Инкапсуляция данных Интернет протокол предназначен для передачи пакетов данных между компьютерами без у
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Интернет протокол №6
1. Инкапсуляция данных
Интернет протокол предназначен для передачи пакетов данных между компьютерами без установления соединения. Сетевой протокол инкапсулирует данные пользователя и все заголовки протоколов выше сетевого уровня согласно схеме, приведенной на рисунке. В свою очередь протокол Ethernet инкапсулирует данные и заголовок сетевого уровня, образуя кадры данных.
2. Семейство протоколов сетевого уровеня
|
Прикладной
Представительский
Сеансовый
|
TELNET FTP SMTP DSN SNMP DHCP RIP
|
|
Транспортный
(передача сегментов)
|
RTP RTCP
|
Transmission Control Protocol
|
User Datagram Protocol
|
OSPF
|
|
Сетевой
(передача пакетовв)
|
IGMP
|
|
ICMP
|
|
|
Internet Protocol
|
|
|
ARP Address Resolution Protocol RARP (reverse)
|
|
Канальный
Физический
|
Ethernet
|
Token Bus
|
Token Ring
|
FDDI
|
3. Протоколы сетевого уровня
Протоколы управления сетью:
ICMP – Internet Control Message Protocol -протокол управляющих сообщений позволяет передавать сообщения об ошибках и проверочные сообщения. Протокол является расширением IP, не устанавливающего соединение. Втаком протоколе возможны ошибки, которые не выявляются IP. Для передачи тестовых и сообщений об ошибках.
IGMP-Internet Group Management Protocol - протокол управления группами Интернет. Предназначен для групповой передачи сообщений в объединенной сети. Позволяет идентифицировать группы маршрутизацию внутри которых обеспечиватся.
Протоколы маршрутизации сетевого уровня:
RIP - Routing Information Protocol - протокол передачи маршрутной информации
OSFP- Open Shortest Path First - протокол «Открой кратчайший путь первым»
4. Функции IP
Основные функции IP
соединение сетей, использующих коммутацию пакетов;
обмен блоками данных – датаграммами между узлами сети;
обеспечивает службу, не ориентированную на соединение;
обеспечивает сетевую адресацию;
обеспечивает маршрутизацию.
Формы IP адреса
двоичное число: 10000110000110000000100001000010
десятичное без знака: 2249721922
десятичное со знаком: –2045245374
шестнадцатеричное: 0x86180842
десятичное с точкой: 134.24.8.66
5. Заголовок. Номер версии
|
Версия (4) бит
|
Длина заголовка (4)
|
Тип службы (8)
|
Общая длина пакета в байтах (16)
|
|
Идентификатор фрагмента (16)
|
Флаги (3)
|
Смещение фрагм.(13)
|
|
Время существования (8)
|
Протокол (8)
|
Контрольная сумма заголовков (16)
|
|
IP адрес источника
|
|
IP адрес получателя
|
|
Параметры IP
|
Заполнение
|
|
Данные
|
Широко используется версия IPv4
Stream2 – IPv5,
Новая версия - IPv6.
5. Заголовок. Длина заголовка
Длина заголовка равна пяти 32-битным словам “0101”, если OPTIONS отсутствуют.
Длина заголовка может меняться, при изменении поля OPTIONS.
5. Заголовок. Тип службы
«приоритет» пакета обычно 0:
«задержка» – минимальная задержка распространения;
«производительность» - максимум пропускной способности;
«надежность» - максимальная надежность доставки;
«стоимость» - минимум затрат на доставку пакета.
5. Заголовок. Длина пакета
Длина пакета плюс длина заголовка.
Максимальная длина пакета 65535 байтов превышает максимальную длину
кадра Ethernet 1500 байта
кадра Token Ring 4464 байта,
кадра FDDI 4472 байта.
5. Заголовок. Фрагментация
Стандартный размер датаграммы, называется MTU- Maximum Transmission Unit.
Стандартное значение для удаленной передачи – 576 байт.
Мост не позволяет выполнять фрагментацию (пакет из сети FDDI, MTU=4472 байта в сеть Ethernet, MTU=1518 байт, будет отброшен мостом).
Маршрутизатор будет фрагментировать пакеты.
Сборка датаграмм – задача конечного узла.
5. Заголовок. Флаги
Флаги необходимы для правильной сборки дэйтаграммы. Флаги указывают
текущий фрагмент
последний фрагмент
отказ от фрагментации.
