Протоколы сетевого уровня ARP, RARP, ICMP. Маршрутизация

Июль 28, 2022

Главная
Информатика
Протоколы сетевого уровня ARP, RARP, ICMP. Маршрутизация

Содержание

2. ARP Протоколы определяют, происходит ли передача данных через сетевой уровень к верхним уровням эталонной модели OSI.
3. ARP-таблицы ARP используется для определения соответствия IP-адреса адресу Ethernet. Протокол используется в локальных сетях. Отображение осуществляется
4. ARP-таблицы Когда отправитель определил IP-адрес получателя, то на основании ARP-таблицы определяется его MAC-адрес. Между MAC- и
5. ARP-запросы ARP-таблица заполняется автоматически. Если нужного адреса в таблице нет, то в сеть посылается широковещательный запрос
6. ARP-ответы Поскольку пакет ARP-запроса посылается в режиме широковещания, то его принимают все устройства в локальной сети
7. ARP-таблицы маршрутизаторов Если машина соединена с несколькими сетями, т.е. она является шлюзом, то в таблицу ARP
8. RARP Чтобы получатель, принимающий данные, знал кто их отправил, пакет данных должен содержать MAC и IP-адреса
9. Маршрутизаторы и ARP-таблицы Интерфейс, с помощью которого маршрутизатор подключается к сети, является частью данной сети. Для
10. Шлюз по умолчанию Если источник источник расположен в сети с номером, отличным от номера сети назначения,
11. Протокол ICMP Данный протокол на ряду с IP и ARP относят к сетевому уровню. Протокол используется
12. Команда ping С помощью отправки сообщений с эхо-запросом по протоколу ICMP проверяет соединение на уровне протокола
13. Время жизни пакетов Другое использование ICMP - это получение сообщения о "кончине" пакета на шлюзе. При
14. Команда tracert Диагностическое средство, предназначенное для определения маршрута до точки назначения с помощью посылки в точку
15. Маршрутизация Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию
16. Маршруты движения пакетов На рисунке показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами А и В
17. Задачи маршрутизации Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач
18. Маршрутизируемый протокол Маршрутизируемый протокол – любой сетевой протокол, который обеспечивает в адресе сетевого уровня достаточно информации,
19. Протоколы маршрутизации Протокол маршрутизации – поддерживает маршрутизируемый протокол за счет предоставления механизмов коллективного использования маршрутной информации.
20. Алгоритмы маршрутизации Большинство алгоритмов маршрутизации можно свести к трем основным: Маршрутизация на основе вектора расстояния –
21. Алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния Алгоритмы маршрутизации на основе вектора расстояния (алгоритмы Беллмана-Форда) предусматривают периодическую передачу
22. Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и исследованию сети В данных алгоритмах каждый маршрутизатор начинает с идентификации
23. Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и изменение топологии При изменении топологии сети, использующей протокол на основе
24. Маршрутизация с учетом состояния канала связи Алгоритмы маршрутизации с учетом канала связи также называются алгоритмы выбора
25. Режим исследования сети В режиме исследования сети при маршрутизации с учетом состояния канала связи выполняются следующие
26. Обработка изменений топологии в протоколах маршрутизации Алгоритмы учета состояния канала связи полагаются на маршрутизаторы, имеющие общее
27. Сравнение методов маршрутизации Процесс маршрутизации по вектору расстояния получает топологические данные из таблиц маршрутизации соседних маршрутизаторов.
29. Скачать презентацию

Слайд 2

ARP
Протоколы определяют, происходит ли передача данных через сетевой уровень к верхним

уровням эталонной модели OSI.
Для осуществления передачи необходимо, чтобы пакет содержал MAC и IP-адреса отправителя и получателя.
Для решения вопросов определения MAC-адреса искомого устройство по известному IP-адресу применяется протокол преобразования адресов (address resolution protocol, ARP – RFC 826).

Слайд 3

ARP-таблицы
ARP используется для определения соответствия IP-адреса адресу Ethernet.
Протокол используется в локальных

сетях. Отображение осуществляется только в момент отправления IP-пакетов, так как только в этот момент создаются заголовки IP и Ethernet.
Отображение адресов осуществляется путем поиска в ARP-таблице. Упрощенно, ARP-таблица состоит из двух столбцов (см. рисунок).
Таблица соответствия необходима, так как адреса выбираются произвольно и нет какого-либо алгоритма для их вычисления. Если машина перемещается в другой сегмент сети, то ее ARP-таблица должна быть изменена.

