Протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

RARP дозволяє станції отримати свою IP-адресу, базуючись на фізичній адресі її мережевого інтерфейсу. В основному RARP використовується тоді, коли комп’ютер не має жорсткого диску для збереження своєї конфігурації (у тому числі IP-адреси).Як тільки така станція стартує, то вона починає генерувати широкомовні запити RARP, запитуючи: “Яка IP адреса у станції з Ethernet-адресою 00: 05: fa: 13: ad: 2e? Дайте відповідь станції 00: 05: fa: 13: ad: 2e”. Станція, яка є RARP-сервером, діставши такий запит, посилає цільову RARP-відповідь станції, яка запитувала: “Ethernet-адреса станції 00: 05: fa: 13: ad: 2e відповідає IP-адресі 194.19.11.97”.

Формат RARP-пакету такий самий, як у ARP-пакету (див. рис.6.5), з тією лише відмінністю, що значення поля frame type рівне 0x8035, та operation дорівнює 3 для RARP-запиту і 4 для RARP-відповіді.

Контрольні питання

1. Які функції протокола ARP?

2. Які функції протокола RARP?

3. Які поля містяться в пакеті ARP?

Тема 6.4. Раутінг в IP-мережах

План лекції

1. Раутінг (маршрутування) – основні поняття

2. Функції раутінгу

1. Раутінг (маршрутування) – основні поняття

В системах пакетної комутації термін раутінг (маршрутування - routing)стосується до процесу вибору шляху (маршруту), вздовж якого передають пакети, та організації процесу пересилання пакетів вздовж визначеного шляху. Термін раутер (раутер- router) стосується до комп’ютера, який здійснює пошук такого шляху. Станції в мережі ідентифікуються іменами, адресами та маршрутами. Ім’я визначає, чим є об’єкт, адреса - де він розташований, маршрут - як його осягнути.

Раутінг (маршрутування):

· Процес визначення і призначення маршруту (шляху) або методу, який повинен бути використаний для встановлення сполучення або пересилання повідомлень.

Маршрут:

· В операціях комунікаційних систем – це географічний шлях, який є наслідком виклику або повідомлення, і прокладений через кола (канали), використані для встановлення послідовності сполучень.

· Визначає шлях, який перебувають виклики або повідомлення в комунікаційній мережі.

Примітка: В мережах, які використовують протокол TCP/IP, кожна IP-данограма маршрутується окремо. Маршрут слідування данограми може містити багато раутерів і багато фізичних мереж.

Раутер:

· У комунікації даних – це функціональний пристрій, який вживається для взаємосполучення двох або більше мереж.

Примітка 1. Раутери діють на Мережевому рівні еталонної моделі OSI.

Примітка 2. Раутери читають Мережеві адреси всіх пакетів, які танспортуються через мережу, і висилають тільки ті пакети, які адресовані до інших мереж.

Примітка 3. В офіційних документах (RFC), які описують TCP/IP, раутер називають шлюзом (gateway).

Раутінг необхідний, виходячи з таких міркувань:

q Сполучення різнорідних мереж. Оскільки IP діє на Мережевому рівні еталонної моделі OSI, то при сполученні різнорідних (як за топологією, так і за IP-адресами) IP-мереж необхідний раутінг замість операцій мостів (останні здійснюються на Канальному рівні).

q Стратегія проектування. Раутінг необхідний як частина стратегії проектування, оскільки мережа повиння будуватися за модульним принципом. При цьому існує збірка мереж, які необхідно об’єднати разом, і раутінг є тим засобом, який може забезпечити таке об’єднання.

q Безпека. Виходячи з потреб організації, необхідно встановити певні правила безпеки для мережі. Ці правила є нічим іншим, як запобіганням доступу певних користувачів до певних даних. Контроль за доступом звичайно здійснюється на Мережевому рівні і називається фільтрацією. Раутер здійснює функцію фільтрації за допомогою впровадження певних правил, сформованих мережевим адміністратором.

q Сполучення з віддаленими об’єктами. Технології WAN, які використовуються для сполучення з віддаленими об’єктами (наприклад, з філіями організації), у більшості випадків впроваджуються через раутери. Раутер діє через придатний інтерфейс WAN, залежно від типу мережі, вибраної для транспортування інформації на Канальному та Фізичному рівнях (X.25, Frame Relay, ISDN тощо), та через інтерфейс LAN (yаприклад, Ethernet), так що віддалений об’єкт може бути сполучений з центром.

