ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.05.2024
Просмотров: 24
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Терминологический словарь
ISO, International Standards Organization – Международная организация по стандартизации. Основана в 1946 году. Её членами являются организации разных стран, которые занимаются стандартизацией объектов и процессов, связанных с промышленным производством.
OSI, Open System Interconnection – взаимодействие открытых систем. Концептуальная модель передачи данных, разработанная ISO (начало работ – 1977 год, модель OSI представлена в 1979 году.)
Протоколы сети Интернет. Протоколы сетевого уровня
Латинское слово коммутация обозначает изменение, перемену. Коммутацией каналов называется технология передачи сигналов, предоставляющая каждой паре абонентов канал связи.
IP - Internet Protocol, межсетевой протокол: протокол сетевого уровня модели OSI, разработанный министерством обороны США (протокол MIL-STD 1777), регламентирующий технологию коммутации пакетов. Он является составной частью комплекта протоколов TCP/IP, основой объединения локальных вычислительных сетей с помощью маршрутизаторов. Программно-аппаратные комплексы, поддерживающие протокол IP, должны обеспечить доставку пакета от сетевого узла отправителя до сетевого узла получателя.
Внутри локальной сети сообщение делится на части, которые передаются по сети в виде наборов октетов, эти наборы называются кадрами. В кадре должен быть указан идентификатор адресата сообщения внутри данной сети. Если кадр поступает на маршрутизатор, то в нём должен содержаться набор октетов, оформленный в соответствии с требованиями протокола IP.
Заголовок IP-пакета содержит IP-адреса получателя и отправителя, а также другую информацию. Согласно протоколу IP, адрес узла представляет собой тридцатидвухразрядное двоичное число. В оперативной памяти компьютера оно занимает 4 следующих друг за другом байта. Значения этих байтов записывают в десятичной системе счисления и разделяют точками. Таким образом, IP-адрес представляют в виде четырёх целых неотрицательных чисел, каждое из которых меньше 256.
В поле TTL (Time To Live – время жизни) вычислительный процесс сетевого уровня, отправляющий IP-пакет, помещает натуральное число. Каждый маршрутизатор, обрабатывающий пакет, уменьшает значение поля TTL, когда оно становится нулевым, пакет сбрасывается (не передаётся дальше). Маршрутизатор, сбросивший пакет, отправляет отправителю пакета сообщение о прекращении передачи пакета. Этот механизм предотвращает засорение сети пакетами с некорректными адресами.
Структура заголовка IP-датаграммы (RFC-791)
0 4 8 12 16 31
| Version | IHL | Type of Service | Total Length | |||
| Identification | Flags | Fragment Offset | ||||
| Time to Live | Protocol | Header Checksum | ||||
| Source Address | ||||||
| Destination Address | ||||||
| Options | Padding | |||||
Version (4 бита) – идентификатор версии датаграммы. Версия пакета определяет структуру его заголовка. Мы рассматриваем заголовок датаграммы версии 4.
IHL (Internet Header Length, 4 бита) – поле длины заголовка датаграммы. Единица длины заголовка равна 32 битам. Длина заголовка не может быть меньше 5 единиц (160 битов).
Type of Service (8 битов) – значение поля служит идентификатором типа сервиса (обработки), который использует датаграмма. Идентификаторы сервиса определяются IP-протоколом, они указывают степень срочности доставки датаграммы, уровень обеспечения достоверности датаграммы, возможность задержки доставки и т. п.
Total Length (16 битов) – поле длины всей датаграммы, включая её .заголовок. Единицей длины служит октет (8 битов). Максимальное значение поля равно 65535, но реально длина датаграммы не превышает 576 байтов (64 байта – заголовок и 512 байтов - данные).
Identification (16 битов) – поле идентификатор датаграммы. Идентификатор датаграммы устанавливает её отправитель. Если внутри какой-либо промежуточной сети датаграмма делится на части, то идентификатор датаграммы используется маршрутизатором в процессе её восстановления.