Слайд 4

ARP-таблицы
Когда отправитель определил IP-адрес получателя, то на основании ARP-таблицы определяется его

MAC-адрес.
Между MAC- и IP-адресами устанавливается соответствие, которое используется при инкапсуляции данных.
Таблицу ARP можно посмотреть, используя команду arp, с ключом –a.

Слайд 5

ARP-запросы
ARP-таблица заполняется автоматически. Если нужного адреса в таблице нет, то в

сеть посылается широковещательный запрос типа "чей это IP-адрес?".
Все сетевые интерфейсы получают этот запрос, но отвечает только владелец адреса. При этом существует два способа отправки IP-пакета, для которого ищется адрес: пакет ставится в очередь на отправку или уничтожается.
В первом случае за отправку отвечает модуль ARP,
во втором случае модуль IP, который повторяет посылку через некоторое время.
Широковещательный запрос выглядит следующим образом (см. рисунок).
MAC-адрес широковещания имеет вид FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Слайд 6

ARP-ответы
Поскольку пакет ARP-запроса посылается в режиме широковещания, то его принимают все

устройства в локальной сети и передают для анализа на сетевой уровень.
Если IPадрес устройства соответствует IP-адресу получателя, устройство формирует сообщение, называемое ARP-ответом.
Структура ARP-ответа представлена на рисунке.
Полученный таким образом адрес будет добавлен в ARP-таблицу.

Слайд 7

ARP-таблицы маршрутизаторов
Если машина соединена с несколькими сетями, т.е. она является шлюзом,

то в таблицу ARP вносятся строки, которые описывают как одну, так и другую IP-сети.
При использовании Ethernet и IP каждая машина имеет как минимум один адрес Ethernet и один IP-адрес.
Собственно Ethernet-адрес имеет не компьютер, а его сетевой интерфейс. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это автоматически означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой Ethernet-адрес. IP-адрес назначается для каждого драйвера сетевого интерфейса.
Каждой сетевой карте Ethernet соответствуют один MAC-адрес и один IP-адрес. IP-адрес уникален в рамках всего Internet.

Слайд 8

RARP
Чтобы получатель, принимающий данные, знал кто их отправил, пакет данных должен

содержать MAC и IP-адреса источника.
Протокол обратного преобразования адресов (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) используется для определения собственного IP-адреса по известному MAC-адресу устройства.
Для решения данной задачи в сети должен присутствовать RARP-сервер, отвечающий на RARP-запросы.
Структура RARP-запроса подобна структуре ARP-запроса и включает MAC и IP-заголовки и сообщение запроса.
RARP-запрос отправляется в режиме широковещания и доступен всем сетевым устройствам, подключенным в сеть. Однако только специальный RARP-сервер отзывается на данный запрос.
RARP-ответ имеет такую же структуру, что и ARP-ответ. Он включает в себя сообщение RARP-ответа, MAC- и IP-заголовка.

Слайд 9

Маршрутизаторы и ARP-таблицы
Интерфейс, с помощью которого маршрутизатор подключается к сети, является

частью данной сети. Для отправки и получения пакетов данных маршрутизаторы строят собственные ARP-таблицы, в которых отображаются IP-адреса на MAC-адреса.
Маршрутизатор может быть подключен к нескольким подсетям и строит ARP-таблицы, описывающие все сети, подключенные к нему. Кроме карт соответствия IP-адресов MAC-адресам в таблицах маршрутизаторов отображаются порты.
Для осуществления маршрутизации в сетях IP, маршрутизаторы содержат MAC- и IP-адреса других маршрутизаторов, которые используются для перенаправления пакетов.

Слайд 10

Шлюз по умолчанию
Если источник источник расположен в сети с номером, отличным

от номера сети назначения, и источник не знает MAC-адреса получателя, то для доставки пакета, источник пользуется услугами маршрутизатора.
Если маршрутизатор используется подобным образом, то его называют шлюзом по умолчанию (default gateway).
При передаче пакета через шлюз, источник инкапсулирует данные, помещая в них в качестве MAC-адреса назначения физический адрес шлюза, в качестве IP-адреса устанавливается адрес получателя, а не шлюза.
Шлюз получив пакет, отбрасывает информацию канального уровня и анализирует IP-заголовок. Поскольку IP-адрес отличается от его собственного, то маршрутизатор анализирует таблицу маршрутизации и пересылает пакет на соответствующий хост, инкапсулируя в пакет канального уровня и добавляя заголовок с новым MAC-адресом.