При отказе от фрагментации маршрутизатор отбрасывает пакет, превышающий MTU
5. Заголовок. Смещение фрагмента
Смещение фрагмента в байтах относительно предыдущего фрагмента.
Первый фрагмен 512 байт
Смещение второго фрагмента 513
5. Заголовок. Время жизни
TTL (Time To Live) предотвращает бесконечное существование пакета.
Начальное значение - любое от 1 до 255.
Для локальной сети TTL=1.
RIP обычно устанавливает TTL=16.
Каждый маршрутизатор уменьшает TTL на 1 сек.
5. Заголовок. Протокол
Указывает, какой транспортный протокол инкапсулирован в IP пакете:
ICMP,
IGMP,
TCP,
UDP
5. Заголовок. Контрольная сумма заголовка
16 битное число, проверяющее четность только заголовок.
КС – дополнение до единицы суммы всех чисел,
составляющих заголовок без поля КС.
5. Заголовок. IP адреса
32-битный адрес, позволяющий использовать более 4 млрд адресов
Ошибки при выдаче адресов привели к быстрому исчерпанию адресов
5. Заголовок. Параметры IP
Поле содержит информацию о маршруте отправителя.
Маршрутизатор направляет информацию по указанному маршруту, даже если есть путь лучше.
свободный маршрут – не все маршрутизаторы точно указаны в пакете,
строгий маршрут- весь маршрут указан точно.
Используется для тунелирования в Интернет.
6. Классы IP адресов
Класс IP адреса означает, сколько байтов в адресе служат для идентификации сети и сколько для идентификации хоста.
Класс
|
Адрес
|
Число сетей
|
Число узлов
|
|
A
|
0
|
7 битов № сети
|
24 бита
№ компьютера
|
27-2=
126
|
214-2=
16777214
|
|
B
|
10
|
14 битов
№ сети
|
16 битов
№ компьютера
|
214-2=
16382
|
216-2=
65534
|
|
C
|
110
|
21 бит
№ сети
|
8 битов
№ компьют.
|
221-2=
2097150
|
28-2=
254
|
|
D
|
1110
|
Групповой адрес для конференций
|
|
228
|
|
E
|
11110
|
Резерв для разработки новой адресации
|
|
227
|
7. Типы адресов
Всего Internet способен вместить около
2 миллионов сетей
3.7 миллиарда компьютеров.
до 16 миллионов компьютеров в одной сети.
Широковещательный адрес предназначен для передачи данных всем хостам.
Групповой адрес предназначен для передачи данных группе хостов при проведении видео- и аудио- конференций. Использует протокол групповых сообщений IGMP
|
Все нули 00….0
|
Данный узел
|
|
№ сети
|
все нули 00….0
|
Данная IP сеть
|
|
Все нули 00…0
|
№ узла
|
В данной IP сети узел №
|
|
Все единицы 11…1
|
Все узлы в данной сети
|
|
№ сети
|
все единицы 11…1
|
Все узлы в сети № Проверка сети
|
|
127
|
Любые
|
Петля
|
8. Классы адресов
Класс А. Определяет 50% адресов. Адрес 127.х.х.х для проверки исправности стека TCP/IP локального хоста. Каждой машине присвоен адрес 127.0.0.1. Целый диапазон адресов дан для организации циклов проверки.
Класс В. Определяют 25% адресного пространства. Ресурсы этого класса исчерпаны.
Класс С. Определяют 12.5% адресного пространства.
Класс D. Специальные адреса для групповой рассылки. Групповая рассылка эффективнее широковещательной. Широковещательный пакет прерывает работу программ, групповой - нет.
|
Класс А
|
0-127
|
0 . 0 0 0 0 0 0 0 = 0
|
0 . 1 1 1 1 1 1 1 = 127
|
|
Класс В
|
128-191
|
1 0 . 0 0 0 0 0 0 = 128
|
1 0 . 1 1 1 1 1 1 = 191
|
|
Класс С
|
192-223
|
1 1 0 . 0 0 0 0 0 = 192
|
1 1 0 . 1 1 1 1 1 = 223
|
|
Класс D
|
224-239
|
1 1 1 0 . 0 0 0 0 = 224
|
1 1 1 0 . 1 1 1 1 = 239
|
|
Зарезервировано
|
240-254
|
1 1 1 1 0 . 0 0 0 = 240
|
1 1 1 1 0 . 1 1 1 = 254
|
9. Подсети
В IP протоколе двухуровневая иерархия адресации,
номер сети
номер хоста.