Таким чином, об’єднання мереж (internet) складається із фізичних мереж, з’єднаних між собою через раутери. Кожен раутер з’єднаний безпосередньо з двома або більше мережами. Відзначимо, що вузол-станція звичайно під’єднаний до однієї фізичної мережі. Однак можливі вузли-станції, під’єднані до декількох мереж (multi-homed host). Стандарт TCP/IP проводить чітку різницю між функціями вузла-станції (host) і функціями раутера. Основна різниця між раутером і станцією (навіть коли вона приєднана до декількох мереж одночасно - multihomed), з точки зору маршрутизації є те, що станція ніколи не пересилає пакети між своїми мережевими інтерфейсами, тоді як для раутера це (IP forwarding) основна його функція. Мережа, яка пробує одночасно сумістити функції вузла і раутера в одному комп’ютері, виявляє, що цей комп’ютер здійснює несподівані взаємодії з іншими вузлами в мережі. Тому слід відділяти функції вузла-станції та раутера і прийняти, що вузол-станція не здійснює функції раутера з пересилання пакетів від однієї мережі до іншої.

2. Функції раутінгу

Раутінг забезпечує можливість переміщення інформації через об’єднання мереж від джерела до призначення. Доки повідомлення пересилається в межах однієї фізичної мережі або підмережі, то будь-які проблеми раутінгу вирішуються за допомогою технологій, властивих даному типу мережі. Наприклад, стандарт Ethetnet визначає спосіб, у який довільна станція-джерело може комунікуватися із станцією-призначенням всередині цієї ж мережі. IP-раутінг впроваджується передовсім тоді, коли повідомлення необхідно пересилати від станції джерела, розташованої в одній мережі, до призначення, розміщеного в іншій мережі, можливо, з іншою мережевою технологією на Фізичному та Канальному рівнях. Тоді повідомлення пересилається через шлюз (раутер), який об’єднує ці дві мережі, коли вони суміжні, або через ряд проміжних вузлів-раутерів, якщо мережі несуміжні. Тільки коли повідомлення поступає до раутера, який міститься у тій самій мережі, що й призначення, то застосовується власна мережева технологія для доручення цього повідомлення до станції-призначення.

Раутінг в об’єднанні мереж, як правило, спричиняє потребу застосування протоколів Рівня 3 (Мережевого рівня) еталонної моделі OSI. Мережевий рівень використання як мережевих адрес, так і фізичних, точніше, MAC-адрес індивідуальних станцій (вузлів). Адреса станції Мережевого рівня та MAC-адреса мережевого адаптера є принципово різними типами адрес, тому перед передаванням вони повинні бути “розв’язані”, тобто між ними повинна бути встановлена взаємно однозначна відповідність.

Раутінг часто протиставляється бріджінгу (операціям мостів), який виконує подібні завдання. Основна різниця між ними полягає в тому, що бріджінг діє на Рівні 2 (Канальний рівень), тоді як раутінг працює на Рівні 3 (Мережевий рівень) еталонної моделі OSI. Ця відмінність забезпечує раутінг і бріджінг різною інформацією для використання при переміщенні інформації від джерела до призначення. В результаті бріджінг і раутінг виконують свої завдання різним чином і у дійсності існують окремі відмінні види раутінгу і бріджінгу.

Отже, ми зосереджуємося на міжмережевій маршрутизації або IP-раутінгу (internet routing, IP routing). Це називають ще IP-пересиланням (IP-forwarding) або IP-комутацією (IP-switching), а необхідну інформацію називають раутінговою інформацією IP (IP routing information).

Раутінг включає два основні види дій (компоненти раутінгу):

- встановлення шляху (маршруту) пересилання пакетів, оптимального згідно з вибраним критерієм (метрикою);

- транспорт пакетів через об’єднання мереж. Це ж саме також називають комутацією (switching) на Рівні 3.

Комутація відносно проста, з іншого боку, визначення маршруту може бути дуже складне.

Контрольні питання

1. Що таке раутер?

2. Що таке маршрут?

3. Що таке раутінг?

4. Які функції виконує раутінг?

5. На якому рівні моделі OSI працює раутінг?

Тема 6.5. Загальні відомості про протокол TCP

План лекції

1. Транспортний рівень

2. Номери портів

3. Сполучення ТСР

4. Процеси

5. Гнізда

1. Транспортний рівень

Транспортний рівень оперує наскрізно між станціями. Прийнято, що базовий мережевий рівень (тобто IP) може доручати пакети між станціями, можливо, використовуючи при цьому один або більше раутерів (рис. 6.6).

