Адресация в IP. Маршрутизация.

В отличие от физических (MAC) адресов, формат которых зависит от конкрет­ной сетевой технологии, IP-адрес любого узла сети представляется 32-разряд­ным двоичным числом. Соответствие IP-адреса узла его физическому адресу внутри сети (подсети) устанавливается динамически посредством широковеща­тельных запросов ARP-протокола. При написании IP-адрес состоит из четырех чисел в диапазоне 0-255, пред­ставляемых в двоичной, восьмеричной, десятичной или шестнадцатеричной сис­теме счисления и разделяемых точками.

Адрес состоит из префикса — сетевой части (n), общей для всех узлов данной сети, и хост-части (h), уникальной для каждого узла. Изначально (1980 г.) допускались три фиксированных размера префикса — 1, 2 или 3 байта. Они соответствовали классу сети, однозначно определяемому значения­ми старших бит адреса. В табл. приведена структура адресов пяти классов се­тей. Сети класса D предназначены для группового (multicast) вещания, здесь хост-часть адреса отсутствует, а n...n представляет идентификатор группы. Класс Е обозначен как резерв для будущих применений.

Класс сети

1 байт

2 байт

3байт

4 байт

Число сетей

Число узлов в сети

А

0nnnnnnn

hhhhhhhh

hhhhhhhh

hhhhhhhh

126.

16 млн.

В

10nnnnnn

hhhhhhhh

hhhhhhhh

hhhhhhhh

16 тыс.

65 тыс.

С

110nnnnn

nnnnnnnn

nnnnnnnn

hhhhhhhh

2 млн.

D

1110nnnn

nnnnnnnn

nnnnnnnn

nnnnnnnn

256 млн.

Не огрничено

Е

11110nnn

nnnnnnnn

nnnnnnnn

nnnnnnnn

128 млн.

Резерв

Позже (1985 г., RFC 950) было введено деление на подсети (subnetting) отно­сительно произвольных размеров. Адрес подсети (s) использует несколько стар­ших бит, отводимых при стандартной классовой разбивке под хост-часть адреса. Впоследствии (1993 г., RFC 1519) был принят «внеклассовый» подход к определению длины префикса classless addressing или supernetting — CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Здесь длина префикса произвольна, что позво­ляет наиболее гибко распределять адресное пространство.

Единицы во всех битах адреса означают широковещательность рассылки пакета всем узлам (под)сети отправителя. Единицы во всех битах хост-части означают широковещательность (broadcast) рассылки пакета всем узлам (под)сети, заданной сетевой частью адреса (префиксом). Адреса 127.х.х.х зарезервированы для отладочных целей. При записи адреса иногда применяют форму, в которой последний элемент указывает длину префикса в битах.

Три варианта адресации различаются в плане информации, которая необхо­дима маршрутизатору. При классовой организации, кроме адреса, никакой до­полнительной информации не требуется, поскольку положение префикса фик­сировано. Протокол RIP сетевой маршрут (network route) распознавал по нулевой хост-части; адрес, у которого в хост-части есть хоть один единичный бит, определял маршрут узла (host route). Появилась новая катего­рия — подсетевой маршрут (subnetwork route). Протоколы маршрутизации, поддерживающие подсети по RFC 950 (например, RIP), «не понимают» комби­наций префиксов и адресов подсетей, пересекающих границы стандартных клас­сов. Кроме того, RIP не позволяет одну сеть делить на подсети разных размеров. Новые протоколы обмена маршрутной информации, поддерживающие пре­фиксы произвольного размера (OSPF), обмениваются полной информацией, включающей 32-битный адрес и длину префикса. При этом остается единствен­ный тип маршрутов — префиксный (prefix route). В настоящее время распространена форма задания префикса в виде маски (под)сети. Маска - 32-битное число, представляемое по об­щим правилам записи IP-адреса, у которого старшие биты, соответствующие префиксу, имеют единичное значение, младшие — нуле­вые. Перед ненулевым байтом маски могут быть только значения 255, пос­ле байта, отличного от 255, — только нули. Адресом (под)сети можно считать адрес любого ее узла с обнуленными бита­ми хост-части. В десятичном представлении диапазоны адресов и маски сетей стандартных классов имеют следующие значения:

· Класс А: 1.0.0.0-126.0.0.0, маска 255.0.0.0.

· Класс В: 128.0.0.0-191.255.0.0, маска 255.255.0.0.

· Класс С: 192.0.0.0-223.255.255.0, маска 255.255.255.0.

· Класс D: 224.0.0.0-239.255.255.255, маска 255.255.255.255.

