Міністерство освіти РФ
Володимирський державний університет
Муромський інститут
Факультет _________________
Кафедра __________________
Контрольна робота
За стандартизації та сертифікації тема: Структура взаємодії в Інтернеті.
Керівник:
__________________________
(прізвище, ініціали)
__________________________
(підпис) (дата)
Студент :__________________
(група)
__________________________
(прізвище, ініціали)
__________________________
(підпис) (дата)
Муром 2003 г.
План :
1. Ієрархічна система мережевої взаємодії
2. Структура стека TCP/IP. Коротка характеристика протоколів
3. Адресація в IP-мережах а) Типи адрес: фізичний (MAC-адресу), мережевий (IP-адреса) ісимвольний (DNS-ім'я) б) Три основні класи IP-адрес в) Угоди про спеціальні адресах: broadcast, multicast, loopback г) Відображення фізичних адрес на IP-адреси: протоколи ARP і RARP д) Відображення символьних адрес на IP-адреси: служба DNS е) Автоматизація процесу призначення IP-адрес вузлам мережі - протокол
DHCP
4. Висновок
5. Список літератури
1 Ієрархічна система мережевої взаємодії
Інформаційна взаємодія в мережі Інтернет будується відповідноз правилами та вимогами загального міжнародного стандарту ISO 7498 (ISO -
International Organization of Standartization).
Цей стандарт має потрійний заголовок «Інформаційні обчислювальнісистеми - Взаємодія відкритих систем - Еталонна модель ». Зазвичай йогоназивають коротше - «Еталонна модель взаємодії відкритих систем».
Публікація цього стандарту в 1983 році підвела підсумок багаторічної роботибагатьох відомих телекомунікаційних компаній і стандартизуютьсяорганізацій.
Основною ідеєю, яка покладена в основу цього документа, єрозбивка процесу інформаційної взаємодії між системами на рівніз чіткого розмежування функцій.
Ідея такого розбиття не була революційною. Можна згадати, щошарувату архітектуру мали інформаційні взаємодії в мережах SNA
(System Network Archithecture).
Як прообразу моделі взаємодії OSI (Open System
Interconnection) була використана структура, запропонована ANSI (American
National Standarts Institute). Основні роботи зі створення тексту документабули виконані CCITT (Consultative Committee for International Telegraphy),а підсумковий документ з'явився у вигляді стандарту ISO. Статус стандарту ISOважливий для даного документа, оскільки ISO 7498 є стандартомстандартів у галузі телекомунікацій.
Переваги шаруватої організації взаємодії полягає в тому,що вона забезпечує незалежну розробку рівневий стандартів,модульність апаратури і програмного забезпечення інформаційно -обчислювальних систем і сприяє тим самим технічному прогресу вданій області.
При використанні багаторівневої моделі проблема переміщенняінформації між вузлами мережі розбивається на більш дрібні і, отже,більш легко розв'язні проблеми.
Багаторівнева модель чітко описує, яким чином інформація проробляєшлях через середовище мережі від однієї прикладної програми, наприклад, обробкитаблиць, до іншої прикладної програми обробки тих самих таблиць, що знаходитьсяна іншому комп'ютері мережі.
Припустимо, наприклад, що система А, має інформацію для відправки всистему В. Прикладна програма системи А починає взаємодіяти зрівнем 4 системи А (верхній рівень), який, у свою чергу, починаєвзаємодіяти з рівнем 3 системи А, і т.д. - До рівня 1 системи А.
Завдання рівня 1 віддавати, а потім забирати інформацію з фізичного середовищамережі.
Оскільки інформація, яка повинна бути відіслана, проходить внизчерез рівні системи, у міру просування цього вона стає все меншесхожою на людську мову і все більше схожою на ту інформацію, якурозуміють комп'ютери, а саме «одиниці» і «нулі».
Після того як інформація проходить через фізичне середовище мережі танадходить у систему В, вона послідовно обробляється на кожному рівнісистеми У зворотному порядку - спочатку на рівні 1, потім на рівні 2 і т.д.,поки, нарешті, не досягне прикладної програми системи В.
Багаторівнева модель не передбачає наявності безпосереднього зв'язкуміж однойменними рівнями взаємодіючих систем. Отже, коженрівень А повинен покладатися на послуги, надані йому суміжнимирівнями системи А, щоб допомогти здійснити зв'язок з відповіднимрівнем системи В. Для того щоб виконати це завдання, рівень 4 системи Аповинен скористатися послугами рівня 3 системи А, тоді рівень 4 буденазиватися «користувачем послуг», а рівень 3 - «джерелом послуг».
