«налаштування локальних компютерних мереж для обміну даними»

1 2

Ім'я файлу: «НАЛАШТУВАННЯ ЛОКАЛЬНИХ КОМПЮТЕРНИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ОБМІНУ ДАНИМИ».doc
Розширення: docx
Розмір: 466кб.
Дата: 14.05.2020
скачати
Пов'язані файли:
Lessons 7-8 theatre 13.05.docx

«НАЛАШТУВАННЯ ЛОКАЛЬНИХ КОМПЮТЕРНИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ОБМІНУ ДАНИМИ»
ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………………5

РОЗДІЛ 1.ПРОВІДНІ ТА БЕЗПРОВІДНІ ЛОКАЛЬНІ МЕРЕЖІ……………….7

Локальні комп’ютерні мережі……………………………………………...7
Реалізація локальних мереж………………………………………………..9
Безпровідні локальні мережі………………………………………………15

РОЗДІЛ 2. МЕРЕЖЕВІ І ТРАНСПОРТНІ ПРОТОКОЛИ………………………18

2.1. Поняття протоколів комп’ютерних мереж ……………………………...18

2.2. Особливості будови протоколів TCP/IP………………………………….19

2.3. Стеки протоколів TCP/IP…………………………………………………..20

РОЗДІЛ 3. НАЛАШТУВАННЯ ПРОТОКОЛІВ TCP/IP ДЛЯ ОБМІНУ ДАНИМИ…………………………………………………………………...24

3.1. Вимоги до конфігурації TCP/IP……………………………………………24

3.2. Протокол IPv6……………………………………………………………...27

3.3. Програмне забезпечення для обміну даними в локальних мережах……32

ВИСНОВКИ…………………………………………………………………….….37

СПИСОК ВИКОРИСТИХ ДЖЕРЕЛ………………………………………….….38

ВСТУП

У сучасному суспільстві комп’ютерні мережі є невід’ємною частиною інформаційної структури в бізнесі, промисловості та освіті. Побудова мережі, що має з’єднання з мережею Internet вимагає ретельного планування.

Із розвитком нових досягнень в технологіях мереж, з середини 80-х років комп’ютерні мережі почали дуже швидко поширюватись.

Кожна компанія створювала власні стандарти та обладнання, технічні засоби мереж та програмне забезпечення. Ця конкуренція привела до несумісності створених технологій, та виникненню проблем узгодження обладнання. Необхідно було робити повне оновлення обладнання.

Спочатку були створені стандарти локальної комп’ютерної мережі (LAN). Ці стандарти були відкритим набором директив для створення мережевих технічних засобів та програмного забезпечення. Апаратне забезпечення різних компаній було узгоджено [4].

Актуальність теми. Сьогодні мережеві технології охоплюють всі питання, що стосуються спільного використання даних, програмного забезпечення і комп'ютерної периферії, включаючи принтери, модеми, багатофункціональні копіювальні та факсові машини, накопичувачі на компакт-дисках, стримери, вінчестери та інше обладнання для зберігання даних, засоби доступу до Internet.

Відносно невелика складність і вартість локальних обчислювальних мереж, основу яких складають персональні комп’ютери, забезпечують широке використання їх в сферах автоматизації комерційної, банківської та інших видів діяльності, діловодства, технологічних і виробничих процесів, для створення розподілених управлінських, інформаційно-довідкових, контрольно-вимірювальних систем, систем промислових роботів і гнучких промислових виробництв. В більшості випадків успіх використання локальних мереж обумовлений їх доступністю масовому користувачу, з одного боку, і тими соціально-економічними наслідками, які вони вносять в різноманітні види людської діяльності з іншого. Якщо на початку своєї діяльності локальні мережі здійснювали обмін міжмашинною і міжпроцесорною інформацією, то на наступних стадіях свого розвитку вони дозволяють передавати, в доповненні до цього, текстову, цифрову, графічну і мовну інформацію. Завдяки цьому почали з’являтися центри машинної обробки ділової (документальної) інформації - наказів, звітів, відомостей, калькуляцій, рахунків, листів і т.д. Такі центри об’єднали певну кількість автоматизованих робочих місць і стали новим етапом на шляху створення в майбутньому безпаперових технологій для застосування в керівних, фінансових, облікових та інших підрозділах. Це дозволило відмовитись від громіздких, незручних і трудомістких карткових каталогів, конторських і бухгалтерських книг та іншого, замінивши їх компактними і зручними комп’ютерними носіями інформації - магнітними і оптичними дисками, магнітними стрічками і т.д. У разі необхідності можна легко отримати копію документа на паперовому носії.

Об’єкт дослідження: локальні комп’ютерні мережі.

Предметом курсової роботиє реалізація налаштувань мережевих і транспортних протоколів для обміну даними в локальних комп’ютерних мережах.

Мета курсової роботи: дослідження, налаштування та використання роботи мережевих і транспортних протоколів для обміну даними в локальних комп’ютерних мережах з використанням програмного забезпечення.

Для досягнення мети курсової роботи визначенітакі завдання:

1. Дослідити роботу локальних комп’ютерних мереж.

2. Проаналізувати принципи роботи мережевих і транспортних протоколів.

3. Перевірити роботу та можливості транспортних протоколів за допомогою програмного забезпечення.

При написанні курсової роботи використані такі методи: логічний, синтезу, аналізу та порівняльний.
РОЗДІЛ 1. ПРОВІДНІ ТА БЕЗПРОВІДНІ ЛОКАЛЬНІ МЕРЕЖІ

Локальна комп’ютерна мережа

Локальна комп’ютерна мережа (англ. Local Area Network (LAN)) являє собою об’єднання певного числа комп’ютерів на відносно не великій території.

В порівнянні з глобальною мережею (WAN), локальна мережа зазвичай має більшу швидкість обміну даними, менше географічне покриття та відсутність необхідності використовувати запозиченої телекомунікаційної лінії зв’язку.

