Компютърни мрежи и комуникации



страница13/18
Дата22.07.2016
Размер7.77 Mb.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

DNS1


клиент
  • DNS2


сървър

DNS - заявка DNS - заявка


  • DNS3


сървър

DNS – отговор DNS - отговор

DNS - отговор

Фиг.84. Взаимодействие на DNS – клиент с DNS – сървъри.
DNS - клиентът се обръща със заявка към своя главен DNS – сървър, ако DNS- сървър №1 има информация я връща на клиента, ако няма, връща IP – адрес, към който да се обърне клиента.

DNS - сървърите и DNS клиентите постоянно кешират информацията, предоставяна по заявките. По този начин при следващите търсения времето за достигане до тази информация се намалява.

DNS – сървърите са съединени помежду си в съответствие с йерархията на домейните, които обслужват. Коренът на DNS - йерархията е в контитенталния център и той няма име.

Домейните от първо ниво са обикновено държавните домейни или на оргнизационна основа:



  • com - комерсиални организации;

  • edu – образователни институции;

  • gov – за правителствени организации на САЩ;

  • mil – за военни организации;

  • net – за мрежи.

Всеки DNS - домейн се администрира от отделна организация, която я разделя на поддомейни и предоставя администрирането на други организации.

За България това е фирма “Цифрови системи” – Варна, която има права над домейна bg. За цяла Европа общият регистър се поддържа от центъра RIPE – Амстердам.

Всеки домейн и поддомейн имат уникално име – до 63 символа. Пълното DNS – име може да е до 255 символа.


    1. Маршрутизация с IP – адреси.

Маршрутизацията е основна функция на всяка глобална компютърна мрежа. В избора на маршрута участват крайните възли и междинните възли. IP – маршрутизаторите и крайните възли използват маршрутни таблици от типа на показаната на Фиг. 85., която е съставена от четири колони:

В първа колона са NET ID – адресите на мрежите, към които даденият рутер може да изпраща IP – адреси.

Във втората колона са IP – адресите на следващия рутер. Не се указва целия маршрут, тъй като в TCP / IP е приет едностъпков подход (next – hop – routing).

Третата колона съдържа номера на изходния порт, към който рутера трябва да комутира IP – дейтаграмата, за да достигне до следващия рутер.
NET ID на мрежата - цел

IP – адрес на следващия рутер№ на изходния портРазстояние до

Мрежата - цел193.68.150.0

193.68.170.0

193.70.160.0

....................

..default193.68.100.1

193.160.50.2

192.100.70.3

...........

198.68.100.12

1

3



..................

26

5



8

....


-

Фиг.85. Маршрутна таблица, използвана от IP – маршрутизатор.


Четвъртата колона показва разстоянието до мрежата – цел, съгласно избраната система за измерване в скокове.

Последният ред в маршрутната таблица съдържа маршрута по подразбиране (default) до всички останали мрежи – цели, не указани в маршрутната таблица.

Крайните възли и рутерите имат маршрутни таблици, но много често те работят и без тази таблица, като използват IP – адреса на рутера с подразбиране.

В таблицата може да има още два специални записа:



  • Специфичен маршрут до даден хост;

  • Адреси на мрежи, непосредствено включени към портовете на даден рутер.

Рутерите се различават от крайните възли по начина на изпращане на маршрутната таблица. Те създават своите таблици автоматично, като обменят периодично служебна информация между тях.

В крайните възли тази таблица се създава от администратора “на ръка”. Маршрутните таблици в едностъпковите рутери се създават от два класа алгоритми:


  • Фиксирана (статична) маршрутизация за мрежи с проста топология – създават се “ръчно” от администратора;

  • Адаптивна (динамична) маршрутизация – това е основен метод за мрежи със сложна топология, която често се променя или реконфигурира от повреди, изключване и допълнения. Отчита се както топологията, така и връзките с тяхната пропускателна способност.

Най-използваните протоколи за адаптивна маршрутизация в модела TCP /IP са: RIP и OSPF.
5.6. Протокол за адаптивно рутиране RIP
Протоколът за адаптивно рутиране RIP( Routing Information Protocol) е оригинален протокол на фирмата XEROX, който използва дистанционно векторен алгоритъм за определене на маршрута на пакетите.

Измерването на пътя от предаващия възел до получаващия може да е в “брой скокове” или време за закъснение на пакетите. Векторите на разстоянията се разпространяват итерационно между съседните рутери. След известен брой итерации всеки рутер получава данни за достижимите мрежи и минималните разстояния до тях. Ако се прекъсне връзката с някоя мрежа, то рутерът присвоява на съответния вектор максимално значение 16, което означава недостижимост (16   в RIP).

