Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќсновные протоколы IP-сетей




ќсновные протоколы, используемые в сети »нтернет, разрабатывались дл€ работы па опре≠деленном уровне модели OSI. —писок протоколов очень большой, т.к. разрабатывались они агентствами (DARPA), организаци€ми по стандартизации (IEEE, ISO, ITU-T), компани€ми (Apple, Banyan, Cisco, DEC, IBM, Novell, SUN), форумами (AF, FRF) и группами (IETF, RFC). Ќаиболее крупный вклад внесли: DARPA (TCP/IP), Apple (AppleTalk), Novell (стек Novell).

ќбзор основных протоколов

Ќиже названы только протоколы стека TCP/IP, имеющие непосредственное отношение к нашей теме. ѕринадлежность к определенному уровню модели OSI в р€де случаев условна. ћы будем придерживатьс€ позиций, изложенных в руководстве по Ћ— (Dalacom Networking. -Ericsson Radio System AB, 2001 [1]) и справочнике (A world of protocols. Millennium Edition. - RADCOM Academy, 1999 [2]), учитыва€ логику и степень представленной аргументации. ¬ руководстве [1] неко≠торые протоколы, принадлежность которых к определенному уровню OSI фантомна, назва≠ны аномальными. “ак, протоколы BGP и RIP (по логике функций, которые они осуществл€≠ют) приписаны к верхним уровн€м, а протоколы EGP, ICMP, IGMP, OSPF - к уровню 4, а в [2] они отнесены к уровню 3. ѕротоколы ARP и RARP в [1] приписаны к уровню 3, а в [2] - к уровню 2.

ѕринадлежность протокола определенному уровню легко прослеживаетс€, если пред≠ставить протоколы в виде иерархической схемы (па базе схема OSI): верхние уровни (уровни 5-7), транспортный уровень (4), сетевой уровень (3) и уровень звена данных (2), рис. 12-1. «десь уровни взаимодействуют через точки входа с верхнего па нижний уровень и описаны как:

Ј номер порта - точка входа на уровень 4 - поле "номер порта назначени€ " протоколов уровн€ 4: TCP и UDP;

Ј номер протокопа - точка входа на уровень 3 - поле " номер протокола " протокола IP; эти номера уникальны в рамках »нтернета и опубпикованы в RFC 1700;

Ј код типа - точка входа на уровень 2 - поле " код типа "протокола уровн€ звена данных Ethernet.

 

 

 

–ис.12-1. »ерархическа€ четырехуровнева€ схема взаимодействи€ протоколов

“ак, протоколы RIP и OSPF выполн€ют функции динамической маршрутизации, но используют разные алгоритмы. ѕротоколу RIP присвоен номер порта назначени€ (520 дл€ UDP), используемый как его ID при инкапсул€ции на уровне 4, то он, согласно [1], должен относитьс€ к уровню 5. ѕротокол OSPF не имеет номера порта, а имеет номер протокола (9), используемый как его ID при инкапсул€ции на уровне 3, поэтому он должен принадлежать к уровню 4, а не к уровню 3, как указано в [2]. »так, принима€ гипотезу условности и аномальности, имеем дл€ стека TCP/IP следующее распределение протоколов по уровн€м [1]:

- верхние уровни - основными протоколами €вл€ютс€ (в скобках номера портов): BGP(179), ¬ќќ“–, FTP(20,21), Ќ““–(80), RIP(39), SMTP(25), Telnet(23), TFTP(69), другими протоколами м.б.: DHCP, DNS(53), IMAP2(143), NTP(123), –ќ–«(ѕќ), RADIUS, SNMP(161);

- транспортный уровень - основными протоколами €вл€ютс€: TCP и UDP, другими протоколами м.б.: EGP, EIGRP, ICMP, IGMP, IGP, IGRP, OSPF, RSVP, ’“–;

- сетевой (»нтернет) уровень - основные протоколы: IP, ARP, RARP, другими протоколами м.б.: IARP, –1ћ и пр.;

- уровень звена данных - д.б. представлен протоколами, характеризующими основные технологии ѕ—: IEEE 802.2 (LLC), 802.3 (Ethernet), 802.5 (TR), 802.6 (FDDI), PPP, LAPB, LAPD, LABF, LABM и др. (не относ€тс€ к стеку TCP/IP); протоколы: CSLIP, RSRB, SLIP и др. (относ€тс€ к стеку TCP/IP) [2].