Слайд 11

Протокол ICMP
Данный протокол на ряду с IP и ARP относят к

сетевому уровню.
Протокол используется для рассылки информационных и управляющих сообщений. При этом используются следующие виды сообщений:
Flow control - если принимающий хост (шлюз или реальный получатель информации) не успевает перерабатывать информацию, то данное сообщение приостанавливает отправку пакетов по сети.
Detecting unreachаble destination - если пакет не может достичь места назначения, то шлюз, который не может доставить пакет, сообщает об этом отправителю пакета. Информировать о невозможности доставки сообщения может и машина, чей IP-адрес указан в пакете.
Redirect routing - это сообщение посылается в том случае, если шлюз не может доставить пакет, но у него есть на этот счет некоторые соображения, а именно адрес другого шлюза.
Checking remote host - в этом случае используется так называемое ICMP Echo Message. Если необходимо проверить наличие стека TCP/IP на удаленной машине, то на нее посылается сообщение этого типа. Как только система получит это сообщение, она немедленно подтвердит его получение.

Слайд 12

Команда ping
С помощью отправки сообщений с эхо-запросом по протоколу ICMP проверяет

соединение на уровне протокола IP с другим компьютером, поддерживающим TCP/IP. После каждой передачи выводится соответствующее сообщение с эхо-ответом.
Ping - это основная TCP/IP-команда, используемая для устранения неполадки в соединении, проверки возможности доступа и разрешения имен. Команда ping, запущенная без параметров, выводит справку.
Синтаксис команды
ping [-t] [-a] [-n счетчик] [-l размер] [-f] [-i TTL] [-v тип] [-r счетчик] [-s счетчик] [{-j список_узлов | -k список_узлов}] [-w интервал] [имя_конечного_компьютера]

Слайд 13

Время жизни пакетов
Другое использование ICMP - это получение сообщения о "кончине"

пакета на шлюзе. При этом используется время жизни пакета, которое определяет число шлюзов, через которые пакет может пройти.
Программа, которая использует этот прием, называется traceroute (tracert в Windows). Она использует сообщение TIME EXECEED протокола ICMP.
При посылке пакета через Internet traceroute устанавливает значение TTL (Time To Live) последовательно от 1 до 30 (значение по умолчанию).
TTL определяет число шлюзов, через которые может пройти IP-пакет. Если это число превышено, то шлюз, на котором происходит обнуление TTL, высылает ICMP-пакет.
Traceroute сначала устанавливает значение TTL равное единице - отвечает ближайший шлюз, затем значение TTL равно 2 - отвечает следующий шлюз и т. д.
Если пакет достиг получателя, то в этом случае возвращается сообщение другого типа - Detecting unreachаble destination, т.к. IP-пакет передается на транспортный уровень, а на нем нет обслуживания запросов.

Слайд 14

Команда tracert
Диагностическое средство, предназначенное для определения маршрута до точки назначения с

помощью посылки в точку назначения эхо-запросов протокола ICMP с различными значениями срока жизни (TTL).
Определяет путь до точки назначения с помощью посылки в точку назначения эхо-сообщений протокола ICMP с постоянным увеличением значений срока жизни (TTL).
Выведенный путь — это список ближайших интерфейсов маршрутизаторов, находящихся на пути между узлом источника и точкой назначения.
Ближний интерфейс представляют собой интерфейс маршрутизатора, который является ближайшим к узлу отправителя на пути. Запущенная без параметров, команда tracert выводит справку.
Синтаксис команды
tracert [-d] [-h максимальное_число_переходов] [-j список_узлов] [-w интервал] [имя_конечного_компьютера]

Слайд 15

Маршрутизация
Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами.
Маршрутизатор — это

устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от слова hop — прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.
Сетевой уровень должен обеспечить доставку пакета:
между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией;
между любыми двумя сетями в составной сети;
Сеть — совокупность компьютеров, использующих для обмена данными единую сетевую технологию;
Маршрут — последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети.

Слайд 16

Маршруты движения пакетов
На рисунке показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между

узлами А и В данной сети пролегает два маршрута:
первый — через маршрутизаторы 1 и 3,
второй — через маршрутизаторы 1, 2 и 3.

