/ Protokollok / Kapcsolat

A TCP / IP név a család két fő protokolljából származik - a TCP (Transmission Control Protocol) és az IP (Internet Protocol). Ők felelősek a számítógépek közötti megbízható adatátvitelért. Az IP szorosan kapcsolódik az IP-cím fogalmához - a hálózatban lévő számítógép egyedi címéhez.

TCP - szállítási protokoll

Ennek a protokollnak megfelelően minden üzenetet megközelítőleg azonos méretű és formátumú csomagokra (IP csomagokra) vágnak, ezeket a csomagokat egymástól függetlenül számozzák és továbbítják, és az eredeti üzenetet a célállomáson a fogadott csomagokból állítják össze. Egy csomag elvesztése esetén kérelmet küldhet annak újraküldésére (vagy kérheti az összes csomag megismétlését). Bizonyos esetekben az újraküldésnek nincs értelme, például amikor hangot és képet valós időben továbbítanak.

IP protokoll - útválasztási protokoll

E protokoll szerint minden csomagnak, a benne beágyazott adatok kivételével, csak 20 bájt hosszú fejléc van. Ez tartalmazza a feladó számítógépének címét (IP-cím) és a címzett címét, valamint egyéb információkat, amelyek szükségesek a csomagok helyes összeszereléséhez a rendeltetési helyen.
Helyi hálózatokban a csomag továbbításának útját a hálózat geometriai szerkezete és lehetséges módok csomópontok kapcsolatai. Ennek ismeretében megadhatja az adatok pontos útvonalát, amikor üzenetet továbbít a helyi hálózat egyik számítógépről a másikra.
A nagy kiterjedésű hálózatokban és az interneten az egyes csomagok útvonalát dinamikusan határozzák meg az átvitel során. Ez garantálja az alkatrészek optimális terhelését és a rendszer ellenállását az egyes szakaszok károsodásával szemben. Speciális eszközök - útválasztók - választják ki a csomag útvonalát, és elküldik a hálózat következő csomópontjára. A dinamikus útválasztás elvét rugalmas útválasztásnak nevezzük.

Az ARPANET 1969-es fejlesztése során az Egyesült Államokban először alkalmazták a csomagváltás és a rugalmas útválasztás elveit. Ezért tekintik az ARPANET-et az Internet TCP / IP prototípusának - az internet alapjának
A felhasználó leggyakrabban alkalmazásprotokollokkal foglalkozik.Minden alkalmazásprotokollnak megvan a maga vagy Internet szolgáltatása.
Például, HTTP protokoll WWW dokumentumokkal foglalkozik - Weboldalak, a felhasználók a HTTP protokollon dolgoznak.
FTP protokoll lehetővé teszi az információk fájlokon keresztüli továbbítását a hálózaton keresztül.
Postaköltség POP és SMTP protokollok kapcsolat biztosítása a levelező szerverekkel, levelek küldése és kézbesítése.
NNTP protokoll lehetővé teszi, hogy együttműködjön a hírszolgálattal.

TCP / IP adatátviteli protokoll

Az internet, amely hálózatok hálózata és rengeteg különféle helyi, regionális és vállalati hálózatok, működik és fejlődik az egyetlen TCP / IP adatátviteli protokoll használatának köszönhetően. A TCP / IP kifejezés két protokoll nevét tartalmazza:

• Transmission Control Protocol (TCP) - szállítási protokoll;
• Az Internet Protocol (IP) egy útválasztási protokoll.

Útválasztási protokoll. Az IP protokoll lehetővé teszi az információk átadását a hálózaton lévő számítógépek között. Fontoljon meg egy munkát ennek a protokollnak analógia útján az információk továbbítása rendes postai úton. Annak érdekében, hogy a levél célba érjen, a borítékon feltüntetik a címzett (akinek a levelet elküldik) és a feladó címét (akitől a levelet elküldik).

Hasonlóképpen, a hálózaton keresztül továbbított információt "borítékba csomagolják", amelyre a címzett és a küldő számítógép IP-címe van felírva, például: "Címzett: 198.78.213.185", "Feladó: 193.124.5.33". A boríték számítógépes nyelvű tartalmát hívjuk IP csomagés bájtok gyűjteménye.

A közönséges levelek továbbításakor azokat először a feladóhoz legközelebb eső postára szállítják, majd a postahivatal-lánc mentén továbbítják a címzetthez legközelebb eső postához. A köztes postahivatalokban a leveleket válogatják, vagyis meghatározzák, hogy melyik következő postára küldjék el az egyik vagy másik levelet.

A célszámítógép felé vezető úton az IP-csomagok számos köztes internetes szerveren is áthaladnak, amelyeken a műveletet végrehajtják. útvonalválasztás... Az útválasztás eredményeként az IP-csomagok egyik internetes szerverről a másikra irányulnak, fokozatosan megközelítve a fogadó számítógépet.

Internet Protocol (IP) biztosítja az IP-csomagok útválasztását, vagyis az információk továbbítását a küldő számítógépről a fogadó számítógépre.

Az információ továbbításának útvonalának meghatározása. Az Internet "földrajza" jelentősen eltér a megszokottól. Az információ megszerzésének sebessége nem a webkiszolgáló távoli elhelyezkedésétől függ, hanem a köztes szerverek számától és a kommunikációs vonalak minőségétől (azok sávszélesség), amelyen keresztül információt csomópontról csomópontra továbbítanak.

Elég könnyű megismerkedni az információk átadásának útjával az interneten. Különleges program A Windows része a tracert.exe lehetővé teszi annak nyomon követését, hogy mely kiszolgálókon keresztül és milyen késéssel továbbítják az információkat a kiválasztott internetes szerverről a számítógépre.

Nézzük nyomon, hogyan valósul meg az Internet "moszkvai" részében található információkhoz való hozzáférés az egyik legnépszerűbb keresőszerverhez Orosz Internet www.rambler.ru.

Az információátadás útvonalának meghatározása

2. Az ablakban MS-DOS munkamenet amikor a rendszer kéri a parancs megadására.

3. Egy idő után megjelenik az információátadás nyoma, vagyis a csomópontok listája, amelyeken keresztül információkat továbbítanak a számítógépére, valamint a csomópontok közötti átvitel ideje.

Az információátviteli útvonal nyomon követése azt mutatja, hogy a www.rambler.ru szerver 7 komló távolságra van tőlünk, vagyis az információkat hat közbenső internetes szerveren keresztül továbbítják (az MTU-Inform és a Demos moszkvai szolgáltatók szerverein keresztül). ). A csomópontok közötti információátvitel sebessége meglehetősen nagy, egy "ugrás" 126-138 ms-ot vesz igénybe.

Szállítási protokoll. Most képzeljük el, hogy többoldalas kéziratot kell postán elküldenünk, de a levél nem fogad csomagokat és csomagokat. Az ötlet egyszerű: ha a kézirat nem fér el egy szokásos postai borítékban, akkor azt szét kell bontani lapokra, és több borítékban kell elküldeni. Ebben az esetben a kézirat lapjait meg kell számozni, hogy a címzett tudja, milyen sorrendben kapcsolják össze ezeket a lapokat később.

Az interneten hasonló helyzet gyakran előfordul, amikor a számítógépek nagy fájlokat cserélnek. Ha egy ilyen fájlt teljes egészében elküld, akkor az hosszú ideig "eltömítheti" a kommunikációs csatornát, és hozzáférhetetlenné teheti más üzenetek küldéséhez.

Ennek megakadályozása érdekében a küldő számítógépen egy nagy fájlt fel kell osztani apró részekre, meg kell sorozni és külön IP csomagokban kell szállítani a fogadó számítógépre. A fogadó számítógépen össze kell állítania a forrásfájlt az egyes részekből a megfelelő sorrendben.

Átviteli vezérlő protokoll (TCP), azaz a szállítási protokoll biztosítja a fájlok IP-csomagokra bontását az átvitel során és a fájlok összeszerelését a fogadás során.