маршрутизаторы глобальных сетей для составления таблиц используют только поле адреса сети,
маршрутизаторы корпоративной сети используют только поле посети.
Увеличение числа уровней иерархии повысило бы эффективность протокола
|
Префикс сети
|
Номер хоста
|
|
Префикс сети
|
Номер подсети
|
Номер хоста
|
|
Расширенный префикс сети (маска подсети)
|
Номер хоста
|
10. Продление жизни адресного пространства IPv4
Историческая справка
RFC 760: Малое число сетей. Отсутствие концепции классов. Адрес сети занимает 8 бит.Адрес хоста – 24 бита.
RFC 791: Выделение классов А (8 бит), В(16 бит), С(24 бит), D, E.
RFC 950: Использование подсетей для эффективного использования классов адресов. Адреса класса С переполняли таблицы маршрутизации.
RFC 1517-1520: Внеклассовая междоменная адресация SIDR, которая используется только в Internet.
11. Подсети
Ранее использовались три метода назначения адреса:
Индивидуальный номер сети для каждой физической сети. Подсети не используются. (Неэффективное использование адресов и рост таблиц маршрутизации).
Использовать один сетевой номер для всей организации и строить плоские сети, сегментированные с помощью мостов. (Проблемы широковещания, коллизий).
Использовать один сетевой номер для всей организации и создать собственные подсети.
Одна запись в таблице маршрутизации для организации:
12. Маска подсети переменной длины
Новый метод IP адресации использует следующие принципы:
VLSM – Variable Length Subnet Masks – принцип не единственной маски подсети. Дает возможность получить IP адрес подсетям с большим числом хостов и подсетям, представляющим последовательную линию передачи данных типа точка-точка.
Суперсети – для суперсети маска подсети меньше, чем маска сетевого адреса.
Внеклассовая междоменная маршрутизация CIDR (сайде) Classless Inter Domain Routing. Организация маршрутной информации вне классов.
Агрегация адресов – суммирование IP адресов в отдельные блоки для записи блоков в таблицы маршрутов.
13. Как сделать адрес более эффективным?
В таблице маршрутизации
50 записей для класса С и
1 запись для класса В.
14. Маски и префиксы
Префиксная маршрутизация используется в Интернет.
Маска определяет сетевой адрес
Адрес класса В имеет префикс 8 бит: 130.1.0.0/8
Адрес класса В имеет префикс 24 бит: 130.1.9.0/24
Маска 255.255.255.0
15. Маска подсети постоянной длины
Имеется базовый адрес класса B: 150.1.0.0 255.255.0.0 /16
Требуется поддерживать подсети. Самая большая подсеть имеет 100 хостов.
Для адресации 100 узлов сети требуется 7 битов
Число адресуемых хостов в подсети 128-2=126.
Для всех подсетей используем маску подсети одинаковой длины 255.255.255.128/23.
Число адресуемых подсетей 512.
Подсети: 150.1.0.0 – 150.1.255.128.
16. Маски подсети разной длины
Дан IP адрес класса В 150.5.0.0
Требуется организовать IP подсети:
подсети с числом узлов 240;
подсети с числом узлов 28 и высокой производительностью;
последовательные линии
50 линий точка-точка
перспектива роста до 100 линий
17. Маски подсети разной длины
Адресация 240 хостов.
Адрес хоста 8 бит
Число хостов 256-2=254
Сетевой префикс /24.
Число подсетей 256 от 150.1.0.0 / 24 до 150.1.255.0 /24
Адресация 150 последовательных линий.
Адрес конечных узлов канала 2 бита
Число связанных линией узлов 4-2=2
Сетевой префикс /30
Одну из подсетей, например 150.1.56.0/24 занимаем под последовательные каналы.
Число бит для последовательных линий 30-24=6
Число линий 2**6=64
Перспектива роста до 100 последовательных линий
выделение еще двух подсетей 150.1.57.0 и 150.1.58.0 для последовательных линий
всего последовательных диний 64*3=192
18. Маски подсети разной длины
Адресация высокопроизводительных подсетей
Адрес хоста 5 бит
Число хостов 32-2=30
Сетевой префикс /27
Одну из подсетей, например 150.1.128.0, занимаем под высокопроизводительные подсети
Число битов для подсетей 27-24=3,
Число подсетей 2**3=8.