»звестно, что существуют сотни »нтернет-протоколов, работающих на различных уров≠н€х модели OSI. Ќиже приведен р€д широко используемых протоколов стека TCP/IP (расшиф≠ровку сокращений и краткие сведени€ о них можно найти в [1,2]), а также в словаре: —лепов Ќ.Ќ. јнгло-русский толковый словарь сокращений в области св€зи. 3-е изд. - ћ.: –адио и св€зь, 2005 [3]).

ѕротоколы верхних уровней можно разбить на две группы: тс, что служат непосредственно конечным пользовател€м (1), и тс, которые обеспечивают служебные функции (2).   первой группе относ€т: ¬ќ–, ¬ќќ“–, FTP, HTTP, RIP, SMTP, Telnet, TFIT.

 о второй группе относ€т: DHCP, DNS, 1ћЋ–, NTP, POP3, RADIUS, SNMP.

ѕротоколы транспортного уровн€.   ним относ€тс€: TCP и UDP (подробно описаны ниже).   группе протоколов уровн€ 4 относ€тс€ также: EGP, EIGRP, IGP, IGRP, OSPF, RSRV, ’“–.

ѕротоколы сетевого уровн€.   ним относ€тс€ (за исключением IP, описанного ниже): ARP, IARP, ICMP, IGMP, PIM, RARP.

ѕротоколы уровн€ звена данных.   ним относ€тс€, напр.: CSLIP, RSRB, SLIP.

ѕротокол IP

IP-протокол - протокол дейтаграммного пита, работающий в JIC па уровне 3 и не требую≠щий предварительного установлени€ соединени€. ќн не контролирует факт прибыти€ дейта≠граммы и качество се доставки. ѕоэтому считаетс€ ненадежным, не позвол€ющим использо≠вать классы QoS, по он используетс€ дл€ передачи любого трафика по сети »нтернет.

IP может (например, при наличии ошибок) сбросить дейтаграмму (DG) в корзину, не уве≠домл€€ об этом источника, или фрагментировать ее. Ќо он может приложить все усили€ (best efforts - 0-й уровень QoS) дл€ се восстановлени€, облегча€ се прохождение но сети.

IP описан в документе RFC 791 и фигурирует как стандарт IETF STD 0005. Ќа практике он существует в двух модификаци€х IPv4 и IPv6, которые кратко описаны ниже.

ѕротокол IPv4

‘ормат заголовка протокола IP, пол€ опций и данных приведены на рис.12-2. ≈го заголовок - 20 байт (первые 5 строк по 4 байта). ќн состоит из полей (биты нумеруютс€ справа налево):

- Ver - Version - номер версии (4 бита: байт 0, биты 4-7): 0100 - верси€ IPv4,0101 - Stream Datagram Mode, 0110 - верси€ IPv6; св€зь между абонентами гарантируетс€, если они работают с одной версией IP; пакеты другой версии сбрасываютс€;

- IHL - Internet Header length - длина »нтернет-заголовка (4 бита: байт 0, биты 0-3), 0101 - 20 байт; вообще же величина от 5 до 15 (умноженна€ на 4 она дает длину заголовка и служит указателем начала пол€ данных);

- Total length - обща€ длина DG (байты 2,3), м.б. до 216-1 (т.е. до 65535 байт), минимальна€ длина - 576 байт;

- ToS - Type of Service - тип сервиса (байт 1, биты 0-7), используетс€ только дл€ опции Diflserv (IETF); биты 0-2 указывают на тип DG: 000 - обычна€, 111 - управл€юща€; другие биты используют протоколы: OSPF, BGP;

- Identification - ID-номер (байты 4,5), используетс€ дл€ идентификации фрагментов DG при сборке;

- Flags - поле флагов (байт 6, биты 5-7), 0 в бите 5 означает последний фрагмент DG, бит 6 не используетс€, 1 в бите 7 означает, что фрагментаци€ невозможна, и, если промежуточна€ сеть не может передать DG такой длины, то она сбрасывает DG в корзину, а протокол ICMP сообщает об этом хосту, создавшему DG;

- Fragment Offset - поле смещени€ (13 бит в байтах 6, 7); если DG велика дл€ промежуточной сети, она разби ваетс€ на фрагменты, их размеры д.б. в пределах 0-65535 (216-1);

- Time To Live (TTL, байт 8) - максимальное врем€ жизни DG в секундах (1-255) до момента сброса (по умолча нию TTL=64);

- Protocol - тип протокола (байт 9), используемого с IP: 1 (ICMP), 2 (IGMP), 4 (IP), 6 (TCP), 17 (UDP), 88 (IGRP) 9,89 (OSPF), см. RFC 1700;

- Header Checksum - контрольна€ сумма заголовка (байты 10,11), пересчитываетс€, если заголовок мен€етс€;

- Source IP Address - IP-адрес источника/отправител€ (4 байта: 12-15), м.б. класса ј, ¬, — (см. ниже);

- Destination IP Address - IP-адрес назначени€/получател€ (4 байта: 16-19), м.б. ј, ¬, —, D (см. ниже);

- Options - опции (если есть, то они занимают поле длиной до 3 байт);

- Padding - дополнение к заголовку (1-3 байта), выравнивает общую длину до величины, кратной 4 байтам; IP Data - IP-данные (длина данных д.б. такова, чтобы обща€ длина IP-пакета не превышала 65535 байтов).