Flags (3 бита) – поле флагов. Значения флагов:
бит 0 – зарезервировано, текущее значение 0;
бит 1 – если значение флага равно 0, то датаграмму можно фрагментировать (делить на части), если значение флага равно 1, то датаграмму фрагментировать нельзя;
бит 2 - если значение флага равно 0, то данный фрагмент исходной датаграммы является последним, если значение флага равно 1, то должен быть следующий фрагмент;
Fragment Offset (13 битов) – поле смещение фрагмента. Единицей смещения служит блок - участок памяти из 64 битов. Смещение начального фрагмента датаграммы равно 0.
TTL (8 бит, ) – время, в течение которого датаграмма может находиться в сети. Это время измеряется в секундах, его устанавливает процесс, отправвляющий датаграмму.
Protocol (8 битов) – идентификатор типа протокола процесса следующего (верхнего) уровня, который использует датаграмму. Таким протоколом может быть TCP, UDP и т. п.
Header Checksum (16 битов) – поле контрольной суммы заголовка (побитового дополнения суммы побитовых дополнений всех шестнадцатиразрядных слов заголовка). Когда пакет переходит через маршрутизатор, его заголовок изменяется (например, уменьшается значение поля TTL), поэтому каждый маршрутизатор считает контрольную сумму. Если значение поля Header Checksum отличается от контрольной суммы заголовка, то маршрутизатор его сбрасывает.
Source Address (32 бита) – адрес отправителя;
Destination Address (32 бита) – адрес получателя;
Options (выбор) – поле дополнительных параметров, длина поля может изменяться. Значение поля используется в ходе обработки датаграммы маршрутизатором, обеспечивая выполнение ряда вспомогательных функций.
Padding (набивочный материал) – поле выравнивания, длина поля выбирается таким образом, чтобы общая длина заголовка датаграммы была кратной 32. Значение поля –нуль.
Классы IP-адресов:
IP-адрес версии IPv4 (четвёртой версии IP протокола) представляет собой тридцатидвухразрядное двоичное число. Разряды нумеруются справа налево цифрами 0, 1, 2,…, 31. Старшие разряды идентифицируют сеть, младшие – хост в сети. Хостом может быть любой компонент сети, способный принимать и посылать IP-пакеты.
Адреса класса A: разряд 31 равен нулю, разряды 31-24 идентифицируют сеть, разряды 23-0 идентифицируют хост;
адреса класса B: разряд 31 равен единице, разряд 30 равен нулю, разряды 31-16 идентифицируют сеть, разряды 15-0 идентифицируют хост;
адреса класса С: разряды 31 и 30 равны единице, разряд 29 равен нулю, разряды 31-8 идентифицируют сеть, разряды 7-0 идентифицируют хост.
Протоколы транспортного уровня (протоколы TCP и UDP)
TCP – Transmission Control Protocol, протокол управления передачей: протокол транспортного уровня модели OSI, входит в состав комплекта протоколов TCP/IP, обеспечивает надёжную доставку сообщения в виде последовательности байтов от вычислительного процесса отправителя до вычислительного процесса получателя с предварительным установлением соединения. Идентификатором соединения между двумя вычислительными процессами служит гнездо (socket), состоящее из двух чисел: 32-разрядного двоичного IP-адреса и 16-разрядного двоичного номера порта – идентификатора процесса транспортного уровня, который должен обработать TCP-пакет. Таким образом, последовательность протоколов процессов, обрабатывающих сообщение (стек протоколов), выглядит так:
Протокол прикладного уровня |
TCP |
IP |
Протокол канального уровня |
Физический уровень.
Вычислительный процесс сетевого уровня может передать IP пакет вычислительному процессу транспортного уровня, реализующему протокол TCP либо вычислительному процессу транспортного уровня, реализующему протокол UDP. Выбор этого процесса определяется значением поля Protocol в заголовке IP пакета.