· Класс Е: 240.0.0.0-247.255.255.255, маска 255.255.255.255.

Деление на сети носит административный характер — адреса сетей, входящих в глобальную сеть Интернет, распределяются централизованно организацией Internet NIC (Internet Network Information Center).

IP-адреса и маски назначаются узлам при их конфигурировании вручную или автоматически с использованием DHCP-серверов. Ручное на­значение адресов требует внимания — некорректное назначение адресов и масок приводит к невозможности связи по IP, однако с точки зрения надежности и безопасности (защиты от несанкционированного доступа) оно имеет свои пре­имущества.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) — протокол, обеспечивающий автоматическое динамическое назначение IP-адресов и масок подсетей для уз­лов-клиентов DHCP-сервера. Адреса вновь активированным узлам назначаются автоматически из области адресов (пула), выделенных DHCP-серверу. По окон­чании работы узла его адрес возвращается в пул и в дальнейшем может назначать­ся для другого узла. Применение DHCP облегчает инсталляцию и диагностику для узлов, а также снимает проблему дефицита IP-адресов.

Маршрутизация. Разделение на сети (подсети) служит основой для маршрутизации пакетов, пере­даваемых по сети. Термин Routing — маршрутизация — означает передачу дейтаг­раммы от одного узла к другому. При посылке IP-дейтаграммы узел сравнивает (логическая операция «исключающее ИЛИ») IP-адрес назначения со своим IP-ад­ресом и накладывает (логическое «И») на результат маску подсети. Ненулевое значение результата этой операции является указанием на необходимость пере­дачи пакета из подсети во внешнюю сеть. Direct Routing — прямая маршрутизация — осуществляется между узлами од­ной (под)сети. В этом случае источник знает конкретный физический (MAC) адрес получателя и инкапсулирует IP-дейтаграмму в кадр сети, содержащий этот адрес и непосредственно передающийся по сети получателю. Список соответст­вия IP- и МАС-адресов узлов обычно формируется хостом динамически с помо­щью протокола ARP (Address Resolution Protocol). Для получения МАС-адреса интересующего узла (в пределах подсети) хост посылает кадр с широковеща­тельным МАС-адресом, в который вкладывает запрос, содержащий IP-адрес ин­тересующего узла. На этот запрос отзывается узел с IP-адресом, совпадающим с соответствующим полем запроса. В кадре ответа будет присутствовать его МАС-адрес, который и будет занесен в ARP-таблицу. Если ответ на ARP-запрос не будет получен, то пакет, который должен был быть передан, аннулируется. Возможно и статическое формирование таблиц, которое необходимо для тех технологий, в которых нет широковещательной адресации (например, соединение через РРР). Indirect routing — непрямая маршрутизация — передача дейтаграмм между уз­лами различных (под)сетей. Обнаружив расхождение сете­вой части IP-адресов, источник посылает кадр с IP-дейтаграммой по физиче­скому адресу маршрутизатора. Маршрутизатор анализирует IP-адрес назначения полученной дейтаграммы и в зависимости от адресов прямо подключенных к нему (под)сетей посылает дей­таграмму либо прямо по физическому адресу узла назначения, либо к следующе­му маршрутизатору. Маршрутизатор (router) представляет собой устройство, имеющее один или несколько интерфейсов (портов) для подключения локальных сетей или удален­ных соединений. Каждому физическому интерфейсу ставится в соответствие одна или несколько IР-(под)сетей, узлы которых имеют с ним непосредствен­ную связь (на 1-2-м уровне модели OSI). Возможны маршрутизаторы даже с одним физическим интерфейсом, «однорукие маршрутизаторы». В терминологии TCP/IP маршрутизатор относится к шлюзам (gateway). Маршрутизатор для своей работы должен иметь таблицу маршрутизации, в которой содержится информация об IP-адресах и масках (под)сетей, подключен­ных к каждому его порту, а также список соседних маршрутизаторов. Список не­посредственно доступных маршрутизаторов должен быть и в каждом узле. За­полнение этих таблиц может осуществляться как динамически, так и статически (вручную).

На маршрутизаторы возлагается задача фильтрации — пропускания паке­тов, удовлетворяющих только определенным критериям, или/и наоборот, непро­пускания определенных пакетов. IP-маршрутизаторы характеризуются производительностью (число пакетов в секунду), задержкой (временем обработки пакета), способом обмена маршрут­ной информацией (RIP, OSPF), возможностями фильтрации, поддержкой груп­пового вещания (IGMP), типом и количеством интерфейсов.