Інформація про послуги, що надаються передається між рівнями в спеціальномуінформаційному блоці, який називається заголовком. Заголовок зазвичайпередує переданої інформації. Припустимо, що система А хочевідіслати до системи У будь-який текст, який називається «дані» або
«Інформація». Цей текст передається з прикладної програми системи А вверхній рівень цієї системи. Прикладної рівень системи А повинен передатипевну інформацію в прикладний рівень системи В, тому вінпоміщається керуючу інформацію свого рівня у вигляді заголовка передфактичним текстом, який має бути переданий. Побудований таким чиномінформаційний блок передається в рівень 3 системи А, який можевипередити його своєю власною керуючою інформацією, і т.д.
Розміри повідомлення збільшуються у міру того, як воно проходить внизчерез рівні до тих пір, поки не досягне мережі, де оригінальний текст івся пов'язана з ним керуюча інформація переміщуються в систему В іпоглинаються рівнем 1 системи В. Рівень 1 системи У відокремлює відщо надійшла інформації і обробляє заголовок 1 рівня, після чого вінвизначає, як обробляти надійшов інформаційний блок. Злегказменшений у розмірах інформаційний блок передається на рівень 2, якийвідокремлює заголовок цього ж рівня, аналізує його, щоб дізнатися продії, які він повинен виконати і т.д. Коли інформаційний блокнарешті доходить до прикладної програми системи В, він повинен містититільки оригінальний текст.
Структура заголовка і власне даних відносна і залежить відрівня, який в даний момент аналізує інформаційний блок. Наприклад,на рівні 2 інформаційний блок складається з заголовка цього ж рівня інаступних за ним даних. Проте дані рівня 2 можуть містити заголовкирівнів 3 та 4. Крім того, заголовок рівня 2 є просто даними длярівня 1. Крім заголовок на кожному рівні системи інформаційний блокзавершується відповідної контрольної сумою КонтСум. Дана модельнагадує собою вкладені одна в одну матрьошки. Найменша з них --це і є дані користувача, а всі інші служать для доставкиданих в точку призначення.
Іншими словами, в результаті роботи цього механізму кожен пакет більшевисокого рівня вкладається в «конверт» протоколу нижнього рівня. Тутдоречно провести аналогію зі звичайними постовими відправленнями. Так,наприклад, якщо ви пишете звичайний лист і вкладаєте його в конверт задресою, то текст листа буде інформаційним повідомленням, яке ви хочетевідправити, а конверт - заголовком «поштового» протоколу. На пошті вашелист перекладають у мішок (протокол низького рівня) з листами того жабо близького призначення і т.п. Електронні протоколи працюють за тією жсхемою, тільки доставку і цілісність звичайних листів забезпечуютьсумлінність службовців відділень зв'язку, а електронних протоколівдоводиться стежити за цим самостійно.
Відповідно до ISO 7498 виділяються сім рівнів (шарів) інформаційноговзаємодії:
7. Рівень програми
6. Рівень подання
5. Рівень сесії
4. Транспортний рівень
3. Мережевий рівень
2. Канальний рівень
1. Фізичний рівень
Інформаційна взаємодія двох або більше систем, таким чином,являє собою сукупність інформаційних взаємодій рівневийпідсистем, причому кожний шар локальної інформаційної системивзаємодіє тільки з відповідним шаром віддаленої системи.
Протоколом називається набір алгоритмів (правил) взаємодіїоб'єктів однойменних рівнів.
Шари (рівні) однієї інформаційної системи також взаємодіють одинз одним, причому в безпосередній взаємодії беруть участь тількисусідні рівні. Як правило, середній рівень користується послугами, якійому надає нижній рівень, а сам, у свою чергу, надаєпослуги для верхнього рівня.
Інтерфейсом ми будемо називати сукупність правил, відповідно доякими здійснюється взаємодія з об'єктом даного рівня.
Ієрархічна організація мережевої взаємодії дозволяєзабезпечувати наступність розроблених структур та їх швидку адаптаціюдо змін, що відбуваються в технологіях передачі даних. Наприклад, приперехід на новий спосіб передачі даних з фізичного носія, зміниторкнутися тільки нижніх рівнів і зовсім не торкнуться верхні в тому випадку,якщо система протоколів організована відповідно до вимог ISO
7498. На практиці вимоги даного стандарту реалізуються у вигляді стекапротоколів.
стеком називається ієрархічно організована група взаємодіючихпротоколів.
Протоколи, які входять в стек, мають спеціалізований інтерфейс іпризначені для взаємодії тільки з протоколами відповіднихрівнів даного стека. Як приклади таких стеків можна навести стек
TCP/IP і протоколи X.25.