Все байты TCP пакетов, с помощью которых передаётся сообщение, нумеруются, номер начального байта начального пакета равен нулю. Номер TCP пакета совпадает с номером первого байта этого пакета. Копии переданных пакетов помещаются в буфер очереди переданных пакетов, когда буфер заполнен, передача пакетов прекращается и запускается таймер ожидания подтверждения получения пакетов. Вычислительный процесс транспортного уровня (TCP процесс) получает следующие друг за другом пакеты, проверяет их номера и восстанавливает сообщение. Чтобы подтвердить получение пакета, он отправляет TCP процессу-передатчику номер ожидаемого пакета (номер полученного TCP-пакета плюс количество байтов этого пакета). Эти номера не обязательно являются номерами следующих друг за другом TCP пакетов: получив номер ожидаемого TCP пакета, процесс-передатчик удаляет из буфера пакеты с предыдущими номерами. Если в течение определённого времени не получено подтверждение корректной доставки пакетов, то они передаются снова. В том случае, когда закончена передача сообщения, но в буфере остаётся место, начинает передаваться следующее сообщение, причём предполагается, что номера пакетов нового сообщения следуют за номерами пакетов переданного сообщения.
Структура TCP-пакета
0 16 31
| Source Port | Destination Port | |||||||||
| Sequence Number | ||||||||||
| Acknowledgement Number | ||||||||||
| Data Offset | Reserved | U R G | A C K | P S H | R S T | S Y N | F I N | Window | ||
| Checksum | Urgent Pointer | |||||||||
| Options | Padding | |||||||||
| Data | ||||||||||
Source Port (16 битов) – порт отправителя.
Destination Port (16 битов) – порт получателя.
Sequence Number – номер передаваемого пакета
Acknowledgement Number – номер ожидаемого пакета
Data Offset (4 бита) – длина заголовка TCP-пакета. Длина заголовка равна смещению начала данных. Единица длины заголовка и смещения данных равна 32 битам.
URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN – флаги. Если установлен флаг ACK, то пакет содержит подтверждение получения отправленного пакета (поле Acknowledgement number). Флаг FIN устанавливается в том случае, когда данный пакет содержит окончание сообщения.
Reserved (6 битов) – резервное поле.
Window (16) – количество байтов данных, которое отправитель пакета может принять (начиная от байта, номер которого содержится в поле Acknowledgement Number).
Checksum (16 ) – поле контрольной суммы пакета (побитового дополнения суммы побитовых дополнений всех шестнадцатиразрядных слов пакета).
Urgent Pointer (16 ) –
Options – (выбор) – поле дополнительных параметров, длина поля может изменяться. Значение поля используется в ходе обработки датаграммы маршрутизатором, обеспечивая выполнение ряда вспомогательных функций.
Padding (набивочный материал) – поле выравнивания, длина поля выбирается таким образом, чтобы общая длина заголовка датаграммы была кратной 32. Значение поля –нуль.
Data – данные пакета
UDP — User Datagram Protocol, протокол пользовательских датаграмм: протокол транспортного уровня модели OSI, входит в состав комплекта протоколов TCP/IP, регламентирует доставку датаграммы от вычислительного процесса отправителя до вычислительного процесса получателя без гарантии этой доставки и без предварительного установления соединения.
Структура UDP-пакета
0 16 31
| Soutce Port | Destination Port |
| Length | Checksum |
| Data | |
Протоколы канального уровня. Сеть Ethernet
Протоколы канального уровня регламентируют формирование и передачу блоков данных в пределах одной локальной сети. «Рассмотрим протокол канального уровня Ethernet, который был разработан Исследовательским центром в Пало Альто корпорацией Xerox в 1970 году. Сеть Ethernet должна была заполнить нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали с высокой скоростью, но на очень ограниченном расстоянии.
