9) Smerovanie: statické a dynamické na príklade RIP, OSPF a EIGRP.
10) Preklad sieťových adries: NAT a PAT.
11) Prvé protokoly redundancie chmeľu: FHRP.
12) Počítačová bezpečnosť a virtuálne súkromné \u200b\u200bsiete: VPN.
13) Použité globálne siete a protokoly: PPP, HDLC, Frame Relay.
14) Úvod do protokolu IPv6, konfigurácia a smerovanie.
15) Správa a monitorovanie siete.

P.S. Možno sa zoznam časom rozšíri.

Ako si pamätáte, už som povedal, že v sieťach je dôležité prísne dodržiavať všetky pravidlá pre správnu činnosť. Menovite proces enkapsulácie a dekapsulácie. Preto, keď sme v predchádzajúcom článku hovorili o protokoloch vyššej vrstvy, náhodne som spomenul niektoré protokoly nižšej vrstvy, pretože sa neustále dostávali a pripomínali si. Vysvetlím prečo. Teraz sa pozri na obrázok vyššie. Takto funguje pošta. Pozrite sa na dvoch plešatých mužov vyššie, ktorí napísali list, a žiaria šťastím. Ale list nebude mať zmysel, ak ho adresát nevidí. Na tento účel použijú poštové služby. Ich list dostane zamestnanec pošty a bude vložený do obálky. Podpíše obálku, aby bolo zrejmé od koho a komu. Ďalej bude tento list vyzdvihnutý kuriérom a doručený do triediaceho strediska. Dole je sedliak v čiapke a zástera, ktorý žongluje s listami. Vie, kam má list umiestniť, aby sa dostal k adresátovi. A úplne dole je vlak, ktorý je dopravným uzlom. Upozorňujeme, že pre úspešné odoslanie a doručenie listu je tu dôležitá rola každého.

V sieťach je všetko rovnaké. Rozhodli ste sa ísť na stránku a prečítať si správy. Do riadku prehliadača zadajte adresu webovej stránky. Potom by mal váš počítač požiadať o tieto stránky. A potom prídu na pomoc nižšie protokoly, ktoré sú dopravným uzlom. Tu je možné porovnať každú úroveň s vyššie opísanými osobnosťami na obrázku.

Všetky tieto triky prinesiem spoločnému menovateľovi a podelím sa o príklad, ktorý som si pre seba kedysi odvodil. Máte sieťové koncové zariadenie. Nezáleží na počítači, notebooku, tablete, smartfóne alebo niečom inom. Každé z týchto zariadení pracuje nad zásobníkom TCP / IP. To znamená, že dodržiava jeho pravidlá.

1) Úroveň aplikácie. Tu funguje samotná sieťová aplikácia. Teda webový prehliadač, ktorý sa spúšťa napríklad z počítača.

2) Transportná vrstva. Aplikácia alebo služba musí mať port, na ktorom stále počúva a cez ktorý je možné ho kontaktovať.

3) Sieťová vrstva. Tu je uvedená adresa IP. Nazýva sa tiež logická adresa zariadenia v sieti. Pomocou nej môžete kontaktovať počítač, na ktorom je spustený práve tento prehliadač, a teda dostať sa k samotnej aplikácii. Vďaka tejto adrese je členom siete a môže komunikovať s ostatnými členmi

4) Linková vrstva. Toto je samotná sieťová karta alebo anténa. Teda vysielač a prijímač. Má fyzickú adresu na identifikáciu tejto sieťovej karty. Sem patria aj káble, konektory. Je to prostredie, ktoré spája počítač s ostatnými účastníkmi.

Začnime na najnižšej úrovni. Toto je odkazová a fyzická vrstva, ak sa pozerá z pohľadu modelu OSI, a prístupová vrstva, ak sa pozerá z výšky zásobníka protokolu TCP / IP. Používame TCP / IP, takže poviem z jej pohľadu. Ako ste pochopili, prístupová vrstva kombinuje fyzické a dátové prepojenie.

Fyzická vrstva. Alebo ako to radi nazývajú „elektrická úroveň“. Určuje parametre signálu, ako aj druh a tvar signálu. Ak sa používa napríklad Ethernet (ktorý prenáša údaje pomocou drôtu), potom čo je to modulácia, napätie, prúd. Ak je to Wi-Fi, potom ktoré rádiové vlny, frekvencia, amplitúda použiť. Táto úroveň zahŕňa sieťové karty, antény Wi-Fi, konektory. Na tejto úrovni je predstavený koncept bitov. Je to jednotka merania prenášaných informácií.

Prepojiť vrstvu. Táto úroveň sa používa na vyjadrenie nielen bitov, ale aj zmysluplných sekvencií týchto bitov. Používa sa na prenos dát v jednom kanálovom prostredí. Čo to znamená, popíšem o niečo neskôr. Na tejto úrovni fungujú adresy MAC, ktoré sa tiež nazývajú fyzické adresy.

Pojem „fyzické adresy“ bol zavedený z nejakého dôvodu. Každá sieťová karta alebo anténa má zabudovanú adresu, ktorú určuje výrobca. V predchádzajúcom článku som spomínal pojem „protokoly“. Iba tam to boli protokoly najvyššej úrovne, presnejšie ten aplikovaný. Ich vlastné protokoly fungujú na úrovni dátového spojenia a ich počet nie je malý. Najpopulárnejšie sú Ethernet (používaný v lokálnych sieťach), PPP a HDLC (používaný v rozsiahlych sieťach). To určite nie je všetko, ale spoločnosť Cisco pri svojej certifikácii CCNA zohľadňuje iba ich.

Je ťažké tomu všetkému porozumieť v podobe pevného suchého textu, tak to vysvetlím na obrázku.

Nateraz zabudnite na IP adresy, model OSI a zásobník protokolu TCP / IP. Máte 4 počítače a prepínač. Nevenujte pozornosť prepínaču, pretože ide o obyčajnú skrinku na pripojenie počítačov. Každý počítač má svoju vlastnú adresu MAC, ktorá ho identifikuje v sieti. Musí to byť jedinečné. Aj keď som ich prezentoval ako 3-miestne, nie je to zďaleka tak. Teraz je tento obrázok iba na logické pochopenie, ale ako to funguje v skutočnom živote, napíšem nižšie.

Takže Ak jeden z počítačov chce niečo poslať na iný počítač, stačí mu poznať MAC adresu počítača, na ktorý odosiela. Ak chce počítač vľavo hore s MAC adresou 111 niečo poslať do pravého dolného počítača, bez problémov to pošle, ak vie, že cieľová MAC adresa je 444.

Tieto 4 počítače tvoria jednoduchú lokálnu sieť a prostredie jedného kanála. Odtiaľ pochádza aj názov úrovne. Pre správnu činnosť uzlov v sieťach TCP / IP ale nestačí adresovanie na úrovni spojenia. Dôležité je tiež adresovanie na sieťovej úrovni, ktoré je každému známe ako adresovanie IP.

Teraz si pripomeňme IP adresy. A priraďte ich k našim počítačom.

Adresy som priradil symbolicky, aby som na základnej úrovni pochopil, ako fungujú. Tieto dve adresy (kanál a sieť) úzko spolupracujú a nemôžu fungovať oddelene. Vysvetlím prečo. V bežnom živote pracujeme iba s IP adresami alebo menami, o ktorých bola v predchádzajúcom článku celá kapitola. V skutočnosti nepracujeme s MAC adresami. S nimi pracujú aj samotné počítače. Teraz budem simulovať situáciu. Sedím pri ľavom hornom počítači s adresami IP: 1.1.1.1 a MAC: 111. Chcel som kontaktovať pravý dolný počítač a skontrolovať, či je nažive alebo nie. Môžem ho kontaktovať, ak poznám jeho IP adresu. MAC adresa ma nezaujíma. Viem, že jeho IP adresa je 1.1.1.4. A rozhodol som sa použiť nástroj ping (nástroj na kontrolu dostupnosti uzla).

Teraz k dôležitej veci. Počítač si uvedomuje, že nevie MAC adresu počítača, ktorý je potrebné skontrolovať z hľadiska dostupnosti. Aby zistili adresu MAC podľa adresy IP, prišli s protokolom ARP. Neskôr o tom podrobne napíšem. Teraz chcem, aby ste pochopili závislosti medzi MAC adresou a IP adresou. Takže začne kričať na celú sieť: „Kto je 1.1.1.4“. Tento výkrik budú počuť všetci účastníci siete a ak existuje uzol, ktorý má zadanú adresu IP, odpovie. Mám taký počítač a v reakcii na tento krik odpovie: „1.1.1.4 som ja. Môj MAC je 444 ". Môj počítač prijme túto správu a bude môcť pokračovať v tom, čo som jej povedal.

Ďalej sa musíte naučiť rozlišovať jednu podsiete od druhej. A ako počítač rozumie, je v tej istej podsieti s iným uzlom alebo v iných. Z tohto dôvodu prichádza na pomoc maska \u200b\u200bpodsiete. Existuje veľa masiek a spočiatku to vyzerá strašidelne, ale ubezpečujem vás, že to tak spočiatku vyzerá len tak. Bude jej venovaný celý článok a tam sa dozviete všetky jej tajomstvá. V tejto fáze vám ukážem, ako to funguje.

Ak ste sa niekedy dostali do nastavení sieťových adaptérov alebo ste zaregistrovali statickú adresu, ktorú vám povedal poskytovateľ, potom sa vám zobrazilo pole „maska \u200b\u200bpodsiete“. Je napísaný v rovnakom formáte ako IP adresa, predvolená brána a DNS. Jedná sa o štyri oktety oddelené bodkami. Ak ste to nikdy nevideli, môžete otvoriť príkazový riadok a zadať doň príkaz ipconfig. Uvidíte niečo podobné.

Toto je snímka obrazovky z príkazového riadku môjho notebooku. Sedím v domácom hotspote s maskou 255.255.255.0. Toto je pravdepodobne najjednoduchšia maska \u200b\u200bna vysvetlenie a s najväčšou pravdepodobnosťou ju máte úplne rovnakú. Aká je pointa. Prvé 3 oktety (sú pevné) zobrazujú sieťovú adresu a 4 oktety (sú dynamické) zobrazujú adresu hostiteľa. Inými slovami, táto maska \u200b\u200bnaznačuje, že musíte úplne skontrolovať prvé 3 oktety a štvrtý môže obsahovať 0 až 255. Všeobecne ide o hrubé znenie. Pretože s takouto maskou budú zadarmo od 1 do 254, kde 0 pôjde pod sieťovú adresu a 255 pod vysielaciu adresu. Ale v každom prípade je to limit prostredia jedného kanála. To znamená, že keď uzol potrebuje poslať správu do iného uzla, vezme svoju adresu a nasadí na ňu masku, a ak sieťová adresa (pevná časť) konverguje s jeho adresou, potom sú v rovnakom prostredí kanála. Vysvetlím to na príklade toho istého obrázka.

Sedím pri ľavom hornom počítači a chcem odoslať pravý dolný. Poznám jeho IP adresu aj MAC adresu. Musím pochopiť, či sme v rovnakom prostredí kanála alebo nie. Jeho adresa je 1.1.1.4 a maska \u200b\u200bje 255.255.255.0. Maska mi hovorí, že 3 oktety sú pevné a nemali by sa meniť, a štvrtý môže byť čokoľvek v rozmedzí od 1 do 254. Na jeho adresu a na moju adresu si nasadím masku a pozriem sa na zhody a rozdiely.

