Как работают сетевые устройства согласно сетевой модели OSI. На каком уровне эталонной модели osi работает маршрутизатор router
Работа сетевых устройств на уровнях модели OSI.
Для начала вспомним уровни эталонной сетевой модели OSI и инкапсулирование данных.
Посмотрите, как происходит передача данных между двумя соединенными компьютерами. Заодно Я выделю работу сетевой карты на компьютерах, т.к. именно она является сетевым устройством, а компьютер – в принципе нет. (Все картинки кликабельны - для увеличения картинки кликните по ней.)
Приложение на компьютере PC1 отправляет данные другому приложению находящемуся на другом компьютере PC2. Начиная с верхнего уровня (уровень приложений) данные направляются к сетевой карте на канальный уровень. На нём сетевая карта преобразует фреймы в биты и отправляет в физическую среду (например, кабель витую пару). На другой стороне кабеля поступает сигнал, и сетевая карта компьютера PC2 принимает эти сигнала, распознавая их в биты и формируя из них фреймы. Данные (содержащиеся в фреймах) декапсулируются к верхнему уровню, и когда доходят до уровня приложений, соответствующая программа на компьютере PC2 получает их.
Повторитель. Концентратор.
Репитер и концентратор работают на одном и том же уровне, поэтому касательно сетевой модели OSI они изображаются одинаково. Для удобства представлений сетевых устройств будем их отображать между нашими компьютерами.
Репитер и концентратор устройства первого (физического) уровня. Они принимают сигнал, распознают его, и пересылают сигнал далее во все активные порты.
Сетевой мост. Коммутатор.
Сетевой мост и коммутатор тоже работают на одном уровне (канальном) и изображаются они соответственно одинаково.
Оба устройства уже второго уровня, поэтому помимо распознавания сигнала (подобно концентраторам на первом уровне) они декапсулируют его (сигнал) в фреймы. На втором уровне сравнивается контрольная сумма трейлера (прицепа) фрейма. Затем из заголовка фрейма узнаётся MAC-адрес получателя, и проверяется его наличие в коммутируемой таблице. Если адрес присутствует, то фрейм обратно инкапсулируется в биты и отправляется (уже в виде сигнала) на соответствующий порт. Если адрес не найден, происходит процесс поиска этого адреса в подключенных сетях.
Маршрутизатор.
Как Вы видите, маршрутизатор (или роутер) – это устройство третьего уровня. Вот как примерно роутер функционирует: На порт поступает сигнал, и роутер распознаёт его. Распознанный сигнал (биты) формируют фреймы (кадры). Сверяется контрольная сумма в трейлере и MAC-адрес получателя. Если все проверки прошли успешно, фреймы формируют пакет. На третьем уровне маршрутизатор исследует заголовок пакета. В нем присутствует IP адрес пункта назначения (получателя). На основе IP-адреса и собственной таблицы маршрутизации роутер выбирает наилучший путь следования пакеты к получателю. Выбрав путь, роутер инкапсулирует пакет в фреймы, а затем в биты и отправляет их в виде сигналов на соответствующий порт (выбранный в таблице маршрутизации).
Заключение
В заключении Я объединил все устройства в одной картинке.
Теперь у Вас достаточно знаний, чтобы определить какие устройства и как работают. Если у Вас остались вопросы, задавайте их мне и в ближайшее время Вам или Я или другие пользователи непременно помогут.
infocisco.ru
Вопросы + ответы на допуск
Вопросы к экзамену по курсу “Сетевые технологии” СГАУ
1 семестр 2012/13 уч. год
Вопросы для допуска:
1. Наименование 1 уровня модели OSI ? – физический
2. Наименование 2 уровня модели OSI ? – канальный
3. Наименование 3 уровня модели OSI ? – сетевой
4. Наименование 4 уровня модели OSI ? – транспортный
5. Наименование 5 уровня модели OSI ? – сеансовый
6. Наименование 6 уровня модели OSI ? – представительский
7. Наименование 7 уровня модели OSI ? – прикладной
8. Номер физического уровня модели OSI ? – 1
9. Номер канального уровня модели OSI ? – 2
10. Номер сетевого уровня модели OSI ? – 3
11. Номер транспортного уровня модели OSI ? – 4
12. Номер сеансового уровня модели OSI ? – 5
13. Номер представительского уровня модели OSI ? – 6
14. Номер прикладного уровня модели OSI ? – 7
15. Назовите устройства, работающие на физическом уровне ? – концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры
16. Назовите устройства, работающие на канальном уровне ? – коммутаторы, мосты и другие устройства
17. Назовите устройства, работающие на сетевом уровне ? – маршрутизаторы
18. На каком уровне модели OSI работает концентратор (HUB) ? – физический
19. На каком уровне модели OSI работает медиа-конвертор (media-converter) ? – физический
20. На каком уровне модели OSI работает модем (modem) ? – физический (?)