Érdekes, hogy az útválasztásért felelős IP protokoll esetében ezek a csomagok teljesen függetlenek egymástól. Ezért az utolsó IP-csomag jól megelőzheti az első IP-csomagot útközben. Előfordulhat, hogy még ezeknek a csomagoknak a szállítási útvonala is teljesen más lesz. A TCP azonban megvárja az első IP-csomagot, és a megfelelő sorrendben állítja össze a forrásfájlt.

Az IP csomagok cseréjének idejének meghatározása. Az IP-csomagok cseréjének ideje helyi számítógépés az Internet szervert a mellékelt ping segédprogram segítségével lehet meghatározni operációs rendszer Ablakok. A segédprogram négy IP-csomagot küld a címre a megadott címetés mutatja az egyes csomagok összesített átviteli és vételi idejét.

Az IP csomagok cseréjének idejének meghatározása

1. Csatlakozzon az internethez, írja be a [Programs-MS-DOS Session] parancsot.

2. Az ablakban MS-DOS munkamenet amikor a rendszer kéri a parancs megadására.

3. Az ablakban MS-DOS munkamenet Megjelenik a próbajel áthaladásának eredménye négy kísérletben. A válaszidő jellemzi a kommunikációs vonalak teljes sebességének paramétereit a szervertől a helyi számítógépig.

Gondolkodó kérdések

1. Mi biztosítja a globális holisztikus működését számítógép hálózat Internet?

Gyakorlati feladatok

4.5. Nyomon követheti az internet "amerikai" szegmensében található egyik legnépszerűbb internetes kereső szerverről (www.yahoo.com) érkező információk útvonalát.

4.6. Határozza meg az IP-csomagok cseréjének idejét a www.yahoo.com szerverrel.

Az internet, amely hálózatok hálózata és rengeteg különféle helyi, regionális és vállalati hálózatot egyesít, egyetlen TCP / IP adatátviteli protokoll használatának köszönhetően működik és fejlődik. A TCP / IP kifejezés két protokoll nevét tartalmazza:

Átviteli vezérlő protokoll (TCP) - szállítási protokoll;

Internet Protocol (IP)- útválasztási protokoll.

Útválasztási protokoll. Az IP protokoll lehetővé teszi az információk átadását a hálózaton lévő számítógépek között. Vizsgáljuk meg ennek a protokollnak a működését analóg módon az információ továbbításával a szokásos levelezés segítségével. Annak érdekében, hogy a levél célba érjen, a borítékon feltüntetik a címzett (akinek a levelet elküldik) és a feladó címét (akitől a levelet elküldik).

Hasonlóképpen, a hálózaton keresztül továbbított információt "borítékba csomagolják", amelyre a befogadó és a küldő számítógépek IP-címeit "írják", például "Címzett: 198.78.213.185", "Feladó: 193.124.5.33". A boríték számítógépes nyelvű tartalmát hívjuk IP csomag és bájtok gyűjteménye.

A közönséges levelek továbbítása során azokat először a feladóhoz legközelebb eső postára szállítják, majd a postahivatalok láncolatán keresztül továbbítják a címzetthez legközelebb eső postához. A köztes postahivatalokban a leveleket válogatják, vagyis meghatározzák, hogy melyik következő postára kell elküldeni egy-egy levelet.

A célszámítógép felé vezető úton az IP-csomagok számos köztes internetes szerveren is áthaladnak, amelyeken a műveletet végrehajtják. útvonalválasztás. Az útválasztás eredményeként az IP-csomagok egyik internetes szerverről a másikra irányulnak, fokozatosan megközelítve a fogadó számítógépet.

Az információ továbbításának útvonalának meghatározása. Az Internet „földrajza” jelentősen eltér a megszokott földrajztól. Az információ megszerzésének sebessége nem a webkiszolgáló távoli elhelyezkedésétől függ, hanem a köztes szerverek számától és a kommunikációs vonalak minőségétől (sávszélességüktől), amelyeken keresztül az információ csomópontról csomópontra továbbítódik.

Meglehetősen könnyű megismerkedni az információk átadásának útjával az interneten. Különleges program tracert.exe, amely a Windows része, lehetővé teszi annak nyomon követését, hogy mely kiszolgálókon és milyen késleltetéssel továbbítják az információkat a kiválasztott internetes szerverről a számítógépre.

Szállítási protokoll... Most képzeljük el, hogy többoldalas kéziratot kell postán elküldenünk, de a levél nem fogad csomagokat és csomagokat. Az ötlet egyszerű: ha a kézirat nem fér el egy szokásos postai borítékban, akkor azt szét kell bontani lapokra, és több borítékban kell elküldeni. Ebben az esetben a kézirat lapjait meg kell számozni, hogy a címzett tudja, milyen sorrendben kapcsolják össze ezeket a lapokat később.

Az interneten hasonló helyzet gyakran előfordul, amikor a számítógépek nagy fájlokat cserélnek. Ha egy ilyen fájlt egészében küld, akkor az hosszú ideig "eltömítheti" a kommunikációs csatornát, és hozzáférhetetlenné teszi más üzenetek küldéséhez.

Ennek megakadályozása érdekében a küldő számítógépen egy nagy fájlt fel kell osztani apró részekre, meg kell sorozni és külön IP csomagokban kell szállítani a fogadó számítógépre. A fogadó számítógépen össze kell állítania a forrásfájlt az egyes részekből a megfelelő sorrendben.

Érdekes, hogy az útválasztásért felelős IP protokoll esetében ezek a csomagok teljesen függetlenek egymástól. Ezért az utolsó IP-csomag jól megelőzheti az első IP-csomagot útközben. Előfordulhat, hogy még ezeknek a csomagoknak a szállítási útvonala is teljesen más lesz. A TCP azonban megvárja az első IP-csomagot, és a megfelelő sorrendben állítja össze a forrásfájlt.

A Transmission Control Protocol (TCP), amely egy átviteli protokoll, rendelkezik a fájlok IP-csomagokra osztásáról az átvitel során, és a fájlok összeállításáról a fogadás során.

A segédprogram segítségével meghatározható az IP-csomagok cseréjének ideje a helyi számítógép és az internetes szerver között ping, amely a műtő része Windows rendszerek... "A segédprogram négy IP-csomagot küld a megadott címre, és megmutatja az egyes csomagok teljes adási és vételi idejét.

A TCP / IP hálózaton lévő számítógép három címmel (de nem kevesebb, mint kettővel) rendelkezhet:

• A számítógép helyi címe. A csomópontokhoz helyi hálózatok A MAC-cím hálózati adapter... Ezeket a címeket a gyártók rendelik hozzá, és egyedi címek.
• 4 bájtos IP-cím, például 109.26.17.100. Ezt a címet hálózati szinten használják. A rendszergazda hozzárendeli a számítógépek és útválasztók konfigurálásakor.
• Szimbolikus azonosító-név (DNS), például www.hely

Hálózati protokollok

A hálózati protokoll olyan szabálykészlet, amely lehetővé teszi az adatcserét a hálózatot alkotó eszközök között, például kettő között hálózati kártyák(1. ábra).

Rizs. 1. A hálózati protokoll fogalmának illusztrációja

A verem egy többrétegű protokollok halmaza, amelyek egy csoportba vannak egyesítve.

A TCP / IP protokoll verem a két protokoll, amelyek az internet kommunikációjának gerincét képezik. A TCP protokoll az átvitt információt részekre (csomagokra) bontja és megszámozza. Minden csomag IP-n keresztül kerül elküldésre a címzettnek. Ezután a TCP protokoll segítségével ellenőrizzük, hogy az összes csomag érkezett-e. Amikor az összes adag beérkezik, a TCP a megfelelő sorrendbe rendezi őket, és egyetlen egésszé állítja össze őket. Ennek a protokollnak két változatát használják az interneten:

• IPv4 irányítható hálózati protokoll. A protokoll ezen verziójában a hálózat minden csomópontjához 32 bites IP-címet (azaz 4 oktetet vagy 4 bájt) rendelnek.
• Az IPv6 lehetővé teszi, hogy jelentősen megszólítson nagy mennyiség csomópontok, mint az IPv4. Az Internet Protocol 6-os verziója 128 bites címeket használ, és lényegesen több címet képes azonosítani.

