Разработка системы маршрутизации в глобальных сетях(протокол RIP для IP)

Разработка системы маршрутизации в глобальных сетях(протокол RIP для IP)

Введение 3

1 Протоколы TCP/IP . Принципы, протоколы и архитектура 6

1.1 Структура стека протоколов TCP/IP 6

1.2 Протокол IP 12

1.3 Принципы построения IP-адресов 14

1.4 IPing - новое поколение протоколов IP 16

1.5. Протокол пользовательских датаграмм - UDP 20

2 Классификация алгоритмов маршрутизации и общие сведения 23

2.1 Цели разработки алгоритмов маршрутизации 23

2.2 Типы алгоритмов 25

2.3 Показатели алгоритмов (метрики) 28

2.4 Таблицы маршрутизации 30

2.4.1 Типы записей в таблице маршрутизации 30

2.4.2 Структура таблицы маршрутизации 31

3 Создание объединенной IP-сети со статической маршрутизацией 32

3.1 Среда со статической маршрутизацией 32

3.2 Вопросы проектирования среды со статической маршрутизацией 33

3.3 Среды с использованием вызова по требованию 33

3.4 Безопасность статической маршрутизации 34

3.5 Развертывание статической маршрутизации 34

4 Протоколы динамической маршрутизации 36

4.1 Общие сведения 36

4.2 Внутренний протокол маршрутизации RIP 39

4.3 Протокол маршрутизации OSPF 47

4.4 Протокол маршрутизации IGRP 63

4.5 Внешний протокол маршрутизации BGP-4 68

4.6 Протокол внешних маршрутизаторов EGP. 78

5 Создание объединенной сети с протоколом маршрутизации RIP для IP 82

5.1 Среды с протоколом RIP для IP 82

5.2 Стоимость маршрутов RIP 83

5.3 Смешанные среды RIP версии 1 и RIP версии 2 83

5.4 Проверка подлинности RIP версии 2 84

5.5 Модель с одним адаптером 84

5.6 Модель с несколькими адаптерами 85

5.7 Пассивные RIP-узлы 85

5.8 Безопасность протокола RIP для IP 86

5.9 Задание равных маршрутизаторов 86

5.10 Фильтры маршрутов 86

5.11 Соседи 86

6 Реализация маршрутизатора на основе протокола RIP. 88

6.1 Описание алшоритма работы сервиса RIP

88

7 Технико – экономическое обоснованин. 93

7.1. Характеристика программного продукта 93

7.2. Определение затрат труда на разработку программного продукта 94

7.2.1. Определение условного количества операторов программы,

трудоемкости 94

7.2.2. Определение численности исполнителей 97

7.3 Расчет затрат на разработку 100

7.4 Экономический эффект от реализации и внедрения программного продукта

103

8. Безопасность жизнедеятельности

106

8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при

работе с компьютером

106

8.2 Производственная санитария, основные мероприятия по созданию

нормальных метеорологических условий 108

8.3 Освещение рабочих мест 110

8.3.1 Проектирование и расчеты естественного освещения 110

8.3.2 Расчет искусственного освещения 112

8.4 Расчет вентиляции. 113

8.4.1 Расчет обще обменной вентиляции 114

8.4.2 Расчет местной вентиляции 114

8.5 Общие требования безопасности труда на рабочем месте 114

8.5.1 Требования к видеодисплейным терминалам (ВДТ) и персональным

компьютерам 115

8.5.2 Требования к помещениям для эксплуатации ВДТ и ПЭВМ 116

8.6 Защита от статического электричества. Поражение электрическим током

117

8.7 Требования по обеспечению пожаробезопасности 120

8.8 Водоснабжение и канализация 121

8.9 Охрана труда программистов 122

8.10 Определение оптимальных условий труда инженера – программиста 122

Список литературы: 125

Введение

Сеть Internet - это сеть сетей, объединяющая как локальные сети, так и

глобальные сети. 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 проколы с указанными именами, но и

протоколы построенные на использовании TCP и IP, и прикладные программы.

Главной задачей стека 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 подсеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают

сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. В данном случае, под шлюзом

понимается точка соединения сетей. При этом соединяться могут как локальные

сети, так и глобальные сети. В качестве шлюза могут выступать как

специальные устройства, маршрутизаторы, например, так и компьютеры, которые

имеют программное обеспечение, выполняющее функции маршрутизации пакетов.