До складу локальної мережі входять:

Комп’ютери.
Мережеві адаптери.
Периферійні пристрої.
Передавальне середовище.
Мережеві пристрої.

За допомогою локальної мережі один комп’ютер отримує доступ до ресурсів іншого, таких, як дані та периферійні пристрої (принтери, модеми, факситощо). Використання комп’ютерних мереж дає можливість розподілу ресурсів великої вартості, покращення доступу до інформації, виконувати швидке та якісне прийняття рішень. Прикладом застосування цієї технології може бути E-mail або чат.

Сучасні локальні мережі будуються на основі топології зірка (Рис. 1.1) з використанням концентраторів (хабів), комутаторів (світчів) та кабелю UTP чи STP 5ї категорії (вита пара). Дана технологія, що носить назву Fast Ethernet дозволяє проводити обмін інформацією на швидкостях 100Мбіт/с, 1Гбіт/с, 10Гбіт/с та навіть 100Гбіт/с [5].

Рис. 1.1. Топологія «зірка»
До переваг об’єднання комп’ютерів у локальну мережу можна віднести:

Розподіл даних (DataSharing). Дані в мережі зберігаються на центральному РС та можуть бути доступні для будь-якого РС, підключеного до мережі, тому не потрібно на кожному робочому місці мати накопичувач для зберігання однієї ітієї ж інформації.
Розподіл ресурсів (ResourceSharing). Периферійні пристрої можуть бути доступні для всіх користувачів мережі (наприклад, факс або принтер).
Розподіл програм (SoftwareSharing). Усі користувачі мережі можуть мати доступ до програм, які були один раз централізовано встановлені. При цьому повинна працювати мережна версія відповідних програм.
Електронна пошта (ElectronicMail). Усі користувачі мережі можуть передавати або приймати повідомлення.

Локальні мережі вирішують такі задачі:

Надають множинний доступ до спільного передавального середовища.
Права користувача надаються локальним адміністратором.
Надають постійний доступ до сервісів локальної мережі.
Фізично з’єднують пристрої на невеликій відстані [3].

Реалізація локальних мереж

Існують такі поширені реалізації локальних мереж:

Ethernet;
Token Ring;
FDDI.

1. Ethernet (езернет, від лат. aether — етер)— базова технологія локальних комп’ютерних мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.

Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, FastEthernet — на швидкостях 100Мбіт/с, GigabitEthernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 GigabitEthernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 GigabitEthernet), яка успішно функціонує і зараз.

З самого початку технологія Ethernet базувався на ідеї зв’язку комп’ютерів через єдиний коаксіальний кабель, через який велася передача, був дещо подібним на ефір, і з цієї аналогії походить назва Ethernet (англ. net — «мережа»).

З плином часу з відносно простої початкової специфікації Ethernet розвинувся у складну мережну технологію, яка зараз використовується у більшості комп’ютерних систем. Щоб зменшити ціну та полегшити управління та виявлення помилок в мережі, коаксіальний кабель згодом був замінений зв’язками типу «точка-точка», що з’єднувалися між собою концентраторами/комутаторами (хабами/світчами).

Своїм комерційним успіхом технологія Ethernet завдячує появі стандарту з використанням кабелю типу «вита пара» в якості транзитного середовища.

На фізичному рівні станції Ethernet спілкуються між собою за допомогою передачі одна одній пакетів — невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Передача пакетів

Кожна Ethernet-станція має власну 48-бітну MAC-адресу, яка використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакету. Мережеві картки, як правило, не сприймають пакетів, що адресовані іншим Ethernet-станціям. Унікальна МАС-адреса є записаною в контролер кожної мережної карти.

Незважаючи на серйозні зміни від 10-Мбітного товстого коаксіалу до 1-Гбітного оптоволоконного зв’язку типу «точка-точка», різні варіанти Ethernet на найнижчому рівні є майже однаковими з точки зору програміста і можуть бути легко з’єднані між собою за допомогою дешевого обладнання. Це є можливим, оскільки формат кадру лишається незмінним, не зважаючи на різні процедури доступу до мережі.

2. Token ring – технологія локальної обчислювальної мережі (LAN) кільця з «маркерним доступом» – протокол локальної мережі, який знаходиться на канальному рівні (DLL) моделі OSI (Рис. 1.3). Він використовує спеціальний трехбайтовий фрейм, названий маркером, який переміщається навколо кільця. Володіння маркером надає право власникові передавати інформацію на носії. Кадри кільцевої мережі з маркерним доступом переміщуються в циклі.

Рис. 1.3. Модель Token ring

Станції на локальної обчислювальної мережі (LAN) Token ring логічно організовані в кільцевій топології з даними, переданими послідовно від однієї кільцевої станції до іншої з керуючим маркером, циркулюючим навколо кільцевого доступу управління. Цей механізм передачі маркера спільно використаний ARCNET, маркерною шиною, і FDDI, і має теоретичні переваги перед CSMA / CDEthernet.

Передача маркера

Token Ring і IEEE 802.5 є головними прикладами мереж з передачею маркера. Мережі з передачею маркера переміщують вздовж мережі невеликий блок даних, званий маркером. Володіння цим маркером гарантує право передачі. Якщо вузол, який приймає маркер, не має інформації для відправки, він просто переправляє маркер до наступної кінцевої станції. Кожна станція може утримувати маркер протягом певного максимального часу (за замовчуванням – 10 мс).

Дана технологія пропонує варіант вирішення проблеми колізій, що виникає при роботі локальної мережі. У технології Ethernet, такі колізії виникають при одночасній передачі інформації кількома робочими станціями, які перебувають в межах одного сегмента, тобто використовують загальний фізичний канал даних.

