Инфокоммуникационные технологии
Федеральное
агентство по образованию «Московский государственный университет экономики,
статистики и информатики (МЭСИ)»
Нижегородский
колледж экономики, статистики и информатики - филиал государственного
образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московского
государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ)»
(Нижегородский
филиал МЭСИ)
Контрольная
работа
по
дисциплинам
Инфокоммуникационные
технологии.
Пакеты
протоколов TCPIP.
СУБД
MySQL.
По
теме: «Инфокоммуникационные технологии»
Работу выполнила:
студентка
группы 11 СП 43
Роженцова Екатерина
Дмитриевна
Проверил: Денисов
В.М.
Нижний
Новгород 2013 год
1.Функции UDP и TCP. Их отличия
На рисунке показана передача данных от
приложения в одной системе приложению в удаленной системе. В данной главе
подробно описаны действия, выполняемые на каждом уровне.
Ниже приведено их краткое описание:
После того как приложение отправляет запрос на
запись данных, данные копируются из рабочего сегмента приложения в буфер
передачи сокета.
На уровне сокета или подсистемы вызывается
служба UDP или TCP.
Операционная система поддерживает кластеры
разного размера. Оптимальный размер выбирается, когда: копирует данные в буфер
сокета и вычисляет контрольную сумму. копирует данные в буфер сокета.
Если размер данных превышает размер
максимального блока передачи (MTU) локальной сети, то: разбивает данные на
сегменты, размер которых не превышает размера MTU.
В случае UDP фрагментация данных выполняется на
следующем уровне - уровне IP.
При необходимости IP разбивает данные на блоки
таким образом, чтобы размер исходящих пакетов не превышал ограничения MTU.
Пакеты помещаются в очередь вывода устройства и
передаются адаптером локальной сети системе-получателю.
Если очередь вывода устройства переполнена,
пакет отбрасывается.
Поступающие пакеты помещаются в очередь приема
драйвера устройства и передаются уровню IP через интерфейсный уровень.
Если уровень IP в принимающей системе
определяет, что уровень IP в передающей системе разбил данные на фрагменты, он
собирает фрагменты в исходный блок данных и передает его уровню TCP или UDP.
при необходимости объединяет сегменты данных и помещает данные в буфер приема
сокета. передает полученные данные в буфер приема сокета.
Если буфер приема сокета (udp_recvspace)
переполнен, то пакет отбрасывается.
Когда приложение отправляет запрос на чтение,
необходимые данные копируются из буфера приема сокета, расположенного в
сегменте ядра, в буфер приложения.
.Фрагментация пакетов. Флаг DF
Протокол IP позволяет выполнять фрагментацию
пакетов, поступающих на входные порты маршрутизаторов.
Следует различать фрагментацию сообщений в
узле-отправителе и динамическую фрагментацию сообщений в транзитных узлах сети
- маршрутизаторах. Практически во всех стеках протоколов есть протоколы,
которые отвечают за фрагментацию сообщений прикладного уровня на такие части,
которые укладываются в кадры канального уровня. В стеке TCP/IP эту задачу
решает протокол TCP, который разбивает поток байтов, передаваемый ему с
прикладного уровня на сообщения нужного размера (например, на 1460 байт для
протокола Ethernet). Поэтому протокол IP в узле-отправителе не использует свои
возможности по фрагментации пакетов.
При необходимости передать пакет в следующую
сеть, для которой размер пакета является слишком большим, IP-фрагментация
становится необходимой. В функции уровня IP входит разбиение слишком длинного
для конкретного типа составляющей сети сообщения на более короткие пакеты с
созданием соответствующих служебных полей, нужных для последующей сборки
фрагментов в исходное сообщение.
В большинстве типов локальных и глобальных сетей
значения MTU, то есть максимальный размер поля данных, в которое должен
инкапсулировать свой пакет протокол IP, значительно отличается. Сети Ethernet
имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI - 4096 байт, а сети Х.25 чаще
всего работают с MTU в 128 байт.
Флаг направления DF
Используется преимущественно вместе с командами
обработки строк. Когда флаг DF равен единице, эти команды автодекрементируются,
т. е. выполняют операции с адресами от старших к младшим.
Содержимое индексных регистров SI и/или DI,
используемых в этих операциях, уменьшается на 1 или на 2 в зависимости от
команд, работающих соответственно с байтами или словами.
Если флаг направления сброшен в 0, команды
обработки строк автоинкрементируются, т. е. выполняют операции с адресами от
младших адресов к старшим. При этом содержимое индексных регистров SI и/или DI,
используемых в операциях, увеличивается на 1 или 2 соответственно при работе с
байтами или словами. Флаг направления DF расположен в десятом разряде регистра
флагов процессора.
В единичное состояние флаг устанавливается командой
STD (Set Direction - установить флаг направления), а в 0 сбрасывается командой
CLD (Clear Direction - сбросить флаг направления).
.Для чего контрольная сумма?
Контро́льная
су́мма
- некоторое значение, рассчитанное по набору данных путём применения определённого
алгоритма и используемое для проверки целостности данных при их передаче или
хранении. Также контрольные суммы могут использоваться для быстрого сравнения
двух наборов данных на неэквивалентность: с большой вероятностью различные
наборы данных будут иметь неравные контрольные суммы. Это может быть
использовано, например, для детектирования компьютерных вирусов. Несмотря на
своё название, контрольная сумма не обязательно вычисляется путем суммирования.
С точки зрения математики контрольная сумма является
хеш-функцией, используемой для вычисления контрольного кода - небольшого
количества бит внутри большого блока данных, например, сетевого пакета или
блока компьютерного файла, применяемого для обнаружения ошибок при передаче или
хранении информации. Значение контрольной суммы добавляется в конец блока
данных непосредственно перед началом передачи или записи данных на какой-либо
носитель информации. Впоследствии оно проверяется для подтверждения целостности
данных.