Транспортний рівень передбачає такі особливості:

q більшість застосувань вимагають, щоб транспортний рівень був орієнтований на сполучення, тобто він мусить забезпечувати встановлення і припинення сполучення;

q необхідність або можливість наскрізного контролю помилок.

Найбільш поширеним протоколом транспортного рівня є TCP, який використовується понад IP. Протокол TCP перетворює ненадійні послуги IP без встановлення сполучення у послуги пересилання, які

q є надійними, орієнтованими на сполучення, повнодуплексними;

q здійснюють пересилання потоків, без видимого пакетування;

q є наскрізними, тобто діють безпосередньо між двома процесами.

Для забезпечення надійних послуг, орієнтованих на сполучення, TCP ділить вхідний потік байтів на сегменти. Один сегмент, включно зі заголовком і полем даних, випадковим чином поміщається в одну данограму. Останній байт у кожному сегменті ідентифікується байтом поля лічильника, розміщеним у заголовку сегменту.

Коли сегмент прийнятий коректно та непошкодженим, то приймач висилає до надавача спеціальний сегмент підтвердження, який містить байт лічильника останнього коректно прийнятого байта потоку. Якщо надавач очікує підтвердження занадто довго, то він робить паузу (timeout) і повторно висилає сегмент, припускаючи, що відповідна данограма була втрачена. Крім того, TCP буферизує сегменти, які приходять не в потрібному порядку, і знищує здубльовані сегменти, використовуючи для ідентифікації байт лічильника.

2. Номери портів TCP

Оскільки протокол TCP забезпечує систему доручення між процесами, то він потребує ідентифікувати конкретний процес у двох сполучених прикінцевих системах. Тому кожен процес, який потребує комунікуватися з іншим процесом, ідентифікує себе у системі протоколів TCP/IP абстрактною адресою, яку називають номером (протокольного) порта, тобто номер порта використовується для іменування процесу. Номер порта – це 16-бітове число, яке вживається протоколом станція-станція для визначення того, якому процесу (протоколу вищого рівня або програмі-застосуванню) він повинен доручати вхідні повідомлення. Два процеси можуть комунікуватися між собою, узгодивши номери портів, які вони хочуть використати для комунікації. Номер порта – це адреса для протоколу TCP, бо кожен сегмент містить номер порта для кожного з процесів, які висилають або приймають інформаційні потоки.

Деякі протоколи вищих рівнів, наприклад, SMTP, TELNET або FTP, стандартизовані в системі протоколів TCP/IP, використовують однакові (але різні для кожного протоколу) номери портів у всіх впровадженнях TCP/IP. Такі “призначені” номери портів називають “ добре відомими портами ” (well-known ports), а відповідні стандартні застосування – “ добре відомими послугами ” (well-cnown services). Призначення добре відомих портів і контроль за ними здійснюється органом

Internet Assigned Number Authority (IANA).

У більшості систем призначені порти можуть вживатися тільки системними процесами або програмами привілейованих користувачів. Призначені добре відомі порти охоплюють номери від 0 до 1023. Порти з номерами в діапазоні від 1024 до 65535 не контролюються IANA і можуть вживатися у більшості систем для звичайних програм користувачів.

Конфлікту між двома різними застосуваннями, які пробують використати ті самі номери портів на одній станції, уникають, приписуючи цим застосуванням висилати запит про наявний порт до локального TCP/IP. Оскільки номер порта виділяється динамічно, то ці номери портів можуть відрізнятися від одного виклику застосування до іншого. Конкретніше, для встановлення TCP-сполучення процес повідомляє програмне забезпечення TCP, що він очікує на сполучення на певному номері порта (добре відомому або ні). За означенням такий процес називають сервером. Процес- клієнт, який потребує сполучення зі сервером, запитує своє локальне програмне забезпечення TCP про виділення для нього невикористаного номера порта (в діапазоні 1024..65535) і встановлення сполучення. Як тільки сполучення встановлене, то ці два процеси можуть комунікуватися між собою. Оскільки клієнт встановлює сполучення, то він не потребує вживати добре відомий номер порта, тому програмне забезпечення TCP випадковим чином виділяє для нього один з невикористаних номерів у діапазоні 1024..65535.