байт 0 6айт1 байты 2-3
7-6-5-4 13-2-1-0 7-0 7-0 7-0
Ver IHL ToS Total length
Identification Flaqs Fragment offset
TTL Protocol Header checksum
јдрес источника (SA)
јдрес назначени€ (DA)
Options + Padding
IP Data
           

 

–ис.12-2. «аголовок протокола IPv4

ѕри передаче DG по Ћ— или √л— она инкапсулируетс€ в ноле PL (поле данных) кадров Ethernet, TR, FDDI, X.25 (IPoX.25), FR (IPoFR), ATM (IPoATM) на уровне звена данных. ≈сли DG велика и не м.б. инкапсулирована в кадр, она разбиваетс€ маршрутизатором на фрагменты. »х длина зависит от размера максимального передаваемого блока (MTU), определ€емого Ћ— или √л—. “ак, дл€ Ethernet MTU=1500 байт, а дл€ FDDI=4096 байт. ѕолученные фрагменты идентифицируютс€ в поле Fragment offset (смещение) относительно начала DG. ѕолучить смещение в байтах можно, умножив значение этого пол€ на 8 (1-й фрагмент имеет нулевое смещение). —мещение учитываетс€ при сборке фрагментов DG в узле назначени€.

ѕротокол IPv6

IPv6 - нова€ верси€ протокола IP (RFC 1883), прин€та IETF в 1996г. и обновлена в 1998г. (RFC 2460). ¬ »нтернет поддерживаютс€ обе версии IP (v4 и v6), причем передача IPv6 по сегменту, поддерживающему только IPv4, происходит по методу туннельной проводки (RFC 1933), а стек протоколов TCP/IP на уровне 3 становитс€ двойным. ”злы сети, поддерживающие обе версии IP, называютс€ I–v6/I–v4-узлами. ѕротокол IPv6 имеет следующие особенности:

Ј поддерживаетс€ схема адресации на основе протокола CIDR:

- CIDR (Classless Inter-Domain Routing) - маршрутизаци€ между доменами сети без использовани€ адресных классов - техника группировани€ маршрутов, уменьшающа€ объем передаваемых данных (RFC 1517-1519);

Ј введено использование физического адреса устройства (ћј—-адреса) в качестве номера узла (т.е. нет необхо≠димости использовать протокол конвертации адреса ARP);

Ј уменьшен заголовок I–-дейтаграмм;

 

Ј фрагментаци€ DG осуществл€етс€ на конечных узлах (нужный размер MTU определ€етс€ автоматически).

јдресаци€ IPv6 существенно отличаетс€ от адресации IPv4. јдреса источни≠ка/отправител€ и назначени€/получател€ имеют длину 16 байт (или 128 бит), т.е. нет проблемы дефицита адресов в сети: адресное пространство Ц 2128, или 3,4 Х 1038 (разница с IPv4 - 29 по≠р€дков!). ¬место двух уровней иерархии адресов: адрес сети и адрес устройства (как это было в IPv4), используетс€ п€ть уровней иерархии адресов:

 

ѕрефикс ID провайдера ID абонента ID подсети ID узла/ѕ /хоста

 

ѕрефикс (замен€ющий  ласс сети) определ€ет тип используемого адреса. »х много (по≠р€дка 20), они отличаютс€ назначением и долей используемого адресного пространства. Ќиже показан формат адреса с префиксом 010 дл€ јдресов идентификации провайдера с макси≠мальной долей адресного пространства 1/8.

