Id (Identification) (16 бит), Flags (3 бита), Fragment Offset (13 бит) используются для

фрагментации и сборки дейтаграмм .

TTL (Time To Live) (8 бит) - “время жизни” дейтаграммы. Устанавливается

отправителем, измеряется в секундах. Каждый маршрутизатор, через который проходит

дейтаграмма, переписывает значение TTL, предварительно вычтя из него время,

потраченное на обработку дейтаграммы. Так как в настоящее время скорость обработки

данных на маршрутизаторах велика, на одну дейтаграмму тратится обычно меньше

секунды, поэтому фактически каждый маршрутизатор вычитает из TTL единицу. При

достижении значения TTL=0 дейтаграмма уничтожается, при этом отправителю может

быть послано соответствующее ICMP-сообщение. Контроль TTL предотвращает

зацикливание дейтаграммы в сети.

Protocol (8 бит) - определяет программу (вышестоящий протокол стека), которой

должны быть переданы данные дейтаграммы для дальнейшей обработки. Коды некоторых

протоколов приведены в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1

Коды IP-протоколов Код Протокол Описание

1 ICMP Протокол контрольных сообщений

2 IGMP Протокол управления группой хостов

4 IP IP поверх IP (инкапсуляция)

6 TCP TCP

8 EGP Протокол внешней маршрутизации (устарел)

9 IGP Протокол внутренней маршрутизации (устарел)

17 UDP UDP

46 RSVP Протокол резервирования ресурсов при мультикастинге

88 IGRP Протокол внутренней маршрутизации от фирмы cisco

89 OSPF Протокол внутренней маршрутизацииHeader Checksum (16 бит) - контрольная сумма заголовка, представляет из себя 16

бит, дополняющие биты в сумме всех 16-битовых слов заголовка. Перед вычислением

контрольной суммы значение поля “Header Checksum” обнуляется. Поскольку

маршрутизаторы изменяют значения некоторых полей заголовка при обработке

дейтаграммы (как минимум, поля “TTL”), контрольная сумма каждым маршрутизатором

пересчитывается заново. Если при проверке контрольной суммы обнаруживается ошибка,

дейтаграмма уничтожается.

Source Address (32 бита) - IP-адрес отправителя.

Destination Address (32 бита) - IP-адрес получателя.

Options - опции, поле переменной длины. Опций может быть одна, несколько или

ни одной. Опции определяют дополнительные услуги модуля IP по обработке

дейтаграммы, в заголовок которой они включены.

Padding - выравнивание заголовка по границе 32-битного слова, если список опций

занимает нецелое число 32-битных слов. Поле “Padding” заполняется нулями.

ЛЕКЦІЯ 15 Адресація. IP адресація.

________________________________________

Основний пpактичний pезультат: адресація іт комутація в реальних мережах

Основний теоретичний pезультат: принципи побудови систем адресації й

організації методів комутації

1 Адресація

Адресація - це система впорядкованих таблиць і система кодів, по яких формується

адреса.

1.1. Способи адресації ( класифікація)

1. Ієрархічне кодування: засноване на побудові ім'я адреси шляхом приєднання

локального ім'я системи, якій належить об'єкт.

5:256/50.1 або root@khture.kharkov.ua

222-22-22

2. Розподіл адрес: це присвоєння вільних адрес на час роботи об'єктів у системі.

Постійні адреси привласнюються спеціальним службовим процесам.

Доставляється кожному абонентові унікальна загальносітьова адреса.

Наприклад, якщо можлива адресація від 0 до 9999, то

· для мережи А - 0000- 0999

· для мережи В - 1000- 1999

· для мережи ДО - 8000- 9999

3. Відображення адрес. Нехай існують загальносітьові адреси. Користувачеві

привласнюється така загальносітьова адреса. У локальній системі ( мережі) із цієї адреси

формується локальна адреса. Т.е. є таблиця локальних адрес ( наприклад, в Ethernet кожна

станція одержує свою унікальну адресу, що зали в ПЗУ мережного адаптераСA:34:5C:A6:77:8В), обмін інформацією в мережі відбувається відповідно до цих адрес.

Якщо хтось одержує глобальну адресу (наприклад, адреса ІP 256.123.233) , то в

спеціальній таблиці (ARP ) адресі глобальному ставиться у відповідність адреса

локальний.

John СA:34:5C:A6:77:8В 212.123.133.12

1.2. Порівняльний аналіз способів адресації.

Аналіз систем адресації актуальний тільки при розробці нових систем, що зараз

украй рідко відбувається.

При цьому виділяють

· витрати на засоби обробки адрес;

· витрати часу на на обробку адрес;

· можливості збільшення числа "клієнтів";

· можливості стикування з існуючою системою.

Більше важливим є питання узгодження з існуючою мережею, що має певну

систему адрес і розуміння недоліків і гідності використовуваної адресації.

1.3. Адресація в реальних мережах ( класифікація)

Класифікація адрес по стеках

Локальна адреса вузла,

Мас-Адреса Ethernet - 11- А 0-17-3 D-BC-01.

Ці адреси призначаються виробниками встаткування і є унікальними адресами,

тому що управляються централізовано.Мас- Адреса має формат 6 байтів: старші 3 байти -

ідентифікатор фірми виробника, а молодші 3 байти призначаються унікальним образом

самим виробником.

Локальна адреса вузла Х.25 або frame relay

Для вузлів, що входять у глобальні мережі, такі як Х.25 або frame relay, локальна

адреса призначається адміністратором глобальної мережі.

Мережний ІPх- адрес складається із двох частин: мережний і локальної.

Мережна адреса - 4 байт, наприклад, A 0-B1-CD-12. Ця адреса використовується

на мережному рівні. Він призначається адміністратором під час конфігурування

комп'ютерів і маршрутизаторів. Якщо в мережі підтримується кадр 802.3 і 802.2, то

задаються різні мережні адреси.

Адреса складається із двох логічних частин - номера мережі й номери вузла в

мережі. Яка частина адреси ставиться до номера мережі, а яка до номера вузла,

визначається значеннями перших бітов адреси:

У таблиці наведені діапазони номерів мереж, що відповідають кожному класу

Класс Наименьший адрес Наибольший адрес

А 01.0.0.0 126.0.0.0

B 128.0.0.0 191.255.0.0

C 192.0.1.0 223.255.255.0

D 224.0.0.0 239.255.255.255

E 240.0.0.0 247. 255.255.25510.1.1. Способы задания IP адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел,

представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных

точками, например:

128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же

адреса.

Класс (по первым битам) - A, B, C, D.

Маска - 255.255.0.0.

CIDR 128.10.2.30\8 CIDR (Classless Interdomain Routing

Классы IP адресов. Характеристики классов IP-адресов

Частное адресное пространство:

• 10.0.0.0/8 — идентификатор сети класса А, допускающий IP-адреса в диапазоне от

10.0.0.1 до 10.255.255.254 и предусматривающий 24 бита для идентификатора

хоста, которые могут быть использованы в любой схеме разбиения на подсети в

рамках частной организации;

• 172.16.0.0/12 — интерпретируется либо как блок из 16 идентификаторов сетей

класса В, либо как 20-битное частное адресное пространство, которое может быть

использовано в любой схеме разбиения на подсети в рамках частной организации.

Частная сеть 172.16.0.0/12 допускает IP-адреса в диапазоне от 172.16.0.1 до

172.31.255.254;

• 192.168.0.0/16 — интерпретируется либо как блок из 256 идентификаторов се- тей

класса С, либо как 16-битное частное адресное пространство, которое может быть

использовано в любой схеме разбиения на подсети в рамках частной органи- зации.

Частная сеть 192.168.0.0/16 допускает IP-адреса в диапазоне от 192.168.0.1 до

192.168.255.254.

• 169.254.0.0.\16 – Microsoft APIPA (Automatic Private IP Addressing)

Стандартные маски подсетей (в точечно-десятичной нотации)

если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла,

который сгенерировал этот пакет; 0.0.0.0;

если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел

принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет; 0.0.0.23;

если в поле номера узла стоят 0, то по умолчанию считается, что это адрес сети;

192.168.21.0;если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес

рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется

широковещательным сообщением (broadcast); 255.255.255.255;

если все двоичные разряды IP-адреса узла ( не сети) равны 1, то пакет с таким

адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети,

что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным

широковещательным сообщением (limited broadcast); 192.168.21.255;

адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании

работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот

адрес имеет название loopback. Структура адресов IPv6

Есть три основных типа адресов: Unicast, multicast, and anycast in IPv6.

Unicast соотвествует адресам при отправке собщений на единственную точку в

противоположность широковещательной рассылке (посылка всем в сети), multicast –

посылка на несколько точек, anycast - посылка какому нибудь одному компьютеру из

множества.

Существует и другое деление на другие три типа: global addresses, link-local addresses,

and unique local addresses.

TABLE 2.7 IPv6 Address Space Known Prefixes and Addresses

Address Prefix Scope of Use

2000:: /3 Global unicast space prefix

FE80:: /10 Link-local address prefix

FC00:: /7 Unique local unicast prefix

FF00:: /8 Multicast prefix

2001:DB8:: /32 Global unicast prefix use for documentation

:: 1 Reserved local loopback address

2001:0000: /32 Teredo prefix

2002:: /16 6to4 prefix

Для описания глобального адреса используется префикс 2000::/3, например,

2001:db8:21da:7:713e:a426:d167:37ab.

Структура адреса global – рис. 2.1

Рис. 2.1 - A global IPv6 address

Для описания Link-local адреса используется префикс fe80, например,

fe80::154d:3cd7:b33b:1bc1%13

Это аналог APIPA (Automatic Private IP Addressing) (169.254.0.0/16)

Windows IP Configuration

Host Name . . . . . . . . . . . . : server1

Primary Dns Suffix . . . . . . . :

Node Type . . . . . . . . . . . . : Hybrid

IP Routing Enabled. . . . . . . . : No

WINS Proxy Enabled. . . . . . . . : No

DNS Suffix Search List. . . . . . : contoso.com

Ethernet adapter Local Area Connection :Connection-specific DNS Suffix . : contoso.com

Description . .. . . : Intel(R) 82566DC Gigabit Network Connection - Virtual

Network

Physical Address. . . . . . . . . : 00-1D-60-9C-B5-35

DHCP Enabled. . . . . . . . . . . : Yes

Autoconfiguration Enabled . . . . : Yes

Link-local IPv6 Address . . . . . : fe80::154d:3cd7:b33b:1bc1%13(Preferred)

IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.2.99(Preferred)

Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0

Lease Obtained. . . . . . . . . . : Wednesday, February 06, 2008 9:32:16 PM

Lease Expires . . . . . . . . . . : Wednesday, February 13, 2008 3:42:03 AM

Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.2.1

DHCP Server . . . . . . . . . . . : 192.168.2.10

DNS Servers . . . . . . . . . . . : 192.168.2.10

192.168.2.201

NetBIOS over Tcpip. . . . . . . . : Enabled

Figure 2.2 - A link-local IPv6 address

Для описания Unique local адреса используется префикс fd, например,

fd65:9abf:efb0:0001::0002.

:Это аналог частных адресов (10.0.0.0/ 8, 172.16.0.0/12, and 192.168.0.0/16). Структура

приведена на рис 2.3

Figure 2.3 - A unique local IPv6 address

10.1.2. Технологии преобразования IPv6

Существует три основных способа преобразования адресов IPv6

Intra-site Automatic Tunnel Addressing Protocol (ISATAP). ISATAP is a tunneling protocol

that allows an IPv6 network to communicate with an IPv4 network through an ISATAP router

(рис. 2.4).Figure 2.4 - ISATAP routers allows IPv4-only and IPv6-only hosts to communicate with each

other

6to4. 6to4 is a protocol that tunnels IPv6 traffic over IPv4 traffic through 6to4 routers. 6to4

clients have their router’s IPv4 address embedded in their IPv6 address and do not require an

IPv4 address (рис. 2.6).

Figure 2.6 - 6to4 allows IPv6-only hosts to communicate over the Internet

Teredo. Teredo is a tunneling protocol that allows clients located behind an IPv4 NAT device to

use IPv6 over the Internet. Teredo is used only when no other IPv6 transition technology (such

as 6to4) is available.

Teredo includes Teredo clients, Teredo servers, Teredo relays, and Teredo host-specific relays.

Figure 2.7 - Teredo allows hosts located behind IPv4 NAT to use IPv6 over the Internet to

communicate with each other or with IPv6-only hostsTeredo client A Teredo client is computer that is enabled with both IPv6 and IPv4 and that is

located behind a router performing IPv4 NAT.

Teredo server A Teredo server is a public server connected both to the IPv4 Internet and to the

IPv6 Internet.

Teredo relay A Teredo relay is a Teredo tunnel endpoint. It is an IPv6/IPv4 router that can

forward packets between Teredo clients on the IPv4 Internet and IPv6-only hosts.

Teredo host-specific relay A Teredo host-specific relay is a host that is enabled with both

IPv4 and IPv6 and that acts as its own Teredo relay.

ЛЕКЦІЯ 16. Маршрутизація. RIP, OSPF та TCP/IP.

1. Проблеми маршрутизації

2. Класифікація алгоритмів маршрутизації

3. Алгоритми маршрутизації

4. Алгоритми стека TCP\ІP

5. Алгоритми RІP

6. Протокол OSPF

7. Таблиця маршрутізації

1 Маршрутизація

1.1 Проблеми маршрутизації в мережах

Маршрут - ланцюжок вузлів зв'язку, через які проходить повідомлення.

1.2 Визначення маршруту

Визначення маршруту може базуватися на різних показниках (величинах, що

результирують з алгоритмічних обчислень по окремої змінної - наприклад, довжина

маршруту) або комбінаціях показників. Програмні реалізації алгоритмів маршрутизації

вираховують показники маршруту для визначення оптимальних маршрутів до пункту

призначення.

Для полегшення процесу визначення маршруту, алгоритми маршрутизації

ініціалізують і підтримують таблиці маршрутизації, у яких утримується маршрутна

інформація. Маршрутна інформація змінюється залежно від використовуваного

алгоритму маршрутизації.

1.3 Транспортування даних

Наступне пересилання може бути або не бути головною обчислювальною

машиною остаточного пункту призначення. Якщо ні,то наступним пересиланням, як

правило, є інший роутер, що виконує такий же процес ухвалення рішення про комутацію.

У міру того, як пакет просувається через об'еднанну мережу, його фізична адреса

міняється, однак адреса протоколу залишається незмінним. Цей процес ілюструється на

Рис. 1.Рис. 1 .

Уся процедура маршрутизації орієнтовані на те, що:

1. Повідомлення обов'язково повинне бути доставлене одержувачеві, при

цьому не виключається можливість додаткового копіювання повідомлення й

відправлення його по інших маршрутах.

2. Можливість підстроювання (адаптації) вибору маршруту залежно від стану

трафіка мережі. (Трафік - мережа доріг).

Вибір того або іншого алгоритму маршрутизації впливає на :

1. Час доставки пакетів.

2. Завантаження, створювану на мережу.

3. Витрати ресурсів у вузлах мережі (буферна пам'ять, час процесорної

обробки).

З огляду на, що вибір процедури маршрутизації пов'язаний з поточним станом

мережі, цей стан, у свою чергу, може залежати від наступних факторів:

1. Створення додаткового навантаження за рахунок передачі службової

інформації, необхідної для пошуку маршруту.

2. Передача пакетів у напрямку, що не приводить до мінімального часу

доставки.3. Передача пакетів у вузол в'язі, що перебуває під великим навантаженням.

4. Зміна топології мережі.

5. Зміна пропускної здатності.

6. Зміна навантаження на лінію зв'язку.2 Класифікація алгоритмів маршрутизації

Статичні або динамічні алгоритми

Статичні алгоритми маршрутизації взагалі навряд чи є алгоритмами. Розподіл

статичних таблиць маршрутизації устанавливется адміністратором мережі до початку

маршрутизації. Воно не міняється, якщо тільки адміністратор мережі не змінить його.

Алгоритми, що використовують статичні маршрути, прості для розробки й добре

працюють в оточеннях, де трафик мережі відносно передбачуваний, а схема мережі

відносно проста.

Динамічні алгоритми маршрутизації підбудовуються до обставин, що

змінюються, мережі в масштабі реального часу. Вони виконують це шляхом аналізу

вступників повідомлень про відновлення маршрутизації. Якщо в повідомленні

вказується, що мало місце зміна мережі, програми маршрутизації перераховують

маршрути й розсилають нові із про коректування маршрутизації. Такі повідомлення

пронизують мережа, стимулюючи роутери заново проганяти свої алгоритми й

відповідним чином змінювати таблиці маршрутизації. Приклад класифікації:

Статичні: прості, фіксовані,

Динамічні: адаптивні.

Є й інша класифікація, варіант 2

Алгоритми маршрутизації можуть бути класифіковані по типах. Наприклад,

алгоритми можуть бути:

· Однорівними або ієрархічними

· З інтелектом у головній обчислювальній машині або в роутері

· Внутрідоменними й междоменними

· Алгоритмами стану каналу або вектора відстаней

_______________________________________________________________________

3 Алгоритми маршрутизації

3.1 Прості алгоритми маршрутизації.

Прості алгоритми маршрутизації:

· алгоритм випадкової маршрутизації;

· алгоритм із лавинною маршрутизацією;

· алгоритм маршрутизації по попередньому досвіді.

3.2 Фіксовані алгоритми маршрутизації.

1. Одношляховий алгоритм із фіксованою маршрутизацією (ФМ): попередньо

формується таблиця найкращого досягнення будь-якого вузла й, відповідно, будь-якого

абонента.

2. Багатодорожний алгоритм із фіксованою маршрутизацією: існує розширена

таблиця, коли для досягнення абонента пропонується кілька маршрутів. У цьому випадку

виникає проблема вибору конкретного маршруту залежно від ситуації, що створилася, у

мережі.

3.3 Адаптивні алгоритми маршрутизації.

1. Локальний адаптивний алгоритм маршрутизації: пакет, що потрапив у вузол,

буде відправлений по маршруту відповідно до додаткової інформації, наявної в ньому:

- таблицею маршрутів, що визначає всі напрямки;

- даними про технічний стан всіх каналів,- довжиною черги пакетів, що очікують передачу по вихідних каналах.

2. Алгоритм розподіленої адаптивної маршрутизації: кожний вузол формує

таблицю маршрутів по всіх вузлах призначення. Для будь-якого маршруту враховується

фактичний час передачі пакета у вузол призначення. Цей час ураховує довжини черг і

час доставки. Інформація з вузла розсилається в сусідні вузли.

3. Алгоритм із централізованою адаптивною маршрутизацією:

створюється центр маршрутизації, що розсилає таблиці всім вузлам. Таблиці

формуються на підставі інформації, що йде від будь-якого вузла й враховуючої довжини

черг, і працездатність лінії. Вся інформація про маршрути втримується в одному з.

Достоїнство даного методу - з рівномірного завантаження мережі, тому що вибір

маршруту кожного пакета здійснює єдина центральна станція.

4. Алгоритм із комбінованою централізованою адаптивною маршрутизацією, у

мережі існує сервер, що розсилає таблиці маршрутів,але вибір маршруту здійснює сам

вузол.

4 Алгоритми стека TCP\ІP

Всі протоколи обміну маршрутною інформацією стека TCP/ІP ставляться до класу

адаптивних протоколів, які у свою чергу діляться на дві групи, кожна з яких пов'язана з

одним з наступних типів алгоритмів:

дистанційно-векторний алгоритм (Dіstance Vector Algorіthms, DVA),

алгоритм стану зв'язків (Lіnk State Algorіthms, LSA).

Найпоширенішим протоколом, заснованим на дистанційно-векторному

алгоритмі, є протокол RІP.

Алгоритми стану зв'язків забезпечують кожний маршрутизатор інформацією,

достатньої для побудови точного графа зв'язків мережі. Всі маршрутизатори працюють

на підставі однакових графів, що робить процес маршрутизації більше стійким до змін

конфігурації. Широкомовне розсилання використовується тут тільки при змінах стану

зв'язків, що відбувається в надійних мережах не так часто.

Протоколом, заснованим на алгоритмі стану зв'язків, у стеці TCP/ІP є протокол

OSPF.

Показники алгоритмів (метрики)

Довжина маршруту. Довжина маршруту є найбільш загальним показником

маршрутизації. Деякі протоколи маршрутизації дозволяють адміністраторам мережі

призначати довільні ціни на кожний канал мережі.

Надійність. Надійність, у контексті алгоритмів маршрутизації, ставиться до

надійності кожного каналу мережі (звичайно описуваної в термінах співвідношення

біт/помилка). Деякі канали мережі можуть відмовляти частіше, ніж інші. Відмови одних

каналів мережі можуть бути усунуті легше або швидше, ніж відмови інших каналів.

Затримка. Під затримкою маршрутизації звичайно розуміють відрізок часу,

необхідний для пересування пакета від джерела до пункту призначення через об'еднанну

мережу.

Смуга пропущення. Смуга пропущення ставиться до наявної потужності трафика

якого-небудь каналу. При інших рівних показниках, канал Ethernet 10 Mbps кращий будь-

якої орендованої лінії зі смугою пропущення 64 Кбайт/сек.Навантаження. Навантаження ставиться до ступеня зайнятості якого-небудь

джерела мережі (такого, як роутер).

Вартість зв'язку. Іншим важливим показником є вартість зв'язку. Деякі компанії

цікавить не стільки ефективність, скільки операційні витрати. Навіть якщо затримка в

їхній лінії може бути великий, вони відправлять пакети через свої власні лінії, а не через

лінії загального користування, тому що їм ридется платити за використаний час.