Недостатъците на протокола RIP са:


  • Максималнато значение на дистанция е “15 скока”;

  • Липсва възможност за обработка на алтернативни маршрути;

  • Използва се евристичен подход на динамично програмиране, който дава решения близки до оптималното, но не е оптимално;

  • Има възможност за възникване на ситуация Live lock - ”мъртва хватка”, при която IP дейтаграмата се върти в кръг.

Голямото и единствено предимство на RIP е простотата за изчисляване на маршрут.

Протокол за адаптивно рутиране OSPF (Open Shortest Path First) е съвременна реализация на алгоритъм за състояние на каналите. Рутерите си обменят информация за каналите на всеки 30 минути, но ако възникне промяна, тя се съобщава веднага.

За критерии при избор на маршрут се използва времето за предаване на един бит, изразено в десетки наносекунди (1*).

Протоколът OSPF има следните предимства пред протокола RIP:


  • Използва се по-точна информация, в резултат на което се създава точен граф на мрежата;

  • Допуска се отделни IP – подмрежи да имат различен брой възли;

  • Допускат се алтернативни маршрути;

  • Служебният трафик не е толкова интензивен.




    1. Протоколи на каналния слой на модела TCP / IP

Каналният слой на модела TCP/IP не е регламентиран и се използват популярни международни стандарти за изграждане на локални и глобални компютърни мрежи.




      1. Протокол SLIP

Протоколът SLIP (Serial Line Internet Protocol) е байтово ориентиран канален протокол, разработен за капсулиране и предаване на IP – дейтаграми по серийни линии. Използва се за свързване на домашни компютри към Internet. Връзките се реализират с модем, включен към един от серийните портове на компютрите.



PC модеми

  


модем IP

  


  
Комутируема рутер

  


или наета

линия


потребител

Офис на Internet доставчик


Фиг.86. Свързване на PC към Internet чрез модем


Всяка IP – дейтаграма се изпраща като се капсулира в SLIP – кадри (Фиг.87.).



  1. ENDENDДАННИEND 1байт 1байт 1006 байта 1 байт

Фиг.87. Формат на SLIP – кадър


Полетата (END) ограничават SLIP – кадъра. Протоколът SLIP има следните недостатъци:

  • Липсва система за откриване и коригиране на грешки, което се извършва от горните слоеве;

  • Липсва поле <ТИП >за вида на протокола от горния слой, което затруднява комуникацията с мрежи, неизползващи протокол IP;

  • Двете взаимодействащи страни трябва предварителнода знаят своите IP- адреси;

  • Липсва механизъм за идентификация, което прави протокола SLIP по-удобен за наети линии, отколкото за комутируеми;

  • Няма стандартна реализация на протокола SLIP, което често затруднява комуникацията между някои абонати на мрежата.




      1. Протокол PPP

Протоколт РРР (Point to Point Protocol) е байтово ориентиран канален протокол, разработен за преодоляване недостатъците на протокола SLIP и може да се използва за отдалечено свързване свързване на компютри към Internet чрез модем. Той може да работи с различни протоколи на физическия слой и през различни интерфейси (RS 323, RS 422, RS 423, V.35) без да се налагат ограничения върху скоростта на предаване. Поддържа серия от мрежови протоколи (IP; IPX; OSI – CLNP; XNS; DDP …). Има механизъм за откриване на грешки, допуска договаряне на IP – адреси и идентификация на страните.

Протоколът РРР реализира следните основни функции:


  • Капсулация на мрежови пакети в РРР – кадри с ясни граници и възможност за откриване на грешки при предаване;

  • Осигурява протокола LCP (Link Control Protocol) за начално изпращане, тестване и договаряне на опции в канала;

  • Договаряне на мрежови опции, независимо от използвания мрежов протокол.


  • ФлагАдресУправлениеПротоколДанниКонтр. полеФлаг 1 1 1 1 или 2 променлива 2 V 4 1

дължина

Фиг. 88. Структура на РРР кадър


  • Протоколът РРР използва кадри, близки до HDLC – кадрите. Разликата е, че РРР – кадърът е байтово ориентиран. Структурата на РРР – кадъра е показана на Фиг. 88.

  • 5.8. Протоколи на мрежовия слой на модела TCP / IP



5.8.1. Протоколи ARP и RARP
IP – адресът на всеки хост не е свързан с локалния адрес, използван от каналния слой и се определя от мрежовия администратор. Локалният адрес се ползва в границите на локалната и глобалната компютърна мрежа при обмен на кадри между хостовете и IP рутерите на мрежите.