A V6 IP-címeket X: X: X: X: X: X: X: X formában írjuk, ahol X van hexadecimális szám, amely 4 karakterből áll (16 bit), és mindegyik szám mérete 4 bit. Mindegyik szám 0 és F között mozog. Íme egy példa a 6: 1080: 0: 0: 0: 7: 800: 300C: 427A verzió IP-címére. Egy ilyen rekordban jelentéktelen nullák elhagyhatók, így a cím: 0800: töredéke 800:.

IP-címeket szokás úgy írni, hogy a teljes címet oktettekre bontják (8), minden oktettet tizedes számként írunk, a számokat pontok választják el. Például a cím

10100000010100010000010110000011
úgy írták

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131

Rizs. 2 Egy cím fordítása kettes számrendszer decimális

A gazdagép IP-címe egy IP-hálózati számból áll, amely a cím felső részét foglalja el, és az adott hálózaton található állomásszámból, amely az alsó részt foglalja el.
160.81.5.131 - IP-cím
160.81.5. - hálózati szám
131 - gazdaszám

Alapvető protokollok (IP, TCP, UDP)

A TCP / IP egy halmaz gyűjtőneve hálózati protokollok különböző szinteken használják az interneten. A TCP / IP jellemzői:

• Szoftvertől és hardvertől függetlenül kifejlesztett nyílt protokoll szabványok;
• Függetlenség a fizikai átviteli közegtől;
• Egyedi címzési rendszer;
• Magas szintű szabványosított protokollok a szokásos egyéni szolgáltatásokhoz.

Rizs. 3 TCP / IP protokoll verem

A TCP / IP protokoll verem 4 rétegre oszlik:

• Alkalmazott
• Szállítás
• Internetmunka
• Fizikai és csatorna.

Az adatokat csomagokban továbbítják. A csomagoknak fejlécük és végük van, amelyek szolgáltatási információkat tartalmaznak. A magasabb szintről származó adatokat alacsonyabb szintű csomagokba illesztik be.

Rizs. 4 Példa a TCP / IP verem csomagolására

Fizikai és adatkapcsolati réteg.
A TCP / IP-verem nem jelenti azt, hogy speciális adathordozó-hozzáférési réteg protokollokat és fizikai adathordozókat használna. Az átviteli médiához való hozzáféréstől kezdve az IP-modullal való interfészre van szükség az IP-csomagok továbbításának biztosításához. Biztosítani kell azt is, hogy annak a gazdagépnek az IP-címét, amelyre az IP-csomagot MAC-címre küldik, konvertálni kell. Gyakran a teljes protokollkötegek hozzáférési rétegként működhetnek az átviteli adathordozón, akkor beszélünk IP-ről ATM-en, IP-ről IPX-en, IP-ről X.25-en stb.

Internet réteg és IP protokoll.

Ez a réteg az IP protokollon alapul.

IP (Internet Protocol) - Internet protokoll.

Az első IPv4 szabványt az RFC-760 határozza meg (DoD szabványú Internet Protocol J. Postel Jan-01-1980)

Az IPv4 legújabb verziója az RFC-791 (Internet Protocol J. Postel Sep-01-1981).

Az első IPv6-szabványt az RFC-1883 (Internet Protocol, 6. verzió (IPv6) specifikációja, S. Deering, R. Hinden, 1995. december) határozza meg.

Az IPv6 legújabb verziója az RFC-2460 (Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification S. Deering, R. Hinden 1998 December).

Fő feladatok:

• Címzés
• útvonalválasztás
• Datagram töredezettség
• Adatátvitel

Az IP protokoll adatblokkokat juttat el egyik IP-címről a másikra.

Egy adott protokoll funkcióit megvalósító programot gyakran modulnak hívnak, például „IP-modul”, „TCP-modul”.

Amikor az IP modul kap egy IP-csomagot az alsó rétegtől, ellenőrzi a cél IP-címet.

• Ha az IP csomag meg van címezve ez a számítógép, akkor a belőle származó adatokat feldolgozásra elküldik a magasabb szintű modulnak (melyiket az IP csomag fejlécében adják meg).
• Ha az IP csomag célcíme valaki másé, akkor az IP modul két döntést hozhat: az első az IP csomag megsemmisítése, a második az, hogy továbbküldje a rendeltetési helyre, meghatározva a követendő útvonalat - ez mit csinálnak a routerek.

Szükség lehet arra is, a különböző jellemzők, ossza fel az IP-csomagot töredékekre (töredezettség), majd állítsa össze egyetlen egésszé a fogadó számítógépen.

Ha az IP modul bármilyen okból nem tudja kézbesíteni az IP csomagot, akkor az megsemmisül. Ebben az esetben az IP modul hibaüzenetet küldhet ennek az IP-csomagnak a forrásszámítógépére; az ilyen értesítéseket az ICMP protokoll segítségével küldik, amely az IP modul szerves része. Az IP protokollnak nincs más eszköze az adatok helyességének ellenőrzésére, az átadásuk megerősítésére, az IP csomagok helyes sorrendjének biztosítására, a számítógépek közötti kapcsolat előzetes létrehozására. Ez a feladat a szállítási réteghez van hozzárendelve.

Rizs. 5 IP datagram szerkezet. 32 bites szavak.

Verzió - az IP protokoll verziója (például 4 vagy 6)

A zag hossza. Az IP csomag fejlécének hossza.

A szolgáltatás típusa (TOS - a szolgáltatás típusa) - A szolgáltatás típusa ().

A TOS fontos szerepet játszik a csomagirányításban. Az Internet nem garantálja a kért TOS-t, de sok útválasztó figyelembe veszi ezeket a kéréseket, amikor az útvonalról dönt (OSPF és IGRP).

Datagram azonosító, zászlók (3 bit) és töredékmutató - Az eredeti csomag széttöredezettségével létrehozott csomagok felismerésére szolgál.

Idő élni (TTL - time to live) - minden útválasztó 1-gyel csökkenti azt, hogy a csomagok ne vándoroljanak örökké.

Protokoll - Protokoll azonosító felső szint jelzi, hogy a csomag mely felső réteg protokollhoz tartozik (például: TCP, UDP).

útvonalválasztás

Az IP átirányítható, és útválasztási információkat igényel.

Az útválasztási információk a következők lehetnek:

• Statikus (az útválasztási táblákat kézzel írják)
• Dinamikus (az útválasztási információkat speciális protokollok terjesztik)

Dinamikus útválasztási protokollok:

• A RIP (Routing Information Protocol) az útválasztási információk továbbítására szolgáló protokoll, az útválasztók dinamikusan készítenek útválasztási táblázatokat.
• Az OSPF (Open Shortest Path First) egy belső útválasztási protokoll.
• IGP (Interior Gateway Protocols) - belső útválasztási protokollok, az útválasztási információkat egyetlen autonóm rendszerben osztják szét.
• EGP (Exterior Gateway Protocols) - külső útválasztási protokollok, elosztják az útválasztási információkat autonóm rendszerek között.
• A BGP (Border Gateway Protocol) egy határ router protokoll.
  ICMP protokoll
• Az ICMP (Internet Control Message Protocol) az IP-protokoll kiterjesztése, amely lehetővé teszi hibaüzenetek vagy tesztüzenetek továbbítását.
  Egyéb szolgáltatás IP protokollok
• IGMP (Internet Group Management Protocol) - lehetővé teszi a multicast megszervezését az IP használatával.
• Az RSVP (Resource Reservation Protocol) egy erőforrás-foglalási protokoll.
  Az ARP (Address Resolution Protocol) az IP-címek és a linkréteg-címek átalakítására szolgáló protokoll.

Szállítási réteg

A szállítási réteg protokolljai átlátható adatátvitelt biztosítanak két alkalmazásfolyamat között. Az a folyamat, amely adatokat fogad vagy küld a szállítási réteg segítségével, ezen a rétegen egy portszámnak nevezett számmal azonosul. Így a portszám (vagy egyszerűbben a port) a forrás és a cél cím szerepét tölti be a szállítás szintjén.

Az átjárótól kapott csomagjának fejlécét elemezve a szállítási modul a fogadó portszám alapján meghatározza, hogy az alkalmazás melyik feldolgozási folyamatához továbbítja az adatokat, és továbbítja ezeket az adatokat a megfelelő alkalmazás folyamatának. A címzett és a feladó portszámait az adatokat küldő szállítási modul írja a fejlécbe; a szállítási réteg fejléc egyéb szolgáltatási információkat is tartalmaz; a fejléc formátuma a használt szállítási protokolltól függ.

A szállítási rétegben két fő protokoll létezik: UDP és TCP.

Megbízható üzenet kézbesítési protokoll TCP

A TCP (Transfer Control Protocol) egy átviteli vezérlő protokoll, a TCP-t olyan esetekben használják, amikor garantált üzenet kézbesítésre van szükség.

Először és legújabb verzió TCP - RFC-793 (Átviteli vezérlő protokoll: J. Postel Sep-01-1981).

Főbb jellemzők:

Az ablak mérete az a bájtok száma, amelyeket a vevő visszaigazolás nélkül kész elfogadni.

Ellenőrző összeg- álcímet, címet és adatokat tartalmaz.

Sürgős mutató - jelzi a sürgős adatok utolsó bájtját, amelyre azonnal válaszolni kell.

URG - sürgősségi jelző, tartalmazza a "Sürgősség jelző" mezőt, ha = 0, akkor a mező figyelmen kívül marad.

Az ACK - megerősítési jelző tartalmazza az „Elismételési szám, ha = 0 mezőt, akkor a mező figyelmen kívül marad.

PSH - a jelzés push műveletet igényel, a TCP modulnak sürgősen el kell küldenie a csomagot a programnak.

RST - a kapcsolat megszakításának jelzője, a kapcsolat elutasítására szolgál

SYN - jelző a sorszámok szinkronizálására, a kapcsolat létrehozásakor használatos.

FIN - az átviteli zászló vége a feladó oldalán

UDP protokoll

Az UDP (Universal Datagram Protocol) egy univerzális adatátviteli protokoll, könnyebb szállítási protokoll, mint a TCP.

Az UDP első és utolsó verziója az RFC-768 (User Datagram Protocol J. Postel Aug-28-1980).

A fő különbségek a TCP-vel szemben:

• Az UDP modulok között nincs kapcsolat.
• Nem osztja szét az üzenetet továbbítás céljából
• Ha egy csomag elveszett, nem küldünk továbbviteli kérelmet

Az UDP-t akkor használják, ha nincs szükség garantált csomagkézbesítésre, például a video és audio, a DNS streamingjéhez (mivel az adatok kevések). Ha az ellenőrzőösszeg ellenőrzése hibát tár fel, vagy ha a szükséges porthoz kapcsolt folyamat nem létezik, akkor a csomagot figyelmen kívül hagyják (megsemmisítik). Ha a csomagok gyorsabban érkeznek, mint amennyit az UDP modul képes feldolgozni, akkor a bejövő csomagokat sem veszik figyelembe.

7. ábra UDP datagram szerkezet. 32 bites szavak.

Az UDP csomag nem minden mezőjét kell kitölteni. Ha az elküldött datagram nem jelent választ, akkor nullákat lehet elhelyezni a feladó címének helyén.

Valós idejű protokoll RTP

Az RTP (Real Time Protocol) egy valós idejű alkalmazások szállítási protokollja.

Az RTCP (Real Time Control Protocol) egy visszacsatolt szállítási protokoll egy RTP alkalmazáshoz.

A táblázat világosan mutatja a hálózati maszkokat.

Az első két bejegyzés azt jelzi, hogy az útválasztó a megfelelő IP interfészeken keresztül függetlenül küldi a datagrammákat annak a hálózatnak címezve, amelyhez közvetlenül csatlakozik. Az összes többi datagrammot továbbítjuk a G2-nek (194.84.0.118). A se0 interfész soros kapcsolatot jelöl - dedikált vonalat.

2.3.5. Statikus útvonalak létrehozása

Az útvonal táblázat kitölthető különböző utak... A statikus útválasztást akkor alkalmazzák, ha az alkalmazott útvonalak nem változhatnak az idő múlásával, például a fent tárgyalt gazdagép és útválasztó esetében, ahol egyszerűen nincsenek alternatív útvonalak. A statikus útvonalakat a hálózat vagy a csomópont rendszergazdája konfigurálja.

A fenti példából származó rendes gazdagép esetében elegendő csak az átjáró címét (az alapértelmezett útvonal következő útválasztója) megadni, a táblázat többi bejegyzése nyilvánvaló, és a gazdagép, ismerve a saját IP-címét és a hálózati maszkot , önállóan beírhatja őket. Az átjáró címe manuálisan is megadható, vagy automatikusan megszerezhető a TCP / IP-verem DHCP-szerveren keresztül történő konfigurálásakor (lásd az „Internet Technologies” kurzus „Dinamikus IP-cím hozzárendelése” laboratóriumát).

2.3.6. Dinamikus útválasztás

Hálózatok komplex topológiával történő kombinálása esetén, amikor az egyik csomópontból a másikba vezető útvonalaknak több lehetősége van és (vagy) amikor a hálózatok állapota (topológia, kommunikációs csatornák minősége) az idő múlásával megváltozik, az útvonal táblákat dinamikusan állítják össze különféle útválasztási protokollok használatával. Ne feledje, hogy az útválasztási protokollok valójában nem irányítják az adatgrammokat - ezt egyébként az IP modul végzi, az útválasztási táblázat bejegyzéseinek megfelelően, amint azt fentebb tárgyaltuk. Az útválasztási protokollok bizonyos algoritmusok alapján dinamikusan szerkesztik az útválasztási táblázatot, vagyis hozzáadják és törlik a bejegyzéseket, miközben a bejegyzések egy részét statikusan még mindig megadhatja a rendszergazda.

A munka algoritmusától függően vannak távolság vektor távolságvektor protokollok és protokollok link állapotok(link állapot protokollok).

Az alkalmazási terület szerint fel van osztva protokollokra külső(külső) és belső(belső) útválasztás.

Távolság-vektor protokollok implementálja a Bellman-Ford algoritmust. Munkájuk általános sémája a következő: minden útválasztó rendszeresen sugároz információkat az általa ismert összes hálózat távolságától ( Távolságvektor). A kezdeti időpontban természetesen csak azokról a hálózatokról küldenek információkat, amelyekhez az útválasztó közvetlenül csatlakozik.

Ezenkívül minden útválasztó, miután kapott valakitől távolsági vektort, a kapott információknak megfelelően kijavítja a már meglévő adatait a hálózatok elérhetőségéről, vagy újakat ad hozzá, megjelölve azt az útválasztót, ahonnan a vektort kapta következő útválasztó a hálózati adatok felé vezető úton. Egy idő után az algoritmus konvergál és az összes útválasztó rendelkezik információkkal az összes hálózathoz vezető útvonalról.

A távolságvektor protokollok csak kis hálózatokon működnek jól. Munkájuk algoritmusát a 4. fejezet tárgyalja részletesebben. A távolsági vektor technológia fejlődése - a BGP-ben használt „útvektorok”.

Munkában link állapot protokollok Minden útválasztó figyeli a szomszédaival való kapcsolatok állapotát, és amikor az állapot megváltozik (például amikor a kapcsolat megszakad), küld egy üzenetet, amely után az összes többi útválasztó frissíti az adatbázisát és újraszámolja az útvonalakat. A távolságvektor-protokollokkal ellentétben a kapcsolati állapot-protokollok minden útválasztón létrehoznak egy adatbázist, amely leírja a teljes hálózati grafikont, és lehetővé teszi az útvonalak helyi és ezért gyors kiszámítását.

Egy ilyen típusú közös protokoll, OSPF, a Shortest Path First (SPF) algoritmuson alapul, amely az E.W.Dijkstra által javasolt grafikonon a legrövidebb út megtalálásához szolgál.

A kapcsolatállapot-protokollok sokkal bonyolultabbak, mint a távolságvektor-protokollok, de gyorsabb, optimálisabb és helyes útvonalszámítást biztosítanak. A kapcsolati állapotú protokollokat az 5. fejezet OSPF protokolljával részletesebben tárgyaljuk.

A belső útválasztási protokollokat (például RIP, OSPF; együttesen IGP-nek hívják - belső átjáró protokollok) használják a belső útválasztókon autonóm rendszerek ... Az autonóm rendszer az Internet legnagyobb megosztottsága, amely ugyanazon útválasztási politikával és általános adminisztrációval rendelkező hálózatok összesítése, például a Global One és az oroszországi ügyfelek hálózatainak összesítése.

A belső útválasztási protokoll hatóköre nem feltétlenül fedi le a teljes autonóm rendszert, hanem csak néhány hálózati összekapcsolást, amely az autonóm rendszer részét képezi. Hívni fogunk egy ilyen uniót hálózati rendszer , vagy egyszerűen rendszer, néha az ebben a rendszerben működő útválasztási protokoll megjelölésével, például: RIP rendszer, OSPF rendszer.

útvonalválasztás között végrehajtott autonóm rendszerek határvonal(határ) útválasztók, amelyek útvonaltábláit külső útválasztási protokollok segítségével állítják össze (együttesen EGP - Exterior Gateway Protocols). A külső útválasztási protokollok sajátossága, hogy az útvonalak kiszámításakor nemcsak a hálózati grafikon topológiáját kell figyelembe venniük, hanem azokat a politikai korlátozásokat is, amelyeket az autonóm rendszerek adminisztrációja rótt más autonóm rendszerek forgalmának hálózataikon keresztül történő irányítására. Jelenleg a BGP a leggyakoribb külső útválasztási protokoll.

2.4. IP Datagram fejléc formátum

Az IP datagramma fejlécből és adatokból áll.

A datagram fejléc 32 bites szavakból áll, és változó hosszúságú, az Opciók mező méretétől függően, de mindig 32 bit többszörösében. A fejléc után azonnal következnek a datagramban továbbított adatok.

Fejléc formátum:

A fejléc mezők jelentése a következő.

Ver(4 bit) - IP protokoll verzió, in jelenleg a 4. verziót használják, az új formatervezési minták száma 6-8.

IHL (Internet fejléc hossza)(4 bit) - a fejléc hossza 32 bites szavakban; hatótávolság elfogadható értékek 5-től (a fejléc minimális hossza, nincs „Opciók” mező) 15-ig (azaz legfeljebb 40 bájt opció lehet).

TOS (Szolgáltatás típusa)(8 bit) - A mező értéke meghatározza a datagram prioritását és a kívánt útválasztási típust. TOS bájt struktúra:

A három legkevésbé jelentős bit („Precedencia”) határozza meg a datagram prioritását:

111 - hálózatkezelés

110 - átjáró kezelése

101 - CRITIC-ECP

100 - több, mint azonnali

011 - azonnal

010 - azonnal

001 - sürgős

000 - általában

A D, T, R, C bitek meghatározzák az útválasztás kívánt típusát:

D (késés) - útvonal kiválasztása minimális késéssel,

T (Átbocsátás) - az útvonal kiválasztása a legnagyobb átviteli sebességgel,

R (Megbízhatóság) - az útvonal kiválasztása maximális megbízhatósággal,

C (Cost) - az útvonal kiválasztása a minimális költség mellett.

A datagramban az alábbiak közül csak egyet lehet beállítani bitek D, T, R, C... A bájt legjelentősebb bitje nincs felhasználva.

A prioritások tényleges figyelembevétele és az útvonal kiválasztása a TOS bájt értéke szerint az útválasztótól, annak függvénye szoftverés beállításokat. Az útválasztó támogathatja az útvonal kiszámítását az összes TOS-típus esetében, részben vagy figyelmen kívül hagyva a TOS-t. Az útválasztó figyelembe veheti a prioritás értékét az összes datagramm feldolgozásakor, vagy olyan datagrammok feldolgozása során, amelyek csak korlátozott hosztokból származnak, vagy teljesen figyelmen kívül hagyhatja a prioritást.

Teljes hossz(16 bit) - a teljes datagram hossza oktettben, beleértve a fejlécet és az adatokat, a maximális érték 65535, a minimum 21 (fejléc opciók nélkül és egy oktett az adatmezőben).

Azonosító (azonosító)(16 bites), Zászlók(3 bit), Töredék eltolás(13 bit) az adatprogramok töredezettségére és összeállítására használják, és az alábbiakban a 2.4.1-ben tárgyaljuk részletesebben.

TTL (Time to Live)(8 bit) - A datagram "élettartama". A küldő állította be, másodpercben mérve. Minden útválasztó, amelyen keresztül a datagram halad, felülírja a TTL értéket, miután kivonja a datagram feldolgozásához szükséges időt belőle. Mivel az útválasztókon az adatok feldolgozási sebessége jelenleg magas, egy datagram általában kevesebb, mint egy másodpercet vesz igénybe, így gyakorlatilag minden útválasztó kivon egyet a TTL-ből. A TTL = 0 elérésekor a datagram megsemmisül, és megfelelő ICMP üzenetet lehet küldeni a feladónak. A TTL vezérlés megakadályozza, hogy a datagram hurkolódjon a hálózat körül.

Jegyzőkönyv(8 bit) - meghatározza azt a programot (a verem felsőbb protokollja), amelybe a datagram adatait tovább kell továbbítani. Néhány protokoll kódot a 2.4.1. Táblázat mutat be.

IP protokoll kódok

Fejléc ellenőrző összeg(16 bit) - a fejléc ellenőrző összege 16 bit, kiegészítve a biteket a fejléc 16 bites szavainak összegével. Az ellenőrző összeg kiszámítása előtt a "Fejléc ellenőrző összeg" mező törlődik. Mivel az útválasztók megváltoztatják a fejlécmezők egy részének értékét a datagram feldolgozásakor (legalábbis a „TTL” mezőt), az ellenőrző összeget minden útválasztó újraszámolja. Ha hibát találnak az ellenőrző összeg ellenőrzése során, akkor a datagram megsemmisül.

Forrás címe(32 bit) - Feladó IP-címe.

Cél cím(32 bit) - cél IP-cím.

Párnázás- a fejléc igazítása egy 32 bites szó határára, ha az opciók listája nem egész számú 32 bites szót foglal el. A "Kitöltés" mező nullákkal van kitöltve.

2.4.1. Datagram töredezettség

Különböző átviteli közegeknél az átvitt adategység maximális mérete eltér (MTU - Médiaátviteli egység), ez a szám a média sebességjellemzőitől és az átviteli hibák valószínűségétől függ. Például egy 10Mbps Ethernet MTU 1536 oktett, a 100Mbps FDDI MTU 4096 oktett.

Ha magas MTU-val rendelkező környezetből alacsonyabb MTU-val rendelkező környezetbe küldünk datagramot, szükség lehet a datagram töredezettségére. A datagrammák töredezettségét és újraszerelését az IP protokoll modul kezeli. Ez a datagramma fejlécének „ID” (Identification), „Flags” és „Fragment Offset” mezőivel történik.