Маршрутизация - это процедура определения пути следования пакета из

одной сети в другую. Такой механизм доставки становится возможным благодаря

реализации во всех узлах сети протокола межсетевого обмена IP. Если

обратиться к истории создания сети Internet, то с самого начала

предполагалось разработать спецификации сети коммутации пакетов. Это

значит, что любое сообщение, которое отправляется по сети, должно быть при

отправке разделино на фрагменты. Каждый из фрагментов должен быть снабжен

адресами отправителя и получателя, а также номером этого пакета в

последовательности пакетов, составляющих все сообщение в целом. Такая

система позволяет на каждом шлюзе выбирать маршрут, основываясь на текущей

информации о состоянии сети, что повышает надежность системы в целом. При

этом каждый пакет может пройти от отправителя к получателю по своему

собственному маршруту. Порядок получения пакетов получателем не имеет

большого значения, т.к. каждый пакет несет в себе информацию о своем месте

в сообщении.

При создании этой системы принципиальным было обеспечение ее живучести и

надежной доставки сообщений, т.к. предполагалось, что система должна была

обеспечивать управление Вооруженными Силами США в случае нанесения ядерного

удара по территории страны.

Коммутаторы, организующие рабочую группу, мосты, соединяющие два

сегмента сети и локализующие трафик в пределах каждого из них, а также

switch, позволяющий соединять несколько сегментов локальной вычислительной

сети - это все устройства, предназначенные для работы в сетях IEEE 802.3

или Еthernet. Однако, существует особый тип оборудования, называемый

маршрутизаторами (routегs), который применяется в сетях со сложной

конфигурацией для связи ее участков с различными сетевыми протоколами (в

том числе и для доступа к глобальным (WАN) сетям), а также для более

эффективного разделения трафика и использования альтернативных путей между

узлами сети. Основная цель применения маршрутизаторов - объединение

разнородных сетей и обслуживание альтернативных путей.

Различные типы маршрутизаторов отличаются количеством и типами своих

портов, что собственно и определяет места их использования. Маршрутизаторы,

например, могут быть использованы в локальной сети Ethernet для

эффективного управления трафиком при наличии большого числа сегментов сети,

для соединения сети типа Еthernet с сетями другого типа, например Тоkеn

Ring, FDDI, а также для обеспечения выходов локальных сетей на глобальную

сеть.

Маршрутизаторы не просто осуществляют связь разных типов сетей и

обеспечивают доступ к глобальной сети, но и могут управлять трафиком на

основе протокола сетевого уровня (третьего в модели OSI), то есть на более

высоком уровне по сравнению с коммутаторами. Необходимость в таком

управлении возникает при усложнении топологии сети и росте числа ее узлов,

если в сети появляются избыточные пути, когда нужно решать задачу

максимально эффективной и быстрой доставки отправленного пакета по

назначению. При этом существует два основных алгоритма определения наиболее

выгодного пути и способа доставки данных: RIP и OSPF. При использовании

протокола маршрутизации RIР, основным критерием выбора наиболее

эффективного пути является минимальное число "хопов" (hops), т.е. сетевых

устройств между узлами. Этот протокол минимально загружает процессор

мартрутизатора и предельно упрощает процесс конфигурирования, но он не

рационально управляет трафиком. При использовании OSPF наилучший путь

выбирается не только с точки зрения минимизации числа хопов, но и с учетом

других критериев: производительности сети, задержки при передаче пакета и

т.д. Сети большого размера, чувствительные к перегрузке трафика и

базирующиеся на сложной маршрутизирующей аппаратуре, требуют использования

протокола ОSРF. Реализации этого протокола возможна только на

маршрутизаторах с достаточно мощным процессором, т.к. его реализация

требует существенных процессинговых затрат.

Маршрутизация в сетях, как правило, осуществляться с применением пяти

популярных сетевых протоколов - ТСР/IР, Nоvеll IРХ, АррlеТаlk II, DECnеt

Phase IV и Хегох ХNS. Если маршрутизатору попадается пакет неизвестного

формата, он начинает с ним работать как обучающийся мост. Кроме того,

маршрутизатор обеспечивает более высокий уровень локализации трафика, чем

мост, предоставляя возможность фильтрации широковещательных пакетов, а

также пакетов с неизвестными адресами назначения, поскольку умеет

обрабатывать адрес сети.

