Передача данных между узлами в сети

Август 8, 2022

Главная
Информатика
Передача данных между узлами в сети

Содержание

2. Модель OSI Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие
3. Модель OSI
4. Модель TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека протоколов, разработанный для глобальных
5. Стек протоколов TCP/IP Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department of Defence, DoD) более
6. Стек протоколов TCP/IP Все сети передают основную часть своего трафика с помощью протокола TCP/IP. Все современные
7. Уровни стека TCP/IP
8. Уровни стека TCP/IP Прикладной Уровень – Содержит протоколы приложений (FTP, telnet, SMTP, WWW)
9. Уровни стека TCP/IP Транспортный уровень - на этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control
10. Уровни стека TCP/IP Межсетевой уровень - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием
11. Уровни стека TCP/IP Уровень сетевого доступа – соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень
12. Соответствие между OSI и TCP/IP Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых
13. Соответствие между OSI и TCP/IP
14. Содержание уровней TCP/IP
15. Взаимодействие протоколов Каждый уровень набора протоколов TCP/IP взаимодействует с ближайшими соседними уровнями. Уровень приложений источника использует
16. Взаимодействие протоколов
17. Взаимодействие протоколов BGP – Протокол граничного шлюза FTP – Протокол передачи файлов HTTP – Протокол передачи
18. Передача пакета через уровни стека TCP/IP Процесс генерирует блок данных и передает его протоколу TCP, который
19. Передача пакета через уровни стека TCP/IP
20. ARP и RARP ARP (англ. Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол канального уровня.
21. Пример упрощенной ARP-таблицы: Функционально, ARP делится на две части. Одна — определяет физический адрес при посылке
22. RARP Когда загружается система с локальным диском, она обычно получает свой IP адрес из конфигурационного файла,
23. Вывод У моделей OSI и TCP/IP имеется много общих черт: Обе модели основаны на концепции стека
24. Вывод Изначально в модели TCP/IP не было четкого разделения между службами, интерфейсом и протоколом, хотя и
25. Вывод Так же различие между моделями лежит в сфере возможности использования связи на основе соединений и
26. IP-адресация и классы IP-сетей Расчёт IP-сетей
27. Сетевые адреса(IP-адреса)
28. Символьные (доменные) имена Используемый протокол (http, ftp, file) Веб-сервер или сетевая папка Путь (имена папок) Имя
29. Формат IP – адреса: номер сети, номер узла в сети IP-адрес имеет фиксированную длину 4 байта
30. Формат IP – адреса. Классы адресов A,B,C,D,E
31. Формат IP – адреса. Использование масок при IP -адресации Возьмем пример IP-адрес класса В 129.64.134.5 Если
32. Формат IP – адреса. Использование масок при IP -адресации Для стандартных классов сетей по умолчанию маски
33. Порядок назначения IP – адресов. Назначение адресов автономной сети В небольшой автономной IP-сети условие уникальности номеров
34. Порядок назначения IP – адресов. Централизованное распределение адресов В больших сетях уникальность сетевых адресов гарантируется централизованной,
35. Порядок назначения IP – адресов. Технология CIDR Технология бесклассовой междоменной маршрутизации CIDR (Classless Inter-Domain Routing) позволяет
36. Отображение IP-адресов на локальные адреса Зависимости между локальным адресом (МАС-адресом) и его сетевым адресом (IP-адресом) не
37. Система DNS (система доменных имен) В стеке TCP/IP применяется доменная система имен, которая имеет иерархическую структуру,
38. Система DNS (система доменных имен) Домены первого уровня Домены второго уровня Корень Домены третьего уровня kale
39. Система DNS (система доменных имен) Корневой домен управляется центральными органами Интернета IANA и InterNIC. Для обозначения
40. Протокол DHCP (протокол динамического конфигурирования хостов) Для нормальной работы сети каждому сетевому интерфейсу компьютера и маршрутизатора
41. расчёт подсетей
42. Выводы В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (аппаратные), IP-адреса и символьные (доменные) имена. Все
43. Выводы Класс адреса определяется значениями нескольких первых битов адреса. В адресах класса А под номер сети
44. Выводы IP-адреса уникально идентифицируют узел в пределах составной сети, поэтому они должны назначаться централизовано. Если сеть
45. Выводы Назначение IP-адресов узлам сети может происходить либо вручную (администратор сам ведет списки свободных и занятых
47. Скачать презентацию

Слайд 2

Модель OSI
Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные

имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Слайд 3

Модель OSI

Слайд 4

Модель TCP/IP
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека

протоколов, разработанный для глобальных сетей.
В настоящее время стек TCP/IP используется в подавляющем большинстве сетей, его поддержка есть во всех используемых сегодня операционных системах.