Zászlók-mező 3 bitből áll, amelyek közül a legkevésbé szigorú mindig törlődik:

DF (Ne töredezz) bitértékek:

0 - a töredezettség megengedett,

1 - a töredezettség le van tiltva (ha a datagram nem továbbítható töredezettség nélkül, akkor megsemmisül).

MF (több töredék) bitértékek:

0 - ez a töredék az utolsó (csak),

1 - ez a töredék nem utolsó.

Azonosító (azonosító)- a feladó által beállított datagram azonosító; arra használták, hogy a töredékekből datagramot állítsanak össze annak megállapítására, hogy a töredékek egyetlen datagramhoz tartoznak-e.

Töredék eltolás- fragmens eltolás, a mező értéke jelzi, hogy az eredeti datagram adatmezőjében melyik helyen található ez a töredék. Az eltolást 64 bites daraboknak tekintik, azaz a legkisebb töredékméret 8 oktett, és a következő töredék ebben az esetben 1-es eltolással rendelkezik. Az első töredék nulla eltolása.

Vessünk egy pillantást a töredezettségre egy példával. Tegyük fel, hogy egy 4020 oktett datagramma (amelyből 20 oktett található a fejlécben) átkerül az FDDI környezetből (MTU = 4096) az Ethernet környezetbe (MTU = 1536). A datagram töredezettsége a média határán történik. A fejlécek ebben a datagramban és minden azonos hosszúságú töredékben 20 oktett.

Eredeti datagram:
fejléc: ID = X, teljes hossz = 4020, DF = 0, MF = 0, FOffset = 0
adatok (4000 oktett): „A .... A” (1472 oktett), „B .... B” (1472 oktett), „C .... C” (1056 oktett)

1. töredék:
fejléc: ID = X, teljes hossz = 1492, DF = 0, MF = 1, FOffset = 0
adatok: "A .... A" (1472 oktett)

2. töredék:
fejléc: ID = X, teljes hossz = 1492, DF = 0, MF = 1, FOffset = 184
adatok: „B .... B” (1472 oktett)

3. töredék:
fejléc: ID = X, teljes hossz = 1076, DF = 0, MF = 0, FOffset = 368
adatok: „C .... C” (1056 oktett)

A fragmentáció lehet rekurzív, azaz például az 1. és 2. fragmentum újra fragmentálható; a töredékeltolást az eredeti datagram kezdetétől számítják.

2.4.2. A töredezettség tárgyalása

A fragmensek maximális száma 2 13 = 8192, minden egyes fragmens minimális (8 oktett) méretéhez. Nál nél nagyobb méretű töredék, a töredékek maximális száma ennek megfelelően csökken.

A töredezettséggel egyes lehetőségek a töredék címébe másolódnak, mások nem. Az összes többi datagramma fejléc mező szerepel a darab fejlécében. A következő fejlécmezők megváltoztathatják jelentésüket az eredeti datagramhoz képest: opciók mező, „MF”, „Részleteltolás”, „Teljes hossz”, „IHL”, ellenőrző összeg. A többi mezőt változtatások nélkül töredékekbe másoljuk.

Minden IP-modulnak képesnek kell lennie egy 68 oktett datagramma továbbítására töredezettség nélkül (a fejléc maximális mérete 60 oktett + minimum 8 oktett darab).

A töredékeket csak a datagram rendeltetési helyén állítják össze, mivel a különböző töredékek különböző útvonalakat követhetnek a célig.

Ha a fragmensek késnek vagy elvesznek az átvitel során, akkor a már az összegyűjtési ponton befogadott többi fragmens TTL másodpercenként csökken, amíg a hiányzó fragmensek meg nem érkeznek. Ha a TTL nulla lesz, akkor az összes töredék megsemmisül, és a datagram összeállításához használt erőforrások felszabadulnak.

A datagram-azonosítók maximális száma 65536. Ha az összes azonosítót használjuk, akkor meg kell várni, amíg a TTL lejár, hogy újra felhasználhassa ugyanazt az azonosítót, mert a TTL másodpercek alatt a „régi” datagramma vagy kézbesítésre kerül, és újra összeáll, vagy megsemmisül.

A töredezett datagram továbbításnak vannak bizonyos hátrányai. Például, az előző bekezdésből következően, az ilyen átvitel maximális sebessége 65536 / TTL datagramm másodpercenként. Figyelembe véve, hogy az ajánlott TTL érték 120, akkor maximálisan 546 datagramm / másodperc sebességet kapunk. FDDI környezetben az MTU megközelítőleg 4100 oktett, amelyből legfeljebb 18 Mbps FDDI környezetben kapjuk meg a maximális adatátviteli sebességet, ami lényegesen alacsonyabb, mint e környezet képességei.

A töredezettség másik hátránya az alacsony hatékonyság: ha egy töredék elveszik, akkor a teljes datagramma továbbadódik; Több datagramm lemaradt töredékeinek egyidejű várása észrevehető erőforráshiányt okoz és lelassítja a gazdagépet.

A töredezettség megkerülésének egyik módja a „Path MTU Discovery” algoritmus használata, amelyet a TCP protokoll támogat. Az algoritmus feladata, hogy megtalálja a minimális MTU-t a feladótól a célig. Ehhez a datagrammákat a DF bitkészlettel küldjük („töredezettség tilos”). Ha nem érik el rendeltetési helyüket, a datagram méretét lecsökkentik, amíg az átvitel nem sikerül. A hasznos teher ezután az észlelt minimális MTU-nak megfelelő méretű adatgrammokat állít elő.

2.4.3. IP-beállítások

Az opciók meghatározzák További szolgáltatások IP-protokoll a datagrammok feldolgozásához. Az opció legalább egy Option Type oktettből áll, amelyet egy Option Length oktett és az opció adat oktettjei követnek.

Az "Option type" oktett felépítése:

C bit értékek:

1 - az opció az összes töredékre átmásolódik;

0 - az opció csak az első töredékre másolódik.

A lehetőségek két osztályát definiálják: 0 - „Control” és 2 - „Measure and debug”. Egy osztályon belül az opciót egy szám azonosítja. Az alábbiakban bemutatjuk az IP szabványban leírt lehetőségeket; A „-” jel a „Hosszúság oktettje” oszlopban azt jelenti, hogy az opció csak az „Option type” oktettből áll, a plusz melletti szám azt jelenti, hogy az opció fix hosszúságú (a hossz oktettben van megadva).

2.4.2. Táblázat

Ha a listában megtalálható az „Opciók listájának vége” opció, akkor az opciók elemzése leáll, még akkor is, ha a fejléc hossza (IHL) még nem merült ki. A „Nincs művelet” opciót általában az opciók 32 bites határon történő összehangolására használják.

A legtöbb opció jelenleg nincs használatban. A „Stream ID” és a „Security” opciókat korlátozott kísérleti körben használták, az „Útvonal rögzítése” és az „Internet időbélyegzője” funkciókat a traceroute program látja el. Különösen érdekesek a „Loose / Strict Source Routing” opciók, ezeket a következő bekezdés tárgyalja.

Az opciók használata az adatgrammokban lelassítja a feldolgozást. Mivel a legtöbb datagramm nem tartalmaz opciókat, vagyis rögzített fejléchosszúsággal rendelkezik, a feldolgozásukat a lehető legjobban optimalizálják erre az esetre. Az opció megjelenése megszakítja ezt a gyors folyamatot, és felhívja a szabványt univerzális modul Minden szabványos opció kezelésére képes IP, de a teljesítmény jelentős veszteségének rovására.

A „Loose / Strict Source Routing” opciók (0. osztály, 3., illetve 9. szám) célja, hogy jelezzék a datagramnak egy előre meghatározott útvonalat, amelyet a feladónak követnie kell.

Mindkét lehetőség ugyanúgy néz ki:

Az "Adatok" mező a kívánt útvonal IP-címeinek listáját tartalmazza a következő sorrendben. A „Mutató” mező a következő útvonalpont meghatározására szolgál, ez tartalmazza az „Adatok” mezőben a pont IP-címének első oktettjének számát. A számokat az opció elejétől egyig számoljuk, kezdő érték mutató - 4.