1 Протоколы TCP/IP . Принципы, протоколы и архитектура

1.1 Структура стека протоколов TCP/IP

При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на

стандарты, разработанные International Standard Organization (ISO). Эти

стандарты получили название "Семиуровневой модели сетевого обмена" или в

английском варианте "Open System Interconnection Reference Model" (OSI

Ref.Model). В данной модели обмен информацией может быть представлен в виде

стека, представленного на рисунке 1.1. Как видно из рисунка, в этой модели

определяется все - от стандарта физического соединения сетей до протоколов

обмена прикладного программного обеспечения. Дадим некоторые комментарии к

этой модели.

Физический уровень данной модели определяет характеристики физической

сети передачи данных, которая используется для межсетевого обмена. Это

такие параметры, как: напряжение в сети, сила тока, число контактов на

разъемах и т.п. Типичными стандартами этого уровня являются, например

RS232C, V35, IEEE 802.3 и т.п.

К канальному уровню отнесены протоколы, определяющие соединение,

например, SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Point to Point

Protocol), NDIS, пакетный протокол, ODI и т.п. В данном случае речь идет о

протоколе взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной

стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами

устройства. Такое определение основывается на том, что драйвер - это,

фактически, конвертор данных из оного формата в другой, но при этом он

может иметь и свой внутренний формат данных.

К сетевому (межсетевому) уровню относятся протоколы, которые отвечают за

отправку и получение данных, или, другими словами, за соединение

отправителя и получателя. Вообще говоря, эта терминология пошла от сетей

коммутации каналов, когда отправитель и получатель действительно

соединяются на время работы каналом связи. Применительно к сетям TCP/IP,

такая терминология не очень приемлема. К этому уровню в TCP/IP относят

протокол IP (Internet Protocol). Именно здесь определяется отправитель и

получатель, именно здесь находится необходимая информация для доставки

пакета по сети.

Транспортный уровень отвечает за надежность доставки данных, и здесь,

проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке сообщения в одно

целое. В Internet транспортный уровень представлен

Семиуровневая модель протоколов межсетевого обмена

OSI

Рисунок 1.1

двумя протоколами TCP (Transport Control Protocol) и UDP (User Datagramm

Protocol). Если предыдущий уровень (сетевой) определяет только правила

доставки информации, то транспортный уровень отвечает за целостность

доставляемых данных.

Уровень сессии определяет стандарты взаимодействия между собой

прикладного программного обеспечения. Это может быть некоторый

промежуточный стандарт данных или правила обработки информации. Условно к

этому уровню можно отнеси механизм портов протоколов TCP и UDP и Berkeley

Sockets. Однако обычно, рамках архитектуры TCP/IP такого подразделения не

делают.

Уровень обмена данными с прикладными программами (Presentation Layer)

необходим для преобразования данных из промежуточного формата сессии в

формат данных приложения. В Internet это преобразование возложено на

прикладные программы.

Уровень прикладных программ или приложений определяет протоколы обмена

данными этих прикладных программ. В Internet к этому уровню могут быть

отнесены такие протоколы, как: FTP, TELNET, HTTP, GOPHER и т.п.

Вообще говоря, стек протоколов TCP отличается от только что

рассмотренного стека модели OSI. Обычно его можно представить в виде схемы,

представленной на рисунке 1.2

Структура стека протоколов TCP/IP

[pic]

Рисунок 1.2

В этой схеме на уровне доступа к сети располагаются все протоколы

доступа к физическим устройствам. Выше располагаются протоколы межсетевого

обмена IP, ARP, ICMP. Еще выше основные транспортные протоколы TCP и UDP,

которые кроме сбора пакетов в сообщения еще и определяют какому приложению

необходимо данные отправить или от какого приложения необходимо данные

принять. Над транспортным уровнем располагаются протоколы прикладного

уровня, которые используются приложениями для обмена данными.

Базируясь на классификации OSI (Open System Integration) всю архитектуру

протоколов семейства TCP/IP попробуем сопоставить с эталонной моделью

(рисунок 1.3).

Прямоугольниками на схеме обозначены модули, обрабатывающие пакеты, линиями

- пути передачи данных. Прежде чем обсуждать эту схему, 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.