Якщо у станції, що володіє маркером, є інформації для передачі, вона захоплює маркер, змінює у нього один біт (в результаті чого маркер перетворюється в послідовність «початок блоку даних»), доповнює інформацією, яку він хоче передати і відсилає цю інформацію до наступної станції кільцевої мережі. Коли інформаційний блок циркулює по кільцю, маркер вмережі відсутня (якщо тільки кільце не забезпечує «раннього звільнення маркера» – earlytokenrelease), тому інші станції, які бажають передати інформацію, змушені чекати. Отже, в мережах Token Ring не може бути колізій. Якщо забезпечується раннє вивільнення маркера, то новий маркер може бути випущений після завершення передачі блоку даних.

Інформаційний блок циркулює по кільцю, поки не досягне передбачуваної станції призначення, яка копіює інформацію для подальшої обробки.

Сфера застосування

Навідміну від мереж CSMA / CD (наприклад, Ethernet) мережі з передачею маркера є детерміністичних мережами. Це означає, що можна обчислити максимальний час, який пройде, перш ніж будь-яка кінцева станція зможе передавати. Ця характеристика, а також деякі характеристики надійності, роблять мережу Token Ring ідеальною для застосувань, де затримка повинна бути передбачена і важлива стійкість функціонування мережі. Прикладами таких застосувань є група автоматизованих станцій на заводах. Застосовується як більш дешева технологія, набула поширення скрізь, де є відповідальні програми, для яких важлива не стільки швидкість, скільки надійна доставка інформації. В даний час Ethernet по надійності не поступається Token Ring і істотно вище за продуктивністю.

3. Fiber Distributed Data Interface, FDDI (укр. розподілений волоконний інтерфейс даних) — специфікація, що описує високошвидкісні мережі з методом доступу із передачею маркера на основі оптоволокна.

Забезпечує зв’язок між мережами різних типів, може використовуватись в MAN, але має обмеження на довжину кільця (не більше 100 км). Виступає в ролі магістральної мережі, до якої можуть підключатись інші менш продуктивні мережі. Має суттєву відмінність від традиційної технології з передачею маркера. Так, певний комп’ютер може захопити маркер на певний проміжок часу і звільнити його одразу після завершення передачі. Тому в даних мережах можлива циркуляція декількох кадрів одночасно. Вибір оптоволокна як середовища передачі визначив такі переваги нової мережі, як висока перешкодозахищеність, максимальна таємність передачі інформації й прекрасна гальванічна розв’язка абонентів.

Висока швидкість передачі, що у випадку оптоволоконого кабелю досягається набагато простіше, дозволяє вирішувати багато завдань, недоступних менш швидкісним мережам, наприклад, передачу зображень у реальному масштабі часу.

Крім того, оптоволоконий кабель легко вирішує проблему передачі даних на відстань декількох кілометрів без ретрансляції, що дозволяє будувати більші за розмірами мережі, що охоплюють навіть цілі міста й мають при цьому всі переваги локальних мереж (зокрема, низький рівень помилок). Все це визначило популярність мережі FDDI. Також для FDDI часто застосовують топологію подвійного кільця (Рис. 1.4). Трафік в такій мережі складається із двох потоків, протилежних за напрямком, по двох кільцях.

Рис. 1.4. Модель FDDI
Стандарт FDDI для досягнення високої гнучкості мережі передбачає включення в кільце абонентів двох типів:

Абоненти (станції) класу А (абоненти подвійного підключення, DAS – Dual-AttachmentStations) підключаються до обох (внутрішнього і зовнішнього) кілець мережі. При цьому реалізується можливість обміну зі швидкістю до 200 Мбіт/с або резервування кабелю мережі (при ушкодженні основного кабелю використовується резервний). Апаратура цього класу застосовується в найкритичніших з погляду швидкодії частинах мережі.
Абоненти (станції) класу В (абоненти одинарного підключення, SAS – Single-AttachmentStations) підключаються тільки до одного (зовнішнього) кільця мережі. Вони більш прості й дешеві, у порівнянні з адаптерами класу А, але не мають їхніх можливостей. Умережу вони можуть включатися тільки через концентратор або обхідний комутатор, що відключає їх у випадку аварії.

FDDI визначає чотири типи портів абонентів:

Порт A призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до первинного (зовнішнього) кільця, а вихід – до вторинного (внутрішнього) кільця.
Порт B призначений тільки для пристроїв подвійного підключення, його вхід підключається до вторинного (внутрішнього) кільця, а вихід – до первинного (зовнішнього) кільця. Порт A звичайно з’єднується з портом B, а порт В – з портом A.
Порт M (Master) призначений для концентраторів і з’єднує два концентратори між собою або концентратор з абонентом при одному кільці. Порт M як правило з’єднується з портом S.
Порт S (Slave) призначений тільки для пристроїв одинарного підключення (концентраторів й абонентів). Порт S звичайно з’єднується з портом M.

Обмеження: для двох кілець загальна довжина кабелю не повинна перевищувати 200 км; число вузлів – 500 на кільце. Через кожні 2 км встановлюються ретранслятори (repeater). Комп’ютери можуть підключатись як до обох кілець (станції класу А, беруть участь у конфігурації мережі) так і до одного (станції класу В, не беруть участі у конфігурації мережі). В мережах FDDI комп’ютери можуть мати з’єднання «точка-точка» із концентратором, що означає реалізацію топології «зірка-кільце». Усі комп’ютери в мережі FDDI відповідають за моніторинг передачі маркера. Існує також модифікація даної технології — CDDI, яка реалізується на мідному кабелі. Стандарт був розроблений в 1986 році Національним Американським Інститутом Стандартів (ANSI) і отримав номер ANSI X3T9.5 [3].

Безпровідні локальні мережі

Безпровідна локальна мережа (wireless LAN або WLAN) надає змогу комп’ютерам та іншим пристроям обмінюватися даними за допомогою радіочастотної (radio frequency або RF) технології (Рис. 1.5).

