Форматы блоков данных локальных и глобальных сетей

При движении блока данных с верхнего (7) уровня вниз и его преобразования в соответствии с указанной процедурой обычно используют ряд специальных названий, присваиваемых этим блокам на определенных уровнях. Так, блок данных уровня 7 называют сообщением, блоки данных уровней 7-5 - гипертекстом, блок уровня 4 - сегментом, блок уровня 3 - пакетом, блок уровня 2 - кадром и блок уровня 1 - двоичной последовательностью.

Ясно, что и блоки данных, с которыми работают ЛС, зависят от того уровня, на котором работает сеть. Так, IP-сеть (уровень 3) работает с пакетами, а сеть Ethernet (уровень 2) работа- ет с кадрами.

Блоки данных, с которыми работают ГлС, отличаются от упомянутых на только структу-рой, т.к. созданы другими протоколами (технологиями), но и названиями. Типы блоков дан- ных ЛС и ГлС перечислены ниже:

- блок данных (data unit) - базовый термин, означающий блок информации;

- сообщение (message) - блок данных уровня 7, формируемый пользовательским приложением на уровне 7;

- гипертекст (hypertext) - блок данных уровня 7-5, формируемый протоколом HTTP;

- сегмент (segment) - блок данных уровня 4, формируемый транспортным протоколом (TCP, SPX);

- пакет (packet) - блок данных уровня 3 фиксированной структуры, формируемый сетевым протоколом (IP, IPX);

- дейтаграмма (datagram) - пакет, формируемый сетевым протоколом (IP, IPX), передается на сетевом уровне;

- кадр (frame) - блок данных уровня 2 фиксированной структуры, формируемый протоколами ЛС (IEEE 802.3-802.6) или протоколами ГлС (типа LAPx);

- ячейка (cell) - блок данных уровня 2-3 фиксированного размера и структуры (напр., ячейка ATM - 53 байта), формируется протоколом ГлС ATM (не вписывается полностью в модель OSI);

- фрейм (frame) - двумерный логический блок данных (матрица) уровня 1 фиксированного размера и структуры, формируется каналообразующими механизмами технологий PDH и SDH, преобразуется в одномерный физиче­ский блок данных уровня 1 для следования по среде передачи (не подчиняется модели OSI);

- двоичная последовательность (bit/byte flow) - поток физических блоков данных уровня 1, используемый при передаче по физической среде (не вписывается полностью в модель OSI).

Мультиплексирование, инкапсуляция и сегментация данных

Структура сообщений, гипертекстов, сегментов, пакетов и кадров определяется уровневыми протоколами, а при движении этих блоков данных вниз они последовательно помещаются (инкапсулируются) в информационное поле (поле данных) протокола нижнего уровня.

Так гипертекст, созданный протоколом передачи гипертекста HTTP на уровнях 7-5, ин- капсулируется в поле данных сегмента, созданного протоколом TCP на уровне 4. Сегмент затем инкапсулируется в поле IP-данных, созданное протоколом IP в пакете на уровне 3. Затем пакет инкапсулируется в поле данных, созданное протоколом Ethernet в кадре на уровне 2.

 

Если поле данных нижнего уровня, в которое д.б. инкапсулирован блок данных верхнего уровня, недостаточно велико для его размещения, то протокол нижнего уровня должен иметь возможность сегментации (разбиения на части) блока данных и инкапсуляции его но частям (с возможностью его последующей сборки (реассемблироваиия) при движении вверх но стеку протоколов).

Блоки данных, сформированные на уровнях 7-5, м.б. мультиплексированы на уровне 4 в единый сегмент для увеличения эффективности использования соединений, созданных на транспортном и сетевом уровнях.

Сетевые адреса

В сети существуют два типа адресов:

 

- физические адреса - МАС-адреса - 6-байтные адреса уровня звена данных 2 (МАС-подуровня), которые ис­пользуются для передачи кадров;

- логические адреса - IP-адреса - 4-байтные (IPv4), или 6-байтные (IPv6) адреса уровня 3, которые м.б. ста­тическими (неизменяемыми) и динамическими (изменяемыми) и используются для передачи паке­та/дейтаграммы на уровне 3.

Различают также два типа пространства адресов:

 

- линейное пространство адресов - пространство, состоящее из одной адресной группы с последовательной нумерацией членов группы (примером м.б. пространство MAC- адресов);

- иерархическое пространство адресов - пространство, состоящее из многих адресных групп, организованных по иерархическому принципу последовательного сужения группы поиска до одного искомого адреса. Эта органи­зация адресов более прогрессивна, чем линейная, она используется для IP-адресации.

МАС-адресация

МАС-адрес, определяющий адрес устройства на уровне 2, "прошит" в ПЗУ сетевого адапте­ра/карты, устанавливаемой в ПК. Для уникальности адресов, требуемой при идентификации, первые три байта МАС-адреса (три 16-ричные пары цифр, например, 00-80-2С) определяют официально зарегистрированного производителя. Эта часть, или OUI (Organizationally Unique ID), служит идентификатором организации. Следующие три байта (три другие 16-ричные пары цифр, например, 00-19-20) определяют серийный номер изделия (SN). В качестве адреса назначения (DA) при этом может использоваться:

 

- общий (broadcast) адрес, или широковещатепьный адрес, или адрес бродкастинга, с 16-ричным кодом FF-FF-FF, используемый для рассыпки кадров всем узлам/станциям;

- групповой (multicast) адрес, или адрес мупьтикастинга, с 16-ричным кодом 00-00-01 (1 в самом младшем адресном бите);

- единичный (unicast) адрес, или адрес уникастинга, который может иметь любую допустимую комбинацию бит.

МАС-адрсс известен также как: физический адрес, Ethernet-адрес, адрес звена передачи данных (или адрес уровня 2), аппаратный адрес и встроенный адрес.

IP-адресация

IP-адреса определяют адреса устройств на сетевом уровне. Эти адреса логические, построены по иерархическому принципу и обрабатываются маршрутизаторами. Конечные системы ES требуют по одному сетевому адресу на одно физическое сетевое соединение для каждого под­держиваемого протокола сетевого уровня. Если, например, маршрутизатор имеет три интер­фейса (точки соединения), каждый из которых поддерживает два сетевых протокола (TCP/IP и AppleTalk), то этот маршрутизатор должен иметь шесть (3x2=6) сетевых адресов. ПК и серве-

 

 

ры (в общем случае хосты) могут иметь как один, так и (хотя и редко) несколько сетевых ин­терфейсов, т.е. точек подключения к сети (такой хост носит название "multihomed host").

Длина IP-адреса для версии IPv4 - 32 бита или 4 байта, а сам адрес представлен группой соответствующих им 4 десятичных чисел, например, 128.1.1.1, где первое число 128 указывает на класс сети - В (их всего четыре: А, В, С, D), а остальные - на адрес сети, подсети и хоста. Более подробно IP-адресация описана в Главе 12.

Кроме цифрового IP-адреса, атрибутом сетевого устройства может служить имя, одно­значно соответствующее цифровому адресу и используемое для удобства (например, в Интер­нете). Для преобразования имени домена в его IP-адрес используется протокол: система до­менных имен (DNS).