|
Протоколы в локальных и глобальных сетях напримере
Содержание
1. Введение
....................................................... 1
2. Основы TCP/IP
.................................................. 1
2.1. Модуль IP
создает единую логическую сеть ..................... 1
2.2. Структура
связей протокольных модулей ........................ 2
2.3. Терминология
................................................. 3
2.4. Потоки данных
................................................ 3
2.5. Работа с
несколькими сетевыми интерфейсами ................... 5
3. Ethernet
....................................................... 6
3.1. Аналогия с
разговором ........................................ 7
4. Протокол ARP
................................................... 7
4.1. ARP-таблица для
преобразования адресов ....................... 8
4.2. Порядок
преобразования адресов ............................... 8
4.3. Запросы и
ответы протокола ARP ............................... 9
4.4. Продолжение
преобразования адресов ........................... 10
5. Межсетевой
протокол IP ......................................... 11
5.1. Прямая
маршрутизация ......................................... 11
5.2. Косвенная
маршрутизация ...................................... 12
5.3. Правила
маршрутизации в модуле IP ............................ 14
5.4. IP-адрес
..................................................... 15
5.5. Выбор адреса ................................................. 17
5.6. Подсети
...................................................... 17
5.7. Как назначать
номера сетей и подсетей ........................ 18
5.8. Имена
........................................................ 19
5.9. IP-таблица
маршрутов ......................................... 20
5.10. Подробности
прямой маршрутизации ............................ 21
5.11. Порядок прямой
маршрутизации ................................ 22
5.12. Подробности
косвенной маршрутизации ......................... 22
5.13. Порядок
косвенной маршрутизации ............................. 23
6. Установка
маршрутов ............................................ 25
6.1. Фиксированные
маршруты ....................................... 25
6.2. Перенаправление
маршрутов .................................... 26
6.3. Слежение за
маршрутизацией ................................... 28
6.4. Протокол ARP с
представителем ................................ 30
7. Протокол UDP
................................................... 32
7.1. Порты
........................................................ 33
7.2. Контрольное
суммирование ..................................... 33
8. Протокол TCP
................................................... 34
9. Протоколы
прикладного уровня ................................... 35
9.1. Протокол TELNET
.............................................. 36
9.2. Протокол FTP
................................................. 37
9.3. Протокол SMTP
................................................ 37
9.4. r-команды
.................................................... 37
9.5. NFS
.......................................................... 38
9.6. Протокол SNMP
................................................ 38
9.7. X-Window
..................................................... 38
10.
Взаимозависимость протоколов семейства TCP/IP ................. 39
Приложение 1.
Путеводитель по RFC ................................. 40
Приложение 2.
Стандарты семейства протоколов TCP/IP ............... 75
-- 11 --
1.
Введение
Семейство
протоколов TCP/IP широко
применяется во всем
мире для
объединения компьютеров в сеть Internet. Единая сеть Internet состоит из
множества сетей различной физической природы, от
локальных сетей типа
Ethernet и Token
Ring, до глобальных сетей типа NSFNET.
Основное внима-
ние в книге удел
имеры, основанные
на реализации TCP/IP в ОС
UNIX. Однако
основные положения применимы ко всем реализациям TCP/IP.
Надеюсь, что эта
книга будет полезна тем, кто профессионально
рабо-
тает или собирается начать работать в среде TCP/IP:
системным администра-
торам, системным программистам и менеджерам сети.
2.
Основы TCP/IP
Термин
"TCP/IP" обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP
и IP. Он охватывает целое семейство протоколов,
прикладные программы и
даже саму сеть. В
состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TEL-
NET, FTP и
многие другие. TCP/IP - это
технология межсетевого взаимо-
действия,
технология internet. Сеть, которая использует
технологию
internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объе-
диняющей множество сетей с технологией internet, то ее
называют Internet.
2.1. Модуль IP
создает единую логическую сеть
Архитектура протоколов
TCP/IP предназначена для
объединенной сети,
состоящей из соединенных
друг с другом шлюзами отдельных разнородных
пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные
машины. Каждая из
подсетей работает в
соответствии со своими специфическими требованиями и
имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая под-
сеть может принять
пакет информации (данные с
соответствующим сетевым
заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной
под-
-- 22
--
сети. Не требуется,
чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку
пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины,
подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.
Когда необходимо
передать пакет между машинами, подключенными к раз-
ным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в
соответствующий шлюз
(шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направ-
ляется по определенному маршруту через систему шлюзов и
подсетей, пока не
достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и
машина-получатель;
там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает
датаграммный сервис.
Проблема
доставки пакетов в такой системе решается путем реализации
во всех узлах
и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень
является по существу базовым элементом во всей
архитектуре протоколов,
обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних
уровней.
2.2. Структура
связей протокольных модулей
Логическая
структура сетевого программного обеспечения, реализующего
протоколы
семейства TCP/IP в
каждом узле сети internet, изображена на
рис.1.
Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие
прямоугольники,
- пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу
рисунка обозначает кабель сети Ethernet, которая
используется в качестве
примера
физической среды; "o" - это трансивер. Знак
"*" - обозначает
------------------------------
| прикладные процессы |
| ... \ | / ... \ | / ... |
| ------- ------- |
| | TCP | | UDP | |
| ------- ------- |
| \ / |
| ------ |
| ------- | IP | |
| | ARP | -*---- |
| ------- | |
| \ | |
| -------- |
| | ENET | |
| ---@---- |
| | |
------------|-----------------
|
-------------------o--------
кабель Ethernet
Рис.1.
Структура протокольных модулей в узле сети TCP/IP
-- 33 --
IP-адрес, а "@" - адрес узла в сети Ethernet
(Ethernet-адрес). Понимание
этой логической
структуры является основой для понимания всей технологии
internet. В
дальнейшем мы будем часто ссылаться на эту схему.
2.3. Терминология
Введем ряд
базовых терминов, которые мы будем использовать в даль-
нейшем.
Драйвер - это
программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым
адаптером. Модуль -
это программа, взаимодействующая с драйвером, сете-
выми прикладными программами или другими модулями.
Драйвер сетевого
адаптера и, возможно,
другие модули, специфичные для физической сети
передачи данных, предоставляют сетевой интерфейс для
протокольных модулей
семейства TCP/IP.
Название блока
данных, передаваемого по сети, зависит
от того, на
каком уровне стека протоколов он находится. Блок данных, с которым имеет
дело сетевой интерфейс, называется кадром; если
блок данных находится
между сетевым интерфейсом и модулем IP, то он называется
IP-пакетом; если
он - между модулем IP и модулем UDP, то -
UDP-датаграммой; если между
модулем IP и
модулем TCP, то - TCP-сегментом (или транспортным сообще-
нием); наконец, если блок данных находится на уровне сетевых
прикладных
процессов, то он
называется прикладным
сообщением.
Эти определения,
конечно, несовершенны и неполны.
К тому же они
меняются от публикации к публикации. Более подробные определения
можно найти в
RFC-1122, раздел 1.3.3.
2.4. Потоки данных
Рассмотрим
потоки данных, проходящие через стек протоколов, изобра-
женный на рис.1. В
случае использования протокола TCP (Transmission Con-
trol Protocol - протокол управления передачей), данные передаются
между
прикладным
процессом и модулем
TCP. Типичным прикладным процессом,
использующим протокол TCP, является модуль FTP (File
Transfer Protocol -
протокол
передачи файлов). Стек
протоколов в этом
случае будет
FTP/TCP/IP/ENET. При
использовании протокола UDP (User Datagram Protocol
- протокол
пользовательских датаграмм), данные передаются между приклад-
ным процессом и модулем UDP. Например, SNMP (Simple
Network Management
-- 44 --
Protocol - простой
протокол управления сетью) пользуется транспортными
услугами UDP. Его
стек протоколов выглядит так: SNMP/UDP/IP/ENET.
Модули TCP, UDP
и драйвер Ethernet являются мультиплексорами n x 1.
Действуя как мультиплексоры, они переключают несколько
входов на один
выход. Они также
являются демультиплексорами 1 x n.
Как демультиплек-
соры, они
переключают один вход на один из многих выходов в соответствии
с полем типа в заголовке протокольного блока данных (рис.2).
Когда
Ethernet-кадр попадает в драйвер сетевого интерфейса Ethernet,
он может быть
направлен либо в модуль ARP (Address Resolution Protocol -
адресный протокол), либо в модуль IP (Internet Protocol -
межсетевой про-
токол). На то, куда
должен быть направлен Ethernet-кадр, указывает зна-
чение поля типа в заголовке кадра.
Если IP-пакет
попадает в модуль IP, то
содержащиеся в нем
данные
могут быть переданы
либо модулю TCP, либо UDP, что
определяется полем
"протокол" в заголовке IP-пакета.
Если
UDP-датаграмма попадает в модуль UDP, то на основании значения
поля "порт" в
заголовке датаграммы
определяется прикладная программа,
которой должно быть передано прикладное сообщение.
Если TCP-сообщение
попадает в модуль TCP, то выбор прикладной программы,
которой должно быть
передано сообщение, осуществляется на основе значения поля
"порт" в заго-
ловке TCP-сообщения.
Мультиплексирование данных в
обратную сторону осуществляется
довольно
просто, так как из каждого модуля существует только один
путь
вниз. Каждый
протокольный модуль добавляет к пакету свой
заголовок, на
основании которого машина, принявшая пакет, выполняет
демультиплексирова-
ние.
1 2 3
.... n | 1 2 3 .... n ^
\ | |
/ | \ | | /
|
----------------- поток ------------------- поток
|
мультиплексор | данных | демультиплексор | данных
----------------- | ------------------- |
| | ^ |
v V |
|
1 1
Рис.2.
Мультиплексор n x 1 и демультиплексор 1 x n
-- 55 --
Данные от
прикладного процесса проходят через модули
TCP или UDP,
после чего попадают
в модуль IP и оттуда - на
уровень сетевого интер-
фейса.
Хотя технология
internet поддерживает много различных сред
передачи
данных, здесь мы
будем предполагать использование Ethernet, так как
именно эта среда
чаще всего служит
физической основой для
IP-сети.
Машина на рис.1
имеет одну точку соединения с
Ethernet. Шестибайтный
Ethernet-адрес является уникальным для каждого сетевого адаптера и
рас-
познается драйвером.
Машина имеет
также четырехбайтный IP-адрес.
Этот адрес обозначает
точку доступа к сети
на интерфейсе модуля IP с драйвером.
IP-адрес дол-
жен быть уникальным в пределах всей сети Internet.
Работающая машина
всегда знает свой IP-адрес и Ethernet-адрес.
2.5. Работа с
несколькими сетевыми интерфейсами
Машина может
быть подключена одновременно к нескольким средам пере-
дачи данных. На
рис.3 показана машина с двумя сетевыми интерфейсами Eth-
ernet. Заметим, что
она имеет 2 Ethernet-адреса и 2 IP-адреса.
Из
представленной схемы видно, что для машин с несколькими сетевыми
интерфейсами
модуль IP выполняет функции
мультиплексора n x m и демуль-
типлексора m x n (рис.4).
---------------------------------
| прикладные процессы |
| ... \ | / .... \ | / ... |
| ------- ------- |
| | TCP | | UDP | |
| -------
------- |
| \ / |
| ------ |
| ------- | IP |
------- |
| | ARP | -*--*-
| ARP | |
| ------- |
| ------- |
| \ |
| / |
| -------- -------- |
| | ENET | | ENET | |
| ---@---- ---@---- |
| | | |
----------|---------|------------
| |
| ---o---------------
--------------o----
Ethernet 2
Ethernet 1
Рис.3. Узел
сети TCP/IP с двумя сетевыми интерфейсами
-- 66 --
1 2 3
.... n | 1 2 3 ...... n ^
\ | |
/ | \ | | / |
----------------- поток ------------------- поток
| мультиплексор
| данных | демультиплексор |
данных
----------------- | ------------------- |
/ |
| ... \ V / | | ..... \ |
1 2
3 m 1 2 3 m
Рис.4.
Мультиплексор n x m и демультиплексор m x n
Таким образом, он осуществляет мультиплексирование
входных и выходных
данных в обоих
направлениях. Модуль IP в данном
случае сложнее, чем в
первом примере, так как может передавать данные
между сетями. Данные
могут поступать через
любой сетевой интерфейс и быть ретранслированы
через любой другой сетевой интерфейс. Процесс передачи пакета в
другую
сеть называется
ретрансляцией IP-пакета. Машина,
выполняющая ретрансля-
цию, называется шлюзом. [1]
Как показано на
рис.5, ретранслируемый пакет не
передается модулям
TCP или UDP.
Некоторые шлюзы вообще могут не иметь модулей TCP и UDP.
3.
Ethernet
В этом разделе
мы кратко рассмотрим технологию Ethernet.
Кадр Ethernet
содержит адрес назначения, адрес источника, поле типа
и данные. Размер
адреса в Ethernet - 6 байт. Каждый сетевой адаптер
имеет свой Ethernet-адрес.
Адаптер контролирует обмен информацией,
про-
------- -------
| TCP | | UDP |
------- -------
\ /
----------
| |
|
IP |
|
____ |
| / \ |
----------
/ \
данные данные
поступают отправляются
отсюда сюда
Рис.5.
Пример межсетевой ретрансляции пакета модулем IP
____________________
[1] В
документации по TCP/IP
термины шлюз (gateway)
и IP-
маршрутизатор (IP-router) часто используются как
синонимы. Мы сочли воз-
можным использовать более распространенный термин "шлюз".
-