Популярность использования контрольных сумм для
проверки целостности данных обусловлена тем, что подобная проверка просто
реализуема в двоичном цифровом оборудовании, легко анализируется и хорошо
подходит для обнаружения общих ошибок, вызванных наличием шума в каналах
передачи данных.
.Функции маршрутизаторов сети
Основная функция маршрутизатора - чтение
заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых и буферизуемых по каждому
порту (например, IPX, IP, AppleTalk или DECnet), и принятие решения о дальнейшем
маршруте следования пакета по его сетевому адресу, включающему, как правило,
номер сети и номер узла.Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в
соответствии с уровнями модели OSI.
. Коммуникаторы
и хабы
Коммуникатор - (КПК, англ. Personal Digital
Assistant, PDA - «личный цифровой секретарь», а также Handheld Computer) -
портативное вычислительное устройство, обладающее широкими функциональными
возможностями. КПК часто называют наладонником (англ. palmtop) из-за небольших
размеров. Изначально КПК предназначались для использования в качестве
электронных органайзеров. С «классического» КПК невозможно совершать звонки, и
КПК не является мобильным телефоном, поэтому к настоящему времени классические
КПК практически полностью вытеснены коммуникаторами - КПК с модулем сотовой
связи и смартфонами.
Хаб (англ. hub, буквально - ступица колеса,
центр) - в общем смысле, узел какой-то сети.
В авиации (на англ. часто gateway - шлюз) -
узловой аэропорт, достаточно крупный пересадочный и перегрузочный транспортный
узел с необходимым набором сервисов, имеющий подходящее географическое
положение.
На транспорте - пересадочный, перегрузочный
узел.
На автомобилях повышенной проходимости - муфта
свободного хода переднего, подключаемого, моста. Бывают ручные и автоматические.
В компьютерной технике и сетях - сетевой
концентратор (например, USB-концентратор).
В файлообменной сети Direct Connect хабами
называют серверы сети.
В Фидонет хабом называют магистральный узел,
через который проводится передача почты.
В энергетике хаб - специализированное место для
торговли электроэнергией.
Хабы (Hubs) - прозвище команды NHL Монреаль
Канадиенс
Хаб (The Hub) - торговый город во вселенной игры
Fallout.
.Ethernet.SONET.SDH
(от англ. ether «эфир») - пакетная технология
передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей.
Стандарты Ethernet определяют проводные
соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и
протоколы управления доступом к среде - на канальном уровне модели OSI.
Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал
самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие
устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.- Синхронная цифровая иерархия
(Synchronous Digital Hierarchy, SONET) - это система передачи данных,
основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройства.
Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру
фреймов (циклов), метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и
кодовые шаблоны интерфейсов и т. д.
. Скользящие окна TCP
Для обслуживания больших потоков информации TCP
использует метод скользящего окна, что позволяет отправителю посылать очередной
сегмент, не дожидаясь подтверждения о получении в пункте назначения
предшествующего сегмента.
Протокол TCP формирует подтверждения не для
каждого конкретного успешно полученного пакета, а для всех данных, от начала
посылки до некоторого порядкового номера ACK SN (Acknowledge Sequence Number).
В качестве подтверждения успешного приема, например первых 2000 байт,
высылается ACK SN = 2000: это означает, что все данные в байтовом потоке под
номерами от ISN+1= 1 до данного SN (2000) успешно получены (рис. 3). Вместе с
посылкой отправителю ACK SN получатель объявляет также “размер окна”, например
- 6000. Это значит, что отправитель может посылать данные с порядковыми
номерами от текущего ACK SN+1 = 2001 до (ACK SN + размер окна) = 8000, не
дожидаясь подтверждения со стороны получателя. Допустим, в данный момент
отправитель посылает тысячебайтовый сегмент с порядковым номером данных SN=
4001. Если не будет получено новое подтверждение (новый ACK SN), отправитель
будет посылать данные, пока он остается в пределах объявленного окна, то есть
до номера 8001. После этого посылка данных будет прекращена до получения
очередного подтверждения и (возможно) нового размера окна. Однако размер окна
выбирается таким образом, чтобы подтверждения успевали приходить вовремя и
остановки передачи не происходило - для этого и предназначен метод скользящего
окна. Размер окна может динамически изменяться получателем. Например, для
временной остановки посылки данных достаточно объявить нулевое окно.
. «Время жизни» пакета в IP
Время жизни (TTL) - число маршрутизаторов,
которые должен пройти этот пакет. При прохождении маршрутизатора это число
уменьшатся на единицу. Если значения этого поля равно нулю то, пакет должен
быть отброшен и отправителю пакета может быть послано сообщение Time Exceeded
(ICMP код 11 тип 0).
Время жизни пакета - в сетях TCP/IP - период
времени, задающий срок хранения или использования пакета. Время жизни пакета
кодируется в специальном поле IP-заголовка и определяется количеством
транзитных участков на маршруте от отправителя к получателю.
. Сравнение IPv4 и IPv6
Версия - для IPv4 значение поля должно быть
равно 4.- (Internet Header Length) длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах
(dword). Именно это поле указывает на начало блока данных (англ. payload -
полезный груз) в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно
5.
Длина пакета - длина пакета в октетах, включая
заголовок и данные. Минимальное корректное значение для этого поля равно 20,
максимальное - 65 535. фрагментация
маршрутизатор еthernet коммуникатор
Идентификатор - значение, назначаемое
отправителем пакета и предназначенное для определения корректной
последовательности фрагментов при сборке пакета. Для фрагментированного пакета
все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.
бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен
нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета
и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет
последним в цепочке пакетов.
