Компютърни мрежи и комуникации Въведение в компютърните мрежи и комуникации

1. 
   NETBIOS/NETBEUI
   
2. 
   IPX/SPX
   
3. 
   TCP/IP
   

NETBIOS eXtented User Interface – най-простия от трите протокола. Тази негова простота го прави най-високо производителен по отношение на скорост, но ограничава неговата функционалност. Поради факта, че NETBEUI не включва средства за логическо адресиране в мрежовия слой той не може да се маршрутизира от една мрежа към друга или от една подмрежа към друга. Поради тези причини, можем да направим извода че работи много добре за комуникации в отделна единична LAN мрежа и от друга страна може да се използва съвместно с други маршрутизиращи протоколи ТСР/ІР което комбинира предимствата на високата производителност в рамките на отделна LAN мрежа и способност от комуникация извън тази мрежа с помощта на ТСР/ІР.

2. 
   IPX/SPX Internet work Packet eXchange / Sequenced Packet eXchange
   

123000AF – въвежда се от администратора – мрежов номер.

17B4AG8E11OF – възловия номер идентифицира конкретното специфично мрежово устройство и се базира на МАС адреса

Протоколът от транспортния слой SPX отговаря за потвърждаване на приемането на пакети и проверки за грешки и това го прави по-надежден. Работейки като протоколен стек изпълняват две взаимно допълващи се функции. Единия доставя, а другия гарантира че пакета е доставен изцяло и в добро състояние. SPX управлява установяването на последователността на пакетите и следи за броя на предадените пакети.

3. 
   ТСР/ІР – най-широко използваното мрежово транспортно решение за мрежи с всякакъв размер и конфигурация. Състои се от два протокола ТСР и ІР.
   

ІР адресиране. Всеки ІР адрес се състои от две части, които части идентифицират мрежата в която се набира конкретното устройство и самото устройство в тази мрежа. Първата част идентифицира мрежата, а втората конкретно мрежово устройство в тази мрежа, като комбинацията от адрес на мрежа и адрес на мрежово устройство е уникална за всеки мрежови интерфейс. 210.32.0.4 В този запис първите три секции наречени октети идентифицират мрежата, последната секция (октет) идентифицира конкретно мрежово устройство в тази мрежа. Всички мрежови устройства имат един и същи мрежови адрес. Но всяко едно има различен идентификатор на устройство. Тогава когато компютрите някъде по света изпрати съобщение до този ІР адрес първата стъпка е пакета да се достави до правилната мрежа. След това този пакет се маршрутизира вътрешно в мрежата до мрежово устройство представено до идентификатора в последния октет.

4. 
   Класове ІР адреси:
   

Таблица за идентифициране на адресните класове:

Мрежовия адрес на клас С мрежите се определя от първите три октета, а четвъртия определя устройството.

Класовото адресиране не е най-ефективния начин за адресиране в 32-битовото пространство. При фирма от 2000 устройства, за да влезне всеки един компютър в Интернет, трябва да има ІР адрес. Тук е нужна мрежа клас В, но имаме загуба на много адреси.
Безкласово адресиране
Загубата на адреси, свързана с класовото адресиране съдейства за бързото изчерпване на свободните ІР адреси. Търсят се възможни решения, базирани на протокол ІР адрес 6 – 128 битова адресация и т.н.

Но сега имаме решението на безкласово адресиране, реализирано на безкласова домейна реализация.

CIDR Classless Inter Domain Routing

Тази реализация използва обозначение прикрепено към всеки ІР адрес което указва броя битове използвани за мрежовата част от адреса. CIDR мрежите наричани още Slash X мрежи, защото ІР адреса се разделя от суфикса с една наклонена черта 192.168.1.15/24 наклонената черта е Slash, а Х числото записано след нея. Числото 24 означава, че 24 най-леви бита се използват като мрежови идентификатор, а останалите 8 бита в качеството им на хост идентификатор. Първите три октета определят мрежата, а 4 октет хоста.

Този подход поддържа практиката на комбиниране на малки непрекъснати блокове на мрежови адреси в един по-голям блок – процедура по обединяване в надмрежи - Super Netting.

Да разделим една мрежа на подмрежи означава да я разделим на части. Това разделяне превръща двустепенната йерархия на адресиране в тристепенна. За целта се заемат определен брой битове, използвани за хост-частта на адреса и се използват като второ ниво на мрежовия адрес подмрежови адрес. Разделянето на подмрежи се извършва като се използва подмрежова маска – subnet mask. Подмрежовата маска, в разглежданата версия на ИП протокола е 32 битово число, това число под мрежовата маска установява битовете, представляващ мрежовия идентификатор в единици, а битовете представляващо хост идентификатора в 0. В случая за мрежовия идентификатор се казва, че е маскиран от вдигнатите битове, установени в единици. По подразбиране за мрежови идентификатор клас А използват битовете в първия октет, клас Б в първите 2 октета, клас C използват битовете в първите 3 октета. За класовете мрежи по традиционната схема за адресиране са в сила т.нар. Подразбиращи се подмрежови маски default subnet mask. В сила е следната таблица за съответствие между класовете мрежи и подразбиращите се подмрежови маски.