Рівні 7-5 вважаються верхніми і, як правило, не відображають специфікиконкретної мережі. Блок даних користувача (повідомлення) цими рівнямирозглядається як єдине ціле. Зміни можуть відчувати тільки самідані.
Рівні 1-3 і іноді 4 вважаються нижніми рівнями OSI. На кожному зцих рівнів визначається свій формат представлення даних. При проходженніпо стеку з 4-го рівня до першого повідомлення користувача послідовнофрагментіруется і перетвориться в послідовність блоків данихвідповідного рівня.
Процес приміщення фрагментованих блоків даних одного рівня вблоки даних іншого рівня називають інкапсуляцією.
Зазвичай інкапсулюються дані протоколів верхніх рівнів в блокиданих протоколів нижніх рівнів (мережевий - канальний), але також можевиконуватися інкапсуляція для протоколів однойменних рівнів (IP-X.25).
2 Структура стека TCP/IP. Коротка характеристика протоколів
Оскільки стек TCP/IP був розроблений до появи моделі взаємодіївідкритих систем ISO/OSI, то, хоча він також має багаторівневу структуру,відповідність рівнів стека TCP/IP рівням моделі OSI досить умовно.
Структура протоколів TCP/IP наведена на малюнку. Протоколи TCP/IP ділятьсяна 4 рівні.
Самий нижній (рівень IV) відповідає фізичному і канальногорівням моделі OSI. Цей рівень в протоколах TCP/IP не регламентується,але підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівня:для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-
AnyLAN, для глобальних мереж - протоколи з'єднань "точка-точка" SLIP і
PPP, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, framerelay. Розроблено також спеціальна специфікація, що визначаєвикористання технології ATM як транспорт канального рівня.
Зазвичай при появі нової технології локальних або глобальних мереж вонашвидко включається в стек TCP/IP за рахунок розробки відповідного RFC,визначає метод інкапсуляції пакетів IP в її кадри.
Наступний рівень (рівень III) - це рівень міжмережевоговзаємодії, який займається передачею пакетів з використаннямрізних транспортних технологій локальних мереж, територіальних мереж,ліній спеціального зв'язку і т. п.
В якості основного протоколу мережевого рівня (в термінах моделі OSI)в стеку використовується протокол IP, що спочатку проектувався якпротокол передачі пакетів в складових мережах, що складаються з великоїкількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так і глобальнимизв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах зі складною топологією,раціонально використовуючи наявність у них підсистем і економно витрачаючипропускну здатність низькошвидкісних ліній зв'язку. Протокол IP єдейтаграмним протоколом, тобто він не гарантує доставку пакетів довузла призначення, але намагається це зробити.
До рівня міжмережевої взаємодії належать і всі протоколи,пов'язані зі складанням та модифікацією таблиць маршрутизації, такі якпротоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) і
OSPF (Open Shortest Path First), а також протокол міжмережевих керуючихповідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol). Останній протоколпризначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизаторами мережіі вузлом - джерелом пакета. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляєтьсяпро неможливість доставки пакета, про перевищення часу життя аботривалості збирання пакета з фрагментів, про аномальні величинахпараметрів, про зміну маршруту пересилання і типу обслуговування, простан системи і т.п.
Наступний рівень (рівень II) називається основним. На цьому рівніфункціонують протокол керування передачею TCP (Transmission Control
Protocol) і протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol).
Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленимиприкладними процесами за рахунок утворення віртуальних з'єднань. Протокол
UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним способом, як і
IP, і виконує тільки функції сполучної ланки між мережним протоколом ічисленними прикладними процесами.
Верхній рівень (рівень I) називається прикладним. За довгі рокивикористання в мережах різних країн і організацій стек TCP/IP накопичиввелику кількість протоколів і сервісів прикладного рівня. До нихвідносяться такі широко використовувані протоколи, як протокол копіюванняфайлів FTP, протокол емуляції термінала telnet, поштовий протокол SMTP,який використовується в електронній пошті мережі Internet, гіпертекстові сервісидоступу до віддаленої інформації, такі як WWW і багато інших. Зупинимосятрохи докладніше на деяких з них.
Протокол передачі файлів FTP (File Transfer Protocol) реалізуєвіддалений доступ до файлу. Для того, щоб забезпечити надійну передачу, FTPвикористовує як транспорт протокол з встановленням з'єднань - TCP.
