51. Способы коммутации. Выделенные и коммутируемые линии. Коммутация каналов, сообщений, пакетов

Коммутация - промежуточная обработка передаваемых данных в узлах коммутации с целью выбора дальнейшего направления передачи данных.

Общая схема (этапы) функционирования узла коммутации:

1. прием данных из канала связи.

2. обработка полученных данных.

3. временное хранение в буферной памяти.

4. выбор лучшего маршрута из нескольких возможных.

5. передача данных в выбранный канал связи.

Методы коммутации данных:

1. Коммутация каналов - КК.

2. Коммутация сообщений - КС.

3. Коммутация пакетов - КП.

Особенности каждого метода будут рассмотрены на едином фрагменте ИВС, представленном на рисунке:

КК– коммутация, обеспечивающая предоставление каждой паре абонентов последовательности каналов (составного канала) для монопольного использования. При методе КК осуществляется предварительное распределение ресурсов коммуникационной подсистемы ИВС. Для этого в начале сеанса связи путем последовательного присоединения очередного канала связи в соответствующем узле коммутации между источником и получателем устанавливается непосредственное физическое соединение.

Этапы сеанса связи при коммутации каналов:

1. Коммутация составного канала (служебный этап).

2. Передача данных по составному каналу.

3. Разъединение составного канала (служебный этап).

Достоинства и недостатки КК:

“+” :- высокая скорость передачи данных на втором этапе.

- не сложное оборудование узлов коммутации.

“-” : - длительный первый служебный этап образования составного канала.

- недоступность занятых в составном канале отдельных каналов для других объектов ИВС.

- невысокая общая пропускная способность всей сети.

- невозможность использования каналов с различными характеристиками.

КП– коммутация, обеспечивающая передачу через сеть пакетов без монопольного использования каналов. При КП передаваемое сообщение разбивается на пакеты. Пакеты отличаются от сообщений:пакет- часть сообщения, самостоятельный блок данных, его размер значительно меньше длины сообщения, все пакеты имеют стандартный размер. Эти особенности приводят к повышению производительности и надежности сети.

При КП, как и при КС, составной физический канал между абонентом и получателем не устанавливается. Вместо этого производится промежуточное накопление передаваемых данных в узлах коммутации.

Достоинства и недостатки КП:

“+”: - повышенная пропускная способность ИВС.

“-”: - отсутствие временной прозрачности.

- невозможен режим реального времени.

- повышенная сложность технологии.

- высокая сложность узлов коммутации.

КС– очень похожа на КП, в методе КС сообщение передается по сети целиком, без дробления, независимо от его длины.

При получении сообщения узел связи выполняет следующие действия:

1. принимает сообщение.

2. временно сохраняет его в своей буферной памяти.

3. проверяет достоверность сообщения, при возможности корректирует ошибки.

4. выполняет маршрутизацию.

5. выполняет преобразование формата сообщения.

6. формирует и отправляет квитанцию о получении сообщения.

Достоинства и недостатки КС:

“+”: - повышенная пропускная способность ИВС.

“-”: - отсутствие временной прозрачности сети.

- значительная требуемая ёмкость буферной памяти.

53. Сигналы. Объем информации. Количество информации и энтропия.

Сигнал (в теории информации и связи) — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

По физической природе носителя информации:

• электрические,

• электромагнитные,

• оптические,

• акустические

• и др.;

По способу задания сигнала:

• регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;

• нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей;

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.:

• непрерывные (аналоговые), описываемые непрерывной функцией;

• дискретные, описываемые функцией отсчетов, взятых в определенные моменты времени;

• квантованные по уровню;

• дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

Информация– сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся.

В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию.

Синтаксическая мера информации.

Эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации.

Объём данных (V) понимается в техническом смысле этого слова как информационный объём сообщения или как объём памяти, необходимый для хранения сообщения без каких-либо изменений.

Информационный объём сообщения измеряется в битах и равен количеству двоичных цифр (“0” и “1”), которыми закодировано сообщение.

В компьютерной практике слово “бит” используется также как единица измерения объёма памяти. Ячейка памяти размером в 1 бит может находиться в двух состояниях и в неё может быть записана одна двоичная цифра (0 или 1). Основной единицей измерения информации является байт. Для измерения ещё бóльших объёмов информации используются такие величины:

1 Килобайт = 210 байт = 1024 байт

1 Мегабайт = 210 Килобайт = 1024 Килобайт

1 Гигабайт = 210 Мегабайт = 1024 Мегабайт

1 Терабайт = 210 Гигабайт = 1024 Гигабайт

Количество информации на синтаксическом уровне определяется через понятие энтропии системы.

Пусть до получения информации потребитель имеет некоторые предварительные (априорные) сведения о системе α. Мерой его неосведомленности о системе является функция H(α), которая в то же время служит и мерой неопределенности состояния системы или энтропией

После получения некоторого сообщения β получатель приобрел некоторую дополнительную информацию, уменьшившую его априорную неосведомленность так, что неопределенность состояния системы после получения сообщения β стала Hβ(α).

Тогда количествоинформации системе, полученной в сообщении β, определится как

т.е. количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы. Если конечная неопределенность обратится в нуль, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием и количество информации Iβ(α)=H(α). Иными словами, энтропия системы Н(а) может рассматриваться как мера недостающей информации.

Коэффициент (степень) информативности (лаконичность) сообщения определяется отношением количества информации к объему данных, т.е. С увеличением Y уменьшаются объемы работы по преобразованию информации (данных) в системе. Поэтому стремятся к повышению информативности, для чего разрабатываются специальные методы оптимального кодирования информации.

53. Беспроводные сети. Сравнение параметров кабельных и беспроводных сетей Стек протоколов 802.11.Стек протоколов Bluetooth

Беспроводные компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

В общем, беспроводные сети передачи данных используют электромагнитные волны радио, ультракороткого и светового диапазона для передачи данных. Беспроводные сети передают данные от передатчиков и приёмников, подключенных к компьютеру к фиксированным приёмникам и передатчикам, подключенным к кабельной сетевой инфраструктуре через устройства, известные как беспроводные точки доступа. Точки доступа располагаются в соответствии с нуждами конечных пользователей и в соответствии с требованиями используемой технологией.

Процесс развёртывания беспроводных сетей будет понятен лучше, если их разделить на три класса:

· Персональные беспроводные сети (WPAN)

· локальная или территориальная беспроводная сеть (WLAN)

· Обширная беспроводная сеть (WWAN)

Технология WPAN

Системы WPAN эволюционировали от технологий, заменяющих шнур. Вот некоторые примеры:

· Беспроводные клавиатуры.

· соединение PDA с персональным компьютером.

· Радиотелефон (беспроводное соединение между базой и носимой трубкой в современных аппаратах).

Исходя из первоначального назначения, WPAN использует маломощные передатчики и покрывает ограниченное пространство. Наиболее известная технология WPAN называется «Bluetooth». Bluetooth – это маломощная беспроводная система изначально разработанная как замена для инфракрасного соединения. Вот характеристики:

• Скорость передачи данных 732 Kbps или менее.

• Расстояние передачи – не более 10 метров.

• Нет поддержки роуминга – возможности сохранения соединения при переходе от одного Bluetooth к другому.

При работе устройств Bluetooth используются как специфические протоколы, разработанные специально для Bluetooth, так и общие, используемые в различных телекоммуникационных системах. Все они образуют стек протоколов Bluetooth, который можно условно разделить на четыре слоя:

• Протоколы ядра Bluetooth: протокол уровня Baseband, протокол управляющего соединениями (LMP), адаптированный протокол управления логическими связями (L2CAP), протокол обнаружения обслуживания (SDP).

• Протокол замены кабеля RFCOMM.

• Протоколы управления телефонией TSC-binary и АТ-команды.

• Заимствованные протоколы: PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vCARD, vCAL, WAP.

Различные приложения могут использовать различные протокольные стеки. Тем не менее, каждый их этих стеков использует передачу данных и физический слой, общий для Bluetooth. Смысл каждого из протоколов, специфических для Bluetooth, может быть объяснен отдельно. Все они были разработаны рабочей группой Bluetooth SIG.

Технология WLAN

Системы WLAN были разработаны для расширения возможностей, а в некоторых случаях для полной замены традиционных кабельных сетей. Преобладающим стандартом в сетях WLAN является IEEE 802.11b. Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости не более 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. IEEE 802.11 — набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц. Пользователям более известен по названию Wi-Fi. Вот основные характеристики:

• Скорость передачи данных - до 11 Mbs.

• Радиус действия ~ 30 метров.

• Поддержка роуминга.

Для работы на скоростях 1 и 2 Мбит/с используются технология уширения спектра с использованием кодов Баркера, а для скоростей 5,5 и 11 Мбит/с используются так называемые комплементарные коды (CCK).

В настоящее время в разработке находится следующее поколение беспроводных стандартов 802.11:

• 802.11g: стандарт 802.11b со скоростью передачи данных увеличенной до 20 Mb. Как 802.11b и Bluetooth, 802.11g работает на частоте 2.4 GHz.

• 802.11a: 54 Mb, работает на частоте 5 GHz. Не имеет обратной совместимости с 802.11b/g. Возможно, будет доступен в течение 2 лет, но ожидается высокая начальная стоимость оборудования и развёртывания, а так же необходимость в более плотном расположении точек доступа при обеспечении покрытия, эквивалентного покрытию систем 802.11b/g из-за различия в распространении радиоволн частотой 5 GHz и 2.4 GHz.

Существенным недостатком систем 802.11 является высокое энергопотребление. Данное требование к мощности обуславливает размер питающих элементов и делает непрактичным использование этих систем в компактных устройствах типа PDA.

Технология WWAN (сотовая)

Компании, предоставляющие услуги беспроводной телефонной связи используют широкий диапазон технологий для передачи голоса и данных. «Второе поколение» (G2) сотовых телефонных систем, распространённых сегодня включают: GSM, CDMA, TDMA технологии. Все эти системы в настоящее время имеют ограничения скорости передачи данных на уровне 9,6 Kbps. В течение следующих нескольких лет планируется обеспечить поддержку в существующих системах скорости передачи данных в 170 – 300 Kbps, а также внедрить системы следующего поколения – G3. Ожидается, что примерно через 5 лет, системы G3 получат широкое распространение, а скорость передачи данных будет достигать 2 Mbs.

Однако, скорость передачи данных систем сотовой связи доступная сегодня не достаточна для организации беспроводной сети полнофункциональных компьютеров. Чтобы как-то расширить возможности для передачи данных, сотовым компаниям приходится изобретать различные, весьма изотерические протоколы и службы, позволяющие компрессировать традиционную WEB-информацию и передавать её конечным пользователям.

WAP– это в сущности ужатый протоколWML. WML очень похож на HTML, но созданный для отображения содержания интернет-страниц на маленьких дисплеях сотовых телефонов и PDA. В свою очередь, WMA обрабатывается шлюзом WAP, где сильно сжимается и преобразуется в протокол WAP и, затем, передаётся через беспроводные сотовые сети клиентам, подключенным к службе WAP. Все эти преобразования делаются для того, чтобы получить возможность передачи информации по очень низкоскоростным беспроводным каналам сотовых сетей.

Спутниковые беспроводные системы

Хотя такие системы и являются беспроводными, в некоторой степени они останутся за рамками этого документа. Тем не менее, спутниковые беспроводные системы могут быть рассмотрены как разновидность служб WWAN. Однако стоимость услуг такой службы обычно ограничивает использование таких систем исключительно специфическими приложениями, которые могут выгодно использовать одностороннюю передачу данных или для которых другие способы коммуникации не применимы. Спутниковые системы с высокоскоростной двунаправленной передачей данных из-за своей стоимости в большинстве случаев не актуальны для практического применения.

Преимущества беспроводных систем по сравнению с кабельными сетями:

• мобильность: абоненты имеют возможность перемещаться во время работы;

• универсальность: возможность развертывания сети там, где прокладка кабеля может оказаться слишком дорогой или вообще невозможной;

• срочность: скорость развертывания сети достаточно высока, поскольку не тратиться время на прокладку кабеля

К недостаткамбеспроводных сетей по сравнению с кабельными следует отнести:

• Зависимость качества связи от природных явлений (гроза) и погодных условий (туман);

• Для высокочастотных технологий необходимость расположения приемника и передатчика в прямой видимости;

• Возможность возникновения конфликтов с другими беспроводными средствами (сотовой телефонией)

53. Протоколы TCP/IP. Формат IP-пакетов. Процедура приема данных протоколами TCP и UDP

В TCP-соединении у каждого байта есть свой 32-разрядный последовательный номер. Если хост передает со скоростью 10 Мбит/с, теоретически порядковые номера могут совершить полный круг за один час, хотя на практике это занимает значительно больше времени. Порядковые номера используются как для подтверждений, так и для механизма скользящего окна, использующих отдельные 32-разрядные поля заголовка.

Две TCP-сущности обмениваются данными в виде сегментов. Сегмент состоит из фиксированного 20-байтового заголовка (плюс необязательная часть), за которым могут следовать байты данных. Размер сегментов ограничен двумя пределами. Во-первых, каждый сегмент, включая TCP-заголовок, должен помещаться в 65 535-байтовое поле полезной нагрузки IP-пакета. Во-вторых, в каждой сети есть максимальная единица передачи (MTU), и каждый сегмент должен помещаться в MTU. На практике размер максимальной единицы передачи составляет несколько тысяч байт, определяя, таким образом, верхний предел размера сегмента. Если сегмент проходит через последовательность сетей и попадает в сеть, чья MTU-единица оказывается меньше размера сегмента, пограничный маршрутизатор фрагментирует сегмент на две или более части.

При фрагментации каждый новый сегмент получает свой IP-заголовок (20 байт), что увеличивает накладные расходы.

Основным протоколом, используемым TCP-сущностями, является протокол скользящего окна. При передаче сегмента отправитель включает таймер. Когда сегмент прибывает в пункт назначения, получающая TCP-сущность посылает обратно сегмент (с данными, если ей есть, что посылать, или без данных) с номером подтверждения, равным следующему порядковому номеру ожидаемого сегмента. Если время ожидания подтверждения истекает, отправитель посылает сегмент еще раз.

Протокол IP входит в состав стека протоколов TCP/IP и является основным протоколом сетевого уровня, использующимся в Интернет и обеспечивающим единую схему логической адресации устройств в сети и маршрутизацию данных. Протокол IP используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому.

Каждый IP-адрес состоит из двух частей — идентификатора сети (network ID) и идентификатора узла (host ID). Первый определяет физическую сеть. Он одинаков для всех узлов в одной сети и уникален для каждой из сетей, включенных в объединённую сеть.

Идентификатор узла должен иметь уникальное значение в данной сети. Каждый узел TCP/IP однозначно определяется по своему логическому IP-адресу.

Основные классы:

Класс А

Адреса класса А назначаются узлам очень большой сети. Старший бит в адресах этого класса всегда равен нулю. Следующие семь бит первого октета представляют идентификатор сети. Оставшиеся 24 бита (три октета) содержат идентификатор узла. Это позволяет иметь 126 сетей с числом узлов до 17 миллионов в каждой.

Класс В

Адреса класса В назначаются узлам в больших и средних по размеру сетях. В двух старших битах IP-адреса класса В записывается двоичное значение 10. Следующие 14 бит содержат идентификатор сети (два первых октета). Оставшиеся 16 бит (два октета) представляют идентификатор узла. Таким образом, возможно существование 16 384 сетей класса В, в каждой из которых около 65 000 узлов.

Класс С

Адреса класса С применяются в небольших сетях. Три старших бита IP-адреса этого класса содержат двоичное значение 110. Следующие 21 бит составляет идентификатор сети (первые три октета). Оставшиеся 8 бит (последний октет) отводится под идентификатор узла. Всего возможно около 2 000 000 сетей класса С, содержащих до 254 узлов.

Начнем изучение сетевого уровня Интернета с формата IP-дейтаграмм (пакетов). IP-дейтаграмма состоит из заголовка и текстовой части. Заголовок содержит фиксированную 20-байтовую часть и необязательную часть переменной длины. Формат заголовка показан на рис. 5.39. Он передается слева направо, то есть старший бит поля Версия передается первым.

Рис.: Заголовок IP-дейтаграммы

Поле Версия содержит версию протокола, к которому принадлежит дейтаграмма. Включение версии в каждую дейтаграмму позволяет использовать разные версии протокола на разных машинах.

Поле IHL содержит длину заголовка в 32-разрядных словах. Минимальное значение длины (при отсутствии необязательного поля) равно 5. Максимальное значение этого 4-битового поля равно 5, что соответствует заголовку длиной 60 байт, таким образом, максимальный размер необязательного поля равен 40 байтам.

Поле Тип службы позволяет хосту указать подсети, какой вид сервиса ему нужен.

Поле Полная длина включает всю дейтаграмму, заголовок плюс данные. Максимальная длина дейтаграммы 65 535 байт. В настоящий момент этот верхний предел достаточен, однако с появлением гигабитных сетей могут понадобиться дейтаграммы большего размера.

Поле Идентификатор позволяет хосту-получателю определить, какой дейтаграмме принадлежат полученные им фрагменты. Все фрагменты дейтаграммы содержат то же самое значение идентификатора.

Следом идет неиспользуемый бит и два однобитовых поля. Бит DF означает Don't Fragment (не фрагментировать), то есть команду маршрутизатору не фрагментировать дейтаграмму, так как получатель не сможет восстановить ее из фрагментов. Например, при загрузке компьютера его ПЗУ может запросить переслать по сети ему образ памяти в виде единой дейтаграммы. Пометив дейтаграмму битом DF, отправитель гарантирует, что дейтаграмма дойдет единым куском, даже если для ее доставки придется избегать сетей с маленьким размером пакетов. От всех машин требуется способность принимать фрагменты размером 576 байт и менее.

Бит MFозначает More Fragments (продолжение следует). Он устанавливается у всех фрагментов, кроме последнего. По этому биту получатель узнает, получил ли он все фрагменты дейтаграммы.

Поле Смещение фрагмента указывает положение фрагмента в оригинальной дейтаграмме. Длина всех фрагментов в байтах, кроме длины последнего фрагмента, должна быть кратна 8. Так как на это поле выделено 13 бит, максимальное количество фрагментов в дейтаграмме равно 8192, что дает максимальную длину дейтаграммы в 65 536 байт, что на один байт больше, чем может содержаться в поле Полная длина.

Поле Время жизни представляет собой счетчик, ограничивающий время жизни пакета. Предполагалось, что он будет отсчитывать время в секундах, таким образом, допуская максимальное время жизни пакета в 255 с. Когда значение этого поля становится равным нулю, пакет отвергается, а отправителю отсылается пакет с предупреждением.

Собрав дейтаграмму из фрагментов, сетевой уровень должен решить, что с ней делать. Поле Протокол сообщит ему, какому процессу транспортного уровня ее передать. Это может быть TCP, UDP или какой-нибудь другой процесс.

Поле Контрольная сумма заголовка защищает от ошибок только заголовок. Подобная контрольная сумма полезна для обнаружения ошибок, вызванных неисправными микросхемами памяти маршрутизаторов.

Поля Адрес отправителя и Адрес получателя указывают номер сети и номер хоста. Адреса Интернета будут обсуждаться в следующем разделе. Размер поля Необязательная часть должен быть кратен 4 байтам. На сегодняшний день определены пять разновидностей этого поля, перечисленные в табл. 5.6, однако не все маршрутизаторы поддерживают их всех.

Таблица : Типы необязательного поля IP-дейтаграммы

Тип	Описание
Безопасность	Указывает уровень секретности дейтаграммы
Строгая маршрутизация от источника	Задает полный путь следования дейтаграммы
Свободная маршрутизация от источника	Задает список маршрутизаторов, которых нельзя миновать
Запомнить маршрут	Требует от всех маршрутизаторов добавлять свой IP-адрес
Временной штамп	Требует от всех маршрутизаторов добавлять свой IP-адрес и текущее время

Подобно модулю UDP, прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты, которые имеют общеизвестные адреса (номера). TCP — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности.

В отличие от TCP,UDPне гарантирует доставку пакета, поэтому этот протокол считается ненадежным. Это позволяет ему гораздо быстрее и эффективнее доставлять данные для приложений, которым требуется большая пропускная способность линий связи, либо требуется малое время доставки данных.

Если требуется передавать сообщения на высокоскоростных сетях с короткими соединениями, то лучше подходит протокол UDP. ПротоколUDPобеспечивает только доставку дейтаграммы и не гарантирует её выполнение. При обнаружении ошибки дейтаграмма просто стирается. Протокол не поддерживает виртуального соединения с удалённым модулемUDP. Чаще всего базируется на принципах динамической маршрутизации (каждая дейтаграмма передаётся по оптимальному маршруту).Основное достоинство — простота.

53. Версия протокола Интернет IPv6

IPv6 (англ. Internet Protocol version 6) — новая версия протокола IP, призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в Интернете, за счёт использования длины адреса 128 бит вместо 32. В настоящее время протокол IPv6 уже используется в нескольких тысячах сетей по всему миру (более 4400 сетей на февраль 2011), но пока ещё не получил столь широкого распространения в Интернете, как IPv4. В России используется почти исключительно в тестовом режиме некоторыми операторами связи, а также регистраторами доменов для работы DNS-серверов. Протокол был разработан IETF.

После того, как адресное пространство в IPv4 закончится, два стека протоколов — IPv6 и IPv4 — будут использоваться параллельно (англ. dual stack), с постепенным увеличением доли трафика IPv6 по сравнению с IPv4. Такая ситуация станет возможной из-за наличия огромного количества устройств, в том числе устаревших, не поддерживающих IPv6 и требующих специального преобразования для работы с устройствами, использующими только IPv6.

Основы адресации IPv6

Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и многоадресные (Multicast).

Адреса типа Unicastхорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.

Адреса типа Anycastсинтаксически неотличимы от адресовUnicast, но они адресуют группу интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике маршрутизатора) интерфейс. АдресаAnycastмогут использоваться только маршрутизаторами.

Адреса типа Multicastидентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.

Широковещательные адреса IPv4 (обычноxxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного вещанияIPv6.

Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск должен быть единственным в адресе.

Типы Unicast адресов

Глобальные — соответствуют публичным IPv4 адресам. Начинаются с 2000.

Link-Local— соответствуют автосконфигурированным с помощью протоколаAPIPAIPv4 адресам.Начинаются с FE80.

Unique-Local— соответствуют внутреннимIPадресам, которыми в версииIPv4 являлись 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16.Начинаются с цифр FC00 и FD00.

Сравнение с IPv4

Новый протокол может обеспечить по 5·10²⁸адресов на каждого жителя Земли.

Из IPv6 убраны вещи, усложняющие работу маршрутизаторов:

- Маршрутизаторы больше не разбивают пакет на части (возможно разбиение пакета с передающей стороны). Соответственно, оптимальный MTUпридётся искать черезPathMTUdiscovery. Для лучшей работы протоколов, требовательных к потерям, минимальныйMTUподнят до 1280 байтов. Информация о разбиении пакетов вынесена из основного заголовка в расширенные;

- Исчезла контрольная сумма. С учётом того, что канальные (Ethernet) и транспортные (TCP) протоколы тоже проверяют корректность пакета, контрольная сумма на уровнеIPвоспринимается как излишняя. Тем более каждый маршрутизатор уменьшаетhoplimitна единицу, что вIPv4 приводило к пересчёту суммы.

Несмотря на огромный размер адреса IPv6, благодаря этим улучшениям заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.

Улучшения IPv6 по сравнению с IPv4:

- На сверхскоростных сетях возможна поддержка огромных пакетов (джамбограмм) — до 4 гигабайт;

- Time to Live переименовано в Hop Limit;

- Появились метки потоков и классы трафика;

- Появилось многоадресное вещание;

- Протокол IPSecиз желательного превратился в обязательный.

Автоконфигурация

При инициализации сетевого интерфейса ему назначается локальный IPv6-адрес, состоящий из префиксаfe80::/10 и идентификатора интерфейса, размещённого в младшей части адреса. В качестве идентификатора интерфейса часто используется 64-битный расширенный уникальный идентификаторEUI-64, часто ассоциируемый сMAC-адресом. Локальный адрес действителен только в пределах сетевого сегмента канального уровня и используется, в основном, для обмена информационнымиICMPv6 пакетами.

Для настройки других адресов узел может запросить информацию о настройках сети у маршрутизаторов, отправив ICMPv6 сообщение «RouterSolicitation» на групповой адрес маршрутизаторов. Маршрутизаторы, получившие это сообщение, отвечаютICMPv6 сообщением «RouterAdvertisement», в котором может содержаться информация о сетевом префиксе, адресе шлюза, адресах рекурсивныхDNSсерверов[3],MTUи множестве других параметров. Объединяя сетевой префикс и идентификатор интерфейса, узел получает новый адрес. Для защиты персональных данных идентификатор интерфейса может быть заменён на псевдослучайное число.

Для большего административного контроля может быть использован DHCPv6, позволяющий администратору маршрутизатора назначать узлу конкретный адрес.