Oblasť zodpovedná za sieť je zvýraznená červenou farbou. Ako vidíte, pre 2 hostiteľa je to rovnaké. To znamená, že sú v rovnakej podsieti.

Sieť zmodernizujem a ukážem vám ju trochu inak.

Bolo pridané okrúhle zariadenie. Volá sa router alebo router. Toto slovo je známe každému. Jeho hlavnou úlohou je pripojenie sietí a výber najlepšej trasy, o ktorej sa bude podrobnejšie rozprávať neskôr. A vpravo bol pridaný jeden prepínač, ku ktorému sú pripojené 2 počítače. Maska pre všetky zariadenia sa nezmenila (255.255.255.0).

Pozorne si pozrite adresy všetkých zariadení. Môžete si všimnúť, že 3. oktet sa líši pre nové a staré uzly. Poďme na to. Tiež sedím za počítačom s MAC: 111 a IP: 1.1.1.1. Chcem poslať informácie do jedného z nových uzlov. Povedzme, že toto je počítač vpravo hore s MAC: 555 a IP: 1.1.2.1. Nasadzujem si masku a pozerám.

A tu je ďalší obrázok. Tretie oktety sú odlišné, čo znamená, že uzly sú v rôznych sieťach (presnejšie podsieti). Na riešenie takýchto situácií je v nastaveniach každého operačného systému predvolená brána. Hovorí sa mu aj „brána poslednej inštancie“. Používa sa práve vtedy, keď potrebujete poslať informácie do uzla umiestneného v inom prostredí kanála. Pre môj počítač je adresa brány 1.1.1.254. A k počítaču, na ktorý posielam dáta 1.1.2.254. Logika toho je jednoduchá. Ak uzol umiestnený v jednom kanálovom prostredí prijímal informácie priamo, potom pre uzol umiestnený v inom prostredí kanála bude cesta smerovať.

Môj počítač vie, že adresa brány je 1.1.1.254. Na celú sieť bude kričať: „Odpoveď 1.1.1.254.“ Túto správu prijmú všetci účastníci v prostredí kanála, odpovie však iba ten, kto sedí za touto adresou. Teda router. Odošle odpoveď a až potom môj počítač odošle údaje na adresu 1.1.2.254. A dávajte pozor. Na úrovni dátového spojenia sa údaje budú odosielať do systému MAC: 777 a na úrovni siete do protokolu IP: 1.1.2.1. To znamená, že adresa MAC sa prenáša iba v prostredí jej kanála a sieťová adresa sa počas celej svojej cesty nemení. Keď smerovač prijme informácie, pochopí, že boli pre ne určené na úrovni spojenia, ale keď uvidí adresu IP, pochopí, že ide o sprostredkovaný odkaz a musí sa preniesť do iného prostredia kanála. Jeho druhý port vyzerá na správnu podsieť. Znamená to, že k nemu všetko prišlo správne. Cieľovú adresu MAC ale nepozná. Rovnakým spôsobom začne kričať na celú sieť: „Kto je 1.1.2.1?“ A počítač s MAC adresou 555 na ňu odpovedá. Logika práce je podľa mňa jasná.

V dvoch predchádzajúcich a súčasnom článku bol tento termín spomenutý mnohokrát "Mac adresa"... Poďme sa pozrieť na to, čo to je.

Ako som už povedal, jedná sa o jedinečný identifikátor sieťového zariadenia. Je jedinečný a nemal by sa nikde opakovať. Skladá sa zo 48 bitov, z ktorých prvých 24 bitov predstavuje jedinečný identifikátor organizácie, ktorý je pridelený výborom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). A ďalších 24 bitov je pridelených výrobcom hardvéru. Vyzerá to takto.

Zapisujú to rôznymi spôsobmi. Napríklad:

1) 00-50-56-C0-00-08
2) 00: 50: 56: C0: 00: 08
3) 0050,56С0,0008

Ako vidíte, rovnaká adresa môže byť napísaná rôznymi spôsobmi. Spravidla to nie je rozdelené, ale zaznamenané spolu. Hlavná vec, ktorú treba vedieť, je, že adresa MAC vždy pozostáva zo 48 bitov a pozostáva z 12 písmen a / alebo čísel. Môžete si ho prezrieť rôznymi spôsobmi. Napríklad v systéme Windows otvorte príkazový riadok a zadajte príkaz ipconfig / all. Mnoho výrobcov to stále píše na škatuľu alebo na zadnú časť zariadenia.

Môžete sa teda pozrieť na svoj hotspot Wi-Fi a vidieť podobnú nahrávku. Hneď na začiatku som ukázal MAC adresy v 3-ciferných číslach, čo nie je pravda. V tejto súvislosti som ich použil iba pre jednoduchosť vysvetlenia, aby som vás nemýlil dlhými nezrozumiteľnými poznámkami. Ďalej, pokiaľ ide o prax, ich uvidíte také, aké v skutočnosti sú.

Po analýze adresy vo vrstve odkazov je čas rozobrať protokol, ktorý v tejto vrstve funguje. Najobľúbenejší protokol používaný v lokálnych sieťach je dnes Ethernet... IEEE to popísalo so štandardom 802.3. Všetky verzie, ktoré sa začínajú protokolom 802.3, sa na ňu teda odkazujú. Napríklad 802.3z je GigabitEthernet cez vlákno; 1 Gb / s a \u200b\u200b802.3af je napájanie cez ethernet (PoE).

Mimochodom, nespomenul som organizáciu IEEE (Inštitút elektrotechnických a elektronických inžinierov)... Táto organizácia vyvíja normy pre všetko, čo súvisí s elektronikou a elektrotechnikou. Veľa dokumentácie o existujúcich technológiách možno nájsť na ich webových stránkach. To je to, čo dávajú na požiadanie „Ethernet“

Poďme sa pozrieť na to, z čoho sa skladá. Keďže samotný protokol je starý (vynájdený v roku 1973), bol mnohokrát modernizovaný a zmenil sa jeho formát. Všetky jeho varianty nájdete na internete, ale uvediem ten, ktorý mi dal Cisco, keď som študoval.

1) Preambula. Pole používané na označenie začiatku rámca. To znamená, aby prijímač pochopil, kde je začiatok nového rámca. V minulosti, keď sa používala topológia zdieľaného zbernice a dochádzalo ku kolíziám, preambula pomáhala predchádzať kolíziám.

2) Cieľová adresa MAC. Pole, kde je napísaná adresa príjemcu.

3) MAC adresa odosielateľa. V súlade s tým je tu zaznamenaná adresa odosielateľa.

4) Typ (dĺžka). Toto pole označuje nadradený protokol. Pre IPv4 je to 0x0800, pre ARP je to 0x0806 a pre IPv6 je to 0x86DD. V niektorých prípadoch sa tu môže zapísať dĺžka dátového poľa rámca (ďalšie pole v záhlaví).

5) Pole SNAP / LLC + údaje. Toto pole obsahuje údaje prijaté z vyšších úrovní (alebo z užitočného zaťaženia).

6) FCS (Frame Check Sequence). Pole, v ktorom sa počíta kontrolný súčet. Z nej príjemca pochopí, či je rám zlomený alebo nie.

V priebehu písania tohto a nasledujúcich článkov sa dotkneme ďalších protokolov odkazovej vrstvy. Vyššie uvedené zatiaľ stačí na pochopenie jeho práce.

Prejdeme na sieťovú úroveň a tu nás stretne senzačný protokol IP. Pretože hovoríme o úrovni siete, znamená to, že protokol fungujúci na tejto úrovni musí byť nejako schopný prenášať údaje z jedného kanálového média na druhé. Najprv sa však pozrime, o aký protokol ide a z čoho pozostáva.

IP (z anglického internetového protokolu). Protokol rodiny TCP / IP, ktorý bol vyvinutý v 80. rokoch. Ako som už uviedol skôr, slúži na vzájomné prepojenie samostatných počítačových sietí. Jeho dôležitou vlastnosťou je tiež adresovanie, ktoré sa nazýva

IP adresa... V súčasnosti existujú dve verzie protokolu: IPv4 a IPv6. Niekoľko slov o nich:

1) IPv4. Používa 32-bitové adresy, ktoré sú zapísané vo formáte štyroch desatinných čísel (od 0 do 255), oddelených bodkami. Napríklad adresa je 192.168.0.4. Každé číslo oddelené bodkami sa nazýva oktet. Toto je doposiaľ najpopulárnejšia verzia.

2) IPv6. Používa 128-bitové adresy, ktoré sú zapísané vo formáte ôsmich štvormiestnych hexadecimálnych čísel (0 až F). Napríklad adresa 2001: 0db8: 11a3: 09d7: 1f34: 8a2e: 07a0: 765d. Každé číslo oddelené bodkami sa nazýva hextet. Na úsvite univerzálnej informatizácie nastal problém. IP adresy začali dochádzať a bol potrebný nový protokol, ktorý by mohol poskytnúť viac adries. Takto sa v roku 1996 objavil protokol IPv6. Ale vďaka technológii NAT, o ktorej sa bude diskutovať neskôr, sa problém s nedostatkom adries čiastočne vyriešil a v tejto súvislosti sa zavedenie protokolu IPv6 odložilo dodnes.

Myslím si, že je zrejmé, že obe verzie sú určené na rovnaké účely. Tento článok sa zameriava na protokol IPv4. O IPv6 bude napísaný samostatný článok.

Protokol IP teda pracuje s blokom informácií, ktorý sa zvyčajne nazýva paket IP. Zvážme jeho štruktúru.

1) Verzia. Protokol IPv4 alebo IPv6.

2) IHL (z anglického Internet Header Length - veľkosť hlavičky). Pretože veľa z polí zobrazených na obrázku nie je pevných, toto pole počíta veľkosť hlavičky.

3) Typ služby. Slúži na veľkosť front QoS (Quality of Service). Robí to pomocou bajtu, ktorý označuje určitý súbor kritérií (požiadavka na latenciu, šírku pásma, spoľahlivosť atď.)

4) Dĺžka balenia. Veľkosť balíka. Ak MHP je zodpovedný iba za veľkosť polí v hlavičke (hlavička sú všetky polia na obrázku, okrem dátového poľa), potom je dĺžka paketu zodpovedná za celý paket ako celok vrátane používateľských údajov.

5) Time to Live (TTL - Time To Live). Pole používané na zabránenie paketu v slučke. Pri prechode smerovačom sa hodnota znižuje o jednu a po dosiahnutí nuly sa paket zahodí.

6) Protokol. Pre ktorý nadradený protokol je tento paket určený (TCP, UDP).

7) Kontrolný súčet hlavičky. Tu sa berie do úvahy integrita polí hlavičky. Nie dáta! Údaje sú kontrolované zodpovedajúcim poľom vo vrstve odkazu.

8) Možnosti. Toto pole sa používa na rozšírenie štandardnej hlavičky IP. V známych sieťach sa používa zriedka. Sem sa zapisujú údaje o niektorých konkrétnych zariadeniach, ktoré čítajú toto pole. Napríklad systém kontroly zamykania dverí (kde existuje komunikácia s ovládačom), technológia inteligentnej domácnosti, veci na internete atď. Známe sieťové zariadenia, ako sú smerovače a prepínače, budú toto pole ignorovať.

9) Ofset. Označuje, kam fragment patrí v pôvodnej adrese IP. Táto hodnota je vždy násobkom ôsmich bajtov.

10) Údaje. Tu sa nachádzajú údaje prijaté z vyšších úrovní. Vyššie som ukázal, že v ethernetovom rámci je aj dátové pole. A daný IP paket bude zahrnutý v jeho dátovom poli. Je dôležité si uvedomiť, že maximálna veľkosť ethernetového rámca je 1 500 bajtov, ale veľkosť paketu IP môže byť 20 kB. Podľa toho sa celý paket nezmestí do dátového poľa ethernetového rámca. Preto je balík rozdelený a odoslaný po častiach. A na to slúžia 3 polia nižšie.

11) Identifikátor. Toto je 4-bajtové číslo, ktoré naznačuje, že všetky časti rozdeleného paketu sú jedna samostatná jednotka.

12) Vlajky. Označuje, že nejde o jediný, ale fragmentovaný paket.

13) Posun fragmentov. Odsadenie vzhľadom na prvý fragment. To znamená, že ide o číslovanie, ktoré pomôže dať dokopy paket IP.

14) IP adresa odosielateľa a IP adresa príjemcu. Podľa toho tieto 2 polia označujú, od koho a pre koho je balík.

Takto vyzerá IP paket. Samozrejme, pre začiatočníkov sa hodnoty mnohých oblastí budú javiť nie celkom jasné, ale v budúcnosti sa to zmestí do hlavy. Napríklad: pole „Time to Live (TTL)“. Jeho práca bude jasná, keď pochopíte, ako smerovanie funguje. Môžem poradiť, čo aj sám aplikujem. Ak vidíte nepochopiteľný výraz, napíšte si ho osobitne a ak máte voľný čas, skúste ho rozoznať. Ak vám to nepríde do hlavy, potom to odložte a o niečo neskôr sa vráťte k štúdiu. Hlavné je nehádzať to a nakoniec to dokončiť.

Zostáva posledná vrstva zásobníka TCP / IP. to transportná vrstva... Pár slov o ňom. Je navrhnutý tak, aby dodával údaje konkrétnej aplikácii, ktorú identifikuje podľa čísla portu. V závislosti od protokolu vykonáva rôzne úlohy. Napríklad fragmentácia súborov, kontrola doručovania, multiplexovanie a správa dátových tokov. Dva najznámejšie protokoly transportnej vrstvy sú UDP a TCP. Poďme si o každej z nich povedať podrobnejšie a začnem s UDP, kvôli jeho jednoduchosti. No a podľa tradície ukazujem, z čoho pozostáva.

1) Zdrojový port. Port používaný klientom alebo serverom na identifikáciu služby. V prípade potreby bude na tento port zaslaná odpoveď.

2) Prístav určenia. Tu je uvedený port, ktorý bude cieľovým miestom. Napríklad, ak klient požaduje webovú stránku, predvolene bude cieľový port 80 (protokol HTTP).

3) dĺžka UDP. Dĺžka hlavičky UDP. Veľkosť sa pohybuje od 8 do 65535 bajtov.

4) Kontrolný súčet UDP. Kontrola integrity. Ak dôjde k porušeniu, jednoducho sa ho zbaví bez žiadosti o opätovné odoslanie.

5) Údaje. Tu sú zhrnuté údaje z najvyššej úrovne. Napríklad keď webový server odpovie na požiadavku klienta a pošle webovú stránku, bude v tomto poli.

Ako vidíte, nemá veľa polí. Jeho úlohou je očíslovať porty a skontrolovať, či je rám zlomený alebo nie. Protokol je jednoduchý a nenáročný na zdroje. Nemôže však poskytnúť kontrolu doručenia a opätovne požiadať o zlomené kúsky informácií. Známe služby, ktoré pracujú s týmto protokolom, sú DHCP, TFTP. O nich sa uvažovalo v článku pri riešení protokolov najvyššej úrovne.

Prechod na zložitejší protokol. Stretávame protokol TCP. Pozeráme sa na to, z čoho sa skladá, a prebehneme jednotlivé polia.

1) Zdrojový port a cieľový port. Plnia rovnaké úlohy ako v UDP, a to číslovanie portov.

2) Sériové číslo. Číslo, ktoré sa používa na objasnenie toho, ktorý segment sa na účte nachádza.

3) Číslo potvrdenia. Toto pole sa používa, keď čaká na doručenie alebo je doručenie potvrdené. Používa sa na to parameter ACK.

4) Dĺžka hlavičky. Slúži na pochopenie toho, akú veľkosť má hlavička TCP (sú to všetky polia zobrazené na obrázku vyššie, okrem dátového poľa) a akú majú dáta.

5) Vyhradená vlajka. Hodnota tohto poľa musí byť nastavená na nulu. Je vyhradený pre špeciálne potreby. Napríklad na hlásenie preťaženia siete.

6) Vlajky. V tomto poli sú nastavené špeciálne bity na vytvorenie alebo ukončenie relácie.

7) Veľkosť okna. Pole označujúce počet segmentov, ktoré sa majú vyžadovať potvrdenie. Pravdepodobne každý z vás videl taký obrázok. Stiahnete súbor a uvidíte rýchlosť a čas sťahovania. A potom najskôr ukáže, že zostáva 30 minút, a po 2 - 3 sekundách už 20 minút. Po ďalších 5 sekundách sa zobrazí 10 minút atď. Toto je veľkosť okna. Najskôr má okno veľkosť, aby dostalo viac potvrdení pre každý odoslaný segment. Potom všetko dobre dopadne a sieť nezlyhá. Zmeny veľkosti okna a viac segmentov sa prenesie, a preto si vyžadujú menej výpisov o doručení. Preto je sťahovanie rýchlejšie. Akonáhle dôjde k krátkemu zlyhaniu siete a nejaký segment dorazí porazený, veľkosť sa znova zmení a bude potrebných viac správ o doručení. To je podstata tohto poľa.

8) Kontrolný súčet TCP. Kontrola integrity segmentu TCP.

9) Index dôležitosti. Toto je posunutie posledného dôležitého oktetu SEQ údajov pre pakety so nastaveným príznakom URG. V reálnom živote sa používa, keď je potrebné riadiť tok alebo stav protokolu vyššej úrovne od odosielajúceho agenta (napríklad ak prijímajúci agent môže nepriamo signalizovať odosielajúcemu agentovi, že sa nedokáže vyrovnať s dátovým tokom. ).

10) Možnosti. Používa sa pre akékoľvek pokročilé alebo ďalšie parametre. Napríklad pre parameter timestamp, čo je druh štítku ukazujúceho čas udalosti.

11) Údaje. Takmer rovnaké ako v protokole UDP. Sú tu zapísané údaje z vyššej úrovne.

Videli sme štruktúru protokolu TCP a zároveň sme dokončili rozhovor o transportnej vrstve. Ukázala sa taká krátka teória o protokoloch pracujúcich na nižších úrovniach. Snažil som sa to vysvetliť čo najjednoduchšie. Teraz to celú vec vyskúšame v praxi a dokončíme pár otázok.

Otvorím CPT a zostavím obvod podobný jednému z obrázkov vyššie.

Tu vidíme prvú sieť pozostávajúcu zo 4 počítačov a prepínača, ktorý tieto počítače spája. A druhá sieť pozostávajúca z dvoch počítačov a prepínača. Tieto 2 siete spája smerovač. Prejdime k nastavovaniu zariadení a potom si nasimulujme situáciu, ktorú sme uvažovali na samom začiatku na obrázku.

Otvorím PC1 a zapíšem si sieťové nastavenia.

S adresou som nezmúdrel a použil som tú najjednoduchšiu, ktorú máme neustále pred očami:

1) IP adresa - 192.168.1.1

Túto masku sme zvážili vyššie. Pripomínam, že sieťová adresa ďalších hostiteľov v rovnakej lokálnej sieti musí byť 192.168.1 a adresa hostiteľa môže byť od 1 do 254.

Toto je adresa smerovača, na ktorý sa budú odosielať údaje pre hostiteľov v inej sieti LAN.

Aby nebolo veľa obrázkov rovnakého typu, neposkytnem screenshoty ďalších 3 počítačov, ale uvediem iba ich nastavenia.

PC2:
1) IP adresa - 192.168.1.2
.
3) Hlavná brána je 192.168.1.254.

PC3:
1) IP adresa - 192.168.1.3
2) Maska podsiete - 255.255.255.0.
3) Hlavná brána je 192.168.1.254.

PC4:
1) IP adresa - 192.168.1.4
2) Maska podsiete - 255.255.255.0.
3) Hlavná brána je 192.168.1.254.

Zastavme sa zatiaľ pri tomto nastavení a pozrime sa, ako funguje naša lokálna sieť. Prepol som CPT do simulačného režimu. Povedzme, že sedím pri PC1 a chcem skontrolovať dostupnosť PC4 na PC4. Otvorím príkazový riadok na PC1.

Len čo stlačím ENTER, na diagrame sa objavia 2 obálky.

Jedným z nich je ICMP, s ktorým pracuje samotný príkaz ping. Okamžite ju otvorím a pozriem.

Vidím údaje IP a ICMP. Nie je tu nič zaujímavé, až na pár polí. Konkrétne číslo 4 v ľavom hornom rohu údajov o IP, ktoré naznačuje, že sa používa protokol IPv4. A 2 polia so zdrojovou a cieľovou IP adresou (SRC: 192.168.1.1 a DST: 192.168.1.4).

Tu však ping narazí na problém. Nepozná cieľovú MAC adresu. To znamená adresu vrstvy odkazu. Používa na to protokol ARP, ktorý dokáže vypočuť účastníkov siete a zistiť MAC adresu. Hovorili sme o ňom okrajovo v predchádzajúcom článku. Hovorme o tom podrobnejšie. Tradície nezmením. Obrázok v štúdiu!

1) Typ hardvéru. Myslím, že z názvu je zrejmé, že tu je uvedený typ vrstvy kanálu. Doteraz sme uvažovali iba o Etherneti. Jeho označenie v tomto poli je 0x0001.

2) Typ protokolu. Tu je podobne uvedený typ sieťovej vrstvy. Kód IPv4 je 0x0800.

3) Dĺžka fyzickej adresy v bajtoch (hardvérová dĺžka). Ak je to adresa MAC, veľkosť bude 6 bajtov (alebo 48 bitov).

4) Dĺžka logickej adresy v bajtoch (dĺžka protokolu). Ak je to adresa IPv4, veľkosť bude 4 bajty (alebo 32 bitov).

5) Prevádzkový kód. Operačný kód odosielateľa. Ak je to požiadavka, potom je kód 0001. V prípade odpovede - 0002.

6) Fyzická adresa odosielateľa (hardvérová adresa odosielateľa). MAC adresa odosielateľa.

7) Logická adresa odosielateľa (adresa protokolu odosielateľa). IP adresa odosielateľa.

8) Fyzická adresa príjemcu (cieľová hardvérová adresa). MAC adresa prijímača. Ak ide o požiadavku, potom je adresa spravidla neznáma a toto pole je nevyplnené.

9) Logická adresa príjemcu (adresa cieľového protokolu). IP adresa príjemcu.

Teraz, keď vieme, z čoho je vyrobený, sa môžeme pozrieť na to, ako to funguje v CPT. Kliknem na druhú obálku a vidím nasledujúci obrázok.

A tu je protokol ARP v celej svojej sláve. Ethernetový protokol funguje na 2. úrovni. Zastavme sa a pozrime sa na jeho polia.

1) Preambula - tu je malá sekvencia, ktorá hovorí o začiatku rámca.

2) Ďalej nasleduje zdrojová a cieľová MAC adresa. Zdrojová adresa obsahuje MAC adresu počítača, ktorý je iniciátorom, a cieľová adresa obsahuje vysielaciu adresu FF-FF-FF-FF-FF-FF (to znamená pre všetky uzly v prostredí kanála).

3) Typ - tu je uvedený nadradený protokol. Kód 0x806 znamená, že ARP je vyššia. Úprimne povedané, nemôžem s istotou povedať, na akej úrovni to funguje. Rôzne zdroje označujú rôzne. Niekto hovorí, že na 2. úrovni OSI, a niekto, že na 3. úrovni. Verím, že to funguje medzi tým. Pretože v každej z úrovní sú vlastné adresy.

Nebudem veľa hovoriť o údajoch a kontrolnej sume. Údaje tu nie sú nijako uvedené a kontrolný súčet je nulový.

Stúpame o niečo vyššie a tu je protokol ARP.

1) Typ hardvéru odkazová vrstva kód -. CPT odstránil ďalšie nuly a vložil 0x1 (rovnaké ako 0x0001). Je to ethernet.
2) Typ protokolu kód sieťovej vrstvy -. 0x800 je IPv4.
3) HLEN - dĺžka fyzickej adresy. 0x6 znamená 6 bajtov. Máte pravdu (adresa MAC má 6 bajtov).
4) PLEN je dĺžka sieťovej adresy. 0x4 znamená 4 bajty (IP adresa je 4 bajty).
5) OPCODE - prevádzkový kód. 0x1 znamená, že ide o požiadavku.
6) Zdroj Mac - tu je adresa MAC odosielateľa. Môžete ho porovnať s adresou v poli protokolu Ethernet a uistiť sa, že je správna.
7) Zdrojová IP - IP adresa odosielateľa.
8) Cieľový MAC - keďže ide o požiadavku a adresa kanála nie je známa, je prázdna. CPT to ukázalo nulami, čo je rovnaké.
9) Cieľová IP - IP adresa príjemcu. To je presne adresa, na ktorú pingujeme.

ARP odhlasuje všetkých hostiteľov v lokálnej sieti a na túto žiadosť odpovie iba jeden. Toto je PC4. Pozrime sa, ako odpovie.

Tu niečo vypľuje na striedačku. Otvorím to a vidím nejaké zmeny, menovite:

1) Zdrojové pole protokolu Ethernet teraz obsahuje MAC adresu PC4 a cieľové pole obsahuje MAC adresu iniciátora, teda PC1.
2) Pole OPCODE je teraz 0x2, to znamená odpoveď.
3) Polia logických a fyzických adries v protokole ARP sa zmenili. Zdrojové a cieľové MAC sú rovnaké ako v sieti Ethernet. V poli Zdrojová IP adresa je 192.168.1.4 (PC4) a v poli Cieľová IP adresa 192.168.1.1 (PC1).

Len čo sa táto informácia dostane na PC1, okamžite vytvorí správu ICMP, teda ping.

Otvorím to a pozriem sa. Toto je blok údajov, ktorý pozostáva z práce 3 protokolov: Ethernet, IP a Ping.

1) V protokole Ethernet nie je nič nové, konkrétne, zdrojová adresa MAC je PC1, cieľová adresa MAC je PC4 a pole Typ je 0x800 (protokol IPv4).
2) V protokole IP je pole Verzia 4, čo znamená protokol IPv4. IP odosielateľa je PC1 a IP príjemcu je PC4.
3) V protokole ICMP v poli Typ - kód 0x8 (požiadavka na ozvenu).

Posiela požiadavku na ozvenu a vidím, ako PC4 reaguje.

Skreslil som svoj CPT a musel som ho reštartovať. Iba teraz obálka ICMP nie je svetlozelená, ale je zmesou zelenej a modrej. Nerobí to však žiadny rozdiel. Sú to rovnaké údaje.
No vidím, ako zareagoval PC4. Zdrojové a cieľové polia v sieti Ethernet a IP boli obrátené. A v poli Typ protokolu ICMP sa hodnoty zmenili z 0x8 na 0x0 (znamená echo odpoveď).

Logicky, akonáhle táto odpoveď dorazí na PC1, v konzole PC1 by sa mal objaviť záznam. Skontrolujme to.

A skutočne. Bola tu položka pre dostupnosť PC4, veľkosť dát (32 bajtov), \u200b\u200bčasové oneskorenie (8ms) a TTL alebo čas do živého (128). TTL ukazuje, koľko smerovačov prešlo paketom. Môj paket išiel v miestnej sieti, takže toto pole sa nezmenilo.

V predvolenom nastavení ping odosiela 4 žiadosti. PC1 preto vytvorí ďalšie 3 podobné ICMP. Nebudem ukazovať cestu každého balíka, ale dám konečný výstup z konzoly na PC1.

A ako vidíte, existujú skutočne 4 odpovede. Všimnite si, že prvý prišiel s latenciou 8ms a posledné 3 prišli za 4ms. Je to spôsobené prácou protokolu ARP, pretože PC1 spočiatku nepoznal MAC adresu PC4 a čakal na informáciu. Aj keď v CPT existuje situácia, že v reálnom čase sa prvý paket spravidla stratí. Platí to najmä pri kontrole dostupnosti hostiteľa umiestneného v inom prostredí kanála.

Videli sme, ako funguje dátový prenos v jednom kanálovom prostredí. Teraz sa pozrime, čo sa stane, ak sú hostitelia v rôznych prostrediach alebo podsieťach kanálov. Pripomínam, že sieť nie je úplne nakonfigurovaná. Konkrétne je potrebné nakonfigurovať smerovač a druhú podsieť. Čo urobíme teraz.

Otvorím počítač s názvom PC5 a zapíšem si sieťové nastavenia.

Upozorňujeme, že sieťové adresovanie v prostredí prvého spojenia bolo 192.168.1.X a v druhom prípade to bolo 192.168.2.X. S maskou 255.255.255.0 to znamená, že prvé 3 oktety sú pevné a 4. oktet je v rozsahu od 1 do 254. A keďže naše 3 oktety sú odlišné, jedná sa o odlišné prostredia kanálov.

Tu sú nastavenia PC6:

1) IP adresa - 192.168.2.2
2) Maska podsiete - 255.255.255.0
3) Hlavná brána - 192.168.2.254

Hostitelia v prostredí 2. kanála sú nakonfigurovaní a fungujú dobre. Aby mohli komunikovať s hostiteľmi z 1. kanála, musíte nakonfigurovať smerovač, ktorý spája tieto prostredia. Smerovač sa konfiguruje prostredníctvom rozhrania CLI (tj. Vo forme konzoly) a bude jednoduchšie sem preniesť nie snímky obrazovky, ale príkazy.

1) Router\u003e povoliť - prechod do privilegovaného režimu
2) Terminál na konfiguráciu smerovača - prepnúť do režimu globálnej konfigurácie
3) Router (konfigurácia) #interface fastEthernet 0/0 - prejdite na nastavenie portu 0/0, ktorý sleduje prostredie prvého kanála
4) Router (konfigurácia, ak) #ip adresa 192.168.1.254 255.255.255.0 - na tento port zavesíme adresu IP. Pretože tento port bude hlavnou bránou pre prostredie 1. kanála, označíme mu adresu IP, ktorá bola pridelená hostiteľom
5) Router (config-if) #no vypnutie - zapnite toto rozhranie. V predvolenom nastavení sú všetky porty na smerovačoch cisc zakázané
6) Router (config-if) #exit - ukončiť režim nastavenia fastEthernet 0/0
7) Router (konfigurácia) #interface fastEthernet 0/1 - prejdite na nastavenie portu 0/1, ktorý sleduje prostredie druhého kanálu
8) Router (konfigurácia-ak) #ip adresa 192.168.2.254 255.255.255.0 - zavesíme tu adresu, ktorá bude hlavnou bránou pre hostiteľov v prostredí 2. kanála
9) Router (config-if) #no vypnutie - podobne to povoliť
10) Router (config-if) #end - napíšeme príkaz, ktorý prejde do privilegovaného režimu
11) Router # copy running-config startup-config - uložte nastavenia do pamäte smerovača

V tejto fáze je smerovač nakonfigurovaný. Pôjdem trochu dopredu a ukážem užitočný príkaz „show ip route“. Zobrazuje všetky siete známe smerovaču a cestu k nim.

Na základe tejto tabuľky sa môžete ubezpečiť, že vie o prostredí 1. kanála aj 2. prostredí. Fajn. Ostáva už len skontrolovať dostupnosť PC5 z PC1. Snažím sa. Prepnite CPT do režimu simulácie. Otvorím príkazový riadok a zadám príkaz 192.168.2.1.

Len čo stlačím ENTER, objavia sa naraz 2 obálky: ICMP a ARP. Zastavme sa a pozrime sa na ne bližšie. Teraz sa môže zdať, že prenos medzi rôznymi prostrediami kanálov sa nelíši od prenosu v prostredí jedného kanála, ale nie je to tak. A teraz to uvidíte.

Pozrime sa najskôr na ICMP.

Zatiaľ tu v zásade nie je nič zaujímavé. Zdrojové pole je IP adresa PC1 a cieľové pole je IP adresa PC5.

Čo bude ďalej. Počítač PC1 vidí, že kontroluje dostupnosť hostiteľa v inom prostredí kanála (maskovaním jeho adresy IP a cieľovej adresy IP). A okrem IP adresy nevie nič o príjemcovi. Z tohto dôvodu nemôžete odoslať paket ICMP v tomto formulári. Ale vie, že má hlavnú bránu, ktorá s najväčšou pravdepodobnosťou vie niečo o prostredí kanála, v ktorom sa nachádza PC5. Lenže nastáva ďalšia komplikácia. Pozná IP adresu brány (ktorú som mu pridelil v nastaveniach siete), ale nepozná jeho MAC adresu. Tu prichádza na pomoc protokol ARP, ktorý vypočuje všetkých účastníkov v prostredí kanála a nájde jeho MAC adresu. Pozrime sa, ako sú polia vyplnené.

Na linkovej vrstve (ethernetový protokol): Zdrojové pole je MAC adresa PC1 a cieľové pole je vysielaná adresa (tj. Pre všetkých účastníkov).

A o niečo vyššia (protokol ARP):

1) ZDROJ MAC je rovnaký PC1 a CIEĽOVÝ MAC je prázdny (musí byť vyplnený tým, pre koho je táto požiadavka určená).
2) ZDROJ IP je adresa PC1 a DESTINATION IP je predvolená adresa brány.

3 počítače vyhodili paket a iba router si uvedomil, že je to pre neho. Pozrime sa, ako odpovie.

Ethernet:

1) Zdrojová MAC - sem sa vloží jeho MAC adresa (konkrétne MAC adresa fastEthernet0 / 0).
2) Cieľový MAC - zapíše sem MAC adresu PC1 (teda toho, ktorý požadoval).
ARP:
1) Zdrojové a cieľové MAC sú podobné položkám v protokole Ethernet.
2) Zdrojová IP - vaša IP adresa.
3) Cieľová IP - IP adresa PC1.

Hneď ako ARP dosiahne smerovač PC1, program PC1 okamžite odošle správu ICMP smerovaču (alebo predvolenej bráne). A tu vás žiadam, aby ste venovali osobitnú pozornosť. Menovite do zdrojového a cieľového poľa (v sieti Ethernet aj IP).

1) SRC MAC: Toto je MAC adresa PC1.
2) DEST MAC: Adresa MAC smerovača.
3) SRC IP: IP adresa PC1.
4) DST IP: IP adresa PC5.

Čo to znamená. Adresy na úrovni siete (tj. IP adresy) sa nemenia, aby ste vedeli, od koho a od koho sú tieto informácie. A adresy na linkovej vrstve (MAC adresy) sa môžu ľahko meniť pri prechode z jedného spojovacieho média na druhé. Je veľmi dôležité pochopiť a pamätať!

Poďme sa pozrieť čo sa stalo. Paket sa dostane k routeru a je okamžite prečiarknutý. A to všetko kvôli tomu, že nevie MAC adresu PC5. Teraz sformuluje požiadavku ARP a pokúsi sa to zistiť. Tu je snímka obrazovky s touto požiadavkou.

Keď sa táto odpoveď dostane k smerovaču, bude poznať adresu odkazu PC5. Ale stalo sa toto. Zatiaľ čo trik s ARP ťahal smerovač a PC5, PC1 vypršal čas čakania na odpoveď zaslanú ICMP. Ukazujem obraz.

Po uplynutí časového limitu vygeneruje druhý ICMP, ktorého odpoveď bude bez problémov prijatá, pretože MAC adresy sú známe. Potom bude tvoriť 3. a 4. ICMP. Tu je konečný výsledok.

A keď sa pozriete pozorne, všimnete si, že TTL sa znížila o jednu a teraz je rovná 127. Bolo to spôsobené tým, že paket prešiel jednou tranzitnou časťou (smerovačom).

Takto funguje prenos dát z jedného kanála na druhé (alebo z jednej siete do druhej). Tu, mimochodom, nezáleží na tom, koľko prostredí kanála musíte prekonať, aby ste sa dostali k príjemcovi. Princíp bude stále taký.

V predchádzajúcom článku, keď sme sa pozreli na protokoly vyššej vrstvy, sme sa trochu dotkli transportnej vrstvy. Navrhujem zapamätať si túto úroveň a pevne ju zabezpečiť.

Začnem ako vždy jednoduchým. A to je protokol UDP. Ako som už uviedol vyššie, slúži na prenos dát do konkrétneho protokolu vyššej úrovne. Robí to pomocou portov. Jedným z protokolov, ktoré pracujú s UDP, je TFTP (Trivial File Transfer Protocol). O tomto protokole sme uvažovali v predchádzajúcom článku. Preto by nemali nastať ťažkosti. Na tejto ukážke musíte do svojej siete pridať server s povoleným TFTP.

Nastavenia servera sú nasledujúce:

1) IP adresa - 192.168.1.5
2) Maska podsiete - 255.255.255.0
3) Hlavná brána - 192.168.1.254

Služba TFTP je predvolene povolená, ale je lepšie ju skontrolovať. Ďalej prepnem CPT do simulačného režimu a pokúsim sa uložiť konfiguráciu smerovača na server TFTP:

1) Router\u003e povoliť - prechod do privilegovaného režimu.
2) Router # copy startup-config tftp: - napíšem príkaz copy (teda copy), potom startup-config (čo presne kopírovať) a tftp: (kam kopírovať).
3) Adresa alebo názov vzdialeného hostiteľa? 192.168.1.5 - vyjde správa s požiadavkou na adresu alebo názov servera, kde napíšem jeho adresu.
4) Cieľový názov súboru? - potom sa spýta, pod akým menom ho má uložiť na serveri a ponúka štandardný názov. Vyhovuje mi to a stlačím ENTER.

Router okamžite vytvorí 2 obálky. Jeden je preškrtnutý TFTP a druhý je ARP. Myslím, že uhádli, že to bolo prečiarknuté, pretože nevie MAC adresu servera.

Preskočím okamih práce ARP, keďže sme toho už videli dosť.

Pozrime sa podrobnejšie na to, čo smerovač odosiela na server.

Ethernet:
1) Zdroj MAC - adresa smerovača.
2) Cieľová MAC - adresa servera.
3) Typ - 0x800 (znamená to, že protokol IP funguje vyššie).

IP:
1) Protokol - 0x11 (znamená, že protokol UDP funguje vyššie).
2) Zdrojová adresa IP - adresa smerovača.
3) Cieľová IP - adresa servera.

UDP:
1) Zdrojový port - dynamicky vytvorený port (1025).
2) Cieľový port - port, ktorý server TFTP počúva (rezervovaný port 69).

TFTP:
Tu sa nachádzajú samotné údaje.

Takto funguje UDP. Nezakladá relácie, nevyžaduje potvrdenie o doručení a ak sa niečo stratí, nepýta sa to znova. Jeho úlohou je určiť číslo portu a odoslať. Čo tam bude ďalej, ho nezaujíma. Existujú však prípady, keď vám to nevyhovuje, a všetky tieto parametre sú kriticky dôležité. Potom prichádza na rad TCP. Uvažujme o tom na príklade použitia webového servera a webového klienta. Rovnaký server TFTP bude webový server. Zapnite službu HTTP a vyžiadajte si stránku z PC1. Nezabudnite prepnúť CPT do simulačného režimu!

Napíšem adresu web servera a stlačím ENTER.

Predtým, ako budem pokračovať, poviem o vytvorení relácie TCP. Pokúsim sa tento proces predstaviť čo najjednoduchšie. Tento proces sa nazýva „trojstranné podanie ruky“ alebo „podanie ruky“. Aká je pointa. Klient odošle segment TCP s príznakom SYN. Po prijatí segmentu sa server rozhodne. Ak súhlasí s vytvorením spojenia, odošle segment odpovede s príznakom „SYN + ACK“. Ak nesúhlasíte, odošle segment s príznakom „RST“. Ďalej sa klient pozrie na segment odpovedí. Ak je tam príznak „SYN + ACK“, potom pošle ako odpoveď segment s príznakom „ACK“ a je nadviazané spojenie. Ak je tam príznak „RST“, zastaví sa pokusy o pripojenie. Potom, čo je potrebné ukončiť nadviazané spojenie, klient vytvorí a odošle segment TCP s príznakom „FIN + ACK“. Server reaguje na tento segment rovnakým príznakom „FIN + ACK“. Nakoniec klient odošle posledný segment TCP s príznakom ACK. Teraz uvidíte, ako to funguje v praxi.

Obraciam svoju pozornosť na sieť a sledujem, ako PC1 vytvára segment TCP.

Polia protokolov Ethernet a IP nebudem brať do úvahy, pretože tu okrem poľa nie je nič nové Protokol v IP protokole. Existuje hodnota - 0x6. To naznačuje, že TCP sa používa vyššie.

Ale v TCP je to už zaujímavejšie.

1) Zdrojový port - 1025 (jedná sa o dynamicky generovaný port webového klienta).
2) Cieľový port - 80 (toto je vyhradený port HTTP).
3) Flag - SYN (žiadosť o nadviazanie relácie)

Pozrime sa, ako bude webový server reagovať.

Zamení čísla portov a odošle segment s príznakom SYN + ACK.

Hneď ako klient dostane tento segment, okamžite vytvorí 2 správy. Jedným z nich je segment TCP uvedený nižšie, ktorý sa odosiela s príznakom „ACK“.

A druhý je HTTP, kde je uvedená verzia protokolu, ktorá stránka a adresa servera.

Jeho práce boli predstavené v predchádzajúcom článku. Preto sa nebudem opakovať. Teraz ukážem ukončenie relácie.

Akonáhle klient dostane požadovanú stránku, už nemá zmysel udržiavať spojenie a inicializuje prerušenie. Pošle segment s príznakom FIN + ACK. Pozeráme ďalej.

Server súhlasí s ukončením spojenia a v odpovedi odošle segment s rovnakým príznakom „FIN + ACK“.

Nakoniec klient vygeneruje posledný segment TCP s príznakom „ACK“ a ukončí pripojenie.

Pozreli sme sa na to, ako funguje protokol TCP, a s ním sme sa nakoniec pozreli na protokoly nižšej vrstvy. Tu je odkaz na stiahnutie tohto laboratória. Najskôr som dostal nápad ísť štandardnou cestou a pre každú úroveň napísať samostatný článok, ale potom som si uvedomil, že je zbytočné to robiť. Keďže v čase písania nasledujúceho článku je väčšina predchádzajúceho zabudnutá.

No a článok sa chýli ku koncu. Chcem poďakovať používateľovi pod prezývkou remzalp za poskytnutý obrázok a ostatným používateľom, ktorí k článkom nechávajú užitočné komentáre. Je veľmi príjemné sledovať, ako sa ľudia zaujímajú, kladú otázky a vedú objektívne a konštruktívne spory. Bol by som rád, keby rusky hovoriaca IT komunita vyvíjala čoraz viac a viac a viac materiálov na štúdium v \u200b\u200brámci voľného prístupu. Ďakujeme za prečítanie a dovidenia nabudúce.

tcp / ip

icmp

Pridať značky

Frekvenčné rozdelenie signálov (kanály)

Vystopujme hlavné fázy formovania viackanálového signálu s multiplexovaním s frekvenčným delením (FDM). Najskôr v súlade s prenášanými správami primárne signály a i(t) majúci energetické spektrum, ..., modulujú pomocné nosné vlny každého kanálu. Túto operáciu vykonávajú modulátory, ..., kanálové vysielače. Spektrá kanálových signálov získaných na výstupe z frekvenčných filtrov ,, ... zaberajú príslušné frekvenčné pásma ,, ... (obr. 9.2).

Obrázok: 9.2. Multiplexovanie frekvenčného delenia a oddelenie kanálov

Budeme predpokladať, že každá zo správ sa má prenášať a i(t) zaberá šírku pásma štandardného kanálu PM. Počas vytvárania skupinového signálu každý signál kanálu S i(t) je pridelené frekvenčné pásmo, ktoré sa neprekrýva so spektrami iných signálov (obr. 9.3). Potom celkové frekvenčné pásmo Nskupina kanálov bude rovná

. (9.8)

Obrázok 9.3 Prevod spektier v systéme s FDM

Za predpokladu, že sa použije modulácia SSB, a každý kanálový signál zaberá šírku pásma

pre spektrum skupinového signálu získame

. (9.10)

Signál základného pásma sa prevádza na lineárny signál a prenáša sa po komunikačnej linke (prenosová cesta). Na strane prijímača po prevedení lineárneho signálu na skupinový signál, ktorá používa filtre kanálového pásma F k so šírkou pásma a demodulátormi sa prevedie na správy kanála, ktoré sa odošlú príjemcovi.

Stručne povedané, v multikanálových systémoch FDM je každému kanálu priradená časť celkovej šírky pásma základného pásma. Na vstup prijímacieho zariadenia i-tý kanál signály S i zo všetkých N kanály. Používanie frekvenčných filtrov F i iba tie frekvencie, ktoré patria k danému i-ty kanál.

Kvôli nedokonalým vlastnostiam pásmových filtrov kanálov dochádza k vzájomným presluchom medzi kanálmi. Na zníženie tohto rušenia je potrebné zaviesť ochranné frekvenčné intervaly medzi kanálmi.

Teda

To znamená, že iba asi 80% šírky pásma prenosovej cesty sa efektívne využíva v systémoch FDM. Okrem toho je potrebné zabezpečiť veľmi vysoký stupeň linearity celej skupinovej cesty.

Časové rozdelenie signálov (kanály)

Pri dočasnej metóde oddelenia kanálov (TDM) sa skupinová cesta pomocou synchrónnych prepínačov vysielača ( Do pruhu) a prijímač ( K pr) je poskytovaný striedavo na prenos signálov každého kanála viackanálového systému. (V moderných zariadeniach sa mechanické spínače prakticky nepoužívajú. Namiesto nich sa používajú elektronické spínače vyrobené napríklad na posuvných registroch.) Vo VDK sa najskôr vysiela signál prvého kanálu, potom nasledujúceho atď. . na posledný kanál podľa čísla N, po ktorom je znovu pripojený 1. kanál a proces sa opakuje so vzorkovacou frekvenciou (obrázok 9.4).

Ako kanálové signály v systémoch TDM sa používajú neprekrývajúce sa sekvencie modulovaných impulzov S i (t); sada kanálových impulzov - skupinový signál S r ( t) sa prenáša po komunikačnej linke. Prepínač na strane príjmu K pr je možné identifikovať pomocou kľúča spájajúceho vedenie s prijímačom i-ty kanál iba pre čas prechodu impulzov i-ty kanál ("časový filter") F i). Po demodulovaní správy a i(t) ísť do ipríjemcovi.

Pre normálnu prevádzku viackanálového systému s VRM je vyžadovaná synchrónna prevádzka spínačov na vysielacej a prijímacej strane. Často je na to jeden z kanálov obsadený na prenos špeciálnych synchronizačných impulzov pre koordinovanú prevádzku v čase. Do pruhu a Do pr.

Obrázok: 9.5. Časové rozdelenie

dva signály s AIM

Na obr. 9.5 zobrazuje časovacie diagramy dvojkanálového systému s PAM. Nosičom správ sú sekvencie impulzov s bodkou

, (9.12)

prichádzajúce k pulznému modulátoru (MI) z generátora hodinových impulzov (GTI). Skupinový signál (obr. 9.5, a) smeruje k prepínaču. Posledný menovaný hrá úlohu „dočasných“ parametrických filtrov alebo klávesov, ktorých prenosová funkcia je . (Obrázok 9.5, b) sa mení synchrónne (s bodkou) a vo fáze so zmenami v prenosovej funkcii:

(9.13)

To znamená, že k prenosovej ceste je v každom časovom intervale pripojený iba ten-tý detektor detektorov impulzov. Správy prijaté v dôsledku detekcie sa dostanú k príjemcovi správ PS-.

Operátor, popisujúci činnosť filtra kľúča, vykráti nasledujúce intervaly s periódou od signálu a zvyšok signálu zahodí.

Tu, rovnako ako predtým, sa označuje interval, počas ktorého sa prenášajú signály i-tého zdroja.

Pri časovom rozdelení je vzájomné rušenie spôsobené hlavne dvoma dôvodmi. Prvým je, že lineárne skreslenia vznikajúce z obmedzeného frekvenčného pásma a nedokonalé charakteristiky amplitúdy-frekvencie a fázy-frekvencie ľubovoľného fyzicky uskutočniteľného komunikačného systému porušujú impulznú povahu signálov. Ak je totiž spektrum obmedzené počas prenosu modulovaných impulzov konečnej doby, potom sa impulzy „rozšíria“ a namiesto impulzov konečnej doby získame procesy, ktoré sú nekonečne predĺžené v čase. Pri časovom rozdelení signálov to bude mať za následok, že impulzy jedného kanála budú superponované na impulzy ostatných kanálov. Inými slovami, medzi kanálmi dochádza k vzájomnému presluchu alebo intersymbolovému rušeniu. Okrem toho môže dochádzať k vzájomnému rušeniu v dôsledku nedokonalej synchronizácie hodinových impulzov na vysielacej a prijímacej strane.

Na zníženie úrovne vzájomného rušenia je potrebné zaviesť „strážne“ časové intervaly, ktoré zodpovedajú určitému rozšíreniu spektra signálu. Takže v multikanálových telefónnych systémoch je šírka pásma efektívne prenášaných frekvencií \u003d 3 100 Hz; v súlade s Kotelnikovovou vetou minimálna hodnota \u003d 2 \u003d 6200 Hz. V skutočných systémoch sa však frekvencia opakovania impulzov volí s určitou rezervou: \u003d 8 kHz. Na prenos takýchto impulzov v jednokanálovom režime sa vyžaduje šírka pásma najmenej 4 kHz. Pri časovom rozdelení kanálov zaberá signál každého kanála rovnaké frekvenčné pásmo, ktoré sa určuje za ideálnych podmienok podľa Kotelnikovej vety zo vzťahu (okrem synchronizačného kanálu)

, (9.14)

kde , čo je rovnaké ako celková šírka pásma systému vo frekvenčnom delení.

Aj keď sú teoreticky FDC a FDC z hľadiska účinnosti využívania frekvenčného spektra ekvivalentné, v reálnych podmienkach sú systémy FDC v tomto ukazovateli výrazne nižšie ako FDC z dôvodu ťažkostí pri znižovaní úrovne vzájomného rušenia počas oddelenia signálu . Nespornou výhodou VRK je zároveň zníženie úrovne nelineárneho šumu v dôsledku rozdielu v trvaní pôsobenia impulzov rôznych kanálov, v systémoch VRK je činiteľ výkyvu nižší. Je tiež významné, že vybavenie VDK je oveľa jednoduchšie ako vybavenie PRK. Najbežnejšie používané VRK sa nachádzajú v digitálnych systémoch s PCM.

Prenos informácií je pojem, ktorý spája veľa fyzických procesov pohybu informácií v priestore. V ktoromkoľvek z týchto procesov sú zapojené komponenty ako zdroj a prijímač dát, fyzické médium informácií a kanál (médium) ich prenosu.

Proces prenosu informácií

Počiatočné úložiská údajov sú rôzne správy prenášané zo zdrojov do prijímačov. Medzi nimi sú umiestnené kanály na prenos informácií. Špeciálne technické zariadenia - prevádzače (kódovacie zariadenia) vytvárajú na základe obsahu správ fyzické dátové nosiče - signály. Posledné menované prechádzajú množstvom transformácií, vrátane kódovania, kompresie, modulácie a potom sú odoslané na komunikačné linky. Po ich prechode prechádzajú signály inverznými transformáciami, vrátane demodulácie, vybalenia a dekódovania, v dôsledku čoho sa z nich extrahujú pôvodné správy vnímané prijímačmi.

Informačné správy

Správa je druh opisu javu alebo objektu vyjadrený ako súbor údajov, ktorý má znaky začiatku a konca. Niektoré správy, napríklad reč a hudba, sú nepretržitými funkciami času akustického tlaku. V telegrafnej komunikácii je správa textom telegramu vo forme alfanumerickej sekvencie. Televízna správa je sled rámcových správ, ktoré sú „viditeľné“ objektívom televíznej kamery a zachytáva ich pri snímkovej frekvencii. Drvivú väčšinu správ prenášaných nedávno prostredníctvom informačných prenosových systémov tvoria číselné polia, textové, grafické, ako aj zvukové a obrazové súbory.

Informačné signály

Prenos informácií je možný, ak má fyzické médium, ktorého vlastnosti sa menia v závislosti od obsahu prenášanej správy tak, aby prekonali prenosový kanál s minimálnym skreslením a boli prijímateľom rozpoznateľné. Tieto zmeny vo fyzickom pamäťovom médiu tvoria informačný signál.

Dnes sa informácie prenášajú a spracúvajú pomocou elektrických signálov v káblových a rádiových komunikačných kanáloch, ako aj vďaka optickým signálom v komunikačných linkách z optických vlákien.

Analógové a digitálne signály

Známy príklad analógového signálu, t.j. neustále sa meniace v čase je napätie odstránené z mikrofónu, ktorý prenáša hlasovú alebo hudobnú informačnú správu. Môže byť zosilnený a káblovými kanálmi prenášaný do zvukových reprodukčných systémov koncertnej sály, ktoré prenášajú reč a hudbu z pódia k publiku v galérii.

Ak sa v súlade s veľkosťou napätia na výstupe z mikrofónu amplitúda alebo frekvencia vysokofrekvenčných elektrických oscilácií v rádiovom vysielači neustále časovo mení, je možné prenášať analógový rádiový signál do vzduchu. Televízny vysielač v analógovom televíznom systéme generuje analógový signál vo forme napätia úmerného aktuálnemu jasu obrazových prvkov vnímaných objektívom fotoaparátu.

Ak však analógové napätie z výstupu mikrofónu prechádza cez digitálno-analógový prevodník (DAC), potom jeho výstup už nebude spojitou funkciou času, ale postupnosťou odčítaní tohto napätia odoberaných v pravidelných intervaloch s vzorkovacia frekvencia. Okrem toho DAC tiež vykonáva kvantizáciu podľa úrovne počiatočného napätia, pričom nahrádza celý možný rozsah svojich hodnôt konečnou sadou hodnôt určených počtom binárnych bitov jeho výstupného kódu. Ukazuje sa, že spojitá fyzikálna veličina (v tomto prípade toto napätie) sa zmení na postupnosť digitálnych kódov (je digitalizovaná) a potom, už v digitálnej podobe, môže byť uložená, spracovaná a prenášaná prostredníctvom sietí na prenos informácií. To významne zvyšuje rýchlosť a odolnosť proti hluku týchto procesov.

Komunikačné kanály

Tento termín sa zvyčajne vzťahuje na komplexy technických prostriedkov zapojených do prenosu údajov zo zdroja do prijímača, ako aj na prostredie medzi nimi. Štruktúru takéhoto kanála pomocou typických prostriedkov na prenos informácií predstavuje nasledujúca postupnosť transformácií:

AI - PS - (CI) - CC - M - LPI - DM - DK - CI - PS

AI je zdrojom informácií: osoba alebo akákoľvek iná živá bytosť, kniha, dokument, obraz na neelektronickom médiu (plátno, papier) atď.

PS - prevádzač informačnej správy na informačný signál, vykonávajúci prvý stupeň prenosu dát. Ako PS môžu fungovať mikrofóny, televízia a videokamery, skenery, faxy, klávesnice PC atď.

KI je informačný kódovač v informačnom signáli na znižovanie objemu (kompresie) informácií s cieľom zvýšiť ich prenosovú rýchlosť alebo znížiť frekvenčné pásmo potrebné na prenos. Tento odkaz je voliteľný, ako je uvedené v zátvorkách.

KK je kanálový kódovač na zvýšenie odolnosti informačného signálu proti šumu.

M - modulátor signálu pre zmenu charakteristík medziľahlých nosných signálov v závislosti od veľkosti informačného signálu. Typickým príkladom je amplitúdová modulácia nosného signálu vysokej nosnej frekvencie v závislosti od veľkosti nízkofrekvenčného informačného signálu.

LPI je linka na prenos informácií predstavujúca kombináciu fyzického média (napríklad elektromagnetického poľa) a technických prostriedkov na zmenu jeho stavu s cieľom prenášať nosný signál do prijímača.

DM je demodulátor na oddelenie informačného signálu od nosného signálu. Prezentovať iba ak M.

Dekodér kanála DC - na detekciu a / alebo opravu chýb informačného signálu, ktoré sa vyskytli na LPI. K dispozícii iba s QC.

CI - informačný dekodér. Prítomné, iba ak je prítomný CI.

PI - prijímač informácií (počítač, tlačiareň, displej atď.).

Ak je prenos informácií obojsmerný (duplexný kanál), potom na oboch stranách LPI sú modemové bloky (Modulator-DEModulator) kombinujúce linky M a DM, ako aj bloky kodekov (COder-DECoder) kombinujúce kódovacie zariadenia (CI a CK) a dekodéry (DI a DK).

Charakteristika prenosových kanálov

Hlavnými rozlišovacími znakmi kanálov sú ich šírka pásma a odolnosť proti šumu.

V kanáli je informačný signál vystavený šumu a rušeniu. Môžu byť spôsobené prirodzenými príčinami (napríklad atmosférické pre rádiové kanály) alebo môžu byť špeciálne vytvorené nepriateľom.

Odolnosť proti šumu prenosových kanálov sa zvyšuje použitím rôznych druhov analógových a digitálnych filtrov na oddelenie informačných signálov od šumu, ako aj špeciálnymi metódami prenosu správ, ktoré minimalizujú vplyv šumu. Jednou z týchto metód je pridanie ďalších znakov, ktoré nenesú užitočný obsah, ale pomáhajú kontrolovať správnosť správy a opravovať chyby v nej.

Kapacita kanálu sa rovná maximálnemu počtu binárnych symbolov (kbits), ktoré prenáša bez rušenia za jednu sekundu. Pre rôzne kanály sa pohybuje od niekoľkých kbit / s do stoviek Mbit / s a \u200b\u200bje určený ich fyzikálnymi vlastnosťami.

Teória prenosu informácií

Claude Shannon je autorom špeciálnej teórie kódovania prenášaných dát, ktorý objavil metódy riešenia hluku. Jednou z hlavných myšlienok tejto teórie je potreba redundancie digitálneho kódu prenášaného cez informačné prenosové vedenia. To umožňuje obnoviť stratu, ak dôjde k strate časti kódu počas jeho prenosu. Takéto kódy (digitálne informačné signály) sa nazývajú kódy proti rušeniu. Redundanciu kódu však nie je možné dosiahnuť príliš veľkú. To vedie k skutočnosti, že sa prenos informácií oneskoruje, ako aj k zvýšeniu nákladov na komunikačné systémy.

Digitálne spracovanie signálu

Ďalšou dôležitou súčasťou teórie prenosu informácií je systém metód na digitálne spracovanie signálu v prenosových kanáloch. Tieto metódy zahŕňajú algoritmy na digitalizáciu pôvodných analógových informačných signálov s určitou vzorkovacou rýchlosťou určenou na základe Shannonovej vety, ako aj metódy na generovanie šumovo-imunitných nosných signálov na ich základe pre prenos po komunikačných linkách a digitálne filtrovanie prijatých signálov v aby sa oddelili od rušenia.

Prepojiť vrstvu (Vrstva dátového spojenia) definuje pravidlá prístupu na fyzické médium a riadi prenos informácií cez kanál, generuje signál o začiatku prenosu a organizuje začiatok a skutočný prenos informácií s vytvorením signálu o konci prenosu a následný prenos kanálu do pasívneho stavu. V procese prenosu sa kontrolujú prijaté informácie a opravujú sa chyby, pri poruche sa odpojí kanál, ako aj generovanie správ o výskyte fatálnych chýb pre vyššiu úroveň s obnovením prenosu po oprava zariadenia. V niektorých prípadoch táto úroveň monitoruje výmenný kurz a koniec informačných blokov a tiež riadi fyzický obvod, keď je multiplexovaný.

Na fyzickej vrstve sa bity jednoducho prenášajú a neberie do úvahy, že fyzické prenosové médium môže byť zaneprázdnené. Jednou z úloh vrstvy dátového spojenia je preto skontrolovať dostupnosť prenosového média. Ďalšou úlohou odkazovej vrstvy je implementovať mechanizmy detekcie a opravy chýb. Za týmto účelom sú vo vrstve dátového spojenia bity zoskupené do množín nazývaných rámce. Linková vrstva zaisťuje správnosť prenosu každého rámca tak, že na začiatku a na konci každého rámca umiestni špeciálnu sekvenciu bitov, extrahuje ju a tiež vypočíta kontrolný súčet, ktorý určitým spôsobom spracuje všetky bajty rámca, a do rámu pridá kontrolný súčet. Keď rámček dorazí po sieti, prijímač znovu vypočíta kontrolný súčet prijatých dát a porovná výsledok s kontrolným súčtom z rámca. Ak sa zhodujú, rám sa považuje za správny a akceptovaný. Ak sa kontrolné súčty nezhodujú, zaznamená sa chyba. Linková vrstva môže nielen detekovať chyby, ale aj ich opraviť retransmisiou poškodených rámcov. Je potrebné poznamenať, že funkcia korekcie chýb pre linkovú vrstvu nie je povinná, preto v niektorých protokoloch tejto vrstvy absentuje napríklad v ethernetových a rámcových relé.

Vrstva dátového spoja teda poskytuje vytváranie, prenos a príjem informačných blokov, prevádzanie sekvencie bitových tokov na sady bitov nazývaných dátové rámce, obsluhovanie požiadaviek sieťovej vrstvy a používanie služby fyzickej vrstvy na odosielanie a prijímanie rámcov. Táto úroveň bola pôvodne vytvorená ako funkčne jednotná úroveň, ktorá rieši nasledujúce úlohy:

Počas prenosu skutočný prenos dátového rámca zo sieťovej vrstvy do fyzickej vrstvy a zabezpečenie bezchybného prenosu cez fyzickú vrstvu rámcov z jedného systému do druhého;

Na recepcii - prerozdelenie nepripojených bitov z fyzickej vrstvy do rámcov pre vyššie vrstvy.

Funkcie odkazovej vrstvy sú zvyčajne implementované v softvéri a hardvéri.

Postupom času bolo potrebné rozdeliť vrstvu dátového spojenia na dva podvrstvy - vrstvu Logical Link Control (LLC) a vrstvu Media Access Control (MAC).

Podvrstva MAC sa zaoberá fyzickými adresami, ktoré sa nazývajú MAC adresy . V sieťach Ethernet a Token Ring sú adresy MAC hexadecimálne čísla napísané na čipu NIC. Ethernetová MAC adresa (niekedy označovaná ako ethernetová adresa) je 12 hexadecimálnych číslic, z ktorých každá dvojica je oddelená dvojbodkou. Týchto 12 hexadecimálnych číslic predstavuje 48-bitové (alebo 6 bajtové) binárne číslo. Prvé tri bajty obsahujú kód výrobcu pridelený organizáciou IEEE. Posledné tri bajty prideľuje výrobca. MAC adresa alebo fyzická adresa sa niekedy označuje ako adresa zariadenia. Líši sa od logickej adresy, t.j. IP adresy v sieti TCP / IP, aby ich nebolo možné zmeniť. Logická adresa je pridelená softvérom a dá sa veľmi ľahko zmeniť. Obe adresy sa používajú na identifikáciu počítača v sieti.

Podvrstva LLC definuje topológiu logickej siete. Nemusí to zodpovedať fyzickej topológii. Podvrstva LLC je zodpovedná za komunikáciu (alebo rozhranie) medzi podvrstvou MAC a vyššou sieťovou vrstvou a prevádza bity a bajty prijaté z vrstvy MAC do formátu požadovaného sieťovými zariadeniami.

V lokálnych sieťach sú protokoly linkovej vrstvy podporované mostami, prepínačmi a smerovačmi. V počítačoch sú funkcie odkazovej vrstvy implementované spoločne pomocou sieťových adaptérov a ich ovládačov. Protokoly linkovej vrstvy používané v lokálnych sieťach majú určitú štruktúru spojení medzi počítačmi a spôsoby ich adresovania. Aj keď vrstva dátového spojenia zaisťuje dodanie rámca medzi ľubovoľnými dvoma uzlami lokálnej siete, robí to iba v sieti s určitou topológiou odkazov, presne s topológiou, pre ktorú bola navrhnutá. Medzi bežné topológie zbernice, krúžku a hviezdy podporované protokolmi linkovej vrstvy LAN patria spoločné topológie zbernice, krúžku a hviezdy, ako aj štruktúry z nich odvodené pomocou mostov a prepínačov. Vo všetkých týchto konfiguráciách má cieľová adresa lokálny význam pre sieť a nemení sa pri prechode rámca zo zdrojového uzla do cieľového uzla. Schopnosť prenášať údaje medzi lokálnymi sieťami rôznych technológií je spôsobená skutočnosťou, že tieto technológie používajú adresy v rovnakom formáte, navyše výrobcovia sieťových adaptérov zabezpečujú jedinečnosť adries bez ohľadu na technológiu. Príklady protokolov linkovej vrstvy sú Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

V rozsiahlych sieťach, t.j. V sieťach WAN, ktoré majú zriedka bežnú topológiu, vrstva dátového spojenia často vymieňa správy iba medzi dvoma susednými počítačmi pripojenými jedným spojom. Príklady protokolov bod-bod (ako sa také protokoly často volajú) sú často používané protokoly odkazovej vrstvy PPP a LAP-B, ktoré sú zodpovedné za doručenie rámca bezprostrednému susedovi. Adresa v tomto prípade nemá zásadný význam a do popredia sa dostáva schopnosť protokolu zotaviť sa zo skreslených a stratených rámcov, pretože zlá kvalita teritoriálnych kanálov, najmä telefonických, si často vyžaduje takéto kroky.

Ak nie sú splnené vyššie uvedené podmienky, napríklad väzby medzi segmenty Ethernet má slučkovú štruktúru alebo siete, ktoré sa majú pripojiť, používajú rôzne spôsoby adresovania, ako je to v sieťach Ethernet a X.25, potom protokol spojovacej vrstvy nedokáže zvládnuť úlohu samotného prenosu rámca medzi uzlami a vyžaduje pomoc protokol sieťovej vrstvy. Takto sú usporiadané siete X.25. Keď je teda ťažké izolovať funkcie spojovacej vrstvy v ich čistej forme v sieťach vrstvy WAN, spoja sa s funkciami sieťovej vrstvy v rovnakom protokole. Príklady tohto prístupu sú protokoly ATM a prenosové rámce.

Vrstva dátového spojenia používa protokoly, ako napríklad známy protokol ISO High-level DataLink Conrol (HDLC) pre sériové pripojenie, ITU-T Link Access Procedures Balanced (LAPB), Link Access Procedures na D-kanále (LAPD) a Link Prístupové protokoly. Postupy pre rámcové nosné služby (LAPF), protokoly IEEE 802.2 LLC (typ I a typ II) poskytujúce MAC pre prostredia LAN 802.X, ako aj protokoly Ethernet, Token ring, FDDI, X.25 a FR.

Vo všeobecnosti predstavuje vrstva dátového spojenia veľmi výkonnú a úplnú sadu funkcií na prenos správ medzi uzlami siete, ktorá umožňuje v niektorých prípadoch priamo na nej pracovať protokoly aplikačnej vrstvy alebo aplikácie bez zapojenia protokolov siete a transportu. vrstiev. Napriek tomu na zabezpečenie vysoko kvalitného prenosu správ v sieťach akejkoľvek topológie a technológie nestačia funkcie spojovacej vrstvy. Za týmto účelom by sa v rámci modelu OSI mali použiť nasledujúce dve modelové vrstvy - sieť a doprava.

Používanie operácií P a V na organizáciu interakcií procesov v systéme sa môže uskutočniť, pokiaľ neexistuje lepší komunikačný mechanizmus. Jeden návrh na zlepšenie

Obrázok: 8.7. P / V-systém procesov pre dva uzly výpočtového grafu na obr. 8.2.

Obrázok: 8.8. Pridanie P / V systémov do modelovej hierarchie.

týmto mechanizmom je návrh na použitie správ. Systém správ je súbor procesov, ktoré komunikujú prostredníctvom správ. So správami sú možné dve operácie: odosielať a prijímať. Odosielanie správy je ako operácia V a príjem správy je ako operácia A. Ak počas operácie prijímania nie sú k dispozícii žiadne správy, potom príjemca počká, kým sa správa odošle.

Tento mechanizmus je základom modelovej schémy navrhnutej Riddleom. Tento model sa javí ako najvhodnejší na modelovanie protokolov v počítačových sieťach. Riddle považuje (konečný) súbor procesov, ktoré komunikujú prostredníctvom správ. Správy sú odosielané a vyžadované špeciálnymi procesmi, ktoré sa nazývajú kanálové procesy (poštové schránky). Procesy kanála v zásade poskytujú množinu správ, ktoré sa odosielajú, ale ešte neprijímajú, alebo množinu žiadostí o správy od príjemcov, ktoré boli vydané, ale ešte neboli splnené. Ostatné procesy v systéme sa nazývajú softvérové \u200b\u200bprocesy a sú opísané v jazyku modelovania softvérových procesov (LMPP).

Príklad systému s tromi procesmi je znázornený na obr. 8.9. Ako je zrejmé z príkladu, popis procesov na YMPP je v podstate diagramom. Zaujímavá je iba aktivita odovzdávania správ v systéme. Správy sú abstraktné prvky, ktorých jedinou charakteristikou je typ. Počet typov správ v systéme môže byť iba konečný. Správy sa odosielajú alebo prijímajú do medzipamäte správ v každom z procesov. Na jeden proces existuje iba jedna vyrovnávacia pamäť. Návrhy YMPP sú: Vložte správu typu do medzipamäte správ. Poslať správu do vyrovnávacej pamäte správ kanálového procesu Vyžiadajte si správu z kanálového procesu Počkajte (ak je to potrebné), kým sa správa neprijme. Správa je umiestnená vo vyrovnávacej pamäti správ. Skontrolujte typ správy vo vyrovnávacej pamäti správ a preskočte na vetu, ak je správa iného typu ako: Simulujte interné overenie závislé od údajov. Pokračujte v spracovaní vykonaním nasledujúcej vety alebo prejdite na ponuku s označením Transfer Control to Offer End Process.

Systém s LMPP simuluje mnoho paralelných procesov. Každý proces začína na začiatku svojho programu a vykonáva svoj program, až kým sa nestretne s vetou. Riddle ukazuje, ako zostaviť výraz odovzdávajúci správu, ktorý predstavuje možné toky správ v systéme, a pomocou tohto výrazu preskúma štruktúru systému a usporiada ho. správna činnosť. Tento výraz odovzdávajúci správu sa používa na rovnaké účely ako jazyk Petriho siete. Preto ukážeme, ako je možné transformovať popis systému procesov na LMPP na Petriho sieť tak, aby sa jeho jazyk zhodoval s výrazom prenosu správ z Riddleovej analýzy. Táto transformácia ignoruje vykonávanie jednotlivých viet popisu v YMPP, aj keď pomocou drobných úprav mohli byť zastúpené aj v jazyku Petriho siete.

Na simuláciu procesu pomocou Petriho siete používame jeden token na proces ako počítadlo programu. Počítadlo je tiež prítomnosť správy v procese kanála. Pretože sú správy identifikované podľa typu, je potrebné modelovať každý typ správy v procese kanála samostatnou položkou. Veľmi dôležitou vlastnosťou systémov s LMP je, že počet správ je konečný. Každý softvérový proces je tiež konečný. Iba front správ zaberá potenciálne neobmedzené množstvo pamäte. Schopnosť simulovať procesy kanálu a správne reprezentovať vety odosielania a prijímania sú teda najdôležitejšími aspektmi transformácie popisu na LMPP do Petriho siete. Modelovanie

kanálové procesy so sadami pozícií (jedna pre každý typ správy), môžeme reprezentovať klauzulu send prechodom, ktorý umiestni token na pozíciu predstavujúcu zodpovedajúci kanálový proces a typ správy. Doložka o prijatí jednoducho odstráni token z akejkoľvek pozície v procese kanála. Konkrétna pozícia, ktorá doručuje token, určuje typ prijatej správy. Tieto informácie môžu byť použité v ktorejkoľvek nasledujúcej vete

Jediným znakom vo výraze odovzdávajúcom správu je typ správy pre tie správy, ktoré sa odosielajú alebo prijímajú z procesu prepojenia. Pretože každý prechod v Petriho sieti vedie k výskytu symbolu v jazyku Petriho siete pre túto Petriho sieť, je možné modelovať iba klauzuly odosielania a prijímania v systéme s LMPP. V Petriho sieti teda existujú dva druhy pozícií. Jeden druh označených pozícií slúži ako počítadlo počtu správ typu v procese kanála. Iný druh pozícií predstavuje klauzuly odosielania a prijímania programu LMPP. Nech sú tieto vety jednoznačne označené. Pozíciu predstavujúcu vetu označíme správou typu vo vyrovnávacej pamäti správ symbolom tokenu na pozícii spojenej s ponukou znamená, že veta už bola vykonaná. Obrázok: 8.10 ilustruje, ako by sa vety mali modelovať pomocou Petriho siete. Na obr. 8.10 pozícia predstavuje pozíciu spojenú s každou ponukou, ktorá predchádza ponuke

Teraz zostáva ukázať, že je možné definovať vetu pred ostatnými vetami v programe YMPP. Upozorňujeme, že každú vetu je možné považovať za dvojicu pozostávajúcu z typu správy a čísla vety, pretože rovnaká veta s rôznymi typmi správ vo vyrovnávacej pamäti správ bude pomocou Petriho siete modelovaná rôznymi spôsobmi. Najzrejmejším spôsobom, ako určiť predchodcov vety, je spustiť na začiatku každého programu na LMPP špeciálnu začiatočnú vetu (ktorá sa stane východiskovou pozíciou) a vygenerovať podľa popisu programu všetky možné nasledujúce vety na odosielanie a prijímanie s príslušným obsahom vyrovnávacej pamäte správ. Tento proces sa opakuje pre všetky vety, ktoré sa objavia, kým nebudú vygenerované všetky klauzuly odosielania a prijímania a kým nebudú identifikovaní ich nástupcovia. Pretože počet viet v popise na LMPP a počet typov správ je konečný, vygeneruje sa iba konečný počet párov viet! / typ, správa. Tento postup je podobný charakteristickým rovniciam, ktoré použil Riddle na skonštruovanie výrazu správ. Na obr. 8.11 uvádza zoznam návrhov

Obrázok: 8.10. (pozri skenovanie) Transformácia doložiek o vysielaní a prijatí na prechody Petriho siete. v hornej časti je model klauzuly sk: send s typom správy vo vyrovnávacej pamäti správ. Proces kanála dole - model sk: prijímať klauzulu z procesu kanála Možné typy správ v

a ich možných nástupcov pre systém s NLMP, znázornených na obr. 8.9.

Len čo sa určia prívrženci vety, môžeme pomocou týchto informácií identifikovať možných predchodcov vety a preto skonštruovať Petriho sieť ekvivalentnú so systémom LMPP pomocou prechodov podobných tým, ktoré sú znázornené na obr. 8.10. Špeciálna počiatočná pozícia je predchodcom prvej vety každého procesu v systéme. Na obr. 8.12 systém s NMPP zobrazený na obr. 8,9, prevedené na ekvivalentnú Petriho sieť.

Stručný popis transformácie systémov zasielania správ v Petriho sieti ukazuje, že tento model je zahrnutý v sile modelovania v Petriho sieti. Ukazuje tiež, že množina výrazov správ považovaných za triedu jazykov je podmnožinou triedy jazykov Petriho siete.

Pretože systémy P / V môžu byť modelované systémami zasielania správ so správami iba jedného typu, systémy P / V

Obrázok: 8.11. (pozri sken) Návrhy a sledovatelia systému s LMPP znázornení na obr. 8.9.

sú zahrnuté v systémoch správ. Je ľahké vytvoriť systém zasielania správ, ktorý by vyriešil problém fajčiarov cigariet, takže začlenenie systémov P / V do systémov zasielania správ je jeho vlastné. Na druhej strane systémy so správami nie sú schopné vnímať vstupné správy z viacerých zdrojov súčasne, a preto nie sú rovnocenné s Petriho sieťami.

Pri pokuse o simuláciu prechodu s viacerými vstupmi môže nastať jedna z nasledujúcich dvoch situácií:

1. Proces sa pokúsi získať tokeny (správy) zo všetkých jeho vstupov, ale bude neplatné, a preto bude zablokované, čím dôjde k oneskoreniu tokenov potrebných na umožnenie ďalších prechodov, aby mohli pokračovať v práci. To povedie k slepým uličkám v systéme so správami, ktoré sa nezhodujú so slepými uličkami v Petriho sieti, čo porušuje tretie obmedzenie.

2. Proces zabráni vytváraniu zbytočných slepých uličiek určením, že zvyšné požadované tokeny chýbajú a vracajú sa

(kliknutím zobrazíte skenovanie)

tokeny na pozícii (procesy kanálu), z ktorej boli prijaté. Takéto akcie je možné vykonávať ľubovoľne často, čo znamená, že v systéme so správami zodpovedajúcimi obmedzenej postupnosti začiatočných prechodov v Petriho sieti nie je žiadne obmedzenie dĺžky sledu akcií. To teda porušuje naše druhé obmedzenie.

Obrázok: 8.13. Pridajte do modelovej hierarchie systémy správ.

Riddle predstavil transformáciu, ktorá sa hodí pre prípad 1 a vedie k zbytočným slepým uličkám. V každom prípade vidíme, že systémy so správami nemôžu simulovať ľubovoľné Petriho siete (pod obmedzeniami, ktoré sme formulovali). Preto vo výsledku dostaneme hierarchiu znázornenú na obr. 8.13.