19. Правило максимальной длины
Правило используется при маршрутизации, когда идентификатор сети соответствует более чем одной подсети.
Маршрутизатор выбирает путь с наибольшей маской.
Пришла датаграмма 150.1.56.250
Имеются варианты масок подсетей
150.1.56.250 / 16
150.1.56.250 / 24
150.1.56.250 / 30
150.1.56.250 будет передано по пути с самой длинной маской подсети
20. Суперсети
Проблема адресов класса С
Применяется маска подсети короче, чем маска сети.
Комиссия по константам Интернет (IANA) выдает провайдеру группу смежных адресов класса С /24 200.3.0.0.
Назначает маску суперсети для провайдера: 200.3.0.0/14
Маска подсети короче, чем 24 поэтому создана суперсеть.
Суперсети организуют только на уровне провайдеров.
На уровне пользователей выполняется классовая адресация.
21. Агрегация маршрута
Суперсети используют метод агрегации маршрута.
Агрегация – это объединение группы маршрутов в одну запись.
Агрегация позволяет иметь одну маршрутную запись вместо нескольких.
В агрегированный маршрут не входит подсеть 155.1.144.0.
155.1.144.0 должна иметь отдельную запись в таблице.
|
155.1.140.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1000.1100
|
0
|
/24
|
|
155.1.141.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1000.1101
|
0
|
/24
|
|
155.1.142.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1000.1110
|
0
|
/24
|
|
155.1.143.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1000.1111
|
0
|
/24
|
|
155.1.144.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1001.0000
|
0
|
/24 Отдельный адрес
|
|
155.1.140.0
|
1001.1011
|
0000.0001
|
1001.11ХХ
|
0
|
/22 Общий префикс
|
22. Внеклассовая междоменная маршрутизация CIDR
При внеклассовой маршрутизации вместо классов используется <адрес><префикс>
Используется в таблицах глобальных провайдеров.
Хосты, подключенные к сети могут не распознавать внеклассовые адреса.
CIDR использует методы:
VLSM – маски переменной длины
Агрегацию маршрутов в глобальных маршрутизаторах (одна запись может объединять миллион адресов).
CIDR строится на смежных адресах класса С.
Провайдер получает смежные адреса
например 209.16.0.0./16 – адрес класса С и префикс класса В образует суперсеть
Применяя CIDR, провайдер выбирает любое разделение на подсети
21. Выделение адресов Интернета
Адреса выдегляет отдел регистрации Интернет Комиссии по константам Интернета
Комиссия по константам Интернет IANA – Internet Assigned Numbers Authority обладает абсолютной властью над пространством
адресов,
портов,
Региональные отделы в пределах континентов
InterNIC (Северная Америка),
RIPE (Европа)
APNIC (Азия).
Окончание Ethernet
Заголовок IP
Заголовок ТСР
Прикладные данные
Заголовок Ethernet
Заголовок IP
Заголовок ТСР
рикладные данные
Заголовок ТСР
Прикладные данные
Данные пользователя
Загол. пр. данных
Данные пользователя
130.1.0.0
Internet
Маршрутизатор опорной сети
Маршрутизатор частной сети
Подсети
130.1.1.0
130.1.2.0
…
130.1.255.0
В таблице маршрутизации одна запись 256 сетей класса С.
Подсети
193.1.1.0
193.1.2.0…
193.1.255.0
Класс С
193.1.1.0/16
Плдсети
151.1.1.0
Подсети
193.1.1.0…
193.1.51.0
Класс В
151.1.0.0
Класс С
193.1.1.0…193.1.51.0
0 0 0 0 0 0 0 1
Узел
0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 1 0
Узел
0 0 0 0 0 0 1
Подсеть
1 0 1 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0 1 0
Узел
0 0 0 0 0 0 0 1
Подсеть
0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0
Узел
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 1
1 0 1 0 0 0 1 0
…
150.1.128.234 / 27
150.1.128.0 / 27
150.1.255.0 / 24
…
150.1.128.0 / 24
150.1.56.254
150.1.56.253 24
150.1.56.0 / 30
150.1.56.252 / 30
…
…
…
150.1.56.0 / 24
150.1.0.0 / 24
150.1.0.0 / 16
200.2..240.0/20
200.2..0.0/20
200.2..0.0/16
200.2..0.0/16
200.0..0.0/16
200.3.0.0/16
200.3.0.0/14
Клиентский
Региональный
Национальный
APNIC
Азия
RIPE
Европа
InterNIC
Америка
IANA