Az opciók a következőképpen működnek.

Tegyük fel, hogy az A-ból B-be küldött datagramnak át kell haladnia a G1 és G2 útválasztón. Az A-ból való kilépéskor a datagramma fejlécének „Cél címe” mezője tartalmazza a G1 címet, az opció adatmező pedig a G2 és B címet (mutató = 4). Amikor a datagram megérkezik a G1-be, a következő elem (G2) címe kivonásra kerül az opció adatmezőjéből az opció adatmezőjéből, kezdve a mutató által jelzett oktettel (4. oktett), és a „Célcím” mezőbe kerülve , miközben a mutató értéke 4-gyel növekszik, és a G2 cím helyett az opció adatmező tartalmazza a G1 útválasztó azon felületének címét, amelyen keresztül a datagramot elküldik az új rendeltetési helyre (vagyis a G2-re). ). Amikor a datagram megérkezik a G2-be, az eljárást megismételjük és a datagramot elküldjük B-nek. A datagram B-n történő feldolgozása során kiderül, hogy a mutató (12) értéke meghaladja az opció hosszát, ami azt jelenti, hogy a végső elérte az útvonal célját.

A „laza forrás útválasztása” és a „szigorú forrás útválasztása” opciók közötti különbségek a következők:

„Laza”: a kívánt útvonal következő pontja bármely lépésben elérhető ( komló);

„Szigorú”: a kívánt útvonal következő pontját 1 lépésben, azaz közvetlenül kell elérni.

A megtárgyalt lehetőségeket az összes töredékre másoljuk. A datagramban csak egy ilyen lehet.

A „Loose / Strict Source Routing” opciók a jogosulatlan behatolás céljából használhatók a vezérlő (szűrő) csomóponton keresztül (az engedélyezett címet a „Destination Address” mezőben állítják be, a datagramot a vezérlő csomópont adja át, majd a tiltott cím kerül beillesztésre az opció adatmezőjéből, és a datagram átirányítás erre a címre már meghaladja a vezérlő csomópont elérhetőségét), ezért biztonsági okokból javasoljuk, hogy általában tiltsák meg a vezérlő csomópontnak a datagrammok átadását a kérdés.

A „Loose Source Routing” opció gyors alternatívája az IP-IP beágyazás: IP datagram beágyazása egy IP datagramba (egy külső datagram „Protocol” mezőjének értéke 4, lásd). Például el kell küldenie egy bizonyos TCP-szegmenst A-ból B-be C-ig. A datagramot A-ból C-be küldi az űrlap:

Amikor a datagram C-ben van feldolgozva, kiderül, hogy a datagram-adatokat feldolgozás céljából át kell adni az IP-protokollnak, és természetesen egyben IP-datagram is. Ezt a belső datagramot lekérjük és elküldjük B-nek.

Ugyanakkor további időre volt szükség a datagram feldolgozásához csak a C csomópontban (két fejléc feldolgozása egy helyett), de az útvonal összes többi csomópontjában nem további feldolgozás nem volt szükség, ellentétben az opciók használatával.

Az IP-IP tokozás használata a fent leírt biztonsági problémákat is okozhatja.

2.5. ICMP protokoll

Az ICMP (Internet Control Message Protocol) az IP modul szerves része. Ez biztosítja Visszacsatolás a feladónak küldött diagnosztikus üzenetek formájában, amikor a datagramma nem szállítható, és más esetekben. Az ICMP-t az RFC-792 szabványosítja, az RCF-950,1256 kiegészítésekkel.

Az ICMP-üzenetek nem jönnek létre, ha a kézbesítés sikertelen:

• ICMP üzeneteket tartalmazó datagrammák;
• nem a datagrammák első töredékei;
• multicast címre irányított datagrammák (broadcast, multicast);
• datagrammák, amelyek feladó címe null vagy multicast.

Minden ICMP üzenetnek IP fejléce van, a „Protokoll” mező értéke 1. Az ICMP üzenettel rendelkező datagram adatok nem a protokollkötegbe kerülnek feldolgozásra, hanem az IP modul kezeli őket.

Az IP fejlécet egy 32 bites szó követi a „Type”, „Code” és „Checksum” mezőkkel. A típus és kód mezők határozzák meg az ICMP üzenet tartalmát. A többi datagram formátuma az üzenet típusától függ. Az ellenőrző összeg kiszámítása ugyanúgy történik, mint az IP fejlécben, de ebben az esetben az ICMP üzenet tartalma összefoglalásra kerül, beleértve a "Típus" és "Kód" mezőket is.

2.5.1. Táblázat

ICMP üzenettípusok

Az alábbiakban bemutatjuk az ICMP-üzenetek és egyes üzenetekhez fűzött megjegyzések formátumát.

3., 4., 11., 12. típus

A 12. üzenettípusban az „xxxxxxxxxxx” (1 oktett) mező tartalmazza annak a fejléc-oktettnek a számát, amelyben a hibát észlelték; nem használják a 3., 4., 11. típusú üzenetekben. Az összes fel nem használt mező nullával van kitöltve.

A 4. típusú („Forráslassítás”) üzenetek túlcsordulás (vagy túlcsordulás veszélye) esetén keletkeznek a pufferekben a rendeltetési vagy közbenső csomópont adatprogramjainak feldolgozásához az útvonal mentén. Az ilyen üzenet kézhezvétele után a feladónak lassítania vagy felfüggesztenie kell a datagrammák küldését, amíg le nem áll az ilyen típusú üzenetek fogadásával.

Az eredeti datagramma IP fejlécét és kezdőszavait a küldő azonosítja, és elemezheti a hiba okát.

5. típus

Az 5. típusú üzeneteket egy útválasztó elküldi a datagram kezdeményezőjének, amikor az útválasztó úgy gondolja, hogy az datagramot egy másik útválasztón keresztül kell az adott célállomásra irányítani. Az új útválasztó címe az üzenet második szavában jelenik meg.

A „rendeltetési hely” fogalmát a „Kód” mező értéke határozza meg (lásd a 2.5.1. Táblázatot). Az üzenethez csatolt fejlécből információkat kap arról, hogy az ICMP-üzeneteket létrehozó datagram hova irányult. A netmaszk átvitel hiánya korlátozza az 5. típusú üzenetek körét.

Típusok 0.8

A 0. és 8. típusú üzeneteket a hálózat két csomópontja közötti IP-kommunikáció tesztelésére használják. A tesztelő csomópont 8. típusú üzeneteket generál („Visszhang kérés”), míg az „Azonosító” azonosítja ezt a tesztelési munkamenetet (az elküldött üzenetek sorozatának számát), a „Szám sorrendben” mező az üzenet számát tartalmazza. sorrend. Az adatmező tetszőleges adatokat tartalmaz, ennek a mezőnek a méretét az IP fejléc „Teljes hossza” mezőjében megadott datagram teljes hossza határozza meg.

Az echo kérést fogadó IP modul visszhangot küld. Ehhez felcseréli a feladó és a fogadó címét, az ICMP üzenet típusát 0-ra változtatja, és újraszámolja az ellenőrző összeget.

A teszt csomópont következtetéseket vonhat le a tesztelt csomópont kommunikációjának jelenlétéről és minőségéről az echo-válaszok fogadásának ténye, az adatgrammok átfutási ideje, a veszteségek százaléka és a válaszok érkezési sorrendje alapján. A ping program visszhang üzenetek küldése és fogadása alapján működik.

9. típus

A 9. típusú (útválasztó reklám) üzeneteket az útválasztók rendszeresen elküldik a hálózat gépeinek, így a gazdagépek automatikusan konfigurálhatják az útválasztási táblákat. Az ilyen üzeneteket általában a 224.0.0.1 multicast címre („minden gazdagép”) vagy a broadcast címre küldik.