Схема приведена для случая подключения узла сети через локальную сеть

Ethernet, поэтому названия блоков данных будут отражать эту специфику.

Схема модулей, реализующих протоколы семейства TCP/IP в узле сети

[pic]

Рисунок 1.3

Сетевой интерфейс - физическое устройство, подключающее компьютер к

сети. В нашем случае - карта Ethernet.

Кадр - это блок данных, который принимает/отправляет сетевой интерфейс.

IP-пакет - это блок данных, которым обменивается модуль IP с сетевым

интерфейсом.

UDP-датаграмма - блок данных, которым обменивается модуль IP с модулем

UDP.

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

Прикладное сообщение - блок данных, которым обмениваются программы

сетевых приложений с протоколами транспортного уровня.

Инкапсуляция - способ упаковки данных в формате одного протокола в

формат другого протокола. Например, упаковка IP-пакета в кадр Ethernet или

TCP-сегмента в IP-пакет. Согласно словарю иностранных слов термин

"инкапсуляция" означает "образование капсулы вокруг чужих для организма

веществ (инородных тел, паразитов и т.д.)". В рамках межсетевого обмена

понятие инкапсуляции имеет несколько более расширенный смысл. Если в случае

инкапсуляции IP в Ethernet речь идет действительно о помещении пакета IP в

качестве данных Ethernet-фрейма, или, в случае инкапсуляции TCP в IP,

помещение TCP-сегмента в качестве данных в IP-пакет, то при передаче данных

по коммутируемым каналам происходит дальнейшая "нарезка" пакетов теперь уже

на пакеты SLIP или фреймы PPP.

Инкапсуляция протоколов верхнего уровня в протоколы TCP/IP

[pic]

Рисунок 1.4

Вся схема (рисунок 1.4) называется стеком протоколов TCP/IP или просто

стеком TCP/IP. Чтобы не возвращаться к названиям протоколов расшифруем

аббревиатуры TCP, UDP, ARP, SLIP, PPP, FTP, TELNET, RPC, TFTP, DNS, RIP,

NFS:

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 TCP и UDP будут обсуждены позже.

ARP - Address Resolution Protocol - протокол используется для

определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов.

SLIP - Serial Line Internet Protocol (Протокол передачи данных по

телефонным линиям).

PPP - Point to Point Protocol (Протокол обмена данными "точка-точка").

FTP - File Transfer Protocol (Протокол обмена файлами).

TELNET - протокол эмуляции виртуального терминала.

RPC - Remote Process Control (Протокол управления удаленными

процессами).

TFTP - Trivial File Transfer Protocol (Тривиальный протокол передачи

файлов).

DNS - Domain Name System (Система доменных имен).

RIP - Routing Information Protocol (Протокол маршрутизации).

NFS - Network File System (Распределенная файловая система и система

сетевой печати).

При работе с такими программами прикладного уровня, как FTP или telnet,

образуется стек протоколов с использованием модуля TCP, представленный на

рисунке 1.5.

Стек протоколов при использовании модуля TCP

[pic]

Рисунок 1.5

При работе с прикладными программами, использующими транспортный

протокол UDP, например, программные средства Network File System (NFS),

используется другой стек, где вместо модуля TCP будет использоваться модуль

UDP (рисунок 1.6).

Стек протоколов при работе через транспортный протокол UDP

[pic]

Рисунок 1.6

При обслуживании блочных потоков данных модули TCP, UDP и драйвер ENET

работают как мультиплексоры, т.е. перенаправляют данные с одного входа на

несколько выходов и наоборот, с многих входов на один выход. Так, драйвер

ENET может направить кадр либо модулю IP, либо модулю ARP, в зависимости от

значения поля "тип" в заголовке кадра. Модуль IP может направить IP-пакет

либо модулю TCP, либо модулю UDP, что определяется полем "протокол" в

заголовке пакета.

Получатель UDP-датаграммы или TCP-сообщения определяется на основании

значения поля "порт" в заголовке датаграммы или сообщения.

Все указанные выше значения прописываются в заголовке сообщения модулями

на отправляющем компьютере. Так как схема протоколов - это дерево, то к его

корню ведет только один путь, при прохождении которого каждый модуль

добавляет свои данные в заголовок блока. Машина, принявшая пакет,

осуществляет демультиплексирование в соответствии с этими отметками.