Слайд 5

Стек протоколов TCP/IP
Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department

of Defence, DoD) более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды.

Слайд 6

Стек протоколов TCP/IP
Все сети передают основную часть своего трафика с помощью

протокола TCP/IP.
Все современные операционные системы поддерживают стек TCP/IP.
Это гибкая технология для соединения разнородных систем как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов.
Это устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений клиент-сервер.
Стек TCP/IP состоит из 4 уровней : прикладной, транспортный, межсетевой, сетевого доступа

Слайд 7

Уровни стека TCP/IP

Слайд 8

Уровни стека TCP/IP
Прикладной Уровень – Содержит протоколы приложений (FTP, telnet, SMTP,

WWW)

Слайд 9

Уровни стека TCP/IP
Транспортный уровень - на этом уровне функционируют протокол управления

передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol).

Слайд 10

Уровни стека TCP/IP
Межсетевой уровень - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается

передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий

Слайд 11

Уровни стека TCP/IP
Уровень сетевого доступа –
соответствует физическому и канальному уровням

модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня

Слайд 12

Соответствие между OSI и TCP/IP
Так как стек TCP/IP был разработан до

появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.

Слайд 13

Соответствие между OSI и TCP/IP

Слайд 14

Содержание уровней TCP/IP

Слайд 15

Взаимодействие протоколов
Каждый уровень набора протоколов TCP/IP взаимодействует с ближайшими соседними уровнями.

Уровень приложений источника использует службы сквозного (транспортного) уровня и отсылает данные вниз, на этот уровень.
Сходные отношения существуют в интерфейсе сквозного (транспортного) и сетевого (межсетевого) уровней, в интерфейсе сетевого уровня и уровня доступа к сети.

Слайд 16

Взаимодействие протоколов

Слайд 17

Взаимодействие протоколов
BGP – Протокол граничного шлюза
FTP – Протокол передачи файлов
HTTP –

Протокол передачи гипертекстовых файлов
ICMP – Протокол управления сообщениями Internet
IGMP – Протокол управления группами
IP – Протокол Internet
MIME – Многоцелевые расширения почты Internet
OSPF – Первоочередное открытие кратчайших маршрутов
RSVP – Протокол резервирования ресурсов
SMTP – Простой протокол передачи почты
TELNET – Протокол реализации текстового интерфейса по сети
SNMP – Простой протокол сетевого управления
TCP – Протокол управления передачей
UDP – Протокол пользовательских дейтаграмм

Слайд 18

Передача пакета через уровни стека TCP/IP
Процесс генерирует блок данных и передает

его протоколу TCP, который с целью управления, может разбить этот блок на меньшие части.
К каждому такому фрагменту TCP присоединяет управляющую информацию (называемую заголовком TCP), формируя при этом сегмент TCP.
Далее протокол TCP передает каждый сегмент протоколу IP.
Протокол IP присоединяет к данным заголовок с управляющей информацией, формируя, таким образом, дейтаграмму IP.
На последнем этапе каждая дейтаграмма IP предоставляется уровню доступа к сети с целью передачи ее через первую сеть, находящуюся на ее пути к адресату.

Слайд 19

Передача пакета через уровни стека TCP/IP

Слайд 20

ARP и RARP
ARP (англ. Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол канального

уровня.
Протокол ARP (address resolution protocol, RFC-826, std-38) решает проблему преобразования IP-адреса в МАС-адрес.
Рассмотрим процедуру преобразования адресов при отправлении сообщения. Пусть одна ЭВМ отправляет сообщение другой. Прикладной программе IP-адрес места назначения обычно известен. Для определения Ethernet-адреса просматривается ARP-таблица. Если для требуемого IP-адреса в ней присутствует МАС-адрес, то формируется и посылается соответствующий пакет. Если же с помощью ARP-таблицы не удается преобразовать адрес, то выполняется следующее:
1. Всем машинам в сети посылается пакет с ARP-запросом (с широковещательным МАС-адресом). 2. Исходящий IP-пакет ставится в очередь.

Слайд 21

Пример упрощенной ARP-таблицы:
Функционально, ARP делится на две части. Одна — определяет

физический адрес при посылке пакета, другая отвечает на запросы других машин. ARP-таблицы имеют динамический характер, каждая запись в ней «живет» определенное время после чего удаляется. Менеджер сети может осуществить запись в ARP-таблицу, которая там будет храниться «вечно». ARP-пакеты вкладываются непосредственно в ethernet-кадры.