Крім пересилання файлів протокол FTP пропонує й інші послуги. Так,користувачу надається можливість інтерактивної роботи з віддаленоюмашиною, наприклад, він може роздрукувати вміст її каталогів. Нарешті,
FTP виконує аутентифікацію користувачів. Перш, ніж отримати доступ дофайлу, відповідно до протоколу користувачі повинні повідомити своє ім'я іпароль. Для доступу до публічних каталогів FTP-архівів Internet парольнааутентифікація не потрібна, і її обходять за рахунок використання для такогодоступу зумовленого імені користувача Anonymous.
У стеку TCP/IP протокол FTP пропонує найбільш широкий набір послугдля роботи з файлами, однак він є і самим складним дляпрограмування. Програми, яким не потрібні всі можливості FTP,можуть використовувати інший, більш економічний протокол - найпростіший протоколпересилання файлів TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Цей протоколреалізує тільки передачу файлів, причому як транспорт використовуєтьсяпростіший, ніж TCP, протокол без встановлення з'єднання - UDP.
Протокол telnet забезпечує передачу потоку байтів між процесами,а також між процесом і терміналом. Найчастіше цей протоколвикористовується для емуляції термінала віддаленого комп'ютера. Привикористанні сервісу telnet користувач фактично керує віддаленоюкомп'ютером так само, як і локальний користувач, тому такий вид доступувимагає гарного захисту. Тому сервери telnet завжди використовують якмінімум аутентифікацію за паролем, а іноді й більш потужні засоби захисту,наприклад, систему Kerberos.
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) використовується дляорганізації мережевого управління. Споконвічно протокол SNMP був розробленийдля дистанційного контролю і управління маршрутизаторами Internet, якітрадиційно часто називають також шлюзами. Зі зростанням популярності протокол
SNMP стали застосовувати і для управління будь-яким комунікаційним обладнанням
- Концентраторами, мостами, мережевими адаптерами і т.д. і т.п. Проблемауправління в протоколі SNMP розділяється на два завдання.
Перша задача пов'язана з передачею інформації. Протоколи передачікеруючої інформації визначають процедуру взаємодії SNMP-агента,що працює в управляемом обладнання, і SNMP-монітора, що працює накомп'ютері адміністратора, який часто називають також консоллюуправління. Протоколи передачі визначають формати повідомлень, якимиобмінюються агенти і монітор.
Друге завдання пов'язана з контрольованими змінними, що характеризуютьстан керованого пристрою. Стандарти регламентують, які даніповинні зберігатися і накопичуватися в пристроях, імена цих даних ісинтаксис цих імен. У стандарті SNMP визначена специфікаціяінформаційної бази даних управління мережею. Ця специфікація, відомаяк база даних MIB (Management Information Base), визначає ті елементиданих, які керований пристрій повинен зберігати, і допустиміоперації над ними.
3 Адресація в IP-мережаха) Типи адрес: фізичний (MAC-адресу), мережевий (IP-адреса) і символьний
(DNS-ім'я)
Кожен комп'ютер в мережі TCP/IP має адреси трьох рівнів:
. Локальний адресу сайту, який визначається технологією, за допомогою якої побудована окрема мережа, до якої входить даний вузол. Для вузлів, що входять в локальні мережі - це МАС-адресу мережного адаптера або порту маршрутизатора, наприклад, 11-А0-17-3D-BC-01. Ці адреси призначаються виробниками обладнання і є унікальними адресами, тому що управляються централізовано. Для всіх існуючих технологій локальних мереж Мас-адреса має формат 6 байтів: старші 3 байти - ідентифікатор фірми виробника, а молодші 3 байти призначаються унікальним чином самим виробником. Для вузлів, що входять у глобальні мережі, такі як
Х.25 або frame relay, локальна адреса призначається адміністратором глобальної мережі.
. IP-адреса, що складається з 4 байт, наприклад, 109.26.17.100. Ця адреса використовується на мережевому рівні. Він призначається адміністратором під час конфігурування комп'ютерів і маршрутизаторів. IP-адреса складається з двох частин: номера мережі і номери вузла. Номер мережі може бути обраний адміністратором довільно, або призначений за рекомендацією спеціального підрозділу Internet (Network Information Center, NIC), якщо мережа повинна працювати як складова частина Internet. Звичайно провайдери послуг Internet одержують діапазони адрес у підрозділів
NIC, а потім розподіляють їх між своїми абонентами.
Номер вузла в протоколі IP призначається незалежно від локальної адреси вузла.
Ділення IP-адреси на поле номера мережі і номери вузла - гнучке, і границяміж цими полями може встановлюватися досить довільно. Вузол можевходити в кілька IP-мереж. У цьому випадку вузол повинен мати декілька IP -адрес, по числу мережевих зв'язків. Таким чином IP-адреса характеризує неокремий комп'ютер або маршрутизатор, а одне мережеве з'єднання.