21. На каком уровне модели OSI работает коммутатор (switch) ? – канальный
22. На каком уровне модели OSI работает мост (bridge) ? – канальный
23. На каком уровне модели OSI работает маршрутизатор (router) ? – сетевой
24. Домен какого типа образует концентратор (HUB) ? – домен коллизий
25. Домен какого типа образует коммутатор (Switch) ? – широковещательный домен
26. Что пропускает, а что нет концентратор (HUB) ?
Концентратор работает на 1 (первом) — физическом уровне сетевой модели OSI, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключенные) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (т.е. попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются аналогично сети Ethernet на других носителях - устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий.
27. Что пропускает, а что нет коммутатор (Switch) ?
Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.
28. Что пропускает, а что нет маршрутизатор (Router) ?
Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/расшифрование передаваемых данных и т. д.
Экзаменационные вопросы:
Основные понятия, стандарты и организации, действующие в области ИС.
Семиуровневая модель ВОС.
TCP/IP, распределение протоколов по уровням ВОС.
Протоколы IP , ARP , RARP.
Протоколы TCP , ICMP , UDP.
Протокол TCP, алгоритм скользящего окна.
IP-адресация, классы адресов, маска сети.
Разделение IP-сети на подсети, специальные адреса, частные адреса.
Механизм передачи информации в локальной сети.
Механизм передачи информации за пределы локальной сети.
Типы передачи пакетной информации (multicast, unicast, anycast, broadcast).
Технологии локальных сетей. Ethernet.
Адресация Ethernet, физические адреса.
СКС , основные принципы и стандарты.
Коммутаторы на основе коммутационной матрицы.
Коммутаторы с разделяемой памятью.
Коммутаторы с общей шиной.
Трехуровневая иерархическая модель сети.
Понятие петель. Широковещательный шторм.
Виртуальные локальные сети VLAN, Tagged и Untagged .
SpanningTreeProtocol(IEEE802.1D),RapidSpanningTreeProtocol(IEEE802.1w).
studfiles.net
8. На каком уровне модели osi работают сетевые службы?
На прикладном.
9. Пусть на двух компьютерах установлено идентичное программное и аппаратное обеспечение за исключением того, что драйверы сетевых адаптеров Ethernet поддерживают разные интерфейсы с протоколом сетевого уровня IP. Будут ли эти компьютеры нормально взаимодействовать, если их соединить в сеть?
Да, отличие межуровневых интерфейсов в стеке протоколов двух компьютеров не помешает их сетевому взаимодействию.
Лекция 2 3 4
1. Какие из следующих утверждений верны всегда?
а) каждый интерфейс маршрутизатора имеет сетевой адрес; ДА
б) каждый интерфейс моста/коммутатора имеет сетевой адрес; Нет, не всегда, так как для выполнения своих основных функций, относящихся к физическому и канальному уровням, MAC-адреса не требуются. Однако в некоторых случаях, например, для удаленного управления или в некоторых других случаях, интерфейсуназначается MAC- адрес. .
в) каждый маршрутизатор имеет собственный сетевой адрес; Нет, сетевые адреса присваиваются каждому интерфейсу, а не целиком маршрутизатору. Отдельный адрес может быть присвоен блоку управления.
г) каждый интерфейс маршрутизатора имеет МАС-адрес. Да, всегда.
2. Какие из приведенных адресов не могут быть использованы в качестве IP-адресов сетевого интерфейса для узлов Интернета? Для синтаксически правильных адресов определите их класс: А, В, С, D или Е. Варианты адресов:
а) 223.13.123.245; б) 225.0.0.105; в) 194.87.45.0; г) 10.24.255.252;
д) 125.24.255.255; е) 157.213.255.305; ж) 129.12.255.255; з) 127.0.23.255;
и) 1.0.0.13; к) 221.1.1.1; л) 192.134.216.255; м) 193.256.254.11.