Рис. 1.5. Приклад безпровідної локальної мережі

За допомогою цієї технології користувачам забезпечено можливість пересування без втрати зв’язку з мережею і без потреби у використанні кабелів з’єднання, характерних для традиційних мережевих систем Ethernet.

IEEE (Institute of Electricaland Electronics Engineers або Інститут інженерів електрики і електроніки) є некомерційною загальносвітовою установою, яка переймається реалізацією та постійною розробкою набору стандартів технологій бездротового обміну даними. Набір цих стандартів відомий під назвою IEEE 802.11, він складається з самих стандартів та протоколів, які визначають способи обміну даними за допомогою WLAN.

Таблиця 1.1

Різновиди стандарту IEEE 802.11

Тип стандарту IEEE 802.11	Частота Ггц.	Швидкість передачі даних мбіт/с.
IEEE 802.11	2.4	2
IEEE 802.11а	5	54
IEEE 802.11b	2.4	11
IEEE 802.11b+	2.4	44
IEEE 802.11g	2.4	54
IEEE 802.11n	2.4	150
IEEE 802.11nd	2.4	300
IEEE 802.11ас	5-6	1000

Хоча повсюдно для провідних мереж використовують термін «Wi-Fi», Wi-Fi — це всього лише торговельний термін, вибраний WirelessEthernetCompatibilityAlliance (також відомим під назвою Wi-FiAlliance). Якщо зв’язок називають Wi-Fi, типово його основою є WLAN або пристрій, який працює наоснові стандартів IEEE сімейства 802.11.

Переваги безпровідних мереж в короткостроковій та довгостроковій перспективі:

Зручність: Сьогодні більшість ноутбуків та мобільних телефонів оснащуються WiFi, необхідним для підключення безпосередньо до бездротової локальної мережі. Працівники мають безпечний доступ до ресурсів Вашої мережі з будь-якого місця у межах покриття. Зазвичай площа покриття – це приміщення Вашої компанії.
Мобільність: Працівники залишаються на зв’язку навіть тоді, коли не знаходяться на робочих місцях. На зборах персонал має можливість доступу до документів та прикладних програм. Агенти з продажу, не залежно від місця перебування, можуть отримувати необхідну інформацію.
Продуктивність: Доступ до інформації та основних прикладних програм компанії допомагає Вашому персоналові виконувати роботута сприяє співпраці. Відвідувачі (замовники, підрядники або постачальники) мають безпечний гостьовий доступ до Інтернету та комерційної інформації.
Простота у встановленні: Процес встановлення буде швидким та економічним, оскільки Вам не доведеться прокладати кабель через усі приміщення. Бездротові локальні мережі також дозволяють покращити з’єднуваність мережі у важкодоступних місцях, наприклад, на складах або у виробничих приміщеннях.
Розширюваність: Враховуючи інтенсивність темпів росту бізнесу, підприємство може потребувати швидкого розширення мережі. Бездротові мережі звичайно розширюють за допомогою існуючого обладнання, тоді як для дротових мереж необхідний додатковий дріт.
Безпека: Контроль та управління доступом до Вашої бездротової мережі важливі для її безвідмовної роботи. Прогресивні технології WiFi забезпечують надійний захист даних, надаючи доступ лише авторизованим користувачам.
Ціна: Бездротова локальна мережа дешевша в експлуатації, що дозволяє мінімізувати витрати на прокладання дроту під час переїзду, реконфігурації або розширення системи[3].

РОЗДІЛ 2. МЕРЕЖЕВІ І ТРАНСПОРТНІ ПРОТОКОЛИ
2.1. Поняття протоколів комп’ютерних мереж

Спеціальна програма для передачі даних вмережі, їх розшифрування і розуміння становить протокол роботи мережі.

Протокол – це набір правил, які регламентують порядок збирання пакетів з даних і управління інформацією на роботі станції відправника для передачі і правила збирання пакетів на робочій станції отримувача. Протокол забезпечує передачу даних в мережі за рахунок того, що в ньому вказуються біти, що містить заголовок, значення розміру інформації, саму інформацію тадані, що потрібні для контролю помилок.

Протоколи охоплюють всі фази обміну в мережі:

синхронізацію тактових генераторів комп'ютера-отримувача і комп'ютера-відправника;
методику кодування двійкових даних;
інструкції про передачу інформації по декількох різних мережах без втрати їх цілісності.

Мережні транспортні протоколи визначають метод передачі даних по мережі, а також метод їх пакетування й адресації. Щоб два мережних комп'ютери могли встановити зв'язок, вони повинні використовувати однакові транспортні протоколи, оскільки протокол визначає метод пакетування й обміну даними.

З технічної точки зору до протоколів можна віднести будь-яку систему, що задає метод передачі даних через мережу, незалежно від того, чи функціонує ця система на канальному чи прикладному рівнях. Однак часто протоколами називають системи, що задають метод пакетування і передачі даних по мережі. Протоколи NetBEUI. IPX/SPX і TCP/IP працюють на мережному і транспортному рівнях моделі OSI. Оскільки вони працюють на декількох рівнях, їх часто називають стеками протоколів, а не просто протоколами [6].

2.2. Особливості будови протоколу TCP/IP

Протокол TCP/IP був розроблений ARPANET (мережа перспективних досліджень і розробок) за замовленням міністерства оборони США. Призначений для з'єднання мереж з різнорідними пристроями, скажемо, систем Sun з мейнфреймами, а мейнфреймів – з персональними комп'ютерами. Кожна половина імені протоколу "TCP/IP" означає його орієнтованість на рішення власної задачі.

Отже, TCP/IP складається не з двох частин - фактично це набір з декількох протоколів. Однак абревіатури IP і TCP відомі краще усіх. Протокол TCP/IP надзвичайно складний, у ньому передбачені численні параметри конфігурації.