. Символьний ідентифікатор-ім'я, наприклад, SERV1.IBM.COM. Ця адреса призначається адміністратором і складається з декількох частин, наприклад, імені машини, імені організації, імені домену. Така адреса, званий також DNS-ім'ям, використовується на прикладному рівні, наприклад, у протоколах FTP або telnet.
б) Три основні класи IP-адрес
IP-адреса має довжину 4 байти і звичайно записується у вигляді чотирьох чисел,що представляють значення кожного байта в десяткового формі, і розділенихкрапками, наприклад:
128.10.2.30 - традиційна десяткова форма представлення адреси,
10000000 00001010 00000010 00011110 - двійкова форма подання цього жадреси.
На малюнку 1 показана структура IP-адреси.
Клас А
| 0 | N мережі | N вузла |
Клас В
| 1 | 0 | N мережі | N вузла |
Клас С
| 1 | 1 | 0 | N мережі | N вузла |
Клас D
| 1 | 1 | 1 | 0 | адресу групи multicast |
Клас Е
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | зарезервований |
Рис. 1. Структура IР-адреси
Адреса складається з двох логічних частин - номера мережі і номери вузла в мережі.
Яка частина адреси відноситься до номера мережі, а яка до номера вузла,визначається значеннями перших бітів адреса:
. Якщо адреса починається з 0, то мережу відносять до класу А, і номер мережі займає один байт, інші 3 байти інтерпретуються як номер вузла в мережі. Мережі класу А мають номери в діапазоні від 1 до 126. (Номер 0 не використовується, а номер 127 зарезервований для спеціальних цілей, про що буде сказано нижче.) У мережах класу А кількість вузлів повинно бути більше 216, але не перевищувати 224.
. Якщо перші два біти адреси рівні 10, то мережу відноситься до класу В і є мережею середніх розмірів з числом вузлів 28 - 216. У мережах класу В під адреса мережі і під адресу сайту відводиться по 16 бітів, тобто по 2 байти.
. Якщо адреса починається з послідовності 110, то це мережа класу С з числом вузлів не більше 28. Під адреса мережі відводиться 24 біти, а під адреса вузла - 8 бітів.
. Якщо адреса починається з послідовності 1110, то він є адресою класу D і позначає особливий, груповий адреса - multicast.
Якщо в пакеті як адресу призначення вказана адреса класу D, то такий пакет повинні отримати всі вузли, яким визначено цю адресу.
. Якщо адреса починається з послідовності 11110, то це адреса класу
Е, він зарезервований для майбутніх застосувань.
У таблиці наведено діапазони номерів мереж, відповідних кожному класумереж.
| Клас | Найменший адреса | Найбільший адреса |
| A | 01.0.0 | 126.0.0.0 |
| B | 128.0.0.0 | 191.255.0.0 |
| C | 192.0.1.0. | 223.255.255.0 |
| D | 224.0.0.0 | 239.255.255.255 |
| E | 240.0.0.0 | 247.255.255.255 |
в) Угоди про спеціальні адресах: broadcast, multicast, loopback
У протоколі IP існує кілька угод про особливу інтерпретації IP -адрес:
. якщо IР-адреса складається лише з двійкових нулів,
| 0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0 |
то за замовчуванням вважається, що цей вузол належить тій же самій мережі, щоі вузол, що відправив пакет;
. якщо всі двійкові розряди IP-адреси рівні 1,
| 1 1 1 1 ......................................... 1 1 |
то пакет, що має такий адреса розсилається всім вузлам мережі із заданимномером. Така розсилка називається широкомовним повідомленням
(broadcast);
. адреса 127.0.0.1 зарезервований для організації зворотного зв'язку при тестуванні роботи програмного забезпечення вузла без реальної відправки пакета по мережі. Ця адреса має назва loopback.
Вже згадувана форма групового IP-адреси - multicast - означає, щоданий пакет повинен бути доставлений відразу декільком вузлам, які утворюютьгрупу з номером, зазначеним у поле адреси. Вузли самі ідентифікують себе,тобто визначають, до якої з груп вони відносяться. Один і той же вузолможе входити в кілька груп. Такі повідомлення на відміну відширокомовних називаються мультівещательнимі. Груповий адреса не ділитьсяна поля номера мережі й вузла й обробляється маршрутизатором особливим чином.