Слайд 22

RARP
Когда загружается система с локальным диском, она обычно получает свой IP

адрес из конфигурационного файла, который считывается с диска. Однако для систем, не имеющих диска, таких как X терминалы или бездисковые рабочие станции, требуются другой способ определения собственного IP адреса.
Каждая система в сети имеет уникальный аппаратный адрес, который назначается производителем сетевого интерфейса (сетевой платы). Принцип работы RARP заключается в том, что бездисковая система может считать свой уникальный аппаратный адрес с интерфейсной платы и послать RARP запрос (широковещательный фрейм в сеть), где потребует кого-нибудь откликнуться и сообщить IP адрес (с помощью RARP отклика).
Несмотря на то что концепция довольно проста, ее реализация как правило значительно сложнее чем ARP, который был описан выше. Официальная спецификация RARP находится в RFC 903 [Finlayson et al. 1984].
Формат пакета RARP практически идентичен пакету ARP. Единственное отличие заключается в том, что поле тип фрейма (frame type) для запроса или отклика RARP установлено в 0x8035, а поле op имеет значение 3 для RARP запроса и значение 4 для RARP отклика.
RARP запрос является широковещательным, а RARP отклик обычно персональный.

Слайд 23

Вывод
У моделей OSI и TCP/IP имеется много общих черт:
Обе модели

основаны на концепции стека независимых протоколов.
Функциональность уровней также во многом схожа. Например, в каждой модели уровни, начиная с транспортного и выше, предоставляют сквозную, не зависящую от сети транспортную службу для процессов, желающих обмениваться информацией. Эти уровни образуют поставщика транспорта.
Также в каждой модели уровни выше транспортного являются прикладными потребителями транспортной службы.

Слайд 24

Вывод
Изначально в модели TCP/IP не было четкого разделения между

службами, интерфейсом и протоколом, хотя и производились попытки изменить это, чтобы сделать ее более похожей на модель OSI.
В результате в модели OSI протоколы скрыты лучше, чем в модели TCP/IP, и при изменении технологии могут быть относительно легко заменены.

Слайд 25

Вывод

Так же различие между моделями лежит в сфере

возможности использования связи на основе соединений и связи без установления соединения.
Модель OSI на сетевом уровне поддерживает оба типа связи, но на транспортном уровне - только связь на основе соединений (поскольку транспортные службы являются видимыми для пользователя).
В модели TCP/IP на сетевом уровне есть только один режим связи (без установления соединения), но на транспортном уровне он поддерживает оба режима, предоставляя пользователям выбор.

Слайд 26

IP-адресация и классы IP-сетей
Расчёт IP-сетей

Слайд 27

Сетевые адреса(IP-адреса)

Слайд 28

Символьные (доменные) имена
Используемый протокол (http, ftp, file)
Веб-сервер или сетевая папка
Путь (имена

папок)
Имя файла

Компоненты адреса URL

Слайд 29

Формат IP – адреса: номер сети, номер узла в сети
IP-адрес имеет

фиксированную длину 4 байта (32 бита).
Распространенной формой представления IP-адреса является запись в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например:
128.10.2.30
Этот же адрес может быть представлен в двоичном формате:
10000000 00001010 00000010 00011110

Слайд 30

Формат IP – адреса. Классы адресов A,B,C,D,E

Слайд 31

Формат IP – адреса. Использование масок при IP -адресации
Возьмем пример IP-адрес

класса В 129.64.134.5
Если интерпретировать этот адрес на основе классов, то он имеет вид:

Слайд 32

Формат IP – адреса. Использование масок при IP -адресации
Для стандартных классов

сетей по умолчанию маски имеют следующие значения:
класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);
класс В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
класс С - 11111111. 11111111. 11111111. 00000000 (255.255.255.0).

ВЫВОД: Механизм масок широко распространен в IP-маршрутизации. С их помощью администратор может разбивать одну сеть определенного класса, на несколько других, не требуя дополнительных номеров сетей — эта операция называется разделением на подсети. На основе этого же механизма можно объединять адресные пространства нескольких сетей такая операция называется объединением подсетей.