Слайд 17

Задачи маршрутизации
Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является

одной из главных задач сетевого уровня.
Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь — не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может с течением времени изменяться. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время.
Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, таким как надежность передачи.
В общем случае функции сетевого уровня шире, чем функции передачи сообщений по связям с нестандартной структурой, которые мы рассмотрели на примере объединения нескольких локальных сетей.
Сетевой уровень также решает задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

Слайд 18

Маршрутизируемый протокол
Маршрутизируемый протокол – любой сетевой протокол, который обеспечивает в адресе

сетевого уровня достаточно информации, чтобы передавать пакет от одной хост-машины к другой на основе принятой схемы адресации.
Маршрутизируемый протокол определяет формат и назначение полей внутри пакета.
В общем случае пакеты переносятся от одной станции к другой.
Примеры маршрутизируемых протоколов – IP, IPX.

Слайд 19

Протоколы маршрутизации
Протокол маршрутизации – поддерживает маршрутизируемый протокол за счет предоставления механизмов

коллективного использования маршрутной информации.
Сообщения протокола маршрутизации циркулируют между маршрутизаторами для обмена информации и атуализации данных таблиц маршрутизации.
Примеры протоколов маршрутизации:
RIP – протокол маршрутной информации;
IGRP – протокол внутренней маршрутизации между шлюзами;
EIGR – усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации между шлюзами;
OSPF – протокол маршрутизации с выбором кратчайшего пути.

Слайд 20

Алгоритмы маршрутизации
Большинство алгоритмов маршрутизации можно свести к трем основным:
Маршрутизация на основе

вектора расстояния – определяется направление (вектор) и расстояние до каждого канала в сети;
Маршрутизация на основе оценки состояния канала (выбор на основе кратчайшего пути), при которой воссоздается точная топология всей сети (по крайней мере, где размещается маршрутизатор);
Гибридный подход, объединяющий вышеуказанные алгоритмы.

Слайд 21

Алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния
Алгоритмы маршрутизации на основе вектора расстояния (алгоритмы

Беллмана-Форда) предусматривают периодическую передачу копий таблицы маршрутизации от одного маршрутизатора другому. Такие передачи позволяют актуализировать изменения в топологии сети.
Каждый маршрутизатор получает информацию от соседнего маршрутизатора.
При добавлении информации в таблицу маршрутизации добавляется величина, отражающая вектор расстояния (например, число переходов) и далее информация передается следующему маршрутизатору.

Слайд 22

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и исследованию сети
В данных алгоритмах каждый

маршрутизатор начинает с идентификации или исследования своих соседей. Порт к каждой непосредственно подключенной сети имеет расстояние 0.
Продолжая процесс исследования векторов расстояния в сети, маршрутизаторы открывают наилучший путь до сети пункта назначения на основе информации от каждого соседа.
Каждая запись в талице маршрутизации имеет коммулятивное значение вектора расстояния, показывающая насколько далеко данная сеть находится в этом направлении.

Слайд 23

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и изменение топологии
При изменении топологии сети,

использующей протокол на основе вектора расстояния, таблицы маршрутизации должны быть обновлены.
Обновление содержания таблиц маршрутизации выполняется шаг за шагом от одного маршрутизатора к другому.
Алгоритмы с вектором расстояния заставляют каждый маршрутизатор отсылать всю таблицу маршрутизации каждому своему непосредственному соседу.
Таблицы маршрутизации, генерируемые в рамках метода вектора расстояния, содержат информацию об общей стоимости пути (метрика) и логический адрес маршрутизатора, стоящего на пути к каждой известной ему сети.

Слайд 24

Маршрутизация с учетом состояния канала связи
Алгоритмы маршрутизации с учетом канала связи

также называются алгоритмы выбора первого кратчайшего пути (shortest path first, SPF).
Данные алгоритмы поддерживают базу данных топологической информации.
Для выполнения маршрутизации по данному алгоритму используются специальные сообщения объявлений о состоянии канала (link state advertisements, LSA), база данных топологии, SPF-алгоритм, результирующее SPS-дерево и таблица маршрутизации, содержащая пути и порты к каждой сети.