У протоколі IP немає поняття широкомовного в тому сенсі, в якому воновикористовується в протоколах канального рівня локальних мереж, коли даніповинні бути доставлені абсолютно усіх вузлів. Як обмеженийширокомовна IP-адресу, так і широкомовна IP-адреса мають межірозповсюдження в інтермережі - вони обмежені або мережею, до якоїналежить вузол - джерело пакета, або мережею, номер якої зазначений вадресу призначення. Тому поділ мережі за допомогою маршрутизаторів на частинилокалізує широкомовна шторм межами однієї зі складових загальнумережа частин просто тому, що немає способу адресувати пакет одночасноусіх вузлів всіх мереж складовою мережі.
г) Відображення фізичних адрес на IP-адреси: протоколи ARP і RARP
У протоколі IP-адресу сайту, то є адреса комп'ютера або портумаршрутизатора, призначається довільно адміністратором мережі й прямо непов'язаний з його локальною адресою, як це зроблено, наприклад, у протоколі IPX.
Підхід, використовуваний в IP, зручно використовувати у великих мережах і черезйого незалежності від формату локальної адреси, і через стабільності,тому що в іншому випадку, при зміні на комп'ютері мережного адаптера цезміна повинні б були враховувати всі адресати всесвітньої мережі Internet (втому випадку, звичайно, якщо мережа підключена до Internet'у).
Локальний адреса використовується в протоколі IP тільки в межахлокальної мережі під час обміну даними між маршрутизатором і вузлом цієї мережі.
Маршрутизатор, одержавши пакет для вузла однієї з мереж, безпосередньопідключених до його портів, повинен для передачі пакета сформувати кадр ввідповідно до вимог прийнятої в цій мережі технології і вказати в ньомулокальна адреса вузла, наприклад його МАС-адресу. У прийшов пакеті цю адресуне вказаний, тому перед маршрутизатором постає завдання пошуку його повідомому IP-адресою, яка вказана в пакеті як адресу призначення.
З аналогічною задачею зіштовхується й кінцевий вузол, коли він хочевідправити пакет у віддалену мережу через маршрутизатор, підключений до тієї жлокальної мережі, що і цей вузол.
Для визначення локальної адреси по IP-адресою використовується протоколдозволу адреси Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP працюєрізним чином в залежності від того, який протокол канального рівняпрацює в даній мережі - протокол локальної мережі (Ethernet, Token Ring,
FDDI) з можливістю широкомовного доступу одночасно до всіх вузлівмережі, або ж протокол глобальної мережі (X.25, frame relay), як правило непідтримує широкомовна доступ. Існує також протокол,вирішальний зворотну задачу - знаходження IP-адреси за відомим локальномуадресою. Він називається реверсивний ARP - RARP (Reverse Address Resolution
Protocol) і використовується при старті бездискових станцій, які не знають впочатковий момент свого IP-адреси, але знають адресу свого мережногоадаптера.
У локальних мережах протокол ARP використовує широкомовні кадрипротоколу канального рівня для пошуку в мережі вузла із заданим IP-адресою.
Вузол, якому потрібно виконати відображення IP-адреси на локальнийадреса, формує ARP запит, вкладає його в кадр протоколу канальногорівня, вказуючи в ньому відомий IP-адреса, і розсилає запитширокомовно. Всі вузли локальної мережі одержують ARP запит і порівнюютьзазначений там IP-адресу із власним. У разі їх збігу вузол формує
ARP-відповідь, в якій вказує свій IP-адресу і свій локальний адресу івідправляє його вже визначений, тому що в ARP запиті відправник вказуєсвій локальний адресу. ARP-запити і відповіді використовують один і той же форматпакету. Так як локальні адреси можуть у різних типах мереж матирізну довжину, то формат пакета протоколу ARP залежить від типу мережі. Намалюнку 2 показаний формат пакета протоколу ARP для передачі по мережі
Ethernet.
| Тип мережі | Тип протоколу |
| Довжина локального | Довжина мережевого | Операція |
| адреси | адреси | |
| Локальний адреса відправника (байти 0 - 3) | |
| Локальний адреса відправника (байти 4 - 5) | IP-адреса відправника (байти 0-1) |
| IP-адреса відправника (байти 2-3) | Бажаємий локальний адреса (байти 0 - |
| | 1) |
| Бажаємий локальний адреса (байти 2-5) | |
| Бажаємий IP-адреса (байти 0 - 3) | |
Рис. 2. Формат пакета протоколу ARP
У полі типу мережі для мереж Ethernet вказується значення 1. Поле типупротоколу дозволяє використовувати пакети ARP не тільки для протоколу IP, алеі для інших мережевих протоколів. Для IP значення цього поля одно 080016.