 

ѕрефикс ID организации ID провайдера –езерв ID абонента –езерв јдрес сети и устройства
  5 бит 16 бит 8 бит 24 бита 8 бит 64 бита

 

ѕоле "ID-организации" определ€ет организацию, ответственную за выделение адресов провайдерам: InterNIC (јмерика), RIPE (≈вропа), APNIC (јзи€). –езервные пол€ оставлены дл€ будущего расширени€, 64 бита оставлено под поле "јдрес сети и устройства". ѕоле за≠полн€етс€ по тем же правилам, что и дл€ протокола IPv4 с классами ј, ¬ и —. јбонентом здесь м.б. люба€ друга€ организаци€, котора€ (в свою очередь) может организовать несколько уров≠ней иерархии в своей сети. IPv6 еще вводит адреса типа:

Ј unicast - единственный адрес, или адрес уникастинга, который м.б. глобальным (global) - основной тип адре≠са в »нтернет, или локальным, который делитс€ на локальное звено (link-local} и локальный узел (site-local) -тип адреса в сет€х, не св€занных с »нтернет (ATM, FR, Ethernet, TR, FDDI); позвол€ет подключать Ћ— без ре≠конфигурации сетевых адресов (имеет 118 бит дл€ адресного пол€ и 10 бит дл€ префикса);

Ј multicast - групповой адрес, или адрес мультикастинга, поддерживает групповую передачу данных;

Ј anycast - адрес любого в группе, или эфес эникастинга - групповой адрес дл€ прохождени€ группового тра≠фика через маршрутизаторы некоторых провайдеров так, чтобы DG м.б. доставлена любому члену группы, IPv6 использует "маршрутизацию от источника" (source routing), котора€ освобождает маршрутизаторы от ана≠лиза таблиц маршрутизации, уменьша€ врем€ обработки DQ; адрес эникастинга присваиваетс€ портам мар≠шрутизатора как второй адрес, общий дл€ всех маршрутизаторов в сети данного провайдера.

ѕротокол IPv6 не имеет широковещательного адреса, или бродкастинга (broadcasting), который заменен мулыпикастиигом и эникастингом дл€ повышени€ гибкости, эффективности и большей управл€емости сети, а также дл€ исключени€ флудиига (flooding) - "наводнени€" в сети, вызванного массовой рассылкой пакетов при бродкастипге.

ƒл€ совместимости с IPv6 используетс€ адрес IPv4 -compatible, который занимает 32 младших бита в 128-битном поле адреса IPv6. «аголовок DG при этом бывает двух типов: ос≠новной и дополнительный.

ќсновной заголовок имеет длину 40 байт и присутствует всегда, его формат см. ниже.

 

Version (Ќомер персиї) (4 бита) Priority (ѕриоритет) (4 бита) Protocol label (ћетка протокола) (24 бита)
ƒлина пол€ полезной нагрузки (16 бит) —ледующий заголовок (8 бит) ѕредельное число переходов (8 бит)
јдрес источника/отправител€ (128 бит)
јдрес назначени€/получател€ (128 бит)
IP-данные (ѕоле данных)

 

–ис.12-3. «аголовок протокола Ipv6

«десь представлены следующие обозначени€:

- ѕервое поле аналогично полю Version в заголовке IPv4;

- ѕоле "ѕриоритет" устанавливает приоритет DG (0-7 - низкоприоритетный, 8-15 - приоритетный трафик);

- ѕоле "ћетка протокола" содержит подполе "ћетка потока" (Flow label) дл€ идентификации DG, требующее от маршрутизаторов особого обслуживани€, за которое отвечает протокол резервировани€ ресурсов RSVP;

- ѕоле "—ледующий заголовок" определ€ет тип заголовка, следующего за "ѕолем данных"; если заголовка нет, то поле соответствует полю Protocol в заголовке IPv4, определ€ющему протокол, работающий с IP.

ƒополнительный заголовок определ€ет некоторые параметры. «аголовки в IPv6:

Х Routing - заголовок, определ€ющий полный маршрут (список IP-адресов) - используетс€ маршрутизаци€ от источника;

Х Fragmentation - заголовок, содержит сведени€ о фрагментации на конечных узлах сети (размер MTU опреде≠л€ет отправитель, он может корректироватьс€ при прохождении по сети с помощью сообщений ICMP);

Х Authentication - заголовок, идентифицирует конечные узлы и обеспечивает целостность DG;

Х Encryption - заголовок, используемый дл€ шифровани€ и дешифровки передаваемых данных;

Х Hop-by-Hop Option - заголовок, содержит параметры, провер€емые узлами на маршруте (отладка маршрута);

Х Destination Option - заголовок, содержит дополнительную информаци€ дл€ узла назначени€/получател€. ƒополнительный заголовок содержит тип следующего заголовка, формиру€ цепочку заголовков.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 481 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

∆изнь - это то, что с тобой происходит, пока ты строишь планы. © ƒжон Ћеннон
==> читать все изречени€...

554 - | 444 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.037 с.