Протокол IP (Internet Protocol) працює на мережному рівні, надаючи різним мережам стандартний набір правил і специфікацій для міжмережевої пакетної маршрутизації за допомогою IP-адрес. Протокол IP дозволяє встановлювати зв'язок як між локальними мережами, так і між окремими комп'ютерами. З іншого боку, протокол керування передачею даних (TCP – Transmission Control Protocol), працює на транспортному рівні моделі OSI. Він забезпечує прийом мережної інформації і трансляцію її уформу, "зрозумілу" мережі, і в такий спосіб організує взаємодію процесів між двома чи комп'ютерами клієнтами. IP можна уявити собі як частину, що задає правила встановлення зв'язку, a TCP – як частина, що відповідає за інтерпретацію даних.

Ви можете самі оцінити роботу TCP/IP по тим задачам, що він вирішує. Це – транспортний протокол Internet, системи, що з'єднує тисячі окремих комп'ютерів і мереж по всій планеті. Хоча TCP/IP спочатку призначався для використання університетами й армією, він став самим популярним протоколом, тому що дозволяє з'єднувати локальні мережі, UNIX-машини, мінікомп'ютери DEC VAX, а також і безліч комп'ютерів інших типів.

Перенесення пакета з комп’ютера на комп’ютер

Що відбувається, якщо комп'ютер який знаходиться на відстані відсилає дані на персональний комп'ютер головного офісу?

По-перше, засоби протоколу TCP забезпечують встановлення зв'язку, що гарантує дуплексний контроль помилок (контроль помилок даних в обох напрямках) між обома платформами.

По-друге, IP задає правила встановлення зв'язку і забезпечує з'єднання портів комп'ютерів. До цього часу відповідно до TCP підготовляються дані. Відповідна програма забирає їх, розділяє на менші частини, якщо їхній обсяг занадто великий, і вставляє в пакет новий заголовок ("адреса пересилки"), щоб гарантувати правильну доставку пакета. Крім того, у пакеті вказується тип даних які містять і їхній обсяг. Потім пакет конвертується в стандартний зашифрований формат і передається на персональний комп'ютер головного офісу. Нарешті, програма, яка встановлена на персональному комп'ютері в головному офісі, транслює шифрований пакет у власний формат відповідно до TCP.

У багатьох мережах, розкиданих по усьому світі, протокол TCP/IP використовується як стандартний. Це – єдиний засіб комунікації, що дозволяє зв'язуватися робочим станціям усіх типів – PC, Macintosh, UNIX. Крім того, він необхідний для виходу в Internet. TCP/IP працює трошки повільніше NetBEUI, однак витрати продуктивності компенсуються широкою підтримкою протоколу. І дійсно, краще працювати трошки повільніше, але мати можливість зв'язатися з усім світом, чим швидше, але в межах невеликої робочої групи.[2, 5]

2.3. Стек протоколів TCP/IP.

Ці протоколи орієнтовані на локальні та глобальні мережі, в яких якість з’єднувальних каналів не ідеальна. Вони дозволяють створювати мережі, комп’ютери в яких об’єднання один з іншим різними способами від високошвидкісних оптоволоконних кабелів і супутникових каналів до комутованих телефонних ліній. TCP/IP відповідає моделі OSI достатньо умовно і містить 4 рівні (Рис. 2.1).

Рис. 2.1. Рівні стека протоколів моделі OSI та TCP/IP.

Канальний рівень - відповідає за встановлення мережевого з'єднання в конкретній фізичній мережі. На цьому рівні працюють драйвер пристрою в операційній системі і відповідна мережева плата комп'ютера (Ethernet-протокол).

Мережевий рівень - основа сімейства протоколів TCP/IP. Саме на цьому рівні реалізується принцип міжмережевого з'єднання, зокрема маршрутизація пакетів. На мережевому рівні протокол реалізує ненадійну службу доставки пакетів по мережі від системи до системи без установлення з'єднання. Це означає, що буде виконане все необхідне для доставки пакетів, однак ця доставка не гарантується. Пакети можуть бути загублені, передані в неправильному порядку, продубльовані тощо. Служба, що працює без установлення з'єднання, обробляє пакети, незалежно один від одного. Але головне, що саме на цьому рівні приймається рішення про маршрутизацію пакета по міжмереже-вим з'єднанням.

Транспортний рівень- здійснює надійну передачу даних, на якому два основних протоколи, TCP (Transmission Control Protocol) iUDP (User Datagram Protocol), здійснюють зв'язок між машиною-відправником пакетів і машиною-адресатом пакетів.

Прикладний рівень- це прикладні програми типу клієнт-сервер, що базуються на протоколах нижніх рівнів. На відміну від протоколів інших трьох рівнів, протоколи прикладного рівня займаються деталями конкретного додатка, і для них звичайно не важливі способи передачі даних по мережі. Серед основних додатків TCP/IP, що присутні практично в кожній його реалізації, — протокол емуляції терміналу TELNET, протокол передачі файлів FTP, протокол електронної пошти SMTP (Simple Message Transfer Protocol), протокол керування мережею SNMP (Simple Network Management Protocol), використовуваний у системі World Wide Web протокол передачі гіпертексту HTTP і ін.[9]

Назва стеку протоколів TCP/IP складається з назв двох різних протоколів. Протокол IP (Internet Protocol) являє собою протокол нижнього (мережевого) рівня і відповідає за передачу пакетів даних в мережі. Він відноситься до так званих протоколів датаграмм і працює без підтверджень. Останнє означає, що при його використанні доставка пакетів даних не гарантується і не підтверджується. Не гарантується також і те, що пакети дійдуть до пункту призначення в тій послідовності, в якій вони були надіслані.