Az üzenet egy vagy több útválasztó címét tartalmazza, az egyes útválasztók prioritási értékeivel előtaggal. A prioritás egy aláírt szám, kettő kiegészítéssel írva; minél nagyobb a szám, annál nagyobb a prioritás.

A „NumAddr” mező tartalmazza az útválasztó címeinek számát ez az üzenet; az „AddrEntrySize” mező értéke kettővel egyenlő (az egy útválasztóról szóló információkra kijelölt mező mérete 32 bites szavakkal). Az "Élettartam" másodpercben határozza meg az ebben az üzenetben szereplő információk lejárati dátumát.

10. típus

A 10. üzenettípus (Router Advertisement Request) két 32 bites szóból áll, amelyek közül az első a Type, Code és a Checksum mezőket tartalmazza, a második pedig fenntartva (nullákkal van kitöltve).

17. és 18. típus

A 17. és 18. típusú üzeneteket (kérés és válasz a netmaszk-értékre vonatkozó kérésre) akkor használjuk, amikor a gazdagép meg akarja ismerni azt a hálózati maszkot, amelyben található. Ehhez kérést küldünk az útválasztó címére (vagy sugárzásra, ha az útválasztó címe ismeretlen). Az útválasztó egy üzenettel válaszol, amely tartalmazza annak a hálózatnak a maszkértékét, amelyből a kérés érkezett. Abban az esetben, ha a kérés feladója még nem tudja az IP-címét, a választ sugárzásra küldjük.

Az „Azonosító” és a „Szekvenciális szám” mezők használhatók a kérések és válaszok levelezésének ellenőrzésére, de ezeket a legtöbb esetben figyelmen kívül hagyják.

2.6. ARP protokoll

Az ARP (Address Resolution Protocol) az IP-címeket MAC-címekké alakítja, amelyeket gyakran fizikai címeknek is neveznek.

A MAC a Media Access Control, a média hozzáférés-vezérlés rövidítése. A MAC-címek azonosítják a fizikai csatornához csatlakoztatott eszközöket, a MAC-címek példája egy Ethernet-cím.

Az IP-datagram fizikai csatornán történő továbbításához (figyelembe vesszük az Ethernet-t) ezt a datagramot be kell foglalnia egy Ethernet-keretbe, és meg kell adnia az Ethernet-kártya címét a keret fejlécében, ahová ezt a datagramot későbbi feldolgozásához továbbítják. a verem magasabb szintű IP protokolljával. A datagramma fejlécében szereplő IP-cím a hálózat bármely csomópontjának IP-interfészét címezi, és nem tartalmaz semmilyen jelzést sem arról a fizikai átviteli közegről, amelyhez ez az interfész csatlakozik, nemhogy fizikai cím eszköz (ha van ilyen), amelyen keresztül ez az interfész kommunikál a környezettel.

Az IP cím alapján a megfelelő Ethernet cím keresését az ARP protokoll végzi, amely az átviteli közeghez való hozzáférés szintjén működik. A protokoll támogatja a véletlen hozzáférésű memória dinamikus arp-tábla a kapott információk gyorsítótárazásához. A protokoll a következőképpen működik.

IP-datagramma érkezik az átjárótól a fizikai csatornára (Ethernet) történő továbbításhoz, a datagrammal együtt, a paraméterek mellett a célcsomópont IP-címét továbbítják. Ha az arp tábla nem tartalmaz bejegyzést a kívánt IP-címnek megfelelő Ethernet-címről, az arp modul létrehozza a datagramot, és sugárzási kérelmet generál. A kérést minden, a hálózathoz csatlakozó csomópont megkapja; az IP-címét felismerő csomópont arp-választ küld az Ethernet-címének értékével. A beérkezett adatokat bevisszük a táblázatba, a várakozó datagramot lekérjük a várólistáról, és továbbítjuk egy Ethernet keretbe történő beágyazás céljából, majd fizikai csatornán történő továbbítás céljából.

Az ARP kérés vagy válasz azonnal bekerül az Ethernet keretbe a keret fejléce után.

A kérés és a válasz formátuma megegyezik és csak a műveleti kódban különbözik (1. és 2. műveleti kód).

Bár az ARP-t kifejezetten az Ethernet számára tervezték, ez a protokoll képes támogatni Különféle típusok fizikai adathordozó („Hardvertípus” mező, az 1. érték megfelel az Ethernet-nek), valamint a támogatott protokollok különféle típusai (a „Protokoll típusa” mező, a 2048-as érték megfelel az IP-nek). A H-len és a P-len mezők a fizikai és a "protokoll" cím hosszát oktettben tartalmazzák. Ethernet esetén H-len = 6, IP esetén P-len = 4.

A „Forrás hardver címe” és a „Forrás protokoll címe” mezők a feladó fizikai (Ethernet) és „protokoll” (IP) címét tartalmazzák. A „Cél hardver címe” és a „Cél protokoll címe” mezők a megfelelő címzett címeket tartalmazzák. Kérés elküldése esetén a „Cél hardver címe” mező nullára inicializálódik, és az Ethernet keret fejléc „Cél” mezője a broadcast címre lesz állítva.

2.6.1. ARP egy másik hálózatra irányított datagrammokhoz

A külső (egy másik) hálózatra irányított datagramot továbbítani kell az útválasztóra. Tegyük fel, hogy az A hoszt egy datagramot küld a B hosztnak a G útválasztón keresztül. Bár az A-ból elküldött datagram fejlécében B IP címe van a Cél mezőben, a datagrammat tartalmazó Ethernet keretet el kell juttatni az útválasztóhoz. Ezt úgy érjük el, hogy az IP modul az ARP modul meghívásakor az útválasztási táblából kivont útválasztó címét elküldi a kötetnek a kötetbe, a datagrammal együtt a cél csomópont IP címeként. Így egy B címmel rendelkező datagramma egy G MAC címmel rendelkező keretbe van beágyazva:

A G útválasztón található Ethernet modul ezt a keretet a hálózattól fogadja, mert a keret hozzá van címezve, kivonja az adatokat (vagyis a datagrammokat) a keretből, és feldolgozás céljából elküldi az IP modulnak. Az IP modul észleli, hogy a datagram nem neki, hanem a B hosztnak van címezve, és az útvonaltáblájával határozza meg, hová kell továbbítani. Ezután a datagram ismét alacsonyabb szintre süllyed, a megfelelő fizikai interfészre, amelyre a következő csomópont IP címeként továbbítják az útválasztási táblából kivont útválasztó címét, vagy azonnal a B állomás címét, ha a G útválasztó közvetlenül el tudja juttatni a datagramot.

2.6.2. Proxy ARP

Az ARP választ nem feltétlenül küldi el a célgazda, de helyette egy másik hoszt küldhet. Ezt a mechanizmust nevezzük proxy ARP.

Vegyünk egy példát (2.6.1. Ábra). A távoli hoszt telefonos vonalon keresztül csatlakozik a 194.84.124.0/24 hálózathoz az Access Server G segítségével. Hálózat 194.84.124.0 be fizikai szint az Ethernet. A G szerver megadja az A hosztnak a 194.84.124.30 IP-címet, amely a 194.84.124.0 hálózathoz tartozik. Ezért ezen a hálózaton bármelyik csomópont, például a B hoszt, úgy gondolja, hogy közvetlenül küldhet datagramot az A hosztnak, mivel ugyanazon az IP hálózaton vannak.

Rizs. 2.6.1. Proxy ARP

A B állomás IP-modulja felhívja az ARP modult, hogy meghatározza A. fizikai címét. Az A helyett azonban (amely természetesen nem tud válaszolni, mert nincs fizikailag csatlakoztatva az Ethernet hálózathoz) a G szerver válaszol, amely visszaadja az Ethernet-t. címet, mint fizikai cím host A-t. Ezután B elküldi, és G fogad egy keretet, amely tartalmazza az A datagramját, amelyet G a tárcsázó áramkörön keresztül küld a célnak.