Разделяне на една мрежа от определен адресен клас на подмрежи. Нека да приемем, че ни е назначен мрежови адрес от клас B – 181.25.0.0. Една клас B мрежа може да съдържа 65342 компютъра но при толкова много хостове в една мрежа, broadcast-а става неуправляем, така че се разделя на подмрежи. 255.255.0.0 или 11111111.11111111.00000000.00000000. За да разделим мрежата на подмрежи трябва да заемем определен брой битове от хост-частта и да ги вдигнем в единици, така те отиват към мрежовия идентификатор, а 0 отиват в...

Тази подмрежова маска, която искаме да изчислим се нарича подмрежова маска с променлива дължина, с различна големина, потребителска подмрежова маска. За целта най-напред трябва да определим колко бита от хост частта трябва да вземем и да ги повдигнем в 1. Работим в двоична бройна система, защото подмрежата трябва да се създават в блокове, които са степени на двойката. За да изчислим подмрежовата маска, трябва да изчислим коя степен на 2 ни дава число, което ни върши работа. 2⁰=1, 2¹=2, 2²=4, 2³=8., ако приемем, че това върши работа, „мрежовият идентификатор не може да се състои само от 0 или 1. 8-2 =6. 6 подмрежи ни вършат работа, това означава от хост частта на идентификатора да вземем 3 бита не само да ги вземем, а да ги обърнем в 1 (000=111). Обръщайки ги в единици 11111111.11111111.11100000.00000000 те вече идентифицират мрежовия идентификатор тогава нашата мрежова подмаска изглежда така. Записа в 10-инча бройна система е 255.255.224.0. Това е нашата потребителска подмрежова маска, при положение, че тази мрежа от клас B ще я разделим на 6 подмрежи. 65432 = 6*10⁴+5*10³+4*10²+3*10+2*10⁰ = 6*10000+5*1000+4*100+3*10+2= 60000+5000+400+30+2 = 65432.

При така приетата схема тези единици са мрежовия идентификатор, а 0 са хост идентификатора. 0 са 13, от което следва, че 2¹³ е число, което определя броя на хостовете, в всяка една от подмрежите. В TCP/IP има IP адрес и подмрежови маска. IP адреса и подмрежовата маска са определящи за това как да се извърши комуникацията. IP адреса записан в двоичен запис и подмрежовата маска, записана в 10 запис, се сумират за. По същия начин се прави и с параметрите на приемащия компютър И ако са еднакви, означава че се намират в една и съща мрежа или подмрежа. Един излъчва, приема онзи, чиито IP адрес съответства с този, посочен в хедъра на пакета. Ако са в 2 различни мрежи, пакета се насочва към маршрутизатора , за да се насочи към друга среда.

Полза от подмрежи

• 
  намалява се Broadcast трафик – свързват се една с друга, посредством маршрутизатори а те от своя страна се конфигурират, така че да не предават broadcast трафик от една мрежа на друга
  
• 
  по-лесно управление на мрежата
  
• 
  отделните подмрежи се изолират една от друга, с цел по-голяма сигурност
  

Процес за раздаване на IP адрес :

• 
  ръчно задаване на IP адреси – администратора задава IP адреса на всяко мрежово устройство
  
• 
  автоматично разпределяне на адреси – за целта в мрежата се конфогурира машина, поне една, работеща като DHCP ( Dynamic Host Confoguration Protocol )сървър със задача разпределяне на IP адреси. Той работи на машината конфигуриран като DHCP сървър, разпределя IP адреси, на DHCP клиенти.
  

• 
  ако в мрежата има DHCP сървър, той приема broadcast-ното съобщение и генерира(отговаря със съобщение) наречено DHCP предложение. Предлага на клиента IP адрес, по определен предварително зададен за него диапазон. Предложеният адрес временно се резервира, съобщението с предложение също се изпраща като broadcast съобщение, защото нашият клиент все още няма IP адрес за комуникация. Клиентът получава DHCP предложението, ако в мрежата има повече от един DHCP сървър клиентът получава повече от 1 DHCP предложение. Получавайки първото DHCP предложение, клиентът от своя страна отговаря със съобщение, наречено DHCP заявка, заявка, която означава, че приема направеното предложение. DHCP заявката отново е broadcast съобщение, тъй като по този начин всички DHCP сървъри, изпратили предложения знаят че техните предложения не са приети. DHCP сървъра чието предложение е прието получава съобщението DHCP заявката от клиента, DHCP сървъра потвърждава и назначава IP адреса на клиента, за определен период от време. При това потвърждаване DHCP може да изпрати допълнително информация на клиента за конфигуриране на DNS. Клиентът вече притежава IP адрес. Клиентът вече има необходимата TCP/IP konfiguraciq, и може да комуникира с останалите устройства използващи TCP/IP.
  

