Локальные сети (стр. 2 из 3)
Одношаговые алгоритмы в зависимости от способа формирования таблиц маршрутизации делятся на три класса:
- алгоритмы фиксированной (или статической) маршрутизации;
- алгоритмы простой маршрутизации;
- алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации.
В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в таблице маршрутизации являются статическими. Администратор сети сам решает, на какие маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами, и вручную заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации. Соответственно алгоритм фиксированной маршрутизации с его ручным способом формирования таблиц маршрутизации можно применять не только в небольших сетях с простой топологией. Так же данный алгоритм может быть очень эффективно использован и для работы на магистралях крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру.
В алгоритмах простой маршрутизации таблица маршрутизации совсем не используется или строится без участия протоколов маршрутизации. Можно выделить три типа простой маршрутизации:
1. случайная маршрутизация, то есть прибывший пакет посылается в случайном направлении, кроме исходного;
2. лавинная маршрутизация, данный пакет посылается по всем возможным направлениям, кроме исходного;
3. маршрутизация по предыдущему опыту, когда выбор маршрута осуществляется по таблице, но таблица строится по принципу моста путем анализа адресных полей пакетов, появляющихся на входных портах.
Самыми распространенными алгоритмами являются алгоритмы адаптивной (или динамической) маршрутизации. Протоколы, построенные на основе адаптивных алгоритмов, после изменения конфигурации сети, позволяют обеспечить автоматическое обновление таблиц маршрутизации и быстро обрабатывать все изменения.
Существует так же и IP-протоколы, то есть протокол межсетевого взаимодействия (Internet Protocol, IP). Этот протокол обеспечивает передачу дейтаграмм от отправителя к получателям через объединенную систему компьютерных сетей. IP-протокол относится к протоколам без установления соединений и не ставит перед собой задач надежной доставки сообщений. Протокол IP не пытается повторно отправить пакет данных, если произошла ошибка передачи данного пакета. За надежную доставку данных отвечает TCP протокол, работающий над протоколом IP. Данный протокол TCP отвечает за повторную отправку пакета, если в этом есть необходимость.
Отличительной способностью протокола IP от других сетевых протоколов является способность выполнять динамическую фрагментацию пакетов при передаче между сетями. Функциональная сложность протокола и сложность заголовка пакета прямо и тесно связаны между собой, так как данный протокол эти сложности использует. Это объясняется тем, что основные служебные данные, на основании которых протокол выполняет то или иное действие, переносятся между двумя модулями, реализующими этот протокол на разных машинах именно в полях заголовков пакетов. Поэтому изучение назначения каждого поля заголовка IP-пакета дает нам не только знания о структуре пакета, но и объясняет все основные режимы работы протокола по передаче и обработке IP-дейтаграмм.
Структура IP – пакета.
IP-пакет состоит из заголовка и поля данных и имеет максимальную длину пакета 65 535 байт.
Заголовок, имеющий длину 20 байт, имеет следующую структуру (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Структура заголовка IP-пакета
Поле «Номер версии» (Version) занимает 4 бит и указывает версию протокола IP.
Поле «Длина заголовка» (IHL) IP-пакета занимает 4 бит и указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах. Наибольший заголовок занимает 60 октетов.Поле «Тип сервиса» (Type of Service) занимает 1 байт и задает приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута. Установленный бит D указывает на то, что должен выбираться маршрут для минимизации задержки доставки данного пакета, бит Т - для максимизации пропускной способности, а бит R - для максимизации надежности доставки. Зарезервированные биты имеют нулевое значение.
Поле «Общая длина» (Total Length) занимает 2 байта и означает общую длину пакета с учетом заголовка и поля данных.
Поле «Идентификатор пакета» (Identification) занимает 2 байта. Оно используется для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны быть с одинаковым значением этого поля.
Поле «Флаги» (Flags) занимает 3 бита и содержит признаки, связанные с фрагментацией. Один бит DF (Do not Fragment) запрещает фрагментировать данный пакет, а второй бит MF (More Fragments) свидетельствует тому, что пакет является промежуточным фрагментом. Оставшийся 1 бит зарезервирован.
Поле «Смещение фрагмента» (Fragment Offset) занимает 13 бит и используется при сборке/разборке фрагментов пакетов при передачах их между сетями с различными величинами MTU. Смещение должно быть кратно 8 байт.
Поле «Время жизни» (Time to Live) занимает 1 байт и показывает, в течение какого срока пакет может перемещаться по сети. Время жизни пакета измеряется в секундах и задается источником передачи. Значение этого поля изменяется при обработке заголовка IP-пакета.
Поле «Протокол верхнего уровня» (Protocol) занимает 1 байт и указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит информация, размещенная в поле данных пакета.
Поле «Контрольная сумма» (Header Checksum) занимает 2 байта и рассчитывается только по заголовку. Если контрольная сумма неверна, то пакет будет отброшен, как только ошибка будет обнаружена.
Поля «IP-адрес источника» (Source IP Address) и «IP-адрес назначения» (Destination IP Address) имеют одинаковую длину (32 бита) и одинаковую структуру.
Поле «Опции» (IP Options) как таковое является необязательным и используется только при отладке сети.
Поле «Выравнивание» (Padding) используется для того, чтобы убедиться в том, что IP-заголовок заканчивается на 32-битной границе. Выравнивание осуществляется нулями.
Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: «общая шина», «звезда» и «кольцо».
Термин «сетевая топология» описывает возможные конфигурации компьютерных сетей. Специфика сетевых технологий состоит в необходимости строгого согласования всех характеристик аппаратных и программных сетевых средств для успешного обмена данными. При этом существующие аппаратные средства способны обеспечивать различные возможности (скорость, надежность и т.п.) по передаче данных в зависимости от способа использования этих устройств. Для учета всех этих особенностей режимов работы оборудования и было введено понятие «сетевая топология». В настоящее время для описания конфигурации сети используют два вида топологий: физическую и логическую.
Физическая топология описывает реально использующиеся способы организации физических соединений различного сетевого оборудования (использующиеся кабели, разъемы и способы подключения сетевого оборудования). Физические топологии различаются по стоимости и функциональности. Ниже приведено описание трех наиболее часто использующихся физических топологий с указанием их преимуществ и недостатков.
Логическая топология определяет реальные пути движения сигналов при передаче данных по используемой физической топологии. Таким образом, она описывает пути передачи потоков данных между сетевыми устройствами, а также определяет правила передачи данных в существующей среде передачи с гарантированием отсутствия помех, влияющих на корректность передачи данных. Поскольку логическая топология описывает путь и направление передачи данных, то она тесно связана с уровнем MAC (Media Access Control) модели OSI (подуровень канального уровня). Для каждой из существующих логических топологий существуют методы контроля доступа к среде передачи данных (MAC), позволяющие осуществлять мониторинг и контроль процесса передачи данных. Эти методы будут обсуждаться вместе с соответствующей им топологией.
Виды физических топологий.
1. Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети (Рис 2.2).
Рисунок 1.2
В данном случае кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.
В топологии «общая шина» все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, подключенными к сети, принимаются одновременно всеми остальными компьютерами. Но поскольку сообщение включает адреса станций отправителя и адресата, то другие станции это сообщение игнорируют. Это метод множественного доступа. При нем перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если свободен, то станция начинает передачу. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом. Поиск неисправностей в кабеле затруднен. Кроме того, в случае обрыва нарушается работа всей сети, так как используется только один кабель.
2. При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (HUB). На рисунке 1.3показаны компьютеры, соединенные «звездой». В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.