Протоколът ARP (Address Resolution Protocol) решава задача, свързана с изпращане на IP – дейтаграма, чрес IP – рутер към хост от друга мрежа, когато адресът на получателя е неизвестен за рутера.

В локалние мрежи протоколът ARP използва кадър “до всички” за намиране на хоста с дадения IP – адрес. Всички хостове на локалната мрежа получават тази ARP заявка и сравняват указания в нея IP – адрес със собствения IP – адрес.

Ако някой от хостовете установи съвпадение със собствения адрес, той формира ARP – пакет отговор. В отговора се указва собственият IP – адрес и локалният МАС – адрес. Хостът – инициатор запомня в своята кеш памет установения локален адрес на другия хост, за да го използва при бъдещи комуникации.

В глобалните мрежи администраторите създават ARP – таблица на съответствието между IP – адреси и примерно Х. 25 – адресите. В последните версии на протокола този процес е автоматизиран. От всички рутери на WAN се отделя един за обслужване на ARP – таблицата за всички рутери и хостове. За всички рутери и хостове се задава IP – адреса и локалния адрес на централния рутер. При работа всеки възел и рутер сами регистрират своите IP и МАС – адреси в централния рутер. По този начин всички изпращат заявките си до него и той ги изпълнява.

Протоколът RARP (Reverse ARP) решава обратната задача – намира IP – адрес по известен локален МАС – адрес.


5.8.2. Протокол IP за междумрежово взаимодействие
Протоколът IP (Internet Protocol) предава данните във вид на IP – дейтаграми (пакети). Всяка IP – дейтаграма се състои от заглавна част и поле <данни>. Размерът на IP – дейтаграмата е променлив, като максималният размер е 64 КВ.

Размерът на заглавната част на IP – деитаграмата е 20 байта. Допълнително могат да се включат полета <опции> и <пълнеж> за настройка на мрежата.

В заглавната част са включени полетата: <версия> - 4 бита; <дължина> - 4 бита; <тип на услугата> - 1 бит; <обща дължина> - 2 байта; <идентификатор на пакета> - 2 байта; <флагове> - 3 бита; <измерване на фрагмента> - 13 бита; <време зя живот> - 1 байт; <протокол на горния слой> - 1 байт; <контролна сума> - 2 байта; - 4 байта; - 4 байта.

Управлението на фрагментацията в локалните и глобалните компютърни мрежи е свързано с понятието “максимален размер” на полето <данни> на кадъра (пакета) на мрежата и се нарича “максимална транспортна единица” (MTU – Maximum Transport Unit). Маршрутът на IP – дейтаграмите може да преминава през различни типове подмрежи. За различните стандартни мрежи MTU е различна:



  • За стандарт Ethernet – до 1500 байта;

  • За стандарт FDDI – 4500 В;

  • За стандарт X. 25 – 4096 В /по подразбиране 128 В/;

  • За стандарт Frame Relay – 1600 В;

  • За стандарт ATM – 48 В.

Една от функциите на IP – протокола е фрагментирането на дейтаграмите, които са с дължина, по-голяма от MTU на следващата подмрежа. Разделянето е на по-малки пакети (фрагменти) е свързано със създаване на съответните служебни полета, необходими за дефрагментиране в хоста – получател. IP – рутерите не обединяват фрагментите в по-големи пакети, дори ако следващата мрежа позволява пренасяне на по-големи MTU от предходната мрежа.

Протоколът IP непрекъснато се развива, което се налага от:


  • Повишаване на ресурса на компютрите и комуникационната техника;

  • Поява на нови мултимедийни приложения, за които се налага резервиране на честотни ленти (ATM и Frame Relay);

  • Необходимост от разширение на на адресното пространство на Internet (при IP v. 4 то е );

  • Възникват нови стратегии на администриране.

Новите възможности на протокола IP v. 6 са:



  • Използват се 4 пъти по-дълги адреси /16 – байтови/ и адресното пространство става ;

  • Използва се гъвкав формат на заглавната част – добавено е полето <опции>;

  • Има възможност за резервиране на пропускателната способност, което заменя механизма с класове на обслужване на IP v.4;

  • Възможност за бъдещо разширение на IP – протокола;

  • Не се използва контролна сума за проверка на грешки – липсва контрол;

В протокола IP v. 6 се използват следните адреси:



  • Индивидуален адрес тип “unicast” за определяне адреса на хост или порт на рутер;

  • Групов адрес тип “cluster” за определяне на група възли, които имат обща адресна представка (в една подмрежа);

  • Групов адрес тип “multicast” – определя набор от възли, които може да са от различни мрежи.