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. С появлением новых магистральных технологий типа ATM

или FrameRelay активно ведутся исследования по инкапсуляции TCP/IP в эти

протоколы. На сегодняшний день многие проблемы решены и существует

оборудование для организации TCP/IP сетей через эти системы.

1.2 Протокол IP

Протокол IP является самым главным во всей иерархии протоколов семейства

TCP/IP. Именно он используется для управления рассылкой TCP/IP пакетов по

сети Internet. Среди различных функций, возложенных на IP обычно выделяют

следующие:

а) определение пакета, который является базовым понятием и единицей

передачи данных в сети Internet. Многие зарубежные авторы называют такой IP-

пакет датаграммой;

б) определение адресной схемы, которая используется в сети Internet;

в) передача данных между канальным уровнем (уровнем доступа к сети) и

транспортным уровнем (другими словами мультиплексирование транспортных

датаграмм во фреймы канального уровня);

г) маршрутизация пакетов по сети, т.е. передача пакетов от одного шлюза

к другому с целью передачи пакета машине-получателю;

д) "нарезка" и сборка из фрагментов пакетов транспортного уровня.

Главными особенностями протокола IP является отсутствие ориентации на

физическое или виртуальное соединение. Это значит, что прежде чем послать

пакет в сеть, модуль операционной системы, реализующий IP, не проверяет

возможность установки соединения, т.е. никакой управляющей информации кроме

той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не передается. Кроме этого,

IP не заботится о проверке целостности информации в поле данных пакета, что

заставляет отнести его к протоколам ненадежной доставки. Целостность данных

проверяется протоколами транспортного уровня (TCP) или протоколами

приложений.

Таким образом, вся информация о пути, по которому должен пройти пакет

берется из самой сети в момент прохождения пакета. Именно эта процедура и

называется маршрутизацией в отличии от коммутации, которая используется для

предварительного установления маршрута следования данных, по которому потом

эти данные отправляют.

Принцип маршрутизации является одним из тех факторов, который обеспечил

гибкость сети Internet и ее победу в соревновании с другими сетевыми

технологиями. Надо сказать, что маршрутизация является довольно

ресурсоемкой процедурой, так как требует анализа каждого пакета, который

проходит через шлюз или маршрутизатор, в то время как при коммутации

анализируется только управляющая информация, устанавливается канал,

физический или виртуальный, и все пакеты пересылаются по этому каналу без

анализа маршрутной информации. Однако, эта слабость IP одновременно

является и его силой. При неустойчивой работе сети пакеты могут

пересылаться по различным маршрутам и затем собираться в единое сообщение.

При коммутации путь придется каждый раз вычислять заново для каждого

пакета, а в этом случае коммутация потребует больше накладных затрат, чем

маршрутизация.

Вообще говоря, версий протокола IP существует несколько. В настоящее

время используется версия Ipv4 (RFC791). Формат пакета протокола

представлена на рисунке 1.7.

Формат пакета Ipv4

[pic]

Рисунок1.7

Фактически, в этом заголовке определены все основные данные, необходимые

для перечисленных выше функций протокола IP: адрес отправителя (4-ое слово

заголовка), адрес получателя (5-ое слово заголовка), общая длина пакета

(поле Total Lenght) и тип пересылаемой датаграммы (поле Protocol).

Используя данные заголовка, машина может определить на какой сетевой

интерфейс отправлять пакет. Если IP-адрес получателя принадлежит одной из

ее сетей, то на интерфейс этой сети пакет и будет отправлен, в противном

случае пакет отправят на другой шлюз.

Если пакет слишком долго "бродит" по сети, то очередной шлюз может

отправить ICMP-пакет на машину-отправитель для того, чтобы уведомить о том,

что надо использовать другой шлюз. При этом, сам IP-пакет будет уничтожен.

На этом принципе работает программа ping, которая используется для деления

маршрутов прохождения пакетов по сети.

Зная протокол транспортного уровня, IP-модуль производит

раскапсулирование информации из своего пакета и ее направление на модуль

обслуживания соответствующего транспорта.