До протоколів мережевого рівня відноситься також протокол між мережевих керуючих повідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol), призначений для передачі маршрутизатором джерелу інформації про помилки при передачі пакету.

Очевидно, що зручніше передавати дані каналом, який коректно працює, доставляючи всі пакети по порядку. Тому над протоколом IP працює протокол передачі даних більш високого (транспортного) рівня — TCP (Transmission Control Protocol). Надсилаючи і приймаючи пакети через протокол IP, протокол TCP гарантує доставку всіх переданих пакетів даних в правильній послідовності.

Варто пам’ятати, що при використанні протоколу IP забезпечується більш швидка передача даних, оскільки не витрачається час на підтвердження прийняття кожного пакету. Є і інші переваги, одна з яких полягає в тому, що він дозволяє розчилати пакети даних в широкомовному режимі, в якому вони досягають всіх комп’ютерів фізичної мережі. Що ж стосується протоколу TCP, то для передачі даних з його допомогою необхідно створити канал зв’язку між комп’ютерами. Він і створюється за допомогою протоколу IP.

Для ідентифікації мережевих інтерфейсів використовують 3 типи адрес:

апаратну адресу (або MAC-адреса);
мережеву адресу (IP-адреса);
символьні (доменні) імена.

В рамках IP протоколу для створення глобальної системи адресації, яка не залежить від способів адресації вузлів в окремих мережах, використовується пара ідентифікаторів, яка складається з номера мережі і номера вузла. При цьому IP-адреса ідентифікує не окремий комп’ютер чи маршрутизатор, а одне мережеве з’єднання в складі мережі, в яку він входить; тобто кінцевий вузол може входити в декілька IP-мереж [8].

РОЗДІЛ 3. НАЛАШТУВАННЯ ПРОТОКОЛІВ TCP/IP ДЛЯ ОБМІНУ ДАНИМИ
3.1. Вимоги до конфігурації TCP/IP

Один з недоліків протоколу TCP/IP складається в труднощі його встановленням недосвідченими користувачами, оскільки необхідно задати безліч адрес і серверів. При використанні NetBEUI ви вказуєте ім'я комп'ютера, а при IPX/SPX – ідентифікатор мережі (network identifier) і дозволяєте системі призначити власний ідентифікатор вузла (node identifier), ґрунтуючись на адресі апаратних засобів мережної плати комп'ютера. Однак протокол TCP/IP вимагає вказівки безлічі адрес, а саме:

локальна IP-адреса;
IP-адреса сервера DNS (Domain Name Service – служба імен домена), що транслює адреси які легко запам'ятовуються людиною, наприклад, computer.company.com, в IP-адресі;
у мережах Windows NT, що використовує імена NetBIOS для ідентифікації комп'ютерів, варто вказати IP-адресу сервера WINS (Windows Internet Name Service – система присвоєння імен Internet для Windows), що транслює імена NetBIOS у IP-адреси;
шлюз (gateway) за замовчуванням (тобто портал (головний вхід) у наступний сегмент мережі), що необхідний також і для доступу в Internet;
число (яке називається "маскою підмережі”),що ідентифікує мережний сегмент у якому розташований даний комп'ютер;
якщо задіяне динамічне присвоєння IP-адрес, варто вказати IP-адресу сервера, що призначає IP-адреси.

Поруч із доменним ім'ям комп'ютер повинен мати унікальний числовий номер. Цей номер однозначно ідентифікується серед всіх комп'ютерів, які входять в мережу Internet. Цей номер і називається IP-адресою.

IP-адреса має довжину 32-біта і складається з чотирьох частин по 8 біт, які називаються октетами.

Кожна частина записується у вигляді десяткових значень розділених крапками. В IP-адресі виділяються дві частини: адреса мережі та адреса хоста. В даний час існує 5 категорій IP-адреси, які визначаються на основі типу адреси-мережі. Типи мережі називаються класом мережі. Ці класи відповідно позначаються літерами: A, B, C, D, E. В адресах класу А перший октет набуває значення від 1 до 126, а мережева частота адреси складається з одного октета. Тому число мереж класу А не перевищує 126, проте кожна мережа може включати більше 16 мільйонів комп'ютерів. Мережі класу А належать великим корпораціям і мережевим провайдерам.

В мережах класу В мережева адреса визначається двома октетами. Переше значення якого знаходиться в діапазоні 128-191. В адресі хоста знаходяться два останніх октета, тому в класі В визначено 16328 мережеві адреси, а в кожній мережі може бути видано 65534 адреси хоста. Мережі класу В належать великим організаціям і університетам.

В адресах класу С адреса займає 3 октета. Перше значення знаходиться в діапазоні 192-223. Такий порядок організації адреси дозволяє організувати близько 2 мільйонів мереж, проте кожна мережа може включати не більше ніж 354 хоста. Мережі класу С належать невеликим організаціям і установам.

Адреси класу D використовуються в службових цілях для одночасної передачі даних по багатьом адресах. Значення адреси першого октета знаходиться в межах 224-239.

В мережах класу Е перший октет набуває значення від 240-242. Не використовується, а зарезервований для використання в майбутньому. При обміні інформацією між протоколами TCP/IP використовуються тільки числові IP-адреси, а домені імена допомагають лише орієнтуватись, якій мережі належить той чи інший комп'ютер.

По суті, це програмна адреса комп'ютера, навідміну від апаратної адреси, "встроєного" в мережну плату. У двійковій форматі IP-адреса виглядає приблизно так:

11000000 01101010 01111110 11000001

У такому вигляді його нелегко зрозуміти користувачам, за винятком хіба що програмістів (і комп'ютерів). Тому, винятково для зручності, IP-адреси звичайно записують у форматі октетів, розділених крапками. У цьому форматі кожен байт із 32 бітів номера перетвориться в десяткове число.