IP – адресите на протокол IP v. 6 се делят на класове, както при протокол IP v. 4. Най-интересен е класът адреси на доставчиците на Internet (Provider – Assigned Unicast).

На всеки Internet – доставчик се назначава уникален идентификатор, с който се маркират всички мрежи, поддържани от него. Доставчикът сам назначава уникални идентификатори на своите абонати, а абонатът сам дава идентификатори на своите мрежи и хостове.

Абонатът може да използва техниката на подмрежовите маски за по-нататъшно деление на полето <идентификатор на подмрежата> на по-малки полета.



Протокол ICMP предава различни управляващи съобщения, конфликтни състояния или съобщения за грешки. Протоколът ICMP е протокол на мрежовия слой, разположен е над IP и ICMP – пакетите и те се капсулират в IP – дейтаграми преди да се изпратят по мрежата.
5.9. Протоколи на транспортния слой на модела TCP / IP
5.9.1. Протокол TCP
Протоколът ТСР (Transmission Control Protocol) е основен за транспортния слой. Предназначен е за надеждна комуникация между хостове от мрежи с комутация на пакети и системи, обединяващи такива мрежи. Осигурява се надеждно предаване на съобщения чрез установяване на логическо съединение между два приложни процеса в хостовете.

Протоколната единица на протокола ТСР се нарича ТСР – сегмент. ТСР – сегментите, изпратени по логическото съединение са с максимален размeр до 64 КВ. Двата хоста, на които предстои обмен на съобщения се договарят предварително за размера на сегмента. Основните функции на протокола TCP/IP са:



  • Предаване на данни или поток от данни между двата хоста в двете посоки;

  • Осигуряване на достоверност на съобщенията чрез защита от деформация на данни, загуба, дублиране и нарушаване на правилния ред на следване на сегментите;

  • Управление на потока данни чрез споразумение между два хоста за размера на прозореца за данни;

  • Работа със съединения – два хоста установяват съединение за да се информират за състоянието на потока от данни, след обмена съединението се разпада;

  • Разделяне на логически съединения;

  • Определяне на логическо съединение с двойка сокети, като всеки сокет може да участва едновременно в много съединения.

  • Приоритет на безопасност на предаване на съобщенията;

  • Потребителите могат да поискат допълнително приоритет за безопасност, когата няма такова изискване.

В протокола TCP е реализиран метод за предаване на данните, разновидност на механизма “плъзгащ се прозорец”. Особеното в този случай е, че независимо, че единица за предаване на данни е TCP – сегмент, размерът на прозореца се представя в байтове с поредни номера.

Използва се положителна квитанция и таймаут при комуникацията между възлите. Квитанция се дава само при правилно приемане, а при грешка или загуба на сегмент, квитанция не се връща. След изтичане на таймаута се приема, че предаването на сегмента е неуспешно. ТСР – протоколът използва групова квитанция. Ако се приеме квитанция с номер N това означава, че N байта са изпратени и приети успешно. Протоколът ТСР извършва следните проверки:


  • Потвърденият с квитанция номер дали е номер на байт в опашката за изпратени байтове;

  • Получили ли са всички байтове в сегмента потвърждение на своите номера;

  • Съдържа ли приетия сегмент байтове с очакваните номера.

Изборът на продължителността на таймаутът е свързан с производителността на протокола ТСР . Малката стойност на таймаута предизвиква излишни повторения, тъй като квитанциите на правилно приетите сегменти закъсняват. Ако таймаутът е много голям, съобщенията се забавят и производителността на мрежата намалявя.

В протокола ТСР таймаутът се определя със сложен адаптивен алгоритъм. При всяко предаване на сегмент се измерва времето за пристигане на квитанцията му. Измерените времена на много сегменти се усредняват и резултатът се умножава по две.
5.9.2. Протокол UDP
UDP (User Data gram Protocol) е дейтаграмен протокол, реализиран само в крайните възли на мрежата. Данните се предават във вид на дейтаграми без установяване на логическо съединение и гаранция за доставка. Независимо от това протокола UDP се предпочита от някои приложни протоколи, които имат собствен механизъм за надеждна доставка, като протоколите SNMP и TFTP.


    1. Протоколи на приложния слой на модела TCP / IP

Тези протоколи са “отворени системи” и работят по технологията “клиент – сървър”. Състоят се от две части:



  • Процес – сървър, предоставящ услугата;

  • Процес – клиент(и), ползващи услугата.