При обсуждении формата заголовка пакета IP вернемся еще раз к

инкапсулированию. Как уже отмечалось, при обычной процедуре

инкапсулирования пакет просто помещается в поле данных фрейма, а в случае,

когда это не может быть осуществлено, то разбивается на более мелкие

фрагменты. Размер максимально возможного фрейма, который передается по

сети, определяется величиной MTU (Maximum Transsion Unit), определенной для

протокола канального уровня. Для того, чтобы потом восстановить пакет IP

должен держать информацию о своем разбиении. Для этой цели используется

поля "flags" и "fragmentation offset". В этих полях определяется, какая

часть пакета получена в данном фрейме, если этот пакет был фрагментирован

на более мелкие части.

Обсуждая протокол IP и вообще все семейство протоколов TCP/IP нельзя не

упомянуть, что в настоящее время перед Internet возникло множество по-

настоящему сложных проблем, которые требуют изменения базового протокола

сети.

1.3 Принципы построения IP-адресов

IP-адреса определены в том же самом RFC, что и протокол IP. Именно

адреса являются той базой, на которой строится доставка сообщений через

сеть TCP/IP.

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 Выч.центра ВПИ

ВолгГТУ:

195.209.133.14

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

IP-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 1.8 показаны эти пять классов.

Классы IP-адресов

[pic]

Рисунок 1.8

Опираясь на эту структуру, можно подсчитать характеристики каждого

класса в терминах числа сетей и числа машин в каждой сети.

Таблица 1.1 Характеристики классов IP-адресов

|Класс |Диапазон значений |Возможное количество|Возможное количество|

| |первого октета |сетей |узлов |

|А |1 - 126 |126 |16777214 |

|B |128 – 191 |16382 |65534 |

|C |192 – 223 |2097150 |254 |

|D |224 – 239 |- |228 |

|E |240 – 247 |- |227 |

При разработке структуры IP-адресов предполагалось, что они будут

использоваться по разному назначению.

Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях общего

пользования. Адреса класса B предназначены для использования в сетях

среднего размера (сети больших компаний, научно-исследовательских

институтов, университетов). Адреса класса C предназначены для использования

в сетях с небольшим числом компьютеров (сети небольших компаний и фирм).

Адреса класса D используют для обращения к группам компьютеров, а адреса

класса E - зарезервированы.

Среди всех IP-адресов имеется несколько зарезервированных под

специальные нужды. Ниже приведена таблица зарезервированных адресов.

Таблица 1.2 Выделенные IP-адреса

|IP-адрес |Значение |

|Все нули |Данный узел сети |

|номер сети | все нули |данная IP-сеть |

|все нули | номер узла |узел в данной (локальной) сети |

|все единицы |все узлы в данной локальной IP-сети |

|номер сети | все единицы |все узлы указанной IP-сети |

|127.0.0.1 |"петля" |

Особое внимание в таблице 1.2 уделяется последней строке. 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.

Вообще, зарезервирована вся сеть 127.0.0.0. Эта сеть класса A реально не

описывает ни одной настоящей сети.

Некоторые зарезервированные адреса используются для широковещательных

сообщений. Например, номер сети (строка 2) используется для посылки

сообщений этой сети (т.е. сообщений всем компьютерам этой сети). Адреса,

содержащие все единицы, используются для широковещательных посылок (для

запроса адресов, например).

Реальные адреса выделяются организациями, предоставляющими IP-услуги, из

выделенных для них пулов IP-адресов. Согласно документации NIC (Network

Information Centre) IP-адреса предоставляются бесплатно, но в прейскурантах

наших организаций (как коммерческих, так и некоммерческих), занимающихся

Internet-сервисом предоставление IP-адреса стоит отдельной строкой.

1.4 IPing - новое поколение протоколов IP

До сих пор, при обсуждении IP-технологии, основное внимание уделялось

проблемам межсетевого обмена и путям их решения в рамках существующей

технологии. Однако, все эти задачи, вызванные необходимостью приспособления

IP к новым физическим средам передачи данных меркнут перед действительно

серьезной проблемой - ростом числа пользователей Сети. Казалось бы, что тут

страшного? Число пользователей увеличивается, следовательно растет

популярность сети. Такое положение дел должно только радовать. Но проблема

заключается в том, что Internet стал слишком большой, он перерос заложенные

в него возможности. К 1994 году ISOC опубликовало данные, из которых стало

ясно, что номера сетей класса B практически все уже выбраны, а остались

только сети класса A и класса C. Класс A - это слишком большие сети.