3. Пусть IP-адрес некоторого узла подсети равен 108.5.18.167, а значение маски для этой подсети – 255.255.240.0. Определите номер подсети. Какое максимальное число сетевых интерфейсов может быть в этой подсети?
4. Пусть вам ничего не известно о структуре сети, но в вашем распоряжении имеется следующая таблица соответствия IP-адресов и DNS-имен нескольких узлов сети.
| IP-адрес узла | 123.1.0.01 | 123.1.0.02 | 123.1.0.03 | 123.1.0.04 | ? | ? |
| DNS-имя узла | w1.etu.ru | w2.etu.ru | w3.etu.ru | w4.etu.ru | w5.etu.ru | w6.etu.ru |
Что вы можете сказать об IP-адресах узлов, имеющих DNS-имена w5.etu.ru и w6.etu.ru?
Вероятнее всего 123.1.0.05, 123.1.0.06
5. Пусть вам ничего не известно о структуре сети, но вы знаете DNS-имена некоторых узлов: w1.mgu.ru, w4.mgu.ru и w3.dept.ru. Что вы можете сказать о том, насколько близко территориально находятся они относительно друг друга. Варианты ответов:
а) узел w1.mgu.ru расположен ближе к w6.mgu.ru, чем к w3.dept.ru;
б) узел w1.mgu.ru расположен ближе к w3.dept.ru, чем к w6.mgu.ru;
в) ничего определенного.
6. Сколько ARP-таблиц имеет компьютер? Маршрутизатор?
Поскольку ARP-таблица строится для каждого интерфейса, то их число для каждого из перечисленных устройств равно количеству их сетевых интерфейсов.
7. Протокол ARP функционально можно разделить на клиентскую и серверную части. Опишите, какие функции вы отнесли бы к клиентской части, а какие – к серверной?
Arp-pзапрос - клиент, arp-ответ - сервер
8. Сколько DHCP-серверов достаточно, чтобы обслужить сеть, разделенную двумя маршрутизаторами? Достаточно одного, если использовать DHCP –агентов.
9. Какое максимальное количество подсетей теоретически можно организовать, если в вашем распоряжении имеется сеть класса В? Какое значение должна при этом иметь маска?
Ответ . Максимум можно организовать 16 385 подсетей. При этом маска должна иметь значение 255.255.255.252
Для нумерации подсетей и узлов в сети класса В отводится ОБЩЕЕ адресное поле размером два байта. Следовательно, чем меньше разрядов адресного поля отводится под нумерацию узлов, тем больше разрядов остается для нумерации сетей и тем большее число сетей можно организовать. Максимальное число сетей соответствует случаю, когда все сети имеют минимально возможное число узлов. Попробуем для начала отвести под нумерацию узлов только один бит, а оставшиеся 15 – под нумерацию подсетей. В таком случае на каждую подсеть придется только два адреса, задаваемые значениями бита 0 и 1. Однако ни тот, ни другой адрес не может быть использован для адресации конечных узлов, так как в такой вырожденной сети эти адреса являются зарезервированными неопределенным и широковещательным адресами. Следовательно, одного бита для адресации узлов даже самой маленькой подсети недостаточно. Отведем для этой цели два бита. С их помощью можно задать 4 адреса: 00, 01, 10, 11. Два из них 00 и 11 являются зарезервированными, а оставшиеся два – 01 и 10 могут быть использованы для адресации сетевых интерфейсов. Оставшиеся 14 битов можно использовать для нумерации подсетей, количество которых равно 16 385. Маска для такой структуризации сети – 255.255. 255. 252.
10. В студенческом общежитии живет 200 студентов и каждый из них имеет собственный ноутбук. В общежитии оборудована специальная комната, в которой развернута компьютерная сеть, имеющая 25 коннекторов для подключения компьютеров. Время от времени студенты работают в этом компьютерном классе, подключая свои ноутбуки к сети. Каким количеством IP-адресов должен располагать администратор этой компьютерной сети, чтобы все студенты могли подключаться к сети, не выполняя процедуру конфигурирования своих ноутбуков при каждом посещении компьютерного класса?
25+2
studfiles.net
1.3.3. Уровни модели osi
Физический уровень
Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например, крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.
Канальный уровень
На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например, в Ethernet и frame relay. В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канальный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов "точка-точка" (как часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы PPP и LAP-B. В таких случаях для доставки сообщений между конечными узлами через всю сеть используются средства сетевого уровня. Именно так организованы сети X.25. Иногда в глобальных сетях функции канального уровня в чистом виде выделить трудно, так как в одном и том же протоколе они объединяются с функциями сетевого уровня. Примерами такого подхода могут служить протоколы технологий ATM и frame relay. В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу поверх них непосредственно протоколов прикладного уровня или приложений, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней. Например, существует реализация протокола управления сетью SNMP непосредственно поверх Ethernet, хотя стандартно этот протокол работает поверх сетевого протокола IP и транспортного протокола UDP. Естественно, что применение такой реализации будет ограниченным - она не подходит для составных сетей разных технологий, например Ethernet и X.25, и даже для такой сети, в которой во всех сегментах применяется Ethernet, но между сегментами существуют петлевидные связи. А вот в двухсегментной сети Ethernet, объединенной мостом, реализация SNMP над канальным уровнем будет вполне работоспособна. Тем не менее для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня - сетевой и транспортный.
Сетевой уровень
Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Начнем их рассмотрение на примере объединения локальных сетей. Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией, например топологией иерархической звезды. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержания петлевидных избыточных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень. На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением. В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального уровня. Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от hop - прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. На рис. 1.27 показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами А и В данной сети пролегают два маршрута: первый через маршрутизаторы 1 и 3, а второй через маршрутизаторы 1, 2 и 3. Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например надежности передачи. В общем случае функции сетевого уровня шире, чем функции передачи сообщений по связям с нестандартной структурой, которые мы сейчас рассмотрели на примере объединения нескольких локальных сетей. Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.
Рис. 1.27. Пример составной сети
Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие "номер сети". В этом случае адрес получателя состоит из старшей части - номера сети и младшей - номера узла в этой сети. Все узлы одной сети должны иметь одну и ту же старшую часть адреса, поэтому термину "сеть" на сетевом уровне можно дать и другое, более формальное определение: сеть - это совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети. На сетевом уровне определяются два вида протоколов. Первый вид - сетевые протоколы (routed protocols) - реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршрутизации (routing protocols). С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов - Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют их сути. Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.
Транспортный уровень
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов. Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими приложениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является система транспортировки данных в сети, обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже транспортного - сетевым, канальным и физическим. Так, например, если качество каналов передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня, не обремененных многочисленными проверками, квитированием и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства нижних уровней изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает, используя максимум средств для обнаружения и устранения ошибок, - с помощью предварительного установления логического соединения, контроля доставки сообщений по контрольным суммам и циклической нумерации пакетов, установления тайм-аутов доставки и т. п. Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell. Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями. Остальные три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень
Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень
Прикладной уровень (Application layer) - это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Приведем в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.
Сетезависимые и сетенезависимые уровни
Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями. Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети. Три верхних уровня - прикладной, представительный и сеансовый - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet на высокоскоростную технологию 100VG-AnyLAN не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней. Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений. На рис. 1.28 показаны уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют опосредовано через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор). На рис. 1.29 показано соответствие функций различных коммуникационных устройств уровням модели OSI.
Рис. 1.28. Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели OSI
Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, службами, поддерживаемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.
Рис. 1.29. Соответствие функций различных устройств сети уровням модели OSI
studfiles.net
НА КАКОМ УРОВНЕ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ OSI РАБОТАЕТ МАРШРУТИЗАТОР - это должен знать каждый
Репитер и концентратор работают на одном и том же уровне, поэтому касательно сетевой модели OSI они изображаются одинаково. На компьютере-отправителе данные, поступившие от Прикладного уровня, на этом уровне переводятся в общепонятный промежуточный формат. Программное обеспечение на каждом уровне читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню.
Репитер и концентратор устройства первого (физического) уровня. Оба устройства уже второго уровня, поэтому помимо распознавания сигнала (подобно концентраторам на первом уровне) они декапсулируют его (сигнал) в фреймы. На втором уровне сравнивается контрольная сумма трейлера (прицепа) фрейма.
Как Вы видите, маршрутизатор (или роутер) – это устройство третьего уровня. Если все проверки прошли успешно, фреймы формируют пакет. На третьем уровне маршрутизатор исследует заголовок пакета. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата.
После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровню представления. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню. Как видно из описания, протокольные сущности одного уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении всегда участвуют посредники — средства протоколов нижележащих уровней.
Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней. Представительский уровень (уровень представления; англ.presentation layer) обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных.
На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или шифрование/расшифрование, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально. Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней.
Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.
Физический уровень модели OSI
Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений.
Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Транспортный уровень (англ.transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Канальный уровень (англ.data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть.
Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. В качестве адреса хоста ICX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.
Далее описываются устройства и протоколы, работающие на каждом уровне модели OSI. Замыкает таблицу соответствие модели TCP/IP. Описывает среду передачи данных, методы кодирования информации, физические параметры кабельной системы и применяемые разъемы.
Отвечает за формирование кадров, физическую адресацию устройств, проверку контрольной суммы и поддерживает возможность отправки уведомлений о доставке при отсутствии вышестоящих уровней. Выполняет протокольную адресацию данных и отвечает за передачу данных между сетями. На этом уровне выполняется маршрутизация. Некоторые из протоколов модели OSI транспортного уровня не предусматривают вообще уведомлений о доставке. Задача установить соединения после проверки корректности данных, предоставленных представительским уровнем.
Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Уровень 6, Представительский (Presentation), определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами.
Читайте также:
koldernc.ru
Соответствие сетевого оборудования уровням модели OSI. Физическая структуризация локальных сетей.
Соотношение между функциями сетевых устройств и уровнями модели OSI показано на рисунке:
Повторитель, который регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.
Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера - это уже функция канального уровня.
Мосты выполняют большую часть своей работы на канальном уровне. Для них сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.
Физическая структуризация.Основные средства структуризации: повторители, концентраторы. Повторители используются для соединения кабельной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторители улучшают физические характеристики, мощность, форму сигналов, а также синхронность следования.
Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физ. сегментов называется концентратором/HUB. Концентраторы характерны практически для всех базовых технологий локальных сетей – Ethernet(а), ArcNet, TokenRing(б). Концентраторы повторяют сигналы,пришедшие с одного из своих портов на другие. Разница состоит в том, на каких именно портах эти сигналы повторяются. Например, в технологии Ethernet концентратор повторяет сигналы на всех портах, а в TokenRing сигнал повторяется на одном соседнем порте.
Физическая структуризация сети не позволяет справиться с такими проблемами, как дефицит пропускной способности и возможность использовать в разных частях сети разную пропускную способность.
38. Объединение сетей на канальном уровне с помощью повторителей (концентраторов).
Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей, отдельными ЛВС и подсетями любого уровня.
Повторитель -устройство,которое регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.
Для преодоления ограничения на размеры сети и увеличения протяженности сети до 925 м были созданы повторители для передачи данных в сетях Ethernet.
Повторитель представляет собой "неинтеллектуальное" устройство со следующими характеристиками:
- повторитель регенерирует сетевые сигналы, позволяя передавать их дальше;
- повторители используются обычно в линейных кабельных системах, таких как Ethernet;
- повторители работают на физическом уровне - нижнем уровне стека протоколов; протоколы высокого уровня не используются;
- повторители применяются обычно в одном здании;
- связанные повторителем сегменты становятся частью одной и той же сети и имеют один и тот же сетевой адрес;
- каждый узел в сетевом сегменте имеет свой собственный адрес; узлы в расширенных сегментах не могут иметь те же адреса, что и узлы существующих сегментов, так как становятся частью одного сетевого сегмента.
Основная функция повторителя (repeater) - повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель представляет собой довольно простое устройство, работающее на физическом уровне (или на уровне 1 модели OSI) и выполняющее функцию усиления сигнала, проходящего в той среде, к которой он подключен. Сигнал входит на повторитель с одного из его портов, затем усиливается и заново синхронизируется, и, наконец, в усиленной форме ретранслируется через все остальные порты. В стандартных повторителях есть лишь два порта, но на более современных или многопортовых повторителях портов может быть больше.
Объединение сетей с помощью мостов. Принципы работы моста. Два типа мостов IEEE 802.1d. 40. Прозрачный мост. Архитектура прозрачного моста. Проблема петель. Ограничения мостов и коммутаторов. 41. Мост с маршрутизацией от источника. Удаленный мост.
Мост - это устройство, которое обеспечивает взаимосвязь двух (реже нескольких) локальных сетей посредством передачи кадров из одной сети в другую с помощью их промежуточной буферизации. Мост, в отличие от повторителя, не старается поддержать побитовый синхронизм в обеих объединяемых сетях. Вместо этого он выступает по отношению к каждой из сетей как конечный узел. Он принимает кадр, буферизует его, анализирует адрес назначения кадра и только в том случае, когда адресуемый узел действительно принадлежит другой сети, он передает его туда.
Для передачи кадра в другую сеть мост должен получить доступ к ее разделяемой среде передачи данных в соответствии с теми же правилами, что и обычный узел.
Таким образом мост, изолирует трафик одного сегмента от трафика другого сегмента, фильтруя кадры. Так как в каждый из сегментов теперь направляется трафик от меньшего числа узлов, то коэффициент загрузки сегментов уменьшается
Мост не только снижает нагрузку в объединенной сети, но и уменьшает возможности несанкционированного доступа, так как пакеты, предназначенные для циркуляции внутри одного сегмента, физически не появляются на других, что исключает их "прослушивание" станциями других сегментов.
По принадлежности к разным типам сетей различают локальные, глобальные (удаленные) мосты. Эти мосты отличаются по типам своих сетевых портов. Локальные мосты поставляются с портами, предназначенными для подключения к LAN. Как правило, для соединения устройств в таких сетях используется коаксиальный и волоконно-оптический кабель или витая пара. Одним из самых важных достоинств локальных мостов является их способность соединять локальные сети, использующие разные среды. Глобальные мосты устанавливаются в сетях передачи информации на большие расстояния (сети WAN\MAN). При этом глобальные мосты могут быть оборудованы локальными портами.
По своему принципу действия мосты подразделяются на два типа. Мосты первого типа выполняют так называемую маршрутизацию от источника (Source Routing), метод, разработанный фирмой IBM для своих сетей Token Ring. Этот метод требует, чтобы узел-отправитель пакета размещал в нем информацию о маршруте пакета. Другими словами, каждая станция должна выполнять функции по маршрутизации пакетов. Второй тип мостов осуществляет прозрачную для конечных станций передачу пакетов (Transparent Bridges).
Алгоритм “маршрутизации от источника. В этой сети мосты могут не содержать адресную базу данных. Они вычисляют маршрут прохождения кадра, исходя из информации, хранящейся в полях самого кадра. Узел сети, которому необходима связь с другим узлом, посылает ему специальный кадр-исследователь (Explorer Frame). Этот кадр содержит специальный идентификатор, предназначенный для мостов с алгоритмом “маршрутизация от источника”. После получения этого кадра такой мост записывает информацию о направлении, с которого получен кадр, и свое собственное имя в специальное поле в кадре, которое называется разделом записи о маршруте (Routing Information Field). Поле этого мост передает кадр по всем доступным ему направлениям, за исключением того, по которому кадр был принят. В результате в сети возникает множество копий одного и того же кадра-исследователя. К узлу, который должен получить пакет, приходят сразу несколько копий кадра – одна на каждый возможный маршрут. При этом каждый полученный кадр-исследователь содержит записи о мостах, через которые он проходил. После получения всех кадров-исследователей узел выбирает один из возможных маршрутов и посылает ответ узлу-отправителю. Как правило, выбирается тот маршрут, по которому пришел первый кадр исследователь, так как он, вероятно, является самым быстрым (время прохождения кадра исследователя минимально). В ответе содержится полная информация о маршруте, по которому должны направляться все остальные кадры. После определения маршрута узел-отправитель использует этот маршрут достаточно длительное время при посылке пакетов получателю.
Термин “прозрачные” мосты объединяет большую группу устройств. Если рассматривать устройства этой группы с точки зрения решаемых ими задач, то эту группу можно разделить на три подгруппы: Прозрачные мосты (transparent bridges) объединяют сети с едиными протоколами канального и физического уровней модели OSI; Транслирующие мосты (translating bridges) объединяют сети с различными протоколами канального и физического уровней; Инкапсулирующие мосты(encapsulating bridges) соединяют сети с едиными протоколами канального и физического уровня через сети с другими протоколами.
Прозрачные мосты наиболее широко распространены. Для этих мостов локальная сеть представляется как набор МАС-адресов устройств, работающих в сети. Мосты просматривают эти адреса для принятия решения о дальнейшем пути передачи кадра. Для анализа адреса кадр записывается во внутренний буфер моста. Мосты не работают с информацией, относящейся к сетевому уровню. Они ничего не знают о топологии связей сегментов или сетей между собой. Поэтому мосты совершенно прозрачны для протоколов, начиная с сетевого и выше. Мосты позволяют объединить несколько локальных сетей в единую логическую сеть. Соединяемые локальные сети образуют сетевые сегменты такой логической сети.
По сравнению с прозрачной маршрутизацией “маршрутизация от источника” может вызвать дополнительные накладные расходы, которые приводят к незначительному уменьшению производительности сети. Но у последней есть также много преимуществ. Например, рабочая станция сама выбирает маршрут. Выбор оптимального маршрута не возможен при прозрачной маршрутизации. Маршрутизация от источника также предоставляет более широкие возможности управления передачей информации, так как вся информация о маршруте содержится в самом передаваемом пакете.
При прохождении кадра через прозрачный мост происходит его регенерация и трансляция с одного порт на другой. Прозрачные мосты учитывают и адрес отправителя, и адрес получателя, которые берутся из получаемых кадров локальных сетей. Адрес отправителя необходим мосту для автоматического построения базы данных адресов устройств. Эта база данных называется МАС-таблицей. В ней устанавливается соответствие адреса станции определенному порту моста.
Основные принципы работы моста: обучение, фильтрация, передача и широковещание. После получения кадров мост проверяет их целостность при помощи контрольной суммы. Неправильные кадры при этом отбрасываются. После успешной проверки мост сравнивает адрес отправителя с имеющимися в базе данных адресами. Если адрес отправителя еще не заносился в базу данных, он добавляется в нее. В результате мост узнает адреса устройств в сети и таким образом происходит процесс его обучения. Благодаря способности к обучению к сети могут добавляться новые устройства без реконфигурации моста.
Кроме адреса отправителя, мост анализирует и адрес получателя. Этот анализ необходим для принятие решения о дальнейшем пути передачи кадра. Мост сравнивает адрес получателя с адресами, хранящимися в базе данных. Если адрес получателя принадлежит тому же сегменту, что и адрес отправителя, то мост не пропускает этот кадр в другой сегмент, или, иными словами, “фильтрует” этот кадр. Эта операция помогает предохранить сегменты сети от заполнения избыточным трафиком. Если адрес получателя присутствует в базе данных и принадлежит другому сегменту, мост определяет, какой из его портов связан с этим сегментом. После получения доступа к среде передачи этого сегмента, мост передает в него кадр. Такой процесс иногда называют продвижением.
Если запись о каком-либо адресе получателя отсутствует в базе или этот адрес является широковещательным, мост перелает кадр на все свои порты, за исключением порта, принявшего кадр. Такой процесс называется широковещанием (broadcasting) или затоплением (flooding) сети. Широковещание гарантирует, что кадр будет доставлен во все сегменты сети и, естественно, получателю.
Так как рабочие станции могут переноситься из одного сегмента в другой, мосты должны периодически обновлять содержимое своих адресных баз. В этой связи записи в адресной базе делятся на два типа – статические и динамические.
Проблема петель. Пакет бесконечно циркулирует по активной петле, а мосты постоянно обновляют записи в базе, соответствующего адреса . Сеть засоряется ненужным трафиком, а мосты входят в состояние "вибрации", постоянно обновляя свои базы данных
Коммутаторы Ethernet подобно мостам и маршрутизаторам способны сегментировать сети Ethernet. Как и многопортовые мосты коммутаторы пе-редают пакеты между портами на основе адреса получателя, включенного в каждый пакет. Реализация коммутаторов обычно отличается от мостов в ча-сти возможности организации одновременных соединений между любыми парами портов устройства – это значительно расширяет суммарную пропуск-ную способность сети. Более того, мосты в соответствии со стандартом IEEE 802.1d должны получить пакет целиком до того, как он будет передан адре-сату, а коммутаторы могут начать передачу пакета, не приняв его полностью..
infopedia.su
1.16. Маршрутизаторы. Их место в сетевой модели osi.
Среди протоколов канального уровня некоторые обеспечивают доставку данных в сетях с произвольной топологией, но только между парой соседних узлов (например, протокол PPP), а некоторые - между любыми узлами (например, Ethernet), но при этом сеть должна иметь топологию определенного и весьма простого типа, например, древовидную.
При объединении в сеть нескольких сегментов с помощью мотов или коммутаторов продолжают действовать ограничения на ее топологию: в получившейся сети должны отсутствовать петли. Действительно, мост или его функциональный аналог - коммутатор - могут решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. В то же время наличие избыточных связей, которые и образуют петли, часто необходимо для лучшей балансировки нагрузки, а также для повышения надежности сети за счет существования альтернативного маршрута в дополнение к основному.
Сетевой уровень позволяет передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети.
Реализация протокола сетевого уровня подразумевает наличие в сети специального устройства - маршрутизатора. Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по крайней мере две).
Маршрутиза́тор или ро́утер (от англ. router) — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI между различными сегментами сети. Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и является более совершенным по своей функциональности, чем сетевой мост.
Зам.Маршрутиза́тор – устройство, имеющее более одного сетевого интерфейса. (В.В. Кузнецов).
В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Задачу выбора маршрутов из нескольких возможных решают маршрутизаторы, а также конечные узлы.
Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
Маршрутизатор выбирает маршрут на основании своего представления о текущей конфигурации сети и соответствующего критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает время прохождения маршрута, которое в локальных сетях совпадает с длиной маршрута, измеряемой в количестве пройденных узлов маршрутизации (в глобальных сетях принимается в расчет и время передачи пакета по каждой линии связи).
Для того, чтобы иметь информацию о текущей конфигурации сети, маршрутизаторы обмениваются маршрутной информацией между собой по специальному протоколу. Протоколы этого типа называются протоколами обмена маршрутной информацией (или протоколами маршрутизации).
Источник:
http://www.citforum.ru/nets/ip/glava_1.shtml#_1_3
1.17. Понятие маршрута. Принципы построения таблиц маршрутизации.
Сетевой уровень позволяет передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети. Реализация протокола сетевого уровня подразумевает наличие в сети специального устройства - маршрутизатора. Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по крайней мере две).
Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его успешной доставки узлу назначения, на основании так называемых таблиц маршрутизации (routing tables). В этой таблице в столбце "Адрес сети назначения" указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В каждой строке таблицы маршрутизации указывается один IP-адрес - адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. В случае, если в таблице маршрутов имеется более одной строки, соответствующей одному и тому же адресу сети назначения, то при принятии решения о передаче пакета используется та строка, в которой указано наименьшее значение в поле "Расстояние до сети назначения". При этом под расстоянием понимается любая метрика, используемая в соответствии с заданным в сетевом пакете классом сервиса.
Существуют различные алгоритмы построения таблиц для одношаговой маршрутизации. Их можно разделить на три класса:
алгоритмы фиксированной маршрутизации,
алгоритмы простой маршрутизации,
алгоритмы адаптивной маршрутизации.
Независимо от алгоритма, используемого для построения таблицы маршрутизации, результат их работы имеет единый формат. За счет этого в одной и той же сети различные узлы могут строить таблицы маршрутизации по своим алгоритмам, а затем обмениваться между собой недостающими данными, так как форматы этих таблиц фиксированы. Поэтому маршрутизатор, работающий по алгоритму адаптивной маршрутизации, может снабдить конечный узел, применяющий алгоритм фиксированной маршрутизации, сведениями о пути к сети, о которой конечный узел ничего не знает.
Фиксированная маршрутизация. Этот алгоритм применяется в сетях с простой топологией связей и основан на ручном составлении таблицы маршрутизации администратором сети. Алгоритм часто эффективно работает также для магистралей крупных сетей, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали.
Различают одномаршрутные таблицы, в которых для каждого адресата задан один путь, и многомаршрутные таблицы, определяющие несколько альтернативных путей для каждого адресата. При использовании многомаршрутных таблиц должно быть задано правило выбора одного из них. Чаще всего один путь является основным, а остальные - резервными.
Простая маршрутизация. Алгоритмы простой маршрутизации подразделяются на три подкласса:
Случайная маршрутизация - пакеты передаются в любом, случайном направлении, кроме исходного.
Лавинная маршрутизация - пакеты передаются во всех направлениях, кроме исходного (применяется в мостах для пакетов с неизвестным адресом доставки).
Маршрутизация по предыдущему опыту - таблицы маршрутов составляются на основании данных, содержащихся в проходящих через маршрутизатор пакетах. Именно так работают прозрачные мосты, собирая сведения об адресах узлов, входящих в сегменты сети. Такой способ маршрутизации обладает медленной адаптируемостью к изменениям топологии сети.
Адаптивная маршрутизация. Это основной вид алгоритмов маршрутизации, применяющихся маршрутизаторами в современных сетях со сложной топологией. Адаптивная маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.
Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами.
Источник:
http://www.citforum.ru/nets/ip/glava_4.shtml#_4_3
studfiles.net
