование принципов функционирования OSPF;

Подготовка к работе:

1) Удостовериться что на клиентской стороне не акти вирован DHCP , во вкладке IP configuration .

2) Зайти в CLI интерфейс маршрутизатора ,один раз кликнув на него левой кнопкой мыши

3) Зайдя в режим глобального конфигурирования ,изменить имя маршрутизатора.

4) Подготовить интерфейсы на R 1 в сторону R 2 и в сторону сети доступа.

5) Активировать протокол OSPF на R 1

6) Произвести симметричную настройку для R 2

2) Database Description DBD – используются для проверки синхронизации LSDB у соседних маршрутизаторов

3) Link state request LSR – принудительный запрос у некого маршрутизатора его LSA. Может использоваться, например, когда маршрутизатор только включился и ему надо узнать текущие связи в сети, или, когда у маршрутизатора пропала сеть, и он хочет узнать нет ли у других маршрутизаторов альтернативных маршрутов к ней.

2 Оглавление Цель работы. 3 Теоретическое введение Адресация сетевых узлов MAC адреса сетевых интерфейсов Сетевые адреса узлов Статическая маршрутизация в локальных сетях Протоколы преобразование сетевых адресов в физические и обратно Протокол ICMP Задание на лабораторную работу Контрольные вопросы

5 Задать физический адрес сетевого интерфейса можно в режиме его конфигурирования командой mac-address (см. рисунок 4). Рисунок 4 Конфигурирование физического адреса сетевого интерфейса Коммутаторы запоминают физические адреса устройств, которые через них передают информацию. Эти адреса заносятся в специальную таблицу, с помощью которой в дальнейшем при передаче информации принимается решение о том, какой интерфейс выбрать, чтобы она достигла своего получателя. Посмотреть содержимое этой таблицы можно в привилегированном режиме с помощью команды show mac-address-table (см. рисунок 5). Рисунок 5 Таблица MAC-адресов коммутатора Если коммутатор не имеет записи в таблице о получателе данных, то он делает широковещательных запрос по всем интерфейсам (кроме того, с которого были получены данные для передачи) с целью определить к какому из них подключен получатель. Этот процесс требует определённого времени. Чтобы сократить это время или если получатель по каким-либо причинам не может сообщить информацию о себе, администратор может самостоятельно добавить запись в таблицу MAC-адресов. Сделать это можно в режиме глобальной конфигурации командой mac address-table (см. рисунок 6). Рисунок 6 Добавление записи в таблицу MAC-адресов 5

8 маршрут не найден, то для любого узла-получателя подойдет последняя строка и данные будут переданы. Получить содержимое таблицы маршрутизации персональных компьютеров, функционирующих под управлением операционной системы Windows, можно используя команду route (см. рисунок 10). В маршрутизаторах CISCO содержимое таблицы получается в привилегированном режиме командой show ip route (см. рисунок 11). В таблице маршрутизации, показанной на рисунке 11, определено пять маршрутов до сетей: /24, /24, /24, /24, /24. При этом указано, что маршрутизатор имеет непосредственное подключение к сетям /24, /24 и /24 маршрутизатор имеет непосредственное подключение, в сети /24 и /24 данные могут быть переданы через сетевой узел с адресом Данные, предназначенные для неизвестных сетей, следует передавать узлу с адресом Рисунок 10 Получение информации о таблице маршрутизации Рисунок 11 Получение информации о маршрутах 5. Протоколы преобразование сетевых адресов в физические и обратно. Передача данных по сети с использованием механизмов канального уровня требует выполнения преобразования сетевого в физический адрес (и наоборот). Динамический поиск узлов с требуемым сетевым или физическим адресов осуществляется путём отправки широковещательных запросов в сеть и получения ответа от искомого узла. Для широковещательной передачи используется специальный физический адрес, содержащий единицы во всех разрядах. В стеке протоколов TCP/IP версии 4 протокол трансляции сетевого адреса в физический, называется ARP (англ. Address Resolution Protocol протокол определения адреса). Обратное преобразование позволяет сделать протокол RARP (англ. Reverse Address Resolution Protocol протокол обратного преобразования адресов). В стеке протоколов IPv6 ARP не существует, его функции возложены на ICMPv6. 8

10 Задание на лабораторную работу 1. Измените конфигурацию сети, собранную в п.2 Лабораторной работы 1 (пример измененной сети представлен на рисунке 13): a. В маршрутизатор головного офиса добавьте модуль, реализующий 16-ти портовый коммутатор (NM-ESW-161); b. Интерфейсы FastEthernet 0/1 серверов главного офиса переключите на коммутатор, включенный в состав маршрутизатора. 2. Для Вашей организации выделена сеть 10.N.0.0/16, где N Ваш номер по списку в журнале преподавателя. Определите параметры следующих подсетей Вашей организации: a. Сеть Главного офиса (ноутбуки, серверы, точки доступа, рабочие станции, один порт маршрутизатора); b. Сеть серверов Главного офиса (серверы, коммутатор маршрутизатора); c. Сеть маршрутизаторов (последовательные интерфейса) предприятия; d. Сеть дополнительного офиса (сервер, принтер, рабочая станция порт маршрутизатора). 3. Сконфигурируйте ноутбуки, рабочие станции и серверы главного офиса согласно выбранной схеме подсетей. Убедитесь, что настройки верны (компьютеры имею связь друг с другом). Проверьте таблицы физических адресов на коммутаторах и маршрутизаторе офиса. Во всех ли таблицах одинаковые записи? Поясните результат. 4. Сконфигурируйте сетевые узлы дополнительного офиса. Проверьте, что они имеют связь друг с другом. 5. Сконфигурируйте сеть между коммутаторами офисов. Появилась ли связь между узлами сети дополнительного офиса и главного офиса? Поясните результат. 6. Настройте маршрутизацию между офисами так, чтобы все сетевые узлы могли друг другу передавать информацию. 7. Пригласите двух коллег из своей группы и соедините три Ваши сети в единую сеть. Все устройства должны иметь связь друг с другом. 8. На маршрутизаторе главного офиса посмотрите содержимое таблиц трансляции физических адресов в сетевые (arp) и таблицы физических адресов (mac-address-table). Почему это устройство имеет записи в обеих таблицах (сравните с таблицами маршрутизатора дополнительного офиса)? Почему узлы предприятия не могу передавать данные серверам, используя вторую сеть (которая соединяет серверы и коммутатор внутри маршрутизатора)? Рисунок 13 Пример конфигурации модернизированной сети 10

11 Контрольные вопросы 1. В чем суть технологии коммутации пакетов? Что такое маршрут? 2. Что такое физический и сетевой адрес? Чем они отличаются друг от друга? 3. Физический адрес. Форма записи. Структура. 4. Работа с физическими адресами в сетевых устройствах. 5. Сетевой адрес IP версии 4. Двоично-десятичная форма записи. 6. Формирование подсетей. Макса. Определение адреса сети и номера узла. 7. Протокол управления соединениями (ICMP). Примеры использования 11

Читайте также: