4.11 Фрагментация ип дейтаграмм

У различных протоколов канального уровня может быть разный максимальный размер переносимых пакетов.

Например, Ethernet-пакеты могут содержать 1500 байт данных, тогда как многие протоколы глобальных каналов связи способны переносить не более 576 байт.

Максимальный размер поля данных пакета канального уровня, называют максимальной единицей передачи MTU.

Прлскольку каждая ИП дейтаграма для передачи от одного маршруттзатора к другому инкапсулируется в пакет канального уровня, MTU накладывает жесткое ограничение на длину ИП дейтаграммы.

Пусть маршрутизатор...

Когда хост адресат получает серию дейтаграмм, он должен определить, являются ли они фрагментами дейтаграмы большего размера.

Если это так, то хосту необходимо идентефицировать последний фрагмент дейтагрмы, чтобы можно было собрать все фрагменты вместе по порядку.

Для облегчения сборки, в ИП дейтаграмму помещены поля идентефикации...

Когда дейтаграмма создается, хост отправитель маркирует ее номером идентефикатором и помещает в нее адреса отправителя и получателя.

Он также увеличивает на единицу идентификационный номер для следующей посылаемой дейтаграммы.

Когда маршрутизатор фрагментирует дейтаграмму, каждый фрагмент сохраняет адреса отправителя и получателя и идентификационный номер оригинальной дейтаграммы.

Когда хост адресат получает серию дейтаграмм от одного передающего хоста, он по идентификационным номерам определяет, являются ли они фрагментами дейтаграммы большего размера.

Поскольку протокол ИП предоставляет ненадежную службу, один или несколько фрагментов могут не достичь адресата.

Чтобы хост адресат определил, что получил последний фрагмент оригинальной дейтаграммы...

Также, чтобы хост мог определить потерю фрагментов или собрать фрагменты в правильном порядке, в каждом из них имется поле смещения.

На рис. 4.16 изображен пример фрагментации дейтаграммы из 4000 байт.

Она прибывает на маршрутиатор и переправляется далее по линии с максимальным размером МТУ в 1500 байт. Это означает...

Пусть оригинальная дейтаграмма маркирована идентификационным номером 777.

Характеристики трех фрагментов показаны в таблице 4.4

Если один или несколько фрагментов не достигнут адресата, вся дейтаграмма отбрасывается и не передается транспортному уровню.

Олнако, как было показано в предыдущей теме, если на транспортном уровне используется протокол TCP, тогда он и занимается восстановлением после потери фрагмента, повторяя передачу передачувсех данных оригинальной дейтаграммы.

Желательно свести фрагментацию к минимуму.

Для этого ограничиваются размеры TCP и UDP сгментов.

Поскольку все протоколы передачи данных, поддерживаемые протоколом ИП, должны обеспечивать транспортировку пакетов данных размером не менее 576 байт, фрагментацию можно избежать, если использовать максимальный размер сегмента MSS, равный 536 байт.

Это вместе с двумя 20-байтовыми ИП и TCP заголовками составит 576 байт.

По указанной причине размер большинства TCP сегмент для передачи данных больших объемов находится в пределах от 512 до 536 байт.

4.12 Протокол ICMP

Рассмотрим протокол ICMP управляющих сообщений Интернета, испольжуемый хостами, маршрутизаторами и шлюзами для обмена информацией сетевого уровня друг с другом.

Спецификация протокола ICMP содержится в РФС792. Наиболее тИПичное использование протокола ИСМП заключается...

Например, при работе с Telnet, ftp или HTTP- приложениями можно встретить сообщение об ошибке (сеть назначения доступа).

Это сообщение формирует протокол ICMP в ИП маршрутизаторе...

ЛЕКЦИЯ 16

4.13 Протокол DHCP

4.14 Трансляция сетевых адресов

4.15 Протокол ИПv6

4.15.1 Формат дейтаграммы протокола ИПv6

4.13 Протокол DHCP

Протокол динамической конфигурации хоста ДНСР используется для назначения хостам ИП - адресов в динамическом режиме.

Таким хостом, как правило, выступает только что подключившийся к сети новый клиент, который для связи с сервером желает получить информацию о конфигурации сети и собственный ИП адрес.

В простейшем случае в каждой ИП сети есть свой ДНСР сервер.

Если в сети нет сервера, необходим промежуточный ДНСР агент которому известен адрес ДНСР сервера для этой сети.

На рис. 4.17 показан ДНСР сервер, в сети 233.1.2/24 и маршрутизатор, выступающий в роли промежутчного ДНСР агента для новых клиентов, присоединяющихся к сетям 233.1.1/24 и 233.1.3/24.

При появлении в сети нового клиента протокол запускает процессы состоящие из четырех этапов :

1) Обнаружение ДНСР сервера. Он посылает сообщение о поиске ДНСР сервера, которое клент посылает UDP дейтаграмме через порт 67.

Хосту не известен даже ИП адрес сети к которой он подключается, и тем более адрес ДНСР сервера, обслуживающего эту сеть.

Пожтемоу ДНСР клиент в поле адреса получателя дейтаграммы указывает широковещательный адрес 255.255.255.255 а себя обозначает как 0.0.0.0.

Сообщение о поиске ДНСР сервера будет получен всеми машинами сети, включая все ДНСР серверы.

В этом сообщении содержится идентефикатор транзакции, пощволяюшей соотнести последующие ответы с щапросом обнаружения ДНСР сервера.

2. Предложение ДНСР сервера. Получив сообщение о своем поиске ДНСР сервер отвечает клиенту сообщением с ДНСР предложением.

Поскольку в сети могут быть несколько ДНСР серверов, может случится, что клиенту придется выбирать из нескольких предложений.

Каждое ДНСР предложение содержит идентификатор транзакции полученного сообщения о поиске, предлагаемый ИП адрес клиента, маску сети и срок действия ИП адреса нащываемый обычно сроком аренды ИП адреса.

Как правило сервер предоставляет новому хосту ИП адрес на срок от нескоьких часов до нескольких дней. UDP сегмент с ДНСР предложением инкапсулируется в ИП дейтаграмму, которая в свою очередь заключается в кадр канального уровня. Как этот кадр посылается клинету, рассмотрим в главе пять, посвященный канальному уровню.

3. ДНСР запрос. Новый клиент выбирает одно из полученных предлодий от серверов и отвечает на выбранное им предложение ДНСР запросом, повторяя в нем конфигурационные параметры.

4. ДНСР подтверждение. Сервер отвечает на ДНСР запрос ДНСР потверждением, подтверждая запрашиваемые параметры.

Как только клиент получает ДНСР подтверждение, диалог клиента и сервера завершается, и клиент может использовать выделенный ему протоколом ДНСР ИП адрес в течении срока аренды.

Поскольку адрес может требоваться дольше, протокол ДНСР также предоставляет механизм для продолжения срока аренды.

4.14 Трансляция сетевых адресов

У каждого устройства, поддерживающего протокол ИП, должен быть ИП адрес.

С распространением небольших и домашних офисов, это означает, что поставщику услуг Интернета необходимо выделять блок адресов для всех ЭВМ офиса.

Однако, это крайне неудобно, особенно когда возникает задача увеличить число ЭВМ в малой сети.

Существует боле простой метод выделения адресов, нашедший широкое применение в подобных ситуациях.

Этим методом является так называемая трансляция сетевых адресов NAT.

Она описана а РФС какойто там.

У этого маршрутищатора есть интерфейс, представляющей собой часть локальной сети.

Адресация в пределах ЛВС сети полностью аналогична рассмотреному ранее - у всех ее четырех интерфейсов...

4.15 Протокол ИПv6

РФС 2460

4.15.1 Формат дейтаграммы протокола ИПv6.

____________________________________________32 бита____________________________________________________________________

/ /

/Версия | Класс трафика | Метка потока /

/Длина полея полезной нагрузки/ Следующий заголовок / Ограниченое число ретрансляционных потоков /

/Адрес отправителя 128 бит /

Адрес получателя (128 бит) /

/Данные /

Изменения которые произошли

1) Расширенные возможности адресации. Размер поля адреса увеличен с 32 до 128 бит.

Теперь на каждого человека на планете придется фантастическое количество ИП - 4.86*10 в 28 степени.

Однако, такое огромное пространство вводится лишь для...

По оценкам специалистов реальное количество ИПv6 адресов, на каждого жителя Земли может составить около 300 млн. В дополнение к индивидуальным и групповым адресам в протоколе ИПв6 появится новый тИП адресов, нахываемых адресами свободной рассылки.

2) Упррщеный 40- байтовый заголовок. Несколько полей протокола ИПв4 были опущены или сделаны необязательными. Получившийся в результате 40 байтовый заголовок фиксированной длины обеспечивает ускоренную.

3) Метка потока и приоритет.

РФС 1752 и РФС 2460.

С одной стороны, обрабатывается в качестве потока могут, например, транслируемые аудио и видеоданные, трафик высокоприоритетного пользователя.

С другой стороны, традиционные приложия, такие как приложения передачи файлов и электронной почты, в качестве потока...

В заголовке ИПв6 также есть восьмиразрядное поле класса трафика.

Подобно полю TOS протокола ИПв4 это поле может использоваться для предоставления приоритета определенным пакетам протокола...

ЛЕКЦИЯ 17

4.15.2 Исключенные поля в ИПв6 дейтаграмме.

4.15.3 Переход с ИПв4 на ИПв6

4.15.4 Формат адреса в ИПв6

4.16 Протоколы внутренней маршрутизации нтернета

4.16.1 Протокол RИП

4.15.2 Исключенные по в ИПв6 дейтаграмме.

2. Контрольная сумма заголовка.

3. Параметры

Однако от него полностью не отказалиссь. Этот параметр может быть значением поля следующий заголовок. В результате этого длина заголовка стала фиксированой.

4.15.3 Переход с ИПв4 на ИПв6.

Одим из решений проблемы могло послужить объявление о некой дате перехода с ИПв4 на ИПв6.

Последняя подобная глобальная смена технологий невозможно.

Сегодня такая операция затронула бы миллиарды ЭВМ, сетевых администраторов и пользователей.

Наиболее простой сценарий представляет метод использования двойного стека, при котором ИПв6 узлы обладают поддержкой протокола ИПв4.

Некоторые узлы, называемые ИПв6/ИПв4 узлами, обладают способностью принимать и посылать дейтаграммы и так и так.

У такого узла должны быть также адреса обоих версий.

Эта проблема может быть разрешена с помощью ДНС сервера.

Отметим что процесс перхода затянулся...

4.15.4 Формат адреса в ИПv6

Адрес в ИПв6 может быть представлен в трех форматах

1) Основная форма

В ней ИП адрес представляется в виде восьми 16-битных чисел, разделенных двоеточиями.

В ИПв6 принято каждую шеснадцатибитную комбинацию заменять символами в шеснадцатеричной системе счисления для укорочения записи.

Если все 16 битов числа х равны единице, то они равны шеснадцатиричному числу FFFF

То есть каждое х - содержит в себе максимум 4 символа в шеснадцатирицной системе счисления.

2) Сжатая форма

3) Альтернативная форма

4.16 Протоколы внутренней маршрутизации интернета

Протоколы внутренней маршрутзации ИГП применяются для нахождения маршрутов внутри автономной системы.

В интернет с этой целью широко применяются два протокола РИП и ОСПФ. (RИП u OSFP)

Расмотрим их подробнее.

4.16.1 Протокол РИП

Протокол РИП один из первых протоколов который появился в интернете

Последняя версия 2 этого протокола, поддерживающая бескласовую адресацию определена в РФС 2453.

Протокол РИП работает по дистанционновекторному алгоритму.

В качестве единиц измерения стоимости маршрута использует количество ретрансляционных участков, то есть стоимость каждой линии считается равной единице.

Максимальная стоимость пути ограничена значением 15 , таким образом, диаметр автономной системы, поддерживаемой протоколом РИП, не может превышать...

В протоколе РИП обмен новыми сведениями между соседними маршрутизаторами происходит приблизительно через каждые 30 секунд, для чего используются так назыаемые ответные РИП-сообщия.

Ответное РИП сообщие, посылаемое !маршрутизатором или хостом, содержит список, в котором указаны до 25 сетей адресатов в пределах автономной системы, а также расстояния до каждой из этих сетей отправителя.

Ответные РИП сообщения иногда называют РИП объявлениями.

Расмотрим работу РИП объявлений на примере. На рис.4.22 показан фрагмент автономной системы.

рисунок

Линии, соединяющие маршрутизаторы, обозначают сети. Для удобства рассмотрим только несколько маршрутизаторов и сетей. Пунктирные линии означают, что автономная система не ограничивается отмечеными элементами, а распространяется дальше.

Предположим, что таблица продвижения данных маршрутизатора Д до получения им объявления о А выглядит как показано в табл. 4.4

В принцИПе, в таблице продвижения данных содержится по одной строке для каждой сети в автономной системе, хотя версия 2 протокола РИП допускает агрегацию маршрутов к сетям.

В таблице продвижения данных также содержится, минимум по одной строке для пути к каждой соседней сети за пределами автономной системы.

таблица 4.4

сеть адресат следующий маршрутизатор стоимость

w A 2

y B 2

z B 7

x - 1

... ... ...

таблица 4.6

Сеть адресат следующий маршрутизатор стоимость

w A 2

y B 2

z A 5

... ... ...

Кратчайший путь к сети з мог стать короче возможно из-за того, что децентрализованный дистанционно-векторный алгоритм...

Маршрутизаторы обмениваются объявлениями приблизительно раз в тридать секунд.

Если маршрутизатор не получает пакетов от своего соседа в течении ста восьмидесяти секунд, он решает, что данный сосед более недоступен.

Это может означать, что он вышел из строя или выключен..

Затем он распространяет эту информацию, рассылая РИП объявления соседним, ещё доступным маршрутизаторам.

Маршрутизатор может также запросить у соседа информацию о стоимости маршрута от него до заданного адресата при помощи РИП запроса.

Маршрутизаторы пересылают друг другу РИП запросы и РИП ответы в UDP пакетах через порт номер 520.

Udp пакет переносится между маршрутизаторами в стандартной ИП дейтаграмме.

Тот факт, что протоеол РИП пользуется протоколом транспортного уровня поверх протокола сетевого уровня доказывает, что РИП по существу является протоколом прикладного уровня.

Протокол РИП как и ругие дистанционновекторные алгоритмы хорошо работают только в небольших сетях.

В больших сетях они периодически засоряют линии связи интенсивным трафиком.

К тому же изменения конфигурации не всегда корректно отрабатываются алгоритмами этого класса, так как маршрутизаторы не имеют точного представления о топологии сети, а располагают только косвенной информацией - векторном расстояний.

ЛЕКЦИЯ 18

4.16.2 Протокол ОСПФ

4.17 Протокол внешней маршрутизации интернета БГП(BGP)

4.18 Практика применения протоколов маршрутизации.

4.16.2 Протокол ОСПФ

Как и РИП, открытый протокол выбора кратчайшего маршрута ОСПФ используется для маршрутизации внутри автономной системы.

Слово ОПЕН в названии протокола означает, что спецификация протокола маршрутизации свободно распространяется.

Последняя, вторая версия протокола ОСПФ определена в РФС 2328.

Протокол ОСПФ считается преемником РИП и обладает рядом дополнительных фнкций.

Однако протокол ОСПФ основан на другом алгоритме - учете состоянии линий связи и использует метод лавинной рассылки для распространения информации о состоянии этих линий.

Маршрутизатор, работающий по протоколу ОСПФ, формирует полную топологическую карту всей автономной системы.

Затем маршрутизатор запускает алгоритм Дейкстры, чтобы найти дерево кратчайших путей ко всем сетям автономной системы.

Из этого дерева формируется таблица продвижения данного маршрутизатора.

Стоимости линий настраиваются сетевым администором.

Администратор может установить стоимости всех линий равными 1, в результате путь наименьшей стоимости совпадает с кратчайшим путем.

Администратор может также установить весовой коэффициент каждой линии обратно пропорциональным пропускной способности линии, чтобы маршрутизаторы старались избегать линий с низкой пропускной способностью.

Протокол ОСПФ не занимается определением стоимости линий...

Маршрутизатор, работающий по протоколу ОСПФ, путем широковещательной рассылки переправляет информацию о маршрутах всем маршрутизаторам автономной системы, а не только соседним.

Маршрутизатор занимается расылкой при каждом изменении состояния какой-либо из линий.

Информация о состоянии линий рассылается также и периодически, даже если состояние линии не...

Объявление протокола ОСПф содержатся в ОСПФ сообщениях, напрямую переносимых ИП дейтаграммами, в поле протокола верхнего уровня.

В этом поле протокол ОСПФ обозначается кодом 89.

Он должен сам заниматься такими вопросами, как надежность передачи сообщений и широковещательная рассылка информации о состоянии линий.

Протокол ОСПФ также проверяет работоспособность линий и позволяет маршрутизатору ОСПФ получать информацию из базы данных соседнего маршрутизатора о состоянии линий всей сети.

Достоинства

Безопасность. Весь обмен данными между ОСПФ маршрутизаторами проходит процедуру аутендификации.

Это означает, что только доверенные маршрутизаторы могут принимать участие в работе протокола ОСПФ в пределах домена, не позволяя, таким образом, злоумышленникм вставлять в таблицы маршрутизации некорректную информацию.

Применение путей с одинаковой стоимостью. Когда у нескольких маршрутов к одному адрестау оказывается одинаковая стоимость, протокол ОСПФ позволяет использовать их все.

Учет тИПа сервиса. Протокол ОСПФ по разному выбирает маршрут для трафика реального времени и для трафиков других видов. ИП дейтаграмма уже давно содержит полеТИП службы, но прежние протоколы маршрутизации не использовали его.

Построение дополнительных иерархий. Многие автономные системы сами по себе довольно велики.

Протокол ОСПФ позволяет делить их на пронумерованные области, то есть вводить дополнительные уровни иерархии.

У всех маршрутизаторов одной области имеется одна и та же база данных..

Работа маршрутизатора заключается в расчете кратчайшего пути от себя до всех остальных маршрутизаторов области.