Довжина локальної адреси для протоколу Ethernet дорівнює 6 байтам, а довжина
IP-адреси - 4 байтах. У полі операції для ARP запитів вказується значення
1 для протоколу ARP і 2 для протоколу RARP.
Вузол, що відправляє ARP-запит, заповнює в пакеті всі поля, крім поляшуканого локальної адреси (для RARP-запиту не вказується шуканий IP -адреса). Значення цього поля заповнюється вузлом, упізнав свою IP-адресу.
У глобальних мережах адміністратора мережі найчастіше доводиться вручнуформувати ARP-таблиці, в яких він задає, наприклад, відповідність IP -адреси адресою вузла мережі X.25, який має сенс локальної адреси. УОстаннім часом намітилася тенденція автоматизації роботи протоколу ARP і вглобальних мережах. Для цієї мети серед всіх маршрутизаторів, підключених добудь-якої глобальної мережі, виділяється спеціальний маршрутизатор, якийведе ARP-таблицю для всіх інших вузлів і маршрутизаторів цієї мережі. Притакому централізованому підході для всіх вузлів і маршрутизаторів вручнупотрібно встановити тільки IP-адресу і локальний адреса виділеного маршрутизатора.
Потім кожен вузол і маршрутизатор реєструє свої адреси у виділеномумаршрутизатор, а при необхідності встановлення відповідності між IP -адресою та локальним адресою вузол звертається до виділеного маршрутизатора ззапитом і автоматично отримує відповідь без участі адміністратора.
д) Відображення символьних адрес на IP-адреси: служба DNS
DNS (Domain Name System) - це розподілена база даних,що підтримує ієрархічну систему імен для ідентифікації вузлів у мережі
Internet. Служба DNS призначена для автоматичного пошуку IP-адреси завідомому символьному імені вузла. Специфікація DNS визначаєтьсястандартами RFC 1034 і 1035. DNS вимагає статичної конфігурації своїхтаблиць, що відображають імена комп'ютерів в IP-адресу.
Протокол DNS є службовим протоколом прикладного рівня. Цейпротокол несиметричний - у ньому визначені DNS-сервери і DNS-клієнти. DNS -сервери зберігають частина розподіленої бази даних про відповідність символьнихімен і IP-адрес. Ця база даних розподілена по адміністративним доменаммережі Internet. Клієнти DNS-сервера знають IP-адреса DNS-сервера свогоадміністративного домену і за протоколом IP передають запит, в якомуповідомляють відоме символьне ім'я і просять повернути відповідний йому IP -адресу.
Якщо дані про запрошенням відповідно зберігаються в базі даного DNS -сервера, то він відразу посилає відповідь клієнту, якщо ж ні - то він посилаєзапит DNS-серверу іншого домену, який може сам обробити запит,або передати його іншому DNS-сервера. Усі DNS-сервери сполученіієрархічно, у відповідності з ієрархією доменів мережі Internet. Клієнтопитує ці сервери імен, поки не знайде потрібні відображення. Цейпроцес прискорюється через те, що сервери імен постійно кешуєінформацію, що надається за запитами. Комп'ютери клієнтів можутьвикористовувати у своїй роботі IP-адреси декількох DNS-серверів, дляпідвищення надійності своєї роботи.
База даних DNS має структуру дерева, називаного доменнимпростором імен, у якому кожний домен (вузол дерева) має ім'я і можемістити піддомени. Ім'я домену ідентифікує його положення в цій базіданих по відношенню до батьківського домену, причому крапки в імені відокремлюютьчастини, що відповідають вузлам домену.
Корінь бази даних DNS управляється центром Internet Network Information
Center. Домени верхнього рівня призначаються для кожної країни, а також наорганізаційній основі. Імена цих доменів повинні випливати міжнародномустандарту ISO 3166. Для позначення країн використовуються трьохбуквені ідволітерні абревіатури, а для різних типів організацій використовуютьсянаступні абревіатури:
. com - комерційні організації (наприклад, microsoft.com);
. edu - освітні (наприклад, mit.edu);
. gov - урядові організації (наприклад, nsf.gov);
. org - некомерційні організації (наприклад, fidonet.org);
. net - організації, що підтримують мережі (наприклад, nsf.net).
Кожен домен DNS адмініструється окремою організацією, яка зазвичайрозбиває свій домен на піддомени і передає функції адміністрування цихпіддоменів іншим організаціям. Кожен домен має унікальне ім'я, а коженз піддоменів має унікальне ім'я усередині свого домену. Ім'я домену можемістити до 63 символів. Кожен хост в мережі Internet однозначновизначається своїм повним доменним ім'ям (fully qualified domain name,
FQDN), що включає імена всіх доменів по напрямку від хоста до кореня.
