Фрагментация

Маршрутизатор способен соединять сети с различными сетевыми средами и протоколами канального уровня, но, чтобы направить па­кеты из одной сети в другую, ему часто приходится переупаковывать дейтаграмму в другой кадр канального уровня. Иногда это выливает­ся в удаление старого кадра и создание нового. В других случаях про­токолы канального уровня различаются настолько сильно, что про­цесс переупаковки усложняется, как, например, при соединении сети Token Ring с сетью Ethernet. Дело в том, что в сети Token Ring дейта­грамма может иметь длину до 4500 байтов, а в сети Ethernet — не бо­лее 1500 байтов.

Для решения этой проблемы маршрутизатор разделяет дейтаграм­му, пришедшую из сети Token Ring, на несколько фрагментов (рис. 4). Каждый из них обладает собственным заголовком IP и пересы­лается в отдельном кадре канального уровня. Размер фрагмента оп­ределяется размером максимальной единицы передачи (maximum trans­fer unit, MTU) в целевой сети. Попадая в сети с меньшим значением MTU, фрагменты могут дробиться дальше. Восстановление исходной дейтаграммы из фрагментов производится только в самом конце их путешествия, в целевой системе.

Маршрутизатор

Рис. 4. Для передачи по сети с меньшим значением MTU маршрутизатор разделяет дейтаграмму на фрагменты

Разбивая дейтаграмму на фрагменты, протокол IP к каждому из них присоединяет IP-заголовок. Поле Identification в заголовке каж­дого фрагмента содержит то же значение, что и аналогичное поле в заголовке исходной дейтаграммы. Это позволяет целевой системе найти фрагменты, принадлежащие одной и той же дейтаграмме. Кро­ме того, маршрутизатор записывает в поля Total Length длины фраг­ментов и изменяет значение бита More Fragments в поле Flags с 0 на 1 во всех фрагментах, кроме последнего. Значение 1 этого бита означа­ет, что существуют и другие фрагменты, относящиеся к той же дей­таграмме. По биту More Fragments целевая система определяет, все ли фрагменты получены и можно ли начинать сборку дейтаграммы.

Значение поля Fragment Offset определяет место фрагмента в дей­таграмме. У первого фрагмента значение этого поля равно 0, у второ­го фрагмента оно равно размеру первого фрагмента в байтах. Для тре­тьего фрагмента величина смещения равна суммарному размеру пер­вых двух фрагментов и т. д. Целевая система использует эти величи­ны, чтобы скомпоновать фрагменты в правильном порядке. Установ­ка в единицу бита Don't Fragment в поле Flags запрещает маршрути­затору фрагментировать дейтаграмму. Если без фрагментации ее пе­редать нельзя, маршрутизатор проигнорирует дейтаграмму, послав системе-источнику сообщение ICMP об ошибке.

Идентификация протокола

Чтобы корректно обработать принятую дейтаграмму, целевая систе­ма должна знать, каким протоколом сгенерирована информация в поле данных. Для этого в поле Protocol заголовка IP записывается один из кодов протоколов TCP/IP, определенных в документе RFC 1700. Наиболее часто используются следующие коды:

• 0 IP

• 1 ICMP

• 6 TCP

• 8 Exterior Gateway Protocol (EGP)

• 17 UDP

Совет На каждой TCP/IP-системе есть текстовый файл PROTOCOL, содержащий список кодов протоколов, которые, как ожидается, будут распознаваться или использоваться этой системой. Если Вам нужно узнать код протокола, попробуйте сначала найти его в этом файле, и только потом начинайте поиски в RFC 1700.

Наиболее ожидаемы в этом списке протоколы транспортного уров­ня TCP и UDP, генерирующие большую часть трафика в TCP/IP - ceтях. Однако в дейтаграммах IP передается информация и других про­токолов, в том числе сообщения ICPM об ошибках и других происшествиях в сети, а также сообщения маршрутизирующих протоколов, подобных BGP и EGP, которыми TCP/IP-системы пользуются для автоматического обновления таблиц маршрутизации.

Параметры IP

Необязательное поле Options позволяет передавать в дейтаграммах дополнительные сведения, а также собирать в некоторых случаях ин­формацию во время прохождения дейтаграммы по интерсети. Вот некоторые параметры, определенные в стандартах IP.

• Loose Source Route — список адресов маршрутизаторов, которые дейтаграмма обязательно должна использовать при прохождении по интерсети. Помимо обязательных, дейтаграмма может исполь­зовать и другие маршрутизаторы.

• Strict Source Route — полный список адресов маршрутизаторов, которые дейтаграмма обязательно должна использовать при про­хождении по интерсети. Другими маршрутизаторами дейтаграмма пользоваться не может.

• Record Route — область, в которую маршрутизаторы, обрабатыва­ющие дейтаграмму, могут добавить свои IP-адреса.

• Timestamp — область, в которую маршрутизаторы могут записать время обработки дейтаграммы.

Краткое содержание занятия

· IP — протокол из набора TCP/IP, не ориентированный на соеди­нение. Он используется для передачи в дейтаграммах информа­ции, сгенерированной другими протоколами.

· Основные функции IP — инкапсуляция данных, адресация, мар­шрутизация, фрагментация дейтаграмм и идентификация прото­кола транспортного уровня.

· В IP есть собственная система адресации, которой он пользуется для идентификации сетей и хостов.

· IP маршрутизирует пакеты, переупаковывая их в новые кадры ка­нального уровня.

· Если протоколы канального уровня используют различные мак­симальные единицы пересылки, IP может разбивать дейтаграммы на меньшие фрагменты.

· Таблица 2.2 – Назначение полей заголовка IPv6

· Мы видим что в протоколе IPv6 количество полей существенно снижено, все они присутствуют в 4-ой версии протокола, что означает, что для преобразования заголовка пакета нам необходимо взять данные из одного пакета и побитово их перенести в «шапку» другого, в необходимом для него формате.

· Сформируем соответствие заголовков протоколов и представим его в таблице 2.3.

· Таблица 2.3 – Соответствие заголовков полей IPv4 и IPv6

·

Протокол IPv6

В начале 90-х годов стек протоколов TCP/IP столкнулся с серьезными пробле­мами. Именно в это время началось активное промышленное использование Ин­тернета: переход к построению сетей предприятий на основе транспорта Интер­нета, применение веб-технологии для доступа к корпоративной информации, ведение электронной коммерции через Интернет, внедрение Интернета в инду­стрию развлечений (распространение видеофильмов, звукозаписей, интерактив­ные игры).

Все это привело к резкому росту числа узлов сети (в начале 90-х годов новый узел в Интернете появлялся каждые 30 секунд), изменению характера трафика и к ужесточению требований, предъявляемых к качеству обслуживания сетью ее пользователей.