Слайд 33

Порядок назначения IP – адресов. Назначение адресов автономной сети
В небольшой автономной IP-сети

условие уникальности номеров сетей и узлов может быть выполнено силами сетевого администратора.
Чтобы избежать совпадений номеров при подсоединении сети к Интернету в его стандартах определены частные адреса, рекомендуемых для автономного использования:
в классе А — сеть 10.0.0.0;
в классе В — диапазон из 16 номеров сетей 172.16.0.0-172.31.0.0;
в классе С - диапазон из 255 номеров сетей 192.168.0.0-192.168.255.0.
Эти адреса, составляют огромное адресное пространство, достаточное для нумерации узлов автономных сетей любых размеров.
Использование частных адресов для адресации автономных сетей делает возможным подключение к Интернету.

Слайд 34

Порядок назначения IP – адресов. Централизованное распределение адресов
В больших сетях уникальность сетевых

адресов гарантируется централизованной, иерархически организованной системой их распределения.
Номер сети назначается только по рекомендации специального подразделения Интернета.
Главным органом регистрации глобальных адресов в Интернете с 1998 года является неправительственная некоммерческая организация ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Эта организация координирует работу региональных отделов.
Региональные отделы выделяют блоки адресов сетей крупным поставщикам услуг, которые распределяют их между своими клиентами.
Проблемой централизованного распределения адресов является их дефицит.
Для смягчения проблемы дефицита адресов разработчики стека TCP/IP предлагают разные подходы:
переход на новую версию протокола IP — протокол IPv6, в котором расширяется адресное пространство,
экономное расходование IP-адресов с помощью технологии CIDR.

Слайд 35

Порядок назначения IP – адресов. Технология CIDR
Технология бесклассовой междоменной маршрутизации CIDR (Classless

Inter-Domain Routing) позволяет решить две задачи:
Экономно расходовать адресное пространство (центрам распределения адресов удается избежать выдачи абонентам лишних адресов).
Уменьшить число записей в таблице маршрутизации (одна запись в ней может представлять большое количество сетей).
Деление IP-адреса на номер сети и номер узла в технологии CIDR происходит на основе маски переменной длины.

Слайд 36

Отображение IP-адресов на локальные адреса
Зависимости между локальным адресом (МАС-адресом) и его

сетевым адресом (IP-адресом) не существует, следовательно, единственный способ установления соответствия — ведение таблиц.
Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (ARP).
Процесс перехода от IP-адреса к МАС-адресу происходит следующим образом:
Протокол IP обращается к протоколу ARP.
Протокол ARP просматривает ARP-таблицу, где накапливается информация о соответствии между IP-адресами к МАС-адресами.
Если в таблице отсутствует запрашиваемый IP-адрес, то он запоминается в буфере, а протокол ARP формирует ARP-запрос и рассылает.

Слайд 37

Система DNS (система доменных имен)
В стеке TCP/IP применяется доменная система имен,

которая имеет иерархическую структуру, допускающую наличие в имени произвольного количества составных частей.
Иерархия доменных имен аналогична иерархии имен файлов.
Домен имен – это совокупность имен, у которых одна или несколько старших составных частей совпадают. Пример:
www.zil.mmt.ru,
ftp.zil.mmt.ru,
yandex.ru,
s1.mgu.ru,
перечисленные имена входят в домен ru, так как все они имеют одну общую старшую часть — имя ru.

Слайд 38

Система DNS (система доменных имен)
Домены первого уровня
Домены второго уровня
Корень
Домены

третьего уровня

kale

Слайд 39

Система DNS (система доменных имен)
Корневой домен управляется центральными органами Интернета IANA

и InterNIC.
Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, например ru (Россия), uk (Великобритания), fi (Финляндия), us (Соединенные Штаты), а для различных типов организаций — например, следующие обозначения:
com — коммерческие организации (например, microsoft.com);
edu — образовательные организации (например, mit.edu);
gov — правительственные организации (например, nsf.gov);
org — некоммерческие организации (например, fidonet.org);
net — сетевые организации (например, nsf.net).

Слайд 40

Протокол DHCP (протокол динамического конфигурирования хостов)
Для нормальной работы сети каждому

сетевому интерфейсу компьютера и маршрутизатора должен быть назначен IP-адрес.
Процедура присвоения адресов происходит в ходе конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.
Протокол динамического конфигурирования хостов (DHCP) автоматизирует процесс конфигурирования сетевых интерфейсов, предотвращая дублирование адресов за счет централизованного управления их распределением.
Таким образом, DHCP предполагает динамическое разделение адресов, автоматизируя рутинную работу администратора.