Сървърите са два класа:



  • Итеративни – които в даден момент обслужват само един клиент, а останалите чакат;

  • Конкурентни – при които за всеки нов клиент се стартира нов процес – сървър.




      1. Протоколи за електронна поща SMTP, PОP 3 и IMAP 4


Протоколът SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) е основен протокол за електронна поща между хостовете на компютърните мрежи. Той осигурява общ интерфейс за различните програми за електронна поща, използвани в различни потребителски режими. Протоколът SMTP приема съобщение и използва протокола ТСР, за да го предаде на SMTP модула на хоста – получател. Всяко съобщение се състои от две части:

  • Заглавна част (header), съдържаща информация за доставката и обработка на съобщението;

  • Тяло (body) – самото съобщение.

Заглавната част и съобщението са разделени с празен ред. Заглавната част съдържа полетата:

  • ”Received”: допълва се към заглавната част в процеса на предаване през междинните E – mail – сървъри. Всеки запис Received съдържа името или адреса на междинния сървър и времето за пристигане на съобщението в него;

  • “Date”: съдържа датата, времето и часовата зона на изпращане на съобщението;

  • “From”: съдържа E – mail – адреса на автора (авторите, ако са няколко);

  • “Subject”: темата на съобщението, служи за начално ориентиране;

  • “Sender”: използва се, ако съобщението се изпраща от оторизирано лице (секретарка);

  • “Reply to”: съдържа E – mail – адреса, на който да се изпрати отговора (например на секретарката;

  • “To”: Е – mail – адреса на получателя;

  • “Всс” : съдържа E – mail адресите на потребители, на които се изпращат “слепи” копия на съобщението.

  • “Comment” – съдържа коментари на съобщението;

  • “X Mailer” – съдържа типа и версията на програмата за електранна поща на подателя.

Протоколът SMTP е ограничен за доставка само на текстови съобщения, тъй като в началото е било достатъчно само предаване на текстове на английски език.

С времето възниква необходимост за предаване на текстове и на други езици и на неподвижни изображения, глас, изпълними файлове, видео – клипове и др.

Отначало това става с помощта на програми конвертори и по-късно е разработена стандартна настройка MIME (Multipurpose Internal Mail Extension). С тази настройка са премахнати следните ограничения:



  • Протоколът SMTP не може да предава текст, съдържащ букви от националните азбуки, различни от английски език;

  • SMTP – сървърите имат ограничение на дължината на съобщенията и дългите съобщения се разделят на части;

  • SMTP – шлюзовете имат проблеми с транслирането между кодове ASC II и EBCDIC;

  • Някои SMTP – средства не са привързани напълно към SMTP – стандартите.

Работата на протокола SMTP се заключава в размяна на серия команди и отговори между сървър - подател и сървър – получател. Инициатор е подателят, който установява TCP – съединение с получателя за размяна на команди и отговори.

В началото подателят изпраща към получателя команда “MAIL” . Ако получателят е готов връща отговор “ОК”. Следва изпращане на команда “RCPT” от подателя за идентифициране на пощенската кутия на получателя. Ако може да се приеме съобщението, се получава отново отговор “OK”.

При грешен адрес на получателя, към подателя се връща съобщение за грешка. По правило съобщенията достигат до получателя, преминавайки през SMTP – сървъри за ретранслиране.

Протоколите РОР 3 (Post Office Protocol Version 3) и IMAP 4 (Interactive Mail Access Protocol Version 4) служат за извличане на E – mail от отдалачен SMTP – сървър.

Не е изгодно за една организация да поддържа повече от един сървър – SMTP. За да могат всички служители да изпращат и получават E – mail от собствения си РС, на тях им е необходим протокол за комуникация с SMTP - сървъра на организацията. За тази цел служат протоколите POP 3 и IMAP 4. Това са протоколи от вида “клиент – сървър” и работят по схемата показана на Фиг.99..

В началото РОР 3 – сървърът очаква съединение на порт 110 (порт 143 за IMAP 4 – сървър). При инициализация на ТСР – съединението, сървърът изпраща на клиента поздравително съобщение. С отговор клиентът се регистрира в сървъра с парола за достъп. След успешна регистрация, клиентът изпраща команди и данни към сървъра, а той му връща отговор и данни. В края на обмена ТСР – съединението се разпада. Сървърът има таймаут от 10 минути за протокола РОР 3 и 30 минути за протокола IMAP 4, които определят допустимото време за разпадане на ТСР – съединението.

команди


POP 3 ( IMAP 4)
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница