Адресация

Адреса DECnet не связаны с физическими сетями, к которым подключены узлы. Вместо этого DECnet размещает главные вычислительные машины, используя пары адресов область/узел (area/node address). В диапазон значений адресов области входят значения от 1 до 63 (включительно). Адрес узла может иметь значение от 1 до 1023 (включительно). Следовательно, каждая область может иметь 1023 узла, а в сети DECnet адресация может быть произведена примерно к 65,000 узлам. Области могут перекрывать несколько роутеров, и отдельный кабель может обеспечивать несколько областей. Следовательно, если какой-нибудь узел имеет несколько сетевых интерфейсов, то он использует один и тот же адрес область/узел для каждого интерфейса. На Рис. 4.8 "Адреса DECnet" изображен пример сети DECnet с несколькими адресуемыми объектами.

Рис. 4.8. DECnet Address

Главные вычислительные машины DECnet не используют адреса уровня МАС (Media Access Control - Управлениe доступом к носителю), назначаемые производителем. Вместо этого адреса сетевого уровня встраиваются в адреса уровня МАС в соответствии с алгоритмом, который перемножает номер области на 1024 и прибавляет к результату номер узла. Результирующий 16-битовый десятичный адрес преобразуется в шестнадцатеричное число и добавляется к адресу АА00.0400 таким образом, что байты оказываются переставленными, так что наименее значимый байт оказывается первым. Например, адрес 12.75 DECnet становится числом 12363 (основание 10), которое равняется числу 304В (основание 16). После этого адрес с переставленными байтами добавляется к ставндартному префиксу адреса МАС DECnet; результирующим адресом является выражение АА00.0400.4В30.

Адресация

Рис. 4.8. DECnet Address

Адресация

Как и у других протоколов сетевого уровня, схема адресации IP является интегральной по отношению к процессу маршрутизации дейтаграмм IP через объединенную сеть. Длина адреса IP составляет 32 бита, разделенных на две или три части. Первая часть обозначает адрес сети, вторая (если она имеется) - адрес подсети, и третья - адрес главной вычислительной машины. Адреса подсети присутствуют только в том случае, если администратор сети принял решение о разделении сети на подсети. Длина полей адреса сети, подсети и главной вычислительной машины являются переменными величинами.

Адресация IP обеспечивает пять различных классов сети. Самые крайние левые биты обозначают класс сети.

Class A

Сети класса А предназначены главным образом для использования с несколькими очень крупными сетями, т.к. они обеспечивают всего 7 битов для поля адреса сети.

Class B

Сети класса В выделяют 14 битов для поля адреса сети и 16 битов для поля адреса главной вычислительной машины. Этот класс адреса обеспечивает хороший компромисс между адресным пространством сети и главной вычислительной машины.

Class C

Сети класса С выделяют 22 бита для поля адреса сети. Однако сети класса С обеспечивают только 8 битов для поля адреса главной вычислительной машины, поэтому число главных вычислительных машин, приходящихся на сеть, может стать ограничивающим фактором.

Class D

Адреса класса D резервируются для групп с многопунктовой адресацией (в соответствии с официальным документом RFC 1112). В адресах класса D четыре бита наивысшего порядка устанавливаются на значения 1,1,1 и 0.

Class E

Адреса класса Е также определены IP, но зарезервированы для использования в будущем. В адресах класса Е все четыре бита наивысшего порядка устанавливаются на 1.

Адреса IP записываются в формате десятичного числа с проставленными точками, например, 34.0.0.1. На рис. 4.12 представлены форматы адресов для сетей IP классов А, В и С.

Рис. 4.12. Class A, B and C Address Formats

Сети IP могут также быть разделены на более мелкие единицы, называемые подсетями (subnets). Подсети обеспечивают дополнительную гибкость для администратора сети. Например, предположим, что какой-то сети назначен адрес класса В , и что все узлы в сети в данный момент соответствуют формату адреса класса В. Далее предположим, что представлением адреса этой сети в виде десятичного числа с точками является 128.10.0.0. (наличие одних нулей в поле адреса главной вычислительной машины обозначает всю сеть). Вместо того, чтобы изменять все адреса на какой-то другой базовый сетевой номер, администратор может подразделить сеть, воспользовавшись организацией подсетей. Это выполняется путем заимствования битов из части адреса, принадлежащей главной вычислительной машине, и их использования в качестве поля адреса подсети, как показано на Рис. 4.13.

Рис. 4.13. Subnet Address

Если администратор сети решил использовать восемь битов для организации подсети, то третья восьмерка адреса IP класса В обеспечивает номер этой подсети. В нашем примере адрес 128.10.0. относится к сети 128.10, подсети 1; адрес 128.10.2.0. относится к сети 128.10, подсети 2, и т.д.

Число битов, занимаемых для адреса подсети, является переменной величиной. Для задания числа используемых битов IP обеспечивает маску подсети. Маски подсети используют тот же формат и технику представления адреса, что и адреса IP. Маски подсети содержат единицы во всех битах, кроме тех, которые определяют поле главной вычислительной машины. Например, маска подсети, которая назначает 8 битов организации подсети для адреса 34.0.0.0. класса А, представляет собой выражение 255.255.0.0. Маска подсети, которая определяет 16 битов организации подсети для адреса 34.0.0.0. класса А, представляется выражением 255.255.255.0. Обе эти маски изображены на Рис. 4.14.

Рис. 4.14. Sample Subnet Address

Для некоторых носителей (таких как локальные сети IEEE 802), адреса носителя и адреса IP определяются динамически путем использования двух других составляющих комплекта протоколов Internet: Address Resolution Protocol (ARP) (Протокол разрешения адреса) и Reverse Address Resolution Protocol (RARP) (Протокол разрешения обратного адреса). ARP использует широковещательные сообщения для определения аппаратного адреса (уровень МАС), соответствующего конкретному межсетевому адресу. ARP обладает достаточной степенью универсальности, чтобы позволить использование IP с практически любым типом механизма, лежащего в основе доступа к носителю. RARP использует широковещательные сообщения для определения адреса объединенной сети, связанного с конкретным аппаратным адресом. RARP особенно важен для узлов, не имеющих диска, которые могут не знать своего межсетевого адреса, когда они выполняют начальную загрузку.

Адресация

Услуги сети OSI предоставляются транспортному уровню через концептуальную точку на границе сетевого и транспортного уровней, известную под названием "точки доступа к услугам сети" (network service access point - NSAP). Для каждого объекта транспортного уровня имеется одна NSAP.

Каждая NSAP может быть индивидуально адресована в объединенной глобальной сети с помощью адреса NSAP (в обиходе существует неточное название - просто NSAP). Таким образом, любая конечная система OSI имеет, как правило, множество адресов NSAP. Эти адреса обычно отличаются только последним байтом, называемом n-selector.

Возможны случаи, когда полезно адресовать сообщение сетевому уровня системы в целом, не связывая его с конкретным объектом транспортного уровня, например, когда система участвует в протоколах маршрутизации или при адресации к какой-нибудь промежуточной системе (к роутеру). Подобная адресация выполняется через специальный адрес сети, известный под названием network entity title (NET) (титул объекта сети). Структурно NET идентичен адресу NSAP, но он использует специальное значение n-selector "00". Большинство конечных и промежуточных систем имеют только один NET, в отличие от роутеров IP, которые обычно имеют по одному адресу на каждый интерфейс. Однако промежуточная система, участвующая в нескольких областях или доменах, имеет право выборa на обладание несколькими NET.

Адреса NET и NSAP являются иерархическими адресами. Адресация к иерархическим системам облегчает как управление (путем обеспечения нескольких уровней управления), так и маршрутизацию (путем кодирования информации о топологии сети). Адрес NSAP сначала разделяется на две части: исходная часть домена (initial domain part - IDP) и специфичнaя часть домена (domain specific part - DSP). IDP далее делится на идентификатор формата и полномочий (authority and format identifier - AFI) и идентификатор исходного домена (initial domain identifier - IDI).

AFI обеспечивает информацию о структуре и содержании полей IDI и DSP, в том числе информацию о том, является ли IDI идентификатором переменной длины и использует ли DSP десятичную или двоичную систему счислений. IDI определяет объект, который может назначать различные значения части DSP адреса.

DSP далее подразделяется полномочным лицом, ответственным за ее управление. Как правило, далее следует идентификатор другого управляющего авторитета, чем обеспечивается дальнейшее делегирование управления адресом в подорганы управления. Далее идет информация, используемая для маршрутизации, такая, как домены маршрутизации, область (area) с доменом маршрутизации, идентификатор (ID) станции в пределах этой области и селектор (selector) в пределах этой станции. Рис. 4.23 иллюстрирует формат адреса OSI.

Рис. 4.23. OSI Address Format

Архитектура цифровой сети (DNA)

В противоположность бытующему мнению, DECnet вовсе не является архитектурой сети, а представляет собой ряд изделий, соответсвующих Архитектуре Цифровой сети (Digital Network Architecture - DNA) компании Digital. Как и большинство других сложных сетевых архитектур, поставляемых крупными поставщиками систем, DNA поддерживает большой набор как патентованных, так и стандартных протоколов. Перечень технологий, которые поддерживает DNA, постоянно растет по мере того, как Digital реализует новые протоколы. Рис. 4.5 иллюстрирует неполную картину DNA и связь некоторых ее компонентов с эталонной моделью OSI.

Рис. 4.5. DNA and the OSI Reference Model

Архитектура цифровой сети (DNA)

Рис. 4.5. DNA and the OSI Reference Model

Библиографическая справка

В начале 1980 г. Apple Computer готовилась к выпуску компьютера Macintosh. Инженеры компании знали, что в скором времени сети станут насущной необходимостью, а не просто интересной новинкой. Они хотели также добиться того, чтобы базирующаяся на компьютерах Macintosh сеть была бесшовным расширением интерфейса пользователя Macintosh, совершившим подлинную революцию в этой области. Имея в виду эти два фактора, Apple решила встроить сетевой интерфейс в каждый Macintosh и интегрировать этот интерфейс в окружение настольной вычислительной машины. Новая сетевая архитектура Apple получила название Apple Talk.

Хотя Apple Talk является патентованной сетью, Apple опубликовала характеристики Apple Talk, пытаясь поощрить разработку при участии третьей стороны. В настоящее время большое число компаний успешно сбывают на рынке базирующиеся на Apple Talk изделия; в их числе Novell, Inc. и Мicrosoft Corparation.

Оригинальную реализацию Apple Talk, разработанную для локальных рабочих групп, в настоящее время обычно называют Apple Talk Phase I. Однако после установки свыше 1.5 мил. компьютеров Macintosh в течение первых пяти лет существования этого изделия, Apple обнаружила, что некоторые крупные корпорации превышают встроенные возможности Apple Talk Phase I, поэтому протокол был модернизирован. Расширенные протоколы стали известнны под названием Apple Talk Phase II. Oни расширили возможности маршрутизации Apple Talk, обеспечив их успешное применение в более крупных сетях.

Библиографическая справка

Компания Banyan Virtual Network System (VINES) реализовала систему распределенной сети, базирующуюся на семействе патентованных протоколов, разработанных на основе протоколов Xerox Network Systems (XNS) компании XEROX. Среда распределенной системы обеспечивает прозрачный для пользователя обмен информации между клиентами (компьютерами пользователя) и служебными устройствами (компьютерами специального назначения, которые обеспечивают услуги, такие, как файловое и принтерное обслуживание). Наряду с NetWare компании Novell, LAN Server компании IBM и LAN Manager

компании Microsoft, VINES является одной из самых популярных сред распределенной системы для сетей, базирующихся на микрокомпьютерах.

Библиографическая справка

Протоколы Xerox Network Systems (XNS) разработаны корпорацией Xerox в конце 1970-начале 1980 гг. Они предназначены для использования в разнообразных средах передачи, процессорах и прикладных задачах офиса. Несколько протоколов XNS похожи на Протокол Internet (IP) и Протокол управления передачей (TCP), разработанных агентством DARPA для Министерства обороны США (DoD). Информация по этим и связанным с ними протоколам дается в пункт "Протоколы Internet". Все протоколы XNS соответствуют основным целям проектирования эталонной модели OSI.

Благодаря своей доступности и раннему появлению на рынке, XNS был принят большинством компаний, использовавших локальные сети с момента их появления, в том числе компаниями Novell, Inc., Ungermann-Bass, Inc. (которая теперь является частью Tandem Computers) и 3Com Corporation. За время,прошедшее с тех пор, каждая из этих компаний внесла различные изменения в протоколы XNS. Novell дополнила их Протоколом доступа к услугам (Service access protocol - SAP), чтобы обеспечить объявление о ресурсах, и модифицировала протоколы Уровня 3 OSI (которые Novell переименовала в Internetwork Packet Exchange - IPX - Oбмен межсетевыми пакетами) для работы в сетях IEEE 802.3, а не в сетях Ethernet. Ungermann-Bass модифицировала RIP для поддержания задержки, а также числа пересылок. Были также внесены другие незначительные изменения. С течением времени реализации XNS для объединенных в сети РС стали более популярными, чем XNS в том виде, в котором они были первоначально разработаны компанией Xerox.

Библиографическая справка

Digital Equipment Corporation (Digital) разработала семейство протоколов DECnet с целью обеспечения своих компьютеров рациональным способом сообщения друг с другом. Выпущенная в 1975 г. первая версия DECnet обеспечивала возможность сообщения двух напрямую подключенных миникомпьютеров PDP-11. В последние годы Digital включила подддержку для непатентованных протоколов, однако DECnet попрежнему остается наиболее важным из сетевых изделий, предлагаемых Digital.

В настоящее время выпущена пятая версия основного изделия DECnet ( которую иногда называют Phase V, a в литературе компании Digital - DECnet/OSI). DECnet Phase V представляет собой надлежащим образом расширенный набор комплекта протоколов OSI, поддерживающий все протоколы OSI, а также несколько других патентованных и стандартных протоколов, которые поддерживались предыдущими версиями DECnet. Что касается ранее внесенных изменений в протокол, DECnet Phase V совместим с предыдущей версией (т.е. Phase IV).

Библиографическая справка

В середине 1970 гг. Агентство по Внедрению Научно-исследовательских Проектов Передовой технологии при Министерстве обороны (DARPA) заинтересовалось организацией сети с коммутацией пакетов для обеспечения связи между научно-исследовательскими институтами в США. DARPA и другие правительственные организации понимали, какие потенциальные возможности скрыты в технологии сети с коммутацией пакетов; они только что начали сталкиваться с проблемой, с которой сейчас приходится иметь дело практически всем компаниям, а именно с проблемой связи между различными компьютерными системами.

Поставив задачу добиться связности гетерогенных систем, DARPA финансировала исследования, проводимые Стэнфордским университетом и компаниями Bolt, Beranek и Newman (BBN) с целью создания ряда протоколов связи. Результатом этих работ по разработке, завершенных в конце 1970 гг., был комплект протоколов Internet, из которых наиболее известными являются Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP).

Протоколы Internet можно использовать для передачи сообщений через любой набор объединенных между собой сетей. Они в равной мере пригодны для связи как в локальных, так и в глобальных сетях. Комплект протоколов Internet включает в себя не только спецификации низших уровней (такие, как ТСР и IP), но также спецификации для таких общих применений, как почта, эмуляция терминалов и передача файлов. На Рис. 4.10 представлены некоторые из наиболее важных протоколов Internet и их связь с эталонной моделью OSI.

Рис. 4.10. Internet Protocol Suite and the OSI Reference Model

Процесс разработки и выдачи документации протоколов Internet скорее напоминает академический исследовательский проект, чем что-либо другое. Протоколы определяются в документах, называемых Requests for Comments

(RFC) (Запросы для Комментария). RFC публикуются, а затем рецензируются и анализируются специалистами по Internet. Уточнения к протоколам публикуются в новых RFC. Взятые вместе, RFC обеспечивают красочную историю людей, компаний и направлений, которые формировали разработку комплекта протоколов для открытой системы, который сегодня является самым популярным в мире.

Библиографическая справка

NetWare является операционной системой сети (network operating system - NOS) и связанной с ней средой обеспечения услуг, разработанной Novell, Inc. и представленной на рынок в начале 1980 гг. В то время сети были небольшими и преимущественно гомогенными, связь рабочих групп с помощью локальных сетей была еще новым явлением, а идея о персональном компьютере еще только начала завоевывать популярность.

Большая часть технологии организации сетей NetWare была заимствована из Xerox Network Systems (XNS) - системы организации сетей, разработанной Xerox Corporation в конце 1970 гг. Подробная информация о XNS приведена пункте "XNS".

K началу 1990 гг. доля в рынке NOS NetWare возросла до 50-75 % (данные зависят от исследовательских групп, занимавшихся изучением рынка). Установив свыше 500,000 сетей NetWare по всему миру и ускорив продвижение по пути объединения сетей с другими сетями, NetWare и поддерживающие ее протоколы часто сосуществуют на одном и том же физическом канале с многими другими популярными протоколами, в том числе ТСР/IP, DECnet и AppleTalk.

Библиографическая справка

В первые годы появления межкомпьютерной связи программное обеспечение организации сетей создавалось бессистемно, для каждого отдельного случая. После того, как сети приобрели достаточную популярность, некоторые из разработчиков признали необходимость стандартизации сопутствующих изделий программного обеспечения и разработки аппаратного обеспечения. Считалось, что стандартизация позволит поставщикам разработать системы аппаратного и программного обеспечения, которые смогут сообщаться друг с другом даже в том случае, если в их основе лежат различные архитектуры. Поставив перед собой эту цель, ISO начала разработку эталонной модели Open Systems Interconnections (OSI)

(Взаимодействие открытых систем). Эталонная модель OSI была завершена и выпущена в 1984 г.

В настоящее время эталонная модель OSI (подробно рассмотренная в Главе 1) является самой выдающейся в мире моделью архитектуры объединенных сетей. Она также является самым популярным средством приобретения знаний о сетях. С другой стороны, у протоколов OSI был длинный период созревания. И хотя известно о некоторых реализациях OSI, протоколы OSI все еще не завоевали той популярности, которой пользуются многие патентованные протоколы (например, DECnet и АppleTalk) и действующие стандарты (например, протоколы Internet).

Библиографическая справка

Рис. 4.10. Internet Protocol Suite and the OSI Reference Model

Библиографическая справка

(Взаимодействие открытых систем). Эталонная модель OSI была завершена и выпущена в 1984 г.

Библиографическая справка

Доступ к среде

Apple разработала AppleTalk таким образом, чтобы он был независимым от канального уровня. Другими словами, теоретически он может работать в дополнение к любой реализации канального уровня. Apple обеспечивает различные реализации канального уровня, включая Ethernet, Token Ring, FDDI и LocalTalk. Apple ссылается на AppleTalk, работающий в Ethernet, как нa EtherTalk, в Тоkеn Ring-кaк на TokenTalk и в FDDI-как на FDDITalk. Информация о технических характеристиках Ethernet, TokenRing и FDDI приведена соответственно в Главе 2.

LocalTalk - это запатентованная компанией Apple система доступа к носителю. Он базируется на конкуренции на получение доступа, топологии объединения с помощью шины и передаче сигналов базовой полосы (baseband signaling) и работает на носителе, представляющим собой экранированную витую пару, со скоростью 230.4 Kb/сек. Физическим интерфейсом является RS-422; это сбалансированный интерфейс для передачи электрических сигналов, поддерживаемый интерфейсом RS-449. Сегменты LocalTalk могут переноситься на расстояния до 300 метров и обеспечивать до 32 узлов.

Доступ к среде

Два низших уровня комплекта протоколов VINES реализованы с помощью различных общеизвестных механизмов доступа к носителю, включая Управление информационным каналом высшего уровня (HDLC), Х.25 (смотри Главу 3), Ethernet и Тоken Ring (смотри Главу 2).

Доступ к среде

Несмотря на то, что в документации XNS упоминаются X.25, Ethernet и HDLC, XNS не дает четкого определения того, что она называет протоколом уровня 0. Также, как и многие другие комплекты протоколов, XNS оставляет вопрос о протоколе доступа к носителю открытым, косвенным образом позволяя любому такому протоколу выполнять главную роль в транспортировке пакетов XNS через физический носитель.

Доступ к среде

Как видно из Рис. 4.5, DNA поддерживает различные реализации физического и канального уровней. Среди них такие известные стандарты, как Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), IEEE 802..2 и Х.25. Подробная информация об этих протоколах дается в Главе 2 и Главе 3. DNA также предлагает протокол канального уровня для традиционного двухточечного соединения, который называется Digital Data Communications Message Protocol (DDCMP) (Протокол сообщений цифровой связи) и шину с пропускной способностью 70 Mb/sek , используемую для группы абонентов VAX, которая называется Computer-room Interconnect bus (CI bus) (шина межсоединений машинного зала).

Доступ к среде

Также, как и некоторые другие современные 7-уровневые комплекты протоколов, комплект OSI включает в себя многие популярные сегодня протоколы доступа к носителю. Это позволяет другим комплектам протоколов существовать наряду с OSI в одном и том же носителе. В OSI входят IEEE 802.2, IEEE 802.3, IEEE 802.5, FDDI, X.21, V.35, X.25 и другие. Большинство из этих протоколов доступа к носителю OSI уже рассматривались в данной книге.

Доступ к среде

NetWare работает с Ethenet/IEEE 802.3, Token Ring/IEEE 802.5, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) и ARCnet. Информация о Ethernet/IEEE 802.3 дается в Главе 2, о Token Ring/IEEE 802.5 - Главе 2, o FDDI - в Главе 2. NetWare также работает в синхронных каналах глобальных сетей, использующих Point-to-Point Protocol (PPP) (Протокол непосредственных соединений). РРР подробно рассматривается в Главе 2.

ARСnet представляет собой систему простой сети, которая поддерживает все три основных носителя (скрученную пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель) и две топологии (шина и звезда). Она была разработана корпорацией Datapoint Corporation и выпущена в 1977. Хотя ARCnet не приобрела такую популярность, какой пользуются Ethernet и Token Ring, ее гибкость и низкая стоимость завоевали много верных сторонников.

Доступ к среде

Формат длока данных маршрутизации DECnet Phase IV

Протокол маршрутизации DECnet Phase IV имеет несколько отличий от IS-IS. Одно из них-это разница в заголовках протоколов. Заголовок слоя маршрутизации DNA Phase IV приведен на Рис. 4.6; форматы пакетов IS-IS даны в Главе 5.

Рис. 4.6. DNA Phase IV Routing Layer Header

Первое поле в заголовке маршрутизации DNA Phase IV-это поле флагов маршрутизации (routing flags), которое состоит из:

return-to-sender

бит возврата получателю, если он задан, то указывает, что данный пакет возвращается в источник.

return-to-sender request

бит запроса о возврате получателю, если он задан, то указывает на то, что запрашиваемые пакеты должны быть возвращены в источник, если они не могут быть доставлены в пункт назначения.

intraLAN

бит intraLAN, который устанавливается по умолчанию. Если роутер обнаружит, что две сообщающиеся конечные системы не принадлежат одной и той же подсети, он исключает этот бит.

другие биты, которые обозначают формат заголовка, указывают, применялась ли набивка, и выполняют другие функции.

За полем флагов маршрутизации идут поля узла пункта назначения (destination node) и узла источника (source node), которые обозначают сетевые адреса узлов пункта назначения и узла источника.

Последнее поле в заголовке маршрутизации DNA Phase IV-поле траверсированных узлов (nodes traversed), которое показывает число узлов, которые пересек пакет на пути к пункту назначения. Это поле обеспечивает реализацию подсчета максимального числа пересылок для того, чтобы можно было удалить из сети вышедшие из употребления пакеты.

DECnet различает два типа узлов: конечные узлы и узлы маршрутизации. Как конечные узлы, так и узлы маршрутизации могут отправлять и принимать информацию, но обеспечивать услуги маршрутизации для других узлов DECnet могут только узлы маршрутизации.

Маршрутные решения DECnet базируются на затратах (cost)-арбитражном показателе, назначаемом администратором сети для использования при сравнении различных путей через среду объединенной сети. Затраты обычно базируются на числе пересылок, ширине полосы носителя и других показателях. Чем меньше затраты, тем лучше данный тракт. Если в сети имеют место неисправности, то протокол маршрутизации DECnet Phase IV использует значения затрат для повторного вычисления наилучшего мааршрута к каждому пункту назначения. Рис. 4.7 иллюстрирует расчет затрат в среде маршрутизации DECnet Phase IV.

Рис. 4.7. DECnet Phase IV Routing Protocol Cost Calculation

ICMP

ICMP выполняет ряд задач в пределах объединенной сети IP. В дополнение к основной задаче, для выполнения которой он был создан (сообщение источнику об отказах маршрутизации), ICMP обеспечивает также метод проверки способности узлов образовывать повторное эхо в объединенной сети (сообщения Echo и Reply ICMP), метод стимулирования более эффективной маршрутизации (сообщение Redirect ICMP - переадресация ICMP), метод информирования источника о том, что какая-то дейтаграмма превысила назначенное ей время существования в пределах данной объединенной сети (сообщение Time Exceeded ICMP - "время превыщено") и другие полезные сообщения. Сделанное недавно дополнение к IСМР обеспечивает для новых узлов возможность нахождения маски подсети, используемой в межсети в данный момент. В целом, ICMP является интегральной частью любых реализаций IP, особенно таких, которые используются в роутерах.

Конкретные протоколы маршрутизации IP рассматриваются в других главах данной книги. Например, RIP, OSPF, EGP и BGP рассматриваются в Главе 5. IS-IS также является официальным протоколом маршрутизации IP; он рассматривается также в Главе 5.

Маршрутизация Internet

Устройства маршрутизации в сети Internet традиционно называются шлюзами (gateway), что является очень неудачнным термином, т.к. повсеместно в индустрии сетей этот термин применяют для обозначения устройства с несколько иными функциональными возможностями. Шлюзы (которые мы с этого момента будем называть роутерами) в сети Internet организованы в соответствии с иерархическим принципом. Некоторые роутеры исползуются для перемещения информации через одну конкретную группу сетей, находящихся под одним и тем же административным началом и управлением (такой объект называется автономной системой - autonomous system). Роутеры, используемые для обмена информацией в пределах автономных систем, называются внутренними роутерами (interior routers); они используют различные протоколы для внутренних роутеров (interior gateway protocol - IGP) для выполнения этой задачи. Роутеры, которые перемещают информацию между автономными системами, называются внешними роутерами (exterior routers); для этого они используют протоколы для внешних роутеров. Архитектура Internet представлена на Рис. 4.15.

Рис. 4.15. Internet Architecture

Протоколы маршрутизации IP-это динамичные протоколы. При динамичной маршрутизации (dynamic routing) запросы о маршрутах должны рассчитываться программным обеспечением устройств маршрутизации через определенные интервалы времени. Этот процесс противоположен статической маршрутизации (static routing), при которой маршруты устанавливаются администратором сети и не меняются до тех пор, пока администратор сети не поменяет их. Таблица маршрутизации IP состоит из пар "адрес назначения/следующая пересылка". Образец записи данных, показанный на Рис. 4.16, интерпретируется как имеющий значение "добраться до сети 34.1.0.0. (подсеть 1 сети 34), следующей остановкой является узел с адресом 54.34.23.12."

Рис. 4.16. IP Routing Table

Маршрутизация IP определяет характер перемещения дейтаграмм IP через объединенные сети (по одной пересылке за раз). В начале путешествия весь маршрут не известен. Вместо этого на каждой остановке вычисляется следующий пункт назначения путем сопоставления адреса пункта назначения, содержащегося в дейтаграмме, с записью данных в маршрутной таблице текущего узла. Участие каждого узла в процессе маршрутизации состоит только из продвижения пакетов, базируясь только на внутренней информации, вне зависимости от того, насколько успешным будет процесс и достигнет или нет пакет конечного пункта назначения. Другими словами, IP не обеспечивает отправку в источник сообщений о неисправностях, когда имеют место аномалии маршрутизации. Выполнение этой задачи предоставлено другому протоколу Internet, а именно Протоколу управляющих сообщений Internet (Internet Control Message Protocol

ICMP).

Назначения адреса протокола

Для обеспечения минимальных затрат, связанных с работой администратора сети, aдреса узлов AppleTalk назначаются динамично. Когда Macintosh, прогоняющий AppleTalk, начинает работать, он выбирает какой-нибудь адрес протокола (сетевого уровня) и проверяет его, чтобы убедиться, что этот адрес используется в данный момент. Если это не так, то этот новый узел успешно присваивает себе какой-нибудь адрес. Если этот адрес используется в данный момент, то узел с конфликтным адресом отправляет сообщение, указывающее на наличие проблемы, а новый узел выбирает другой адрес и повторяет этот процесс. На Рис. 4.2 представлен процесс выбора адреса AppleTalk.

Рис. 4.2. AppleTalk Address Selection Process

Фактические механизмы выбора адреса AppleTalk зависят от носителя. Для установления связи адресов AppleTalk с конкретными адресами носителя используется протокoл разрешения адреса AppleTalk (AARP). AARP также устанавливает связи между адресами других протоколов и аппаратными адресами. Если пакет протоколов AppleTalk или любого другой пакет протоколов должен отправить пакет данных в другой сетевой узел, то адрес протокола передается в AARP. AARP сначала проверяет адресный кэш, чтобы определить, является ли уже установленной связь между адресом этого протокола и аппаратным адресом. Если это так, то эта связь передается в запрашивающий пакет протоколов. Если это не так, то AARP инициирует широковещательное или многопунктовое сообщение, запрашивающее об аппаратном адресе данного протокольного адреса. Если широковещательное сообщение доходит до узла с этим протокольным адресом, то этот узел в ответном сообщении указывает свой аппаратный адрес. Эта информация передается в запрашивающий пакет протоколов, который использует этот аппаратный адрес для связи с этим узлом.

Основы технологии

Apple Talk была разработана как система распределенной сети клиент- сервер. Другими словами, пользователи совместно пользуются сетевыми ресурсами (такими, как файлы и принтеры). Компьютеры, обеспечивающие эти ресурсы, называются служебными устройствами (servers); компьютеры, использующие сетевые ресурсы служебных устройств, называются клиентами (clients). Взаимодействие со служебными устройствами в значительной степени является прозрачным для пользователя, т.к. сам компьютер определяет местоположение запрашиваемого материала и обращается к нему без получения дальнейшей информации от пользователя. В дополнение к простоте использования, распределенные системы также имеют экономические преимущества по сравнению с системами, где все равны, т.к.важные материалы могут быть помещены в нескольких, а не во многих местоположениях.

Apple Talk относительно хорошо согласуется с эталонной моделью OSI. На Рис. 4.1 "Apple Talk и эталонная модель OSI" представлены протоколы Apple Talk, смежные с теми уровнями OSI, с которыми у них установлено соответствие. Этот рисунок отличается от других изображений связи пакета протоколов Apple Talk с моделью OSI тем, что на нем NBP, ZIP и RTMP размещены на Уровне 3, а АЕР-на Уровне 7. По мнению Cisco, NBP, ZIP и RТМP по своим функциональным возможностям стоят в ряду ближе к Уровню 3 модели OSI, хотя они и пользуются услугами DDP, другого протокола Уровня 3. Аналогично, Cisco полагает, что АРЕ следует включить в перечень протоколов прикладного уровня, т.к. он обычно используется для обеспечения функциональных возможностей прикладного уровня. В частности, АЕР помогает определить возможность отдаленных узлов принимать следующие соединения.

Рис. 4.1. AppleTalk and the OSI Reference Model

Основы технологии

Комплект протоколов VINES представлен на Рис. 4.25.

Рис. 4.25. VINES Protocol Stack

Основы технологии

Несмотря на то, что они имеют общие цели проектирования, концепция XNS о иерархии протоколов несколько отличается от той концепции, которую предлагает эталонная модель OSI. На Рис. 4.30 показано приблизительное сравнение XNS и эталонной модели OSI.

Рис. 4.30. XNS and the OSI Reference Model

Как видно из Рис. 4.30, Xerox обеспечивает 5-уровневую модель передачи пакетов. Уровень 0, который отвечает за доступ к каналу и манипуляцию потока битов, примерно соответствует Уровням 1 и 2 OSI. Уровень 1 примерно соответствует той части Уровня 3 OSI, которая относится к сетевому трафику. Уровень 2 примерно соответствует части Уровня 3, которая связана с маршрутизацией в объединенной сети, и Уровню 4 OSI, который занимается связью внутри отдельных процессов. Уровни 3 и 4 примерно соответствуют двум верхним уровням модели OSI, которые заняты структурированием данных, взаимодействием между отдельными процессами и прикладными задачами. XNS не имеет протокола, соответствующего Уровню 5 OSI (сеансовый уровень).

Основы технологии

В качестве среды NOS, NetWare определяет пять высших уровней эталонной модели OSI. Она обеспечивает совместное пользование файлами и принтером, поддержку различных прикладных задач, таких как передача электронной почты и доступ к базе данных, и другие услуги. Также, как и другие NOS, такие как Network File System (NFS) компании Sun Microsystems, Inc. и LAN Manager компании Microsoft Corporation, NetWare базируется на архитектуре клиент-сервер (client-server architecture). В таких архитектурах клиенты (иногда называемые рабочими станциями) запрашивают у серверов определенные услуги, такие как доступ к файлам и принтеру.

Первоначально клиентами NetWare были небольшие РС, в то время как серверами были ненамного более мощные РС. После того, как NetWare стала более популярной, она была перенесена на другие компьютерные платформы. В настоящее время клиенты и сервера могут быть представлены практически любым видом компьютерной системы, от РС до универсальных вычислительных машин.

Основная характеристика системы клиент-сервер заключается в том, что доступ к отдаленной сети является прозрачным для пользователя. Это достигается с помощью удаленного вызовова процедур (remote procedure calls) - такого процесса, когда программа местного компьютера, работающая на оборудовании клиента, отправляет вызов в удаленный сервер. Этот сервер выполняет указанную процедуру и возвращает запрошенную информацию клиенту местного компьютера.

Рис. 4.19 иллюстрирует в упрощенном виде известные протоколы NetWare и их связь с эталонной моделью OSI. При наличии соответствующих драйверов, NetWare может работать с любым протоколом доступа к носителю. На рисунке перечислены те протоколы доступа к носителю, которые в настоящее время обеспечиваются драйверами NetWare.

Рис. 4.19. NetWare and the OSI Reference Model

Основы технологии

объединение сетей OSI использует уникальную терминологию.

End system (ES)

Термин "конечная система" относится к любому устройству сети, не занимающемуся маршрутизацией.

Intermediate system (IS)

Термин "промежуточная система" относится к роутеру.

Area

"Область" обозначает группу смежных сетей и подключенных к ним хостов; область назначается администратором сети или другим аналогичным лицом.

Domain

"Домен" представляет собой набор соединенных областей. Домены маршрутизации обеспечивают полную связность со всеми конечными системами, находящимися в их пределах.

Основы технологии

Рис. 4.1. AppleTalk and the OSI Reference Model

Основы технологии

Рис. 4.19. NetWare and the OSI Reference Model

Основы технологии

объединение сетей OSI использует уникальную терминологию.

End system (ES)

Термин "конечная система" относится к любому устройству сети, не занимающемуся маршрутизацией.

Intermediate system (IS)

Термин "промежуточная система" относится к роутеру.

Area

Domain

Основы технологии

Комплект протоколов VINES представлен на Рис. 4.25.

Рис. 4.25. VINES Protocol Stack

Основы технологии

Рис. 4.30. XNS and the OSI Reference Model

Представительный уровень

Представительный уровень OSI, как правило, является просто проходным протоколом для информации из соседних уровней. Хотя многие считают, что Abstract Syntax Notation 1 (ASN.1) (Абстрактное представление синтаксиса) является протоколом представительного уровня OSI, ASN.1 используется для выражения форматов данных в независимом от машины формате. Это позволяет осуществлять связь между прикладными задачами различных компьютерных систем способом, прозрачным для этих прикладных задач.

Протокол дейтаграмм пользователя (UDP)

Протокол UDP намного проще, чем ТСР; он полезен в ситуациях, когда мощные механизмы обеспечения надежности протокола ТСР не обязательны. Заголовок UDP имеет всего четыре поля: поле порта источника (source port), поле порта пункта назначения (destination port), поле длины (length) и поле контрольной суммы UDP (checksum UDP). Поля порта источника и порта назначения выполняют те же функции, что и в заголовке ТСР. Поле длины обозначает длину заголовка UDP и данных; поле контрольной суммы обеспечивает проверку целостности пакета. Контрольная сумма UDP является факультативной возможностью.

Протокол доставки дейтаграмм (DDP)

Основным протоколом сетевого уровня AppleTalk является протокол DDP. DDP обеспечивает обслуживание без установления соединения между сетевыми гнездами. Гнезда могут назначаться либо статистически, либо динамически. Адреса AppleTalk, назначаемые DDP, состоят из 2 компонентов: 16-битового номера сети (network number) и 8-битового номера узла (node number). Эти два компонента обычно записываются в виде десятичных номеров, разделенных точкой (например, 10.1 означает сеть 10, узел 1). Если номер сети и номер узла дополнены 8-битовым гнездом (socket), обозначающим какой-нибудь особый процесс, то это означает, что в сети задан какой-нибудь уникальный процесс.

AppleTalk Phase II делает различие между нерасширенными (nоnextended) и расширенными (extended) сетями. В нерасширенных сетях, таких как LocalTalk, номер каждого узла AppleTalk уникален. Нерасширенные сети были единственным типом сети, определенным в AppleTalk Phase I. В расширенных сетях, таких как EtherTalk и TokenTalk, уникальной является комбинация номер каждой сети/номер узла.

Зоны определяются управляющим сети AppleTalk в процессе конфигурации роутера. Каждый узел AppleTalk принадлежит к отдельной конкретной зоне. Расширенные сети могут иметь несколько зон, которые ассоциируются с ними. Узлы в расширенных сетях могут принадлежать к любой отдельной зоне, которая ассоциируется с этой расширенной сетью.

Протокол корректировки маршрутизации (RTR)

RTR распределяет информацию о топологии сети. Пакеты корректировки маршрутизации периодически пересылаются широкой рассылкой как клиентом, так и узлами обслуживания. Эти пакеты информируют соседей о существовании какого-нибудь узла, а также указывают, является ли этот узел клиентом или узлом обслуживания. В каждый пакет корректировки маршрутизации узла обслуживания также включается перечень всех известных сетей и коэффициенты затрат, связанные с достижением этих сетей.

Поддерживаются две маршрутные таблицы: таблица всех известных сетей и таблица соседей. Для узлов обслуживания таблица всех известных сетей содержит запись данных о каждой известной сети, за исключением собственной сети узла обслуживания. Каждая запись содержит номер сети, показатель маршрутизации и указатель на запись данных следующей пересылки на пути к данной сети в таблице соседей. Таблица соседей содержит запись данных каждого узла обслуживания соседа и узла клиента. Записи включают в себя номер сети, номер подсети, протокол доступа к носителю (например, Ethernent), который использовался для достижения этого узла, адрес локальной сети (если средой, соединяющей с соседом, является локальная сеть) и показатель соседа.

RTR определяет 4 типа пакетов:

Пакеты корректировки маршрутизации.

Периодически выпускаются для уведомления соседей о существовании какого-нибудь объекта.

Пакеты запроса о маршрутизации.

объекты обмениваются ими, когда им необходимо быстро узнать о топологии сети.

Пакеты ответа на запрос о маршрутизации.

Содержат топологическую информацию и используются узлами обслуживания для ответа на пакеты запроса о маршрутизации.

Пакеты переадресации маршрутизации.

Обеспечивают отправку информации о лучших маршрутах в узлы, использующие неэффективные тракты.

Пакеты RTR имеют 4-байтовый заголовок, состоящий из однобайтового поля типа операций (operation type), однобайтового поля типа узла (node type), однобайтового поля типа контроллера (controller type) и однобайтового поля типа машины (machine type). Поле типа операций указывает на тип пакета. Поле типа узла указывает, пришел пакет из узла обслуживания или из необслуживающего узла. Поле типа контроллера указывает, содержит ли контроллер узла, передающего пакет RTR, многобуферный контроллер. Это поле используется для облегчения регулирования информационного потока между сетевыми узлами. И наконец, поле типа машины указывает, является ли процессор отправителя RTR быстодействующим или нет. Как и поле типа контроллера, поле типа машины также используется для регулирования скорости передачи.