Реальные пользователи сети, такие как университеты или предприятия, не

используют сети этого класса. Класс С хорош для очень небольших

организаций. При современной насыщенности вычислительной техникой только

мелкие конторы будут удовлетворены возможностями этого класса. Но если дело

пойдет и дальше такими темпами, то класс C тоже быстро иссякнет. Самое

парадоксальное заключается в том, что реально не все адреса, из выделенных

пользователям сетей, реально используются. Большое число адресов пропадает

из-за различного рода просчетов при организации подсетей, например, слишком

широкая маска, или наоборот слишком "дальновидного планирования, когда в

сеть закладывают большой запас "на вырост". Не следует думать, что эти

адреса так и останутся невостребованными. Современное "железо" позволяет их

утилизировать достаточно эффективно, но это стоит значительно дороже, чем

простые способы, описанные выше. Одним словом, Internet, став действительно

глобальной сетью, оказался зажатым в тисках своих собственных стандартов.

Нужно было что-то срочно предпринимать, чтобы во время пика своей

популярности не потерпеть сокрушительное фиаско.

В начале 1995 года IETF, после 3-x лет консультаций и дискуссий,

выпустило предложения по новому стандарту протокола IP - IPv6, который еще

называют IPing. К слову, следует заметить, что сейчас Internet-сообщество

живет по стандарту IPv4. IPv6 призван не только решить адресную проблему,

но и попутно помочь решению других задач, стоящих в настоящее время перед

Internet.

Нельзя сказать, что до появления IPv6 не делались попытки обойти

адресные ограничения IPv4. Например, в протоколах BOOTP (BOOTstrap

Protocol) и DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) предлагается

достаточно простой и естественный способ решения проблемы для ситуации,

когда число физических подключений ограничено, или реально все пользователи

не работают в сети одновременно. Типичной ситуацией такого сорта является

доступ к Internet по коммутируемом каналу, например телефону. Ясно, что

одновременно несколько пользователей физически не могут разговаривать по

одному телефону, поэтому каждый из них при установке соединения запрашивает

свою конфигурацию, в том числе и IP-адрес. Адреса выдаются из ограниченного

набора адресов, который закреплен за телефонным пулом. IP-адрес

пользователя может варьироваться от сессии. Фактически, DHCP - это

расширение BOOTP в сторону увеличения числа протоколов, для которых

возможна динамическая настройка удаленных машин. Следует заметить, что DHCP

используют и для облегчения администрирования больших сетей, т.к.

достаточно иметь только базу данных машин на одном компьютере локальной

сети, и из нее загружать настройки удаленных компьютеров при их включении

(под включением понимается, в данном случае не подключение к локальной

компьютерной сети, а включение питания у компьютера, подсоединенного к

сети).

Совершенно очевидно, что приведенный выше пример - это достаточно

специфическое решение, ориентированное на специальный вид подключения к

сети. Однако, не только адресная проблема определила появление нового

протокола. Разработчики позаботились и о масштабируемой адресации IP-

пакетов, ввели новые типы адресов, упростили заголовок пакета, ввели

идентификацию типа информационных потоков для увеличения эффективности

обмена данными, ввели поля идентификации и конфиденциальности информации.

Новый заголовок IP-пакета показан на рисунке 1.13.

[pic]

Рисунок 1.13 Заголовок IPv6

В этом заголовке поле "версия" - номер версии IP, равное 6. Поле

"приоритет" может принимать значения от 0 до 15. Первые 8 значений

закреплены за пакетами, требующими контроля переполнения, например, 0 -

несимвольная информация; 1 - информация заполнения (news), 2 - не критичная

ко времени передача данных (e-mail); 4 - передача данных режима on-line

(FTP, HTTP, NFS и т.п.); 6 - интерактивный обмен данными (telnet, X); 7 -

системные данные или данные управления сетью (SNMP, RIP и т.п.). Поле

"метка потока" предполагается использовать для оптимизации маршрутизации

пакетов. В IPv6 вводится понятие потока, который состоит из пакетов. Пакеты

потока имеют одинаковый адрес отправителя и одинаковый адрес получателя и

ряд других одинаковых опций. Подразумевается, что маршрутизаторы будут

способны обрабатывать это поле и оптимизировать процедуру пересылки

пакетов, принадлежащих одному потоку. В настоящее время алгоритмы и способы

использования поля "метка потока" находятся на стадии обсуждения. Поле

Страницы: 1, 2, 3, 4