192.106.126.193

Кожній мережній платі, що працює в мережі TCP/IP, привласнюється унікальна IP-адреса, що ідентифікує її у всіймережі, а не тільки в локальному сегменті.

Звідки беруться ці IP-адреси? Де довідатися, які числа варто включати в них? Відповідь залежить від "області охоплення" вашої мережі. Якщо ви створюєте IP-адреси для локальної мережі TCP/IP, що ніколи не буде підключена до Internet, то можете призначати їх до деякої міри довільно (досить тільки пам'ятати, що двом мережним платам не можна призначати однакову адресу). Якщо ж ви збираєтеся підключитися до Internet, необхідно одержати унікальні IP-адреси, звернувшись у міжнародну організацію Inter NIC.

Inter NIC - єдина організація, що уповноважена виділяти IP-адреси заінтересованим фірмам і організаціям. На перший погляд можна вважати, що вона виділяє групи IP-адрес, ґрунтуючись на розмірах організацій.З цією метою Inter NIC надає організації конкретні числа для першого байта (перших двох, чи трьох байтів), а для призначення інших адрес дозволяє організації використовувати номери, що залишилися, на власний розсуд. Так, наприклад, якщо ви запросили в Inter NIC набір адрес Internet, вам можуть надати набір, скажемо, 192.106.Х.Х. Це означало б, що всі ваші IP-адреси повинні починатися з префікса 192.106, але ви можете призначити номера (аж до 255) по власному бажані іншим двом октетам. Частину, призначену Inter NIC, називають полем мережі адреси, а ту, що призначено вами, – полем вузла (host portion).

Останній крок адресації Internet полягає в ідентифікації не власне комп'ютера, а підмережі, тобто тієї частини мережі, до якої комп'ютер входить. Це досягається не за допомогою зовнішньої мережевої адреси, як в адресах IPX/SPX, а з масками підмережі. Маска підмережі – число, яке можна "накласти" на IP-адресу. Якщо мережна частина IP-адрес комп'ютерів збігається з нею, значить, машина знаходяться в одній підмережі. У противному випадку, дві IP-адреси відносяться до різних підмереж.

Встановити зв'язок між двома комп'ютерами однієї підмережі не важко. Пристрої передають дані (відповідно до вимог протоколу TCP/IP) за допомогою широкомовної передачі, а комп'ютер, адреса якого збігається з зазначеним у пакеті IP, приймає дані. Якщо комп'ютеру однієї підмережі необхідно зв'язатися з комп'ютером в інший, – запит повинен надійти на маршрутизатор, що з'єднує підмережі. Маршрутизатор переглядає мережну адресу місця призначення, визначає, чи знаходиться він у даній підсмережі чи ні, а потім направляє пакет у наступну підмережу. Потім цей маршрутизатор перевіряє IP-адресу, місця призначення, визначає, чи знаходиться він у даній підмережі, і слідом за цим або передає повідомлення за допомогою широкомовної передачі, або знову направляє пакет в наступну підмережу. Ця процедура продовжується до виявлення потрібної підмережі.

Коли пакет надходить в місце призначення, протокол визначення адреси (ARP) перетворить IP-адресу в апаратну адресу мережної плати. Крім того, протокол ARP відповідає за трансляцію адрес вихідних даних [7].
3.2.Протокол IP v6

Наприкінці 1998 р. протокол IP – частина набору протоколів TCP/IP, що відповідає за маршрутизацію пакетів по мережі, – почали адаптувати до змін типів переданих даних і для поліпшення керування зростаючого графіка Internet. Зміни в протоколі дозволяють:

поліпшити адресацію, що підтримує більш довші (до 128 біт) адреси, а також кластерні адреси (cluster address) чи групові адреси(anycast address), що ідентифікують групи вузлів мережі TCP/IP;
спростити формати заголовків, що дозволяють компенсувати вплив на мережу громістких пакетів IP;
поліпшити підтримку розширень і параметрів, включаючи пробіл для порожніх розширень з метою полегшення зміни формату пакета (якщо це знадобиться надалі);
ввести мітки потоків, що ідентифікують потоки пакетів, що надходять з конкретного вузла;
ввести додаткові розширення, що підвищують можливість контролю помилок і ідентифікації користувачів, а також (при необхідності) захист даних.

Підвищена гнучкість маршрутизації.

Логічно IP-адреси зовсім нескладні: їхнє число не перевищує того, що можна "вижати" з 32 біт, тобто всього-на-всього 4 294 967 296 (близько 4 мільярдів), а кожен пристрій у Internet "вимагає" власної IP-адреси. Якщо взяти до уваги, що не всі адреси доступні, то це число додатково обмежується наступними причинами:

Десяткове значення кожного октету 32-бітової адреси не перевищує 255.
Багато адрес резервуються для цілей, відмінних від тих, для яких призначені звичайні IP-адреси. Наприклад, адреси, що починаються з 10 у першому октеті використовуються тільки локально.
Фірмам і організаціям видають групи адрес, якими вони розпоряджаються самостійно, незалежно від того, потрібні вони їм чи ні. Наприклад, всі адреси, що починаються з 192.233.х.х належать фірмі Novell. І навіть якщо адреса 192.233.54.5 у ній не використовується, ніхто,крім Novell, не зможе їм скористатися.

Для зменшення числа необхідних IP-адрес використовувалось кілька спроб (сервери DHCP для тимчасового виділення адрес, CIDR і т.п.). Однак число користувачів Internet росте, і незабаром будуть потрібні 128-бітові адреси. 128-бітові IP-адреси необхідні точно так само, як телефонні номери з 10 цифр – більш короткі ідентифікатори вже непридатні.