Смещение фрагмента - значение, определяющее
позицию фрагмента в потоке данных. Смещение задается количеством восьмибайтовых
блоков, поэтому это значение требует умножения на 8 для перевода в байты.
Время жизни (TTL) - число маршрутизаторов,
которые должен пройти этот пакет. При прохождении маршрутизатора это число
уменьшатся на единицу. Если значения этого поля равно нулю то, пакет должен
быть отброшен и отправителю пакета может быть послано сообщение Time Exceeded
(ICMP код 11 тип 0).
Протокол - идентификатор интернет-протокола
следующего уровня указывает, данные какого протокола содержит пакет, например,
TCP или ICMP (см. IANA protocol numbers и
RFC 1700). В IPv6 называется
«Next Header».
Контрольная сумма заголовка - вычисляется в
соответствии с RFC 1071
Версия 6 (IPv6)
Версия - для IPv6 значение поля должно быть
равно 6.
Класс трафика - определяет приоритет трафика
(QoS, класс обслуживания).
Метка потока - уникальное число, одинаковое для
однородного потока пакетов.
Длина полезной нагрузки - длина данных в октетах
(заголовок IP-пакета не учитывается).
Следующий заголовок - задаёт тип расширенного
заголовка (англ. IPv6 extension), который идёт следующим. В последнем
расширенном заголовке поле Next header задаёт тип транспортного протокола (TCP,
UDP и т. д.) и определяет следующий инкапсулированный уровень.
Число переходов - максимальное число
маршрутизаторов, которые может пройти пакет. При прохождении маршрутизатора это
значение уменьшается на единицу и по достижении нуля пакет отбрасывается.
.Точки RING и Ethernet
Традиционные локальные сети Ethernet и Token
Ring. и Token Ring - самые распространенные и наиболее апробированные
стандарты, используемые для создания локальных связей в сетях. Хотя их
пропускная способность - 10 и 16 Мб/с соответственно - во многих случаях уже
недостаточна для некоторых современных приложений даже на клиентских
компьютерах, тем не менее огромная инсталляционная базах этих стандартов
оставит их еще на некоторое время в поле зрения сетевых интеграторов.
Стандарты Ethernet разработаны комитетом 802.3,
а стандарты Token Ring -комитетом 802.5 института IEEE.
Поскольку информация о стандартах Ethernet и
Token Ring является широкодоступной, далее приводится обзор основных правил и
ограничений, действующих при создании базовых сегментов Ethernet и Token Ring.
Под базовыми в данном случае понимаются сегменты, которые строятся только с
помощью сетевых адаптеров, кабелей и концентраторов-повторителей.
.Ретрансляция пакетов в x.25
Сети Х.25 являются первой сетью с коммутацией
пакетов и на сегодняшний день самыми распространенными сетями с коммутацией
пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей. Сетевой протокол
X.25 предназначен для передачи данных между компьютерами по телефонным сетям.
Сети Х.25 разработаны для линий низкого качества с высоким уровнем помех (для
аналоговых телефонных линий) и обеспечивают передачу данных со скоростью до 64
Кбит/с. Х.25 хорошо работает на линиях связи низкого качества благодаря
применению протоколов подтверждения установления соединений и коррекции ошибок
на канальном и сетевом уровнях.
На рисунке представлена структурная схема сети
X.25, где изображены основные элементы:(data terminal equipment) - аппаратура
передачи данных (кассовые аппараты, банкоматов, терминалы бронирования билетов,
ПК, т.е. конечное оборудование пользователей).(data circuit-terminating
equipment) - оконечное оборудование канала передачи данных
(телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).
PSE (packet switching exchange) - коммутаторы
пакетов.
Интерфейс Х.25 обеспечивает:
) доступ удаленному пользователю к главному
компьютеру;
) доступ удаленному ПК к локальной сети;
) связь удаленной сети с другой удаленной сетью.
1
2.ATM и ретрансляция кадров
Ретрансляция кадров
Технология ретрансляции кадра разрабатывалась с
целью улучшения характеристик существующего протокола. Для регулярной передачи
данных между локальными сетями пользователям необходимо располагать дешевыми и
надежными соединениями. Передача этих данных между локальными сетями
поддерживается соединениями глобальной сети. Для лучшего понимания технологии
ретрансляции кадров необходимо проследить историю развития сетей и создания
протокола Х.25.(англ. Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи
данных) - сетевая высокопроизводительная технология коммутации и
мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell)
фиксированного размера (53 байта[1]), из которых 5 байтов используется под
заголовок. В отличие от синхронного способа передачи данных (STM - англ.
Synchronous Transfer Mode), ATM лучше приспособлен для предоставления услуг
передачи данных с сильно различающимся или изменяющимся битрейтом.
13.Беспроводные сети 802.11g
802.11 - набор стандартов связи для коммуникации
в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 0,9, 2,4, 3,6 и 5
ГГц.
Пользователям более известен по названию Wi-Fi,
фактически являющийся брендом, предложенным и продвигаемым организацией Wi-Fi
Alliance. Получил широкое распространение благодаря развитию в мобильных
электронно-вычислительных устройствах: КПК и ноутбуках.
.11g - 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная
совместимость с b).
.Достоинства Коммуникации пакетов
Принцип коммутации, основанный на разбиении
исходного сообщения на отдельные пакеты с их последовательной передачей
получателю. При этом возможна передача этих пакетов различными
маршрутами.switching (Коммуникация пакетов) - процесс пересылки пакетов по
сети, позволяющий использовать альтернативные маршруты в случае неисправности
одного из сетевых соединений.