Приклад повного DNS-імені: citint.dol.ru.
е) Автоматизація процесу призначення IP-адрес вузлам мережі - протокол DHCP
Як вже було сказано, IP-адреси можуть призначатися адміністратором мережівручну. Це становить для адміністратора тяжку процедуру.
Ситуація ускладнюється ще тим, що багато користувачів не маютьдостатні знання для того, щоб конфігурувати свої комп'ютери дляроботи в інтермережі і тому повинні покладатися на адміністраторів.
Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) був розроблений длятого, щоб звільнити адміністратора від цих проблем. Основним призначенням
DHCP є динамічний призначення IP-адрес. Однак, крімдинамічного, DHCP може підтримувати і більш прості способи ручного іавтоматичного статичного призначення адрес.
У ручній процедуру призначення адрес активну участь береадміністратор, який надає DHCP-серверу інформацію про відповідність
IP-адрес фізичним адресами або іншим ідентифікаторів клієнтів. Ціадреси повідомляються клієнтам у відповідь на їх запити до DHCP-сервера.
При автоматичному статичному способі DHCP-сервер присвоює IP -адреса (і, можливо, інші параметри конфігурації клієнта) з пула готівкових
IP-адрес без втручання оператора. Межі пулу призначаються адресзадає адміністратор при конфігуруванні DHCP-сервера. Міжідентифікатором клієнта і йогоIP-адресою, як і раніше, як і при ручномупризначення, існує постійну відповідність. Воно встановлюється вмомент первинного призначення сервером DHCP IP-адреси клієнта. При всіхповторних запитів сервер повертає той же самий IP-адресу.
При динамічному розподілі адрес DHCP-сервер видає адресаклієнту на обмежений час, що дає можливість згодом повторновикористовувати IP-адреси іншими комп'ютерами. Динамічне розділенняадрес дозволяє будувати IP-мережу, кількість вузлів в якій набагатоперевищує кількість наявних в розпорядженні адміністратора IP-адрес.
DHCP забезпечує надійний і простий спосіб конфігурації мережі TCP/IP,гарантуючи відсутність конфліктів адрес за рахунок централізованогоуправління їх розподілом. Адміністратор управляє процесом призначенняадрес за допомогою параметра "тривалості оренди" (lease duration),яка визначає, як довго комп'ютер може використовувати призначений IP -адреса, перед тим як знову запросити його від сервера DHCP в оренду.
Прикладом роботи протоколу DHCP може служити ситуація, коликомп'ютер, що є клієнтом DHCP, видаляється з підмережі. При цьомупризначений йому IP-адресу автоматично звільняється. Коли комп'ютерпідключається до іншої підмережі, то йому автоматично призначається новийадресу. Ні користувач, ні мережевий адміністратор не втручаються в цейпроцес. Ця властивість дуже важливо для мобільних користувачів.
Протокол DHCP використовує модель клієнт-сервер. Під час старту системикомп'ютер-клієнт DHCP, що знаходиться в стані "ініціалізація", посилаєповідомлення discover (досліджувати), яке широкомовно поширюєтьсяпо локальній мережі і передається всім DHCP-серверів приватної інтермережі. Кожен
DHCP-сервер, що отримав це повідомлення, відповідає на нього повідомленням offer
(пропозиція), яке містить IP-адресу та конфігураційну інформацію.
Комп'ютер-клієнт DHCP переходить в стан "вибір" і збираєконфігураційні пропозиції від DHCP-серверів. Потім він вибирає один зцих пропозицій, переходить у стан "запит" і відправляє повідомленняrequest (запит) тому DHCP-сервера, чиє пропозицію було обрано.
Обраний DHCP-сервер посилає повідомлення DHCP-acknowledgment
(підтвердження), що містить той же IP-адресу, який вже був посланий ранішена стадії дослідження, а також параметр оренди для цієї адреси. Крімтого, DHCP-сервер посилає параметри мережевої конфігурації. Після того, якклієнт отримає це підтвердження, він переходить в стан "зв'язок",перебуваючи в якому він може брати участь у роботі мережі TCP/IP.
Комп'ютери-клієнти, які мають локальні диски, зберігають отриманийадресу для використання при наступних стартах системи. При наближеннімоменту закінчення терміну оренди адреси комп'ютер намагається оновити параметриоренди у DHCP-сервера, а якщо цей IP-адреса не може бути виділений знову, тойому повертається інший IP-адресу.
У протоколі DHCP описується кілька типів, яківикористовуються для виявлення і вибору DHCP-серверів, для запитівінформації про конфігурацію, для пр