Для полегшення адресації пакетів групам користувачів (не обов'язково підмережам чи мережам) передбачається використання групових адрес (anycast address). Замість відсилання пакетів індивідуально кожному члену групи, ви повинні будете відсилати їхньому кластеру, що являє собою логічну, а не фізичну групу. Групові адреси (anycast addresses) замінять широкомовні адреси (broadcast address), використання яких передбачено протоколом IPv4.

Мітки потоків (Flow labelling).

Подовження адрес може заподіяти незручності користувачам, якою прийдеться їх вводити, однак спростить ідентифікацію комп'ютерів Internet. Інша проблема Internet, що викликає занепокоєння, – трафік.

На початку своєї появи Internet підтримувала невеликий трафік. Велику частину даних, переданих по мережі, складали файли і повідомлення електронної пошти. Однак згодом характер трафіка змінився. Тепер він складається з підтримки груп новин і дошок оголошень, що дозволяють посилати повідомлення на загальний огляд. З'явилися кімнати для переговорів (chat rooms) і Web. Крім того, у даний час стали можливі і телефонні переговори по Internet. Завантаження даними продовжує рости, і це викликано ростом числа служб і користувачів – вони самі по собі завантажують трафік значно більше, ніж передача файлів.

Однак уявіть собі на мить, що Internet – це безліч мереж, з'єднаних маршрутизаторами. Кожен маршрутизатор відповідає за ідентифікацію найкращого шляху передачі даних до місця призначення. З цією метою він повинен ідентифікувати місце призначення кожного прийнятого пакета, тобто відкрити і досліджувати безліч пакетів. Отож, у пакеті IPv6 є поле, де можна вказати конкретний потік, до якого відноситься пакет. Ідея така: якщо маршрутизатор установить, що пакет є частиною потоку пакетів, що йдуть в те саме місце, йому фактично немає потреби визначати, де знаходиться це місце, після того, як він досліджує перший же пакет у минаючій групі (flow group). За замовчуванням маршрутизатор повинний "пам'ятати" мітку потоку протягом шести секунд, однак цей час можна збільшити вручну.

Пріоритет пакета.

Іноді трафік Internet може стати настільки важким, що пакет може "загинути". Як правило, пакети відкидаються без обліку їхньої важливості. Однак пакетам IPv6 можна привласнювати пріоритети відповідно до призначення.

Значення пріоритетів розділені на два діапазони: 0–7 і 8–15. При перевантаженні мережі пакети з нижчим пріоритетом (номером) в межах даного діапазону відкидаються в першу чергу, причому кожен діапазон розглядається окремо. Іншими словами, пакет із пріоритетом 6 не обов'язково відкидається раніше пакета з пріоритетом 8, оскільки пакет із пріоритетом 6 у межах свого діапазону має вищий пріоритет.

Значення пріоритетів 0–7 використовують для вказівки пріоритету трафіка, для якого джерело забезпечує контроль перевантаження (congestioncontrol), тобто трафік, що використовує протокол вищого рівня (наприклад, TCP) для відстеження здатності системи керувати потоком даних, при перевантаженні системи переривається. Нижче приведені значення пріоритетів графіка з контролем перевантаження, передбачені специфікацією IPv6.

0 – трафік без пріоритету.

1 – трафік-"заповнювач" ("Filler" traffic) (мережні новини).

2 – передача, що необслуговується, даних (електронна пошта).

4 – передача великого обсягу, що обслуговується, даних (FTP, NFS).

6 – інтерактивний трафік (telnet, протокол дисплея).

7 – керуючий трафік Internet (маршрутизуючі протоколи, SNMP).
Пріоритети 3 і 5 зарезервовані на майбутні категорії. Значення 8–15 використовують для вказівки пріоритету трафіка, що не переривається у відповідь на перевантаження. До нього відносяться пакети мовної і відеоінформації, що відсилаються з постійною швидкістю. Вони не відзначені в специфікації, але, як правило, більш важлива інформація (скажемо, слабко помітний голос) повинна мати пріоритет вище, ніж інформація, що при передачі мала б чудову якість, але малоістотна (скажемо, високоякісна відеоінформація).

Підтримка найбільших пакетів.

Серед інших розширень (extensions), призначених для поліпшення "відгуку" IPv6 на умови роботи в Internet, можна відзначити ті, котрі дозволяють збільшити розмір пакетів IP, тобто нести більший обсяг корисних даних у порівнянні з IPv4. Це дуже корисна можливість, оскільки застосування великих пакетів дозволяє передати дані за допомогою меншого числа пакетів, що, у свою чергу, зменшує затримку при маршрутизації пакетів.

Без використання нових параметрів, таких як пріоритети і керування потоками, адресація пакетів була б значно складнішою. Якщо ж у пакеті цих установок не існує, нові можливості ігноруються. Перехід на новий протокол не відбувається автоматично.

Задача переходу від IPv4 до IPv6 аж ніяк не проста.

Не вдаючись у деталі, вкажу чотири методи переходу мережі на протокол IPv6:

Підтримка обох протоколів.
Включення в один пакет адрес для обох протоколів.
Створення тунелю IPv6 за допомогою протоколу IPv4.
Трансляція заголовків для того, щоб вузли IPv6 могли зв'язуватися з вузлами IPv4.

Якщо ж ви зважитеся пройти весь цей шлях, вам доведеться обновити всю мережу в наступному порядку.

Обновити сервер DNS для підтримки нових адрес.
Обновити вузли для підтримки як IPv4, так і IPv6.
Розгорнути обновлені вузли.
Обновити область (сегмент мережі) для повного переходу на протокол IPv6, причому обидва протоколи повинні підтримувати тільки граничні маршрутизатори.
Обновити маршрутизатори для повного переходу на протокол IPv6.
Розгорнути нові маршрутизатори.

Отже, ви обновляєте систему визначення імен, а потім, працюючи "зсередини", поширюєте IPv6 по всій мережі, причому по ходу процесу забезпечуєте сумісність протоколів [10].

1 2

скачати