10. Протокольный стек IPX/SPX.

Протокольный стек IPX/SPX разработан фирмой Novell для сетей NetWare, на­чиная с самых первых поколений. По своей структуре стек напо­минает TCP/IP. Основу стека составляет протокол сетевого уровня IPX (Inter­network Packet Exchange), отвечающий за адресацию и маршрутизацию пакетов и их негарантированную доставку между узлами различных IPX-сетей. Поверх него работает протокол SPX (Sequenced Packet Exchange), обеспечивающий установление соединений и гарантированную доставку пакетов в правильном порядке. Над протоколами IPX и SPX работают остальные протоколы стека, ох­ватывающие верхние уровни модели. Протокол IPX работает над LLC-уровнем (802.2) и может использовать технологии локальных сетей Ethernet, Token Ring, ARCnet, 100VG, FDDI. Формат пакета IPX приведен на рис, длина полей указана в байтах.

CS	Len	TC	РТ	DN	DН	DS	SN	SH	SS	Data
										0-546

CS (Checksum) — контрольная сумма, обычно не используется (при этом CS=FFFFh); Len (Length) — длина -пакета;ТС (Transport Control) — управление транспортировкой; РТ (Packet Type) — тип пакета; DN (Destination Network), DН (Destination Host), DS (Destination Socket) — адрес назначения; SN (Source Network), SH (Source Host), SS (Source Socket) — адрес источника; Data — поле данных. В пакетах SPX это поле начинается с 12-байтного за­головка SPX. Полный IPX-адрес имеет разрядность 12 байт и состоит из следующих частей:

номера внешней сети (IPX external network number), 4 байта; адреса узла (node address), 6 байт;

номера сокета (socket number), 2 байта. В отличие от IP-адреса, где сетевая и хост-часть для всех узлов назначаются явно и по желанию администратора (конечно, по определенным правилам), в IPX-адресе в качестве адреса узла выступает физический адрес адаптера. В сетях Ethernet адресом узла является МАС-адрес сетевого адаптера и его специально задавать не требуется (за исключением особых случаев). Номер сети требуется указывать только при конфигурировании серверов и маршрутизаторов. С каж­дым адаптером Ethernet может быть связано до двух различных IPX-сетей, ис­пользующих разные типы кадров — 802.2 и 802.3 (см. 6.2). Номер сети для узлов, не занимающихся маршрутизацией (рабочих станций), не указывается. В случае двух сетей в одном кабеле он определяется типом кадра, указанного для сетевого драйвера, с которым связан протокол IPX. Такой узел с двумя сетями непосред­ственно работать не может — он «увидит» IPX-узел с другим типом кадра (при­надлежащий к другой IPX-сети) только через маршрутизатор. В роли маршрутизатора, как правило, выступает внутренний маршрутизатор, входящий в ОС NetWare. Его функции очевидны, когда к серверу подключено более одного адаптера, и менее очевидны, когда две сети (с кадром 802.2 и кад­ром 802.3) присутствуют на одном адаптере. При конфигурировании маршрути­зирующих узлов номер IPX-сети должен задаваться обязательно.

Для протоколов IPX/SPX кроме маршрутизации возможна фильтрация тра­фика по определенным признакам (по элементам IPX-адреса и информации SPX). Функции фильтрации могут выполнять и внутренние маршрутизаторы серверов NetWare, для этого в них должны быть загружены специальные про­граммные модули. Поддержка протоколов IPX/SPX аппаратными маршрутиза­торами осуществляется далеко не во всех моделях. Отчасти и благодаря этому обстоятельству локальные IPX-сети оказываются более защищенными от внеш­него вторжения, чем IP-сети без специальных мер защиты.

Локальные IPX-сети могут связываться между собой через специально скон­фигурированные IP-туннели (IP-tunnel). В этом случае IPX-пакеты одной сети, предназначенные для абонентов удаленной сети, инкапсулируются сервером в UDP-пакеты и доставляются к удаленному серверу, где извлекаются и использу­ются по назначению. Туннель можно использовать для связи нескольких удаленных IPX-сетей, имеющих серверы, связанные по протоколу TCP/IP, возмож­на «прокладка» туннелей и к отдельным станциям. Туннель организуется через сетевые адаптеры, к которым привязан протокол TCP/IP. К ним привязывается загружаемый протокол IPTUNNEL. Для того чтобы сервер NetWare стал одним из выходов туннеля, на нем долж­на быть установлена поддержка TCP/IP (загружен драйвер адаптера и с ним свя­зан протокол TCP/IP).

Дата добавления: 2015-07-08