Слайд 41

расчёт подсетей

Слайд 42

Выводы
В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (аппаратные), IP-адреса

и символьные (доменные) имена. Все эти типы адресов присваиваются узлам составной сети независимо друг от друга.
IP-адрес имеет длину 4 байта и состоит из номера сети и номера узла. Для определения границы, отделяющей номер сети от номера узла, сегодня используется два подхода. Первый основан на классах адресов, второй — определении масок.

Слайд 43

Выводы
Класс адреса определяется значениями нескольких первых битов адреса. В адресах класса

А под номер сети отводится один байт, а остальные три байта — под номер узла, поэтому они используются в самых больших сетях.
Для небольших сетей больше подходят адреса класса С, в которых номер сети занимает три байта, а для нумерации узлов может быть использован только один байт.
Промежуточное положение занимают адреса класса В. Для разделения IP-адреса на номер сети и номер узла используется связанная с этим адресом маска.
Двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые в данном IP-адресе должны интерпретироваться как номер сети.

Слайд 44

Выводы
IP-адреса уникально идентифицируют узел в пределах составной сети, поэтому они должны

назначаться централизовано.
Если сеть автономная, то уникальность IP-адресов в пределах этой сети может быть обеспечена администратором сети. При этом он может выбирать для нумерации сетей и узлов любые синтаксически правильные IP-адреса. Однако предпочтительнее в этом случае применять адреса, специально выделенные для автономных сетей (так называемые частные адреса).
Если сеть очень велика, как, например, Интернет, то процесс назначения IP-адресов усложняется, разбиваясь на два этапа.
Первый — распределение номеров сетей — регулируется специальным административным органом, обеспечивающим однозначность нумерации сетей.
После того как сеть получила номер, наступает второй этап — назначение номеров узлам сети.

Слайд 45

Выводы
Назначение IP-адресов узлам сети может происходить либо вручную (администратор сам ведет

списки свободных и занятых адресов и конфигурирует сетевой интерфейс), либо автоматически (с использованием протокола DHCP). В последнем случае администратор заранее назначает DHCP-серверу диапазон свободных для распределения адресов, из которого последний автоматически выделяет адреса узлам в ответ на поступившие от них запросы.
Установление соответствия между IP-адресом и аппаратным адресом сетевого интерфейса осуществляется протоколом разрешения адресов (ARP).
Протокол ARP, работающий в сетях Ethernet, Token Ring, FDDI, для трансляции IP-адреса в МАС-адрес выполняет ARP-запрос. Поступающие ARP-ответы запоминаются в таблицах, создаваемых на каждом сетевом интерфейсе.

Передача данных между узлами в сети

Содержание

Модель OSIМодель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные

Модель OSI

Модель TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека

Стек протоколов TCP/IPСтек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department

Стек протоколов TCP/IPВсе сети передают основную часть своего трафика с помощью

Уровни стека TCP/IP

Уровни стека TCP/IPПрикладной Уровень – Содержит протоколы приложений (FTP, telnet, SMTP,

Уровни стека TCP/IPТранспортный уровень - на этом уровне функционируют протокол управления

Уровни стека TCP/IPМежсетевой уровень - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается

Уровни стека TCP/IPУровень сетевого доступа – соответствует физическому и канальному уровням

Соответствие между OSI и TCP/IPТак как стек TCP/IP был разработан до

Соответствие между OSI и TCP/IP

Содержание уровней TCP/IP

Взаимодействие протоколовКаждый уровень набора протоколов TCP/IP взаимодействует с ближайшими соседними уровнями.

Взаимодействие протоколов

Взаимодействие протоколовBGP – Протокол граничного шлюзаFTP – Протокол передачи файловHTTP –

Передача пакета через уровни стека TCP/IPПроцесс генерирует блок данных и передает

Передача пакета через уровни стека TCP/IP

ARP и RARPARP (англ. Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол канального

Пример упрощенной ARP-таблицы:Функционально, ARP делится на две части. Одна — определяет

RARP Когда загружается система с локальным диском, она обычно получает свой IP

Вывод У моделей OSI и TCP/IP имеется много общих черт:Обе модели

Вывод Изначально в модели TCP/IP не было четкого разделения между

Вывод Так же различие между моделями лежит в сфере

IP-адресация и классы IP-сетейРасчёт IP-сетей

Сетевые адреса(IP-адреса)

Символьные (доменные) именаИспользуемый протокол (http, ftp, file)Веб-сервер или сетевая папкаПуть (имена

Формат IP – адреса: номер сети, номер узла в сетиIP-адрес имеет