Слайд 25

Режим исследования сети
В режиме исследования сети при маршрутизации с учетом состояния

канала связи выполняются следующие процессы:
Маршрутизаторы обмениваются LSA-сообщениями, начиная с непосредственно подключенных маршрутизаторов;
Маршрутизаторы параллельно друг с другом топологическую базу данных, содержащую все LSA-сообщения;
SPF-алгоритм вычисляет достижимость сетей, определяя кратчайший путь до каждой сети комплекса. Маршрутизатор создает эту логическую топологию кратчайших путей в виде SPF-дерева, помещая себя в корень. Это дерево отображает пути от маршрутизатора до всех пунктов назначения.
Наилучшие пути и порты, имеющие выход на эти сети назначения, сводятся в таблицы маршрутизации. Также формируется базы данных с топологическими элементами и подробностями о статусе.

Слайд 26

Обработка изменений топологии в протоколах маршрутизации
Алгоритмы учета состояния канала связи

полагаются на маршрутизаторы, имеющие общее представление о сети.
Для достижения сходимости каждый маршрутизатор выполняет:
Отслеживает своих соседей: имя, рабочее состояние и стоимость линии связи;
Создает LSA-пакетов, в котором приводится перечень имен соседних маршрутизаторов и стоимость линий связи, а также данные о новых соседях и об изменениях в стоимости линий;
Посылает LSA-пакет на другие маршрутизаторы;
Получая LSA-пакет, записывает его в базу данных;
Используя накопленные данные LSA-пакетов для создания полной карты топологии сети, маршрутизатор запускает на исполнение SPF-алгоритм и рассчитывает оптимальные маршруты до каждой сети.

Слайд 27

Сравнение методов маршрутизации
Процесс маршрутизации по вектору расстояния получает топологические данные

из таблиц маршрутизации соседних маршрутизаторов. Процесс маршрутизации SPF получает широкое представление обо всей топологии сетевого комплекса, собирая данные из всех LSA-пакетов;
Процесс маршрутизации по вектору расстояния определяет лучший путь с помощью сложения метрик по мере того как таблица движется от одного маршрутизатора к другому. При использовании маршрутизации SPF каждый маршрутизатор работает отдельно, вычисляя свой собственный оптимальный путь;

Протоколы сетевого уровня ARP, RARP, ICMP. Маршрутизация

Содержание

ARPПротоколы определяют, происходит ли передача данных через сетевой уровень к верхним

ARP-таблицыARP используется для определения соответствия IP-адреса адресу Ethernet.Протокол используется в локальных

ARP-таблицыКогда отправитель определил IP-адрес получателя, то на основании ARP-таблицы определяется его

ARP-запросыARP-таблица заполняется автоматически. Если нужного адреса в таблице нет, то в

ARP-ответыПоскольку пакет ARP-запроса посылается в режиме широковещания, то его принимают все

ARP-таблицы маршрутизаторовЕсли машина соединена с несколькими сетями, т.е. она является шлюзом,

RARPЧтобы получатель, принимающий данные, знал кто их отправил, пакет данных должен

Маршрутизаторы и ARP-таблицыИнтерфейс, с помощью которого маршрутизатор подключается к сети, является

Шлюз по умолчаниюЕсли источник источник расположен в сети с номером, отличным

Протокол ICMPДанный протокол на ряду с IP и ARP относят к

Команда pingС помощью отправки сообщений с эхо-запросом по протоколу ICMP проверяет

Время жизни пакетовДругое использование ICMP - это получение сообщения о "кончине"

Команда tracertДиагностическое средство, предназначенное для определения маршрута до точки назначения с

МаршрутизацияСети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это

Маршруты движения пакетовНа рисунке показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между

Задачи маршрутизацииПроблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является

Маршрутизируемый протоколМаршрутизируемый протокол – любой сетевой протокол, который обеспечивает в адресе

Протоколы маршрутизацииПротокол маршрутизации – поддерживает маршрутизируемый протокол за счет предоставления механизмов

Алгоритмы маршрутизацииБольшинство алгоритмов маршрутизации можно свести к трем основным:Маршрутизация на основе

Алгоритмы маршрутизации по вектору расстоянияАлгоритмы маршрутизации на основе вектора расстояния (алгоритмы

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и исследованию сетиВ данных алгоритмах каждый

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и изменение топологииПри изменении топологии сети,

Маршрутизация с учетом состояния канала связи Алгоритмы маршрутизации с учетом канала связи

Режим исследования сетиВ режиме исследования сети при маршрутизации с учетом состояния

Обработка изменений топологии в протоколах маршрутизации Алгоритмы учета состояния канала связи

Сравнение методов маршрутизации Процесс маршрутизации по вектору расстояния получает топологические данные

Похожие презентации