Има определено преимущество пред ръчното

• 
  спестява време, защото не се въвежда ръчно от администратора
  
• 
  гарантира по-голяма точност, защото не е необходимо администратора да следи кои са свободни и заети адреси
  
• 
  ако клиента не може да се свърже със сървъра, поради някаква причина, защото не му е даден IP адрес. За тази цел е възприет механизъм схема, за самоназначаване на адрес от предварително определен за целта диапазон от адреси. Самоназначеният адрес работи докато DHCP сървъра започне да функционира.
  

Поддържа се от всички OС.

Съществуват 65536 използваеми порта. Първите 1024 порта са стандартизирани за Интернет услуги, останалите са НАШИ.

Сокет (socket) – обща дефиниция – крайна точка на една връзка. За да може да се осъществи комуникация трябва да се създаде сокет. Различните типове сокети използват различни методи за адресиране. Най-популярният е IP адрес + номер на порт.
Преобразуване на имена
За по-лесно се работи с имена вместо числа, защото името е определено по-лесно за запомняне. Като се стартира брузера за интернет се въвежда името на домейна и то се транслира в ІР адрес. Използват се различни типове имена. В интернет имената на хостовете се подреждат в йерархична структура – домейни. Най-популярните домейни са създадени в САЩ при изграждането на интернет са следните:

.com – за комерсиални организации

.net - за мрежи и интернет доставчици

.org – оранизации с идеална цел

.edu - образователни институции

.gov – правителствени институции

.mil – военни структури

.int – използване на международни организации базирани на територията на САЩ

.uk - Великобритания

.fr - Франция

.ru - Русия

.bg - България

Организациите, бизнеса, както и отделни лица регистрират домейни от второ ниво.

ibm.com

dallas.net

Домейн от второ ниво в отделните мрежови устройства се идентифицира от хост името, името на домейна от второ ниво и името на домейна от най-високото ниво, като всяка секция се разделя с точки.

Един уеб сървър в домейн www.ibm.com се идентифицира с изписаното име. Това разделено с точки йерархично име се нарича напълно квалифицирано име на домейна.

Преобразуване на имена и ІР адреси в числа:

В исторически план тази процедура започва от използване на HOSTS и LM HOSTS файлове. Това е първия метод за съпоставяне на имена на хостове с ІР адреси. Реализацията се изпълнява чрез текстови файл наречен HOSTS съхраняван на локалния твърд диск. Именно в него са изброени имена на хостове и техните съответстващи ІР адреси. Този метод работеше когато в интернет е имало няколко РC-та. За тогава лесен начин за конфигуриране, създава се и се конфигурира с текстови редактор и при слагане на нов комп файла се обновява ръчно.

LM HOSTS изпълнява подобна функция в мрежи на майкрософт като съпоставя ІР адреси с NETBIOS имена. Статичен файл, който трябва да се обновява ръчно. С развитието на интернет остро се появява нужда от по-добро средство за съпоставяне на имена и ІР адреси.

DNS Domain name system – система за имена на домейни. Използва се в интеренет за преобразуване на имена и адреси. DNS сървърите съхраняват база с двойка ІР адрес и име на хост. А ТСР/ІР свойствата на всеки един клиент се конфигурират с адреса на DNS сървъра. Когато името трябва да се транслира в съответния ІР адрес клиентът се свързва с DNS сървъра. Всеки клиент знае кой е неговия прилежащ DNS сървър и се свързва с него при това в интернет съществува йерархия от DNS сървъри. Всеки един от тях поддържа инфо за своята собствена зона. Ако DNS сървърът с който нашето РС е свързан непритежава ІР съотвествие за въведеното име, то той предава заявката към следващия и т.н. DNS сървър, докато информацията не бъде получена. Тази услуга преобразуване на имена в числа и този сървър не е абсолютно задължителен за да се извършва комуникация в мрежата и интернет, но без наличие на тази услуга всички комуникации трябва да използват ІР адреси. На второ място в нашия комп е адреса на DHCP сървъра. Този адрес се въвежда или от администратор или от DHCP сървър.

WINS – трети метод за преобразуване на имена в числа. NETBIOS имената идентифициращи хостове и услуги в мрежата на майкрософт се съпоставят в база данни на така наречен WINS сървър. Именно той транслира име в ІР адрес. При това тази услуга използва динамично обновявана база от данни. Така например когато в майкрософт мрежата се появят уинс клиенти те обявяват своето присъствие в мрежата на WINS сървъра давайки своето име и ІР адрес. На базата на тези данни WINS изгражда и поддържа собствена база данни от тази инфо. Последните версии на Уиндоус след 2000 са интегрирани тези услуги и работят съвместно в една мрежа.