.Достоинства коммуникации каналов
Выбор каналов коммуникаций осуществляется в
зависимости от целей программы и параметров целевой аудитории. В целом во
внимание принимаются следующие параметры:
Возможность увидеть - OTS;
Стоимость контакта (стоимость тысячи - CPT);
Эффективность контакта (отклик);
Рекламный охват;
Покрытие целевой аудитории;
Сумма рейтингов рекламоносителей, используемых в
кампании - GRP;
Продолжительность воздействия;
Ситуация воздействия;
Частота;
Количество контактов;
Доля в общих затратах на рекламу - SOS;
.Технологии дейтаграмм и виртуальных каналов
В сети с коммутацией пакетов используются два
способа передачи данных между абонентами: дейтаграммный и виртуальный канал.
Дейтаграммный способ - передача данных как
отдельных; не связанных между собой пакетов. При этом пакеты, поступая в СПД,
передаются ею как независимые объекты, в результате чего каждый пакет может
следовать любым возможным маршрутом и совокупность пакетов поступает к
получателю в любом порядке, то есть пакет, отправленный первым, может прибыть в
пункт назначения последним. При дейтаграммном способе не гарантируется ни
очередность поступления пакетов получателю, ни надежность доставки пакетов.
Виртуальный канал - передача данных в виде
последовательностей, связанных в цепочки пакетов. Основное свойство
виртуального канала - сохранение порядка поступления пакетов. Это означает, что
отсутствие одного пакета в пункте назначения исключает возможность поступления
всех последующих пакетов. Организация виртуального канала между двумя
процессами равносильна выделению им дуплексного канала связи, по которому
данные передаются в их естественной последовательности. Виртуальный канал
сохраняет все вышеописанные преимущества коммутации пакетов в отношении
скорости передачи и мультиплексирования, но добавляет к ним еще одно основное
свойство реального канала сохранять естественную последовательность данных.
Передача данных через виртуальный канал
обходится дороже, чем при дейтаграммном способе. Однако большое число
пользователей вычислительных сетей считают необходимым сохранить
последовательность пакетов для упрощения прикладных программ. Поэтому
виртуальные каналы рассматриваются как эффективное средство при распределенной
обработке данных и способ передачи данных на основе виртуального канала
реализуется в большинстве ИВС.
17. Asynchronous Transfer Mode(АТМ)
(англ.
Asynchronous
Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных) - сетевая
высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная
на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта), из
которых 5 байтов используется под заголовок. В отличие от синхронного способа
передачи данных (STM - англ. Synchronous Transfer Mode), ATM лучше приспособлен
для предоставления услуг передачи данных с сильно различающимся или
изменяющимся битрейтом.
Сеть ATM строится на основе соединенных друг с
другом АТМ-коммутаторов. Технология реализуется как в локальных, так и в
глобальных сетях. Допускается совместная передача различных видов информации,
включая видео, голос.
Ячейки данных, используемые в ATM, меньше в
сравнении с элементами данных, которые используются в других технологиях.
Небольшой, постоянный размер ячейки, используемый в ATM, позволяет:
Совместно передавать данные с различными
классами требований к задержкам в сети, причем по каналам как с высокой, так и
с низкой пропускной способностью;
Работать с постоянными и переменными потоками
данных;
Интегрировать на одном канале любые виды
информации: данные, голос, потоковое аудио- и видеовещание, телеметрия и т.п.;
Поддерживать соединения типа точка-точка,
точка-многоточка и многоточка-многоточка.
Технология ATM предполагает межсетевое
взаимодействие на трёх уровнях:
постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent
Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение
длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;
коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched
Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед
передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.
автоматически настраиваемый постоянный
виртуальный канал, SPVC (Soft Permanent Virtual Circuit). Каналы SPVC по сути
представляют собой каналы PVC, которые инициализируются по требованию в
коммутаторах ATM.
.Функции ICM
Протокол ICMP описан в RFC 792 (с дополнениями в
RFC 950) и является стандартом Интернета (входит в стандарт STD 5 вместе с IP).
Хотя формально ICMP использует IP (ICMP-пакеты инкапсулируются в IP пакеты), он
является неотъемлемой частью IP и обязателен при реализации стека TCP/IP.
Текущая версия ICMP для IPv4 называется ICMPv4. В IPv6 существует аналогичный протокол
ICMPv6.сообщение строится из IP-пакетов, сгенерировавших ICMP-ответ. IP
инкапсулирует соответствующее ICMP-сообщение с новым заголовком IP (чтобы
отправить ICMP-сообщение обратно отправителю) и передает полученные пакеты
дальше.
.Статья данных при передаче
Статья передачи данных - набор соглашений
интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между
различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи
сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой
в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.
Стандартизированная статья передачи данных также
позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к
конкретной аппаратной платформе и производителю (например,
USB, Bluetooth).
.CSMA/CD(Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection)
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением
коллизий) - технология (IEEE 802.3) множественного доступа к общей передающей
среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к
децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется
как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast
Ethernet, Gigabit Ethernet).
Так же называют сетевой протокол, в котором
используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в
модели OSI.
Характеристики и области применения этих
популярных на практике сетей связаны именно с особенностями используемого
метода доступа. CSMA/CD является
модификацией
«чистого»
Carrier Sense Multiple Access (CSMA).
Технология доступа :
Если во время передачи кадра рабочая станция
обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает
передачу, посылает jam signal и ждёт в течение случайного промежутка времени
(известного как «backoff delay» и находимого с помощью алгоритма truncated
binary exponential backoff), перед тем как снова отправить кадр.
Обнаружение коллизий используется для улучшения
производительности CSMA с помощью прерывания передачи сразу после обнаружения
коллизии и снижения вероятности второй коллизии во время повторной передачи.
. Fast/Gigabit Ethernet 802.3
Ethernet - общее название для набора стандартов
передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100
Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с.802.3 - стандарты IEEE, касающиеся
функционирования сетей. Семейство этих протоколов также называется Ethernet.
BASE5 10 Мбит/с (1,25 МБайт/с) через толстый
коаксиальный кабель (аналогичен Ethernet II, за исключением замены поля типа на
поле «размер» и добавлением LLC заголовка IEEE 802.2, следующего за заголовком
IEEE 802.3.
. Fibre Channel
Channel (FC) (англ. fibre channel - волоконный
канал) - семейство протоколов для высокоскоростной передачи данных.
Стандартизацией протоколов занимается Технический комитет T11, входящий в
состав Международного комитета по стандартам в сфере ИТ (InterNational
Committee for Information Technology Standards - INCITS), аккредитованного
Американским национальным институтом стандартов (ANSI). Изначальное применение
FC в области суперкомпьютеров впоследствии практически полностью перешло в
сферу сетей хранения данных, где FC используется как стандартный способ подключения
к системам хранения данных уровня предприятия.Channel Protocol (FCP) -
транспортный протокол (как TCP в IP-сетях), инкапсулирующий протокол SCSI по
сетям Fibre Channel. Является основой построения сетей хранения данных.
. Wi-Fi 802.11 g
Fi - торговая марка Wi-Fi Alliance для
беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Под аббревиатурой Wi-Fi (от
английского словосочетания Wireless Fidelity, которое можно дословно перевести
как «высокая точность беспроводной передачи данных») в настоящее время
развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по
радиоканалам.
Любое оборудование, соответствующее стандарту
IEEE 802.11, может быть протестировано в Wi-Fi Alliance и получить
соответствующий сертификат и право нанесения логотипа Wi-Fi.
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной
точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух
клиентов в режиме точка-точка (Ad-hoc), когда точка доступа не используется, а
клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа
передаёт свой идентификатор сети (SSID )с помощью специальных сигнальных
пакетов на скорости 0,1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0,1 Мбит/с - наименьшая
скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно
ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек
доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании
данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе
критериев для соединения. Более подробно принцип работы описан в официальном
тексте стандарта.
Однако, стандарт не описывает всех аспектов
построения беспроводных локальных сетей Wi-Fi. Поэтому каждый производитель
оборудования решает эту задачу по-своему, применяя те подходы, которые он
считает наилучшими с той или иной точки зрения. Поэтому возникает необходимость
классификации способов построения беспроводных локальных сетей.
По способу объединения точек доступа в единую
систему можно выделить:
Автономные точки доступа (называются также
самостоятельные, децентрализованные, умные)
Точки доступа, работающие под управлением
контроллера (называются также «легковесные», централизованные)
Бесконтроллерные, но не автономные (управляемые
без контроллера)
По способу организации и управления
радиоканалами можно выделить беспроводные локальные сети:
Со статическими настройками радиоканалов
С динамическими (адаптивными) настройками
радиоканалов
Со «слоистой» или многослойной структурой
радиоканалов.
.Интернет
Интерне́т
(англ. Internet, МФА) - всемирная система объединённых компьютерных сетей.
Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто
Сеть.Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает
Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи
данных.
Интернет состоит из многих тысяч корпоративных,
научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей
разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ.
Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных.
Протокол IP был специально создан агностическим
в отношении физических каналов связи. То есть любая система (сеть) передачи
цифровых данных, проводная или беспроводная, для которой существует стандарт
инкапсуляции в неё IP-пакетов, может передавать и трафик Интернета. Агностицизм
протокола IP, в частности, означает, что компьютер или маршрутизатор должен
знать тип сетей, к которым он непосредственно присоединён, и уметь работать с
этими сетями; но не обязан (и в большинстве случаев не может) знать, какие сети
находятся за маршрутизаторами.
На стыках сетей специальные маршрутизаторы
(программные или аппаратные) занимаются автоматической сортировкой и
перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов.
Протокол IP образует единое адресное пространство в масштабах всего мира, но в
каждой отдельной сети может существовать и собственное адресное
подпространство, которое выбирается исходя из класса сети. Такая организация
IP-адресов позволяет маршрутизаторам однозначно определять дальнейшее
направление для каждого пакета данных. В результате между отдельными сетями
Интернета не возникает конфликтов, и данные беспрепятственно и точно передаются
из сети в сеть по всей планете и ближнему космосу.
Сам протокол IP был рождён в дискуссиях внутри
организации IETF (англ. Internet Engineering Task Force; Task force - группа
специалистов для решения конкретной задачи), чьё название можно вольно
перевести как «Группа по решению задач проектирования Интернета». IETF и её
рабочие группы по сей день занимаются развитием протоколов Всемирной сети. IETF
открыта для публичного участия и обсуждения. Комитеты организации публикуют так
называемые документы RFC. В этих документах даются технические спецификации и точные
объяснения по многим вопросам. Некоторые документы RFC возводятся организацией
IAB (англ. Internet Architecture Board - Совет по архитектуре Интернета) в
статус стандартов Интернета (англ. Internet Standard). С 1992 года IETF, IAB и
ряд других интернет-организаций входят в Общество Интернета (англ. Internet
Society, ISOC). Общество Интернета предоставляет организационную основу для
разных исследовательских и консультативных групп, занимающихся развитием
Интернета.
.Широковещательный адрес
Широковещательный адрес - условный (не
присвоенный никакому устройству в сети) адрес, который используется для
передачи широковещательных пакетов в компьютерных сетях.
Впервые технология использования
широковещательных адресов в IP сетях была предложена в 1982 году Робертом
Гурвицем (англ. Robert Gurwitz) и Робертом Хинденом (англ. Robert Hinden).
Виды широковещательных адресов:
В зависимости от уровня модели OSI различают
несколько видов широковещательных адресов.
На уровне L2 используется широковещательный
MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF для передачи служебных датаграмм (например,
ARP-запросов). Датаграммы, отправленные на такой адрес, принимаются всеми
сетевыми устройствами локальной сети.
На уровне L3 используются широковещательные
адреса, вид которых зависит от протокола. Так, в IP-сетях широковещательные
адреса формируются следующим образом: к адресу подсети прибавляется побитовая
инверсия маски подсети (то есть все биты адреса подсети, соответствующие нулям
в маске, устанавливаются в «1»). Например, если адрес сети равен 192.168.0.0,
маска подсети 255.255.255.0, то широковещательный адрес будет 192.168.0.255.
26.Коммутатор 3-го уровня
Коммутатор 3-го уровня - это устройство, которое
совмещает функции коммутатора и маршрутизатора. Однако, производители
коммутаторов обычно избегают произносить слово "маршрутизация" по
маркетинговым соображениям, им хочется, чтобы все думали, что они выпускают
нечто такое, чего до недавнего времени в природе не существовало.
У коммутатора третьего уровня имеется несколько
особенностей, которые отличают их от традиционных маршрутизаторов и
традиционных коммутаторов, работающих только на 2-ом уровне:
поддержка интерфейсов и протоколов только
локальных сетей;
усеченные функции маршрутизации;
реализация функций маршрутизации "в
силиконе", то есть не в виде программного обес- печения, работающего на
универсальном процессоре типа Intel или Motorola, а в специализированной
интегральной схеме, ASIC;
поддержка механизма виртуальных сетей;
тесная интеграции функций коммутации и
маршрутизации, наличие удобных для администратора операций по заданию
маршрутизации между виртуальными сетями.
27. Resource ReSerVation Protocol
- протокол
резервирования
сетевых
ресурсов
(Resource ReSerVation Protocol) (RFC 2205).
С целью сообщения маршрутизаторам сети
потребностей конечных узлов по качеству обслуживания потоков используется
дополнительный протокол - RSVP.
Работает он следующим образом: узел-источник до
передачи данных, требующих определённого нестандартного качества обслуживания
(например, постоянной полосы пропускания для передачи видеоинформации),
посылает по сети специальное сообщение в формате протокола RSVP. Это сообщение
о пути (path message) содержит данные о типе передаваемой информации и
требуемой пропускной способности. Оно передаётся между маршрутизаторами по
всему пути от узла-отправителя до адреса назначения, при этом определяется
последовательность маршрутизаторов, в которых необходимо зарезервировать
определённую полосу пропускания.
Маршрутизатор, получив такое сообщение,
проверяет свои ресурсы с целью определения возможности выделения требуемой
пропускной способности. При её отсутствии маршрутизатор запрос отвергает. Если
требуемая пропускная способность достижима, то маршрутизатор настраивает алгоритм
обработки пакетов таким образом, чтобы указанному потоку всегда предоставлялась
требуемая пропускная способность, а затем передаёт сообщение следующему
маршрутизатору вдоль пути. В результате, по всему пути от узла-отправителя до
адреса назначения резервируется необходимая пропускная способность с целью
обеспечения запрашиваемого качества обслуживания.
Протокол RSVP, помимо использования для
сигнализации требований к качеству обслуживания (архитектура QoS IntServ),
используется также для сигнализации MPLS TE LSP (MultiProtocol Label Switching
Traffic Engineering Label-Switched Path). Для сигнализации MPLS TE LSP
используется модифицированная версия протокола - RSVP-TE (RFC 3209, RFC 5420).
27а.
Stream Control Transmission Protocol
SCTP (англ. Stream Control Transmission Protocol
- «протокол передачи с управлением потоком»), протокол транспортного уровня в
компьютерных сетях, появившийся в 2000 году в IETF. RFC 4960 описывает этот
протокол, а RFC 3286 содержит техническое вступление к нему.
Как и любой другой протокол передачи данных
транспортного уровня, SCTP работает аналогично TCP или UDP .Будучи более новым
протоколом, SCTP имеет несколько нововведений, таких как многопоточность,
защита от SYN-flood атак, синхронное соединение между двумя хостами по двум и
более независимым физическим каналам (multi-homing).
. TCP/IP в ATM
Стандарт Internet Engineering Task Force
RFC1577: Classical IP and ARP over ATM определяет механизм применения протокола
Internet Protocol (IP) в ATM. Поскольку ATM - это технология на основе
соединений, а IP - технология на основе дейтаграмм, преобразование IP для ATM -
это очень непростая задача.
В общем случае сеть ATM подразделяется на
логические IP-подсети (LIS). Каждая подсеть LIS состоит из нескольких станций
ATM. Подсети LIS являются аналогами традиционных сегментов LAN. Они связываются
между собой с помощью маршрутизаторов. Конкретный адаптер (на станции ATM)
может быть частью нескольких подсетей LIS. Эта возможность активно применяется
при реализации маршрутизаторов.
29. RIP и OSPF
Протокол OSPF- это открытый протокол
маршрутизации, базирующийся на алгоритме поиска наикратчайшего пути (Open
Shortest Path First - OSPF). OSPF имеет две основные характеристики: протокол
является открытым, т. е. его спецификация является общественным достоянием, он
базируется на алгоритме SPF. Алгоритм SPF иногда называют алгоритмом Dijkstra
по имени его автора.является иерархическим протоколом маршрутизации с
объявлением состояния о канале соединения (link-state). Он был спроектирован
как протокол работы внутри сетевой области - AS (Autonomous System), которая
представляет собой группу маршрутизаторов и сетей, объединенных по
иерархическому принципу и находящихся под единым управлением и совместно
использующих общую стратегию маршрутизации. В качестве транспортного протокола
для маршрутизации внутри AS OSPF использует IP-протокол.
Протокол RIP
Протокол RIP (Routing Information Protocol)
представляет собой один из старейших протоколов обмена маршрутной информацией,
однако он до сих пор чрезвычайно распространен в вычислительных сетях. Помимо
версии RIP для сетей TCP/IP, существует также версия RIP для сетей IPX/SPX
компании Novell.
Он относится к классу дистанционно-векторных
алгоритмов. Этот класс алгоритмов также известен по имени автора алгоритма
Форда - Фулкерсона. Помимо того, для этого класса также используется название
"алгоритм Беллмана-Форда", которое появилось после окончательной
формализации алгоритма, которая была сделана на основании основного уравнения
динамического программирования Беллмана.
Этот протокол наиболее подходит для
использования в качестве внутреннего (меж) шлюзового протокола (IGP), т.е. для
маршрутизации сообщений внутри автономной системы, которая работает под неким
единым началом и по единым принципам.
.BGP и EIGRP
(англ. Border Gateway Protocol, протокол
граничного шлюза) - основной протокол динамической маршрутизации в Интернете.
Более ранний и практически не используемый ныне
протокол IGRP был создан как альтернатива протоколу RIP (до того, как был
разработан OSPF). После появления OSPF, Cisco представила EIGRP -
переработанный и улучшенный вариант IGRP, свободный от основного недостатка
дистанционно-векторных протоколов - особых ситуаций с зацикливанием маршрутов -
благодаря специальному алгоритму распространения информации об изменениях в
топологии сети. Несмотря на то, что в общем случае протоколы состояния связей
(OSPF) отрабатывают изменения в топологии сети быстрее, чем EIGRP, а также OSPF
имеет ряд дополнительных возможностей, EIGRP более прост в реализации и менее
требователен к вычислительным ресурсам маршрутизатора.
.Алгоритм Дейкстры и Беллмана-Форда
Алгори́тм
Де́йкстры
(англ. Dijkstra’s algorithm) - алгоритм на графах, изобретённый нидерландским
ученым Э. Дейкстрой в 1959 году. Находит кратчайшее расстояние от одной из
вершин графа до всех остальных. Алгоритм работает только для графов без рёбер
отрицательного веса. Алгоритм широко применяется в программировании и
технологиях, например, его использует протокол OSPF для устранения кольцевых
маршрутов.
Алгоритм Беллмана-Форда - алгоритм поиска
кратчайшего пути во взвешенном графе. За время O(|V| ×
|E|) алгоритм
находит кратчайшие пути от одной вершины графа до всех остальных. В отличие от
алгоритма Дейкстры, алгоритм Беллмана-Форда допускает рёбра с отрицательным
весом. Предложен независимо Ричардом Беллманом и Лестером Фордом.
.Протоколы RIP и OSPF
Внутренний протокол маршрутизации RIP
Этот протокол маршрутизации предназначен для
сравнительно небольших и относительно однородных сетей. Маршрут характеризуется
вектором расстояния до места назначения. Предполагается, что каждый
маршрутизатор является отправной точкой нескольких маршрутов до сетей, с
которыми он связан. Описания этих маршрутов хранится в специальной таблице,
называемой маршрутной. Таблица маршрутизации RIP содержит по записи на каждую
обслуживаемую машину (на каждый маршрут). Запись должна включать в себя: адрес
места назначения.
Метрика маршрута (от 1 до 15; число шагов до
места назначения).адрес ближайшего маршрутизатора (gateway) по пути к месту
назначения.
Таймеры маршрута.
Периодически (раз в 30 сек) каждый маршрутизатор
посылает широковещательно копию своей маршрутной таблицы всем
соседям-маршрутизаторам, с которыми связан непосредственно.
Маршрутизатор-получатель просматривает таблицу. Если в таблице присутствует
новый путь или сообщение о более коротком маршруте, или произошли изменения
длин пути, эти изменения фиксируются получателем в своей маршрутной таблице.
Протокол RIP должен быть способен обрабатывать три типа ошибок:
Циклические маршруты.
Для подавления нестабильностей RIP должен
использовать малое значение максимально возможного числа шагов (не более 16).
Медленное распространение маршрутной информации
по сети создает проблемы при динамичном изменении маршрутной ситуации (система
не поспевает за изменениями). Малое предельное значение метрики улучшает
сходимость, но не устраняет проблему.
Протокол состояния связей OSPF
Протокол OSPF (Open Shortest Path Firs) является
реализацией алгоритма состояния связей (он принят в 1991 году) и обладает
многими особенностями, ориентированными на применение в больших гетерогенных
сетях.
Протокол OSPF вычисляет маршруты в IP-сетях,
сохраняя при этом другие протоколы обмена маршрутной информацией.
Непосредственно связанные маршрутизаторы
называются "соседями". Каждый маршрутизатор хранит информацию о том,
в каком состоянии по его мнению находится сосед. Маршрутизатор полагается на
соседние маршрутизаторы и передает им пакеты данных только в том случае, если
он уверен, что они полностью работоспособны. Для выяснения состояния связей
маршрутизаторы-соседи достаточно часто обмениваются короткими сообщениями
HELLO.
Для распространения по сети данных о состоянии
связей маршрутизаторы обмениваются сообщениями другого типа. Эти сообщения
называются router links advertisement - объявление о связях маршрутизатора
(точнее, о состоянии связей). OSPF-маршрутизаторы обмениваются не только
своими, но и чужими объявлениями о связях, получая в конце-концов информацию о
состоянии всех связей сети. Эта информация и образует граф связей сети,
который, естественно, один и тот же для всех маршрутизаторов сети.
Кроме информации о соседях, маршрутизатор в
своем объявлении перечисляет IP-подсети, с которыми он связан непосредственно,
поэтому после получения информации о графе связей сети, вычисление маршрута до
каждой сети производится непосредственно по этому графу по алгоритму Дэйкстры.
Более точно, маршрутизатор вычисляет путь не до конкретной сети, а до
маршрутизатора, к которому эта сеть подключена. Каждый маршрутизатор имеет
уникальный идентификатор, который передается в объявлении о состояниях связей.
Маршрутизатор вычисляет оптимальный маршрут до каждой адресуемой сети, но
запоминает только первый промежуточный маршрутизатор из каждого маршрута. Таким
образом, результатом вычислений оптимальных маршрутов является список строк, в
которых указывается номер сети и идентификатор маршрутизатора, которому нужно
переслать пакет для этой сети.
.Маска подсети
В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или
маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла
сети относится к адресу сети, а какая - к адресу самого узла в этой сети.
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. В случае адресации
IPv6 адрес 2001:0DB8:1:0:6C1F:A78A:3CB5:1ADD с длиной префикса 32 бита (/32)
находится в сети 2001:0DB8::/32.
Другой вариант определения - это определение
подсети IP-адресов. Например, с помощью маски подсети можно сказать, что один
диапазон IP-адресов будет в одной подсети, а другой диапазон соответственно в
другой подсети.
Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску
подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое
И). Например, в случае более сложной маски (битовые операции в IPv6 выглядят
одинаково):адрес: 11000000 10101000 00000001 00000010 (192.168.1.2)
Маска подсети: 11111111 11111111 11111111
00000000 (255.255.255.0)
Адрес сети: 11000000 10101000 00000001 00000000
(192.168.1.0)
Разбиение одной большой сети на несколько
маленьких подсетей позволяет упростить маршрутизацию. Например, пусть таблица
маршрутизации некоторого маршрутизатора содержит следующую запись:Сеть
назначения Маска Адрес шлюза
.168.1.0 255.255.255.0 10.20.30.1
Пусть теперь маршрутизатор получает пакет данных
с адресом назначения 192.168.1.2. Обрабатывая построчно таблицу маршрутизации,
он обнаруживает, что при наложении маски 255.255.255.0 на адрес 192.168.1.2
получается адрес сети 192.168.1.0. В таблице маршрутизации этой сети
соответствует шлюз 10.20.30.1, которому и отправляется пакет.
. ISN
Software Network (ISN) - “Сообщество
разработчиков программного обеспечения”, постоянно действующая международная
программа корпорации Intel поддержки независимых распространителей программного
обеспечения для помощи в разработке приложений, ориентированных на
использование интеловской аппаратуры и программных продуктов. ISN включает в
себя множество форм поддержки: Интернет-порталы на многих языках мира (с базами
знаний, форумами и блогами), конференции разработчиков, встречи со
специалистами Intel, конкурсы с ценными призами, учебно-образовательные
программы и т.д.
Особое внимание уделяется таким передовым
технологиям, как технологии эффективного использования многоядерных
процессоров, вычислительных кластеров, суперкомпьютеров, 64-битной архитектуры
и поддержке этих технологий программными продуктами Intel, такими как TBB,
Intel Parallel Studio, компиляторы Intel (Intel Fortran Compiler и Intel C++
Compiler), инструменты анализа производительности программ (VTune) и библиотеки
(Integrated Performance Primitives, MKL).
.Дуплексный канал
Ду́плекс
(лат. duplex - двухсторонний) - способ связи с использованием приёмопередающих
устройств (модемов, сетевых карт, раций, телефонных аппаратов и др.).
Реализующее дуплексный способ связи устройство
может в любой момент времени и передавать, и принимать информацию. Передача и
прием ведутся устройством одновременно по двум физически разделённым каналам
связи (по отдельным проводникам, на двух различных частотах и др. за
исключением разделения во времени - поочередной передачи). Пример дуплексной
связи - разговор двух человек (корреспондентов) по городскому телефону: каждый
из говорящих в один момент времени может и говорить, и слушать своего
корреспондента. Дуплексный способ связи иногда называют полнодуплексным (от
англ. full-duplex); это синонимы.
Помимо дуплексной, выделяют полудуплексную и
симплексную связь.
Реализующее полудуплексный (англ. half-duplex)
способ связи устройство в один момент времени может либо передавать, либо
принимать информацию. Как правило, такое устройство строится по трансиверной
схеме. Пример полудуплексной связи - разговор по рации: каждый из
корреспондентов в один момент времени либо говорит, либо слушает. Для
обозначения конца передачи и перехода в режим приема корреспондент произносит
слово «прием» (англ. «over»). Управление режимом работы радиостанции (прием или
передача) может быть ручным (англ. Push-to-Talk (PTT) - кнопка или тангента
переключения прием-передача, другое обозначение - MOX от англ. Manual control),
голосовым (VOX - от англ. Voice control) или программным.
.Балансирование трафика
Балансировка трафика - распределение трафика по
нескольким каналам связи, в частности, по двум внешним интернет-каналам. При
правильной балансировке соблюдается правильное указание обратного адреса,
пакеты внутри сеанса связи (TCP-сеанса, например) уходят по одному и тому же
каналу.
Балансировка на канальном уровне возможна в
рамках агрегирования каналов.
При балансировке выше канального уровня, решение
достигается путём хитрой маршрутизации и трансляции адресов или при помощи
промежуточных TCP-серверов (TCP-proxy).
.Маршутизатор
Маршрутиза́тор
(проф. жарг. рутер (от англ. router /ˈɹu:tə(ɹ)/ или /ˈɹaʊtəɹ/,
/ˈɹaʊtɚ/), раутер или роутер) - специализированный сетевой
компьютер, имеющий минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных
между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании
информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.
Маршрутизатор работает на более высоком
«сетевом» уровне 3 сетевой модели OSI, нежели коммутатор (или сетевой мост) и
концентратор (хаб), которые работают соответственно на уровне 2 и уровне 1
модели OSI.
Принцип работы .
Обычно маршрутизатор использует адрес
получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации
путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для
адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы определения маршрута
пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя,
используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в
заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять
трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока
данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа,
шифрование/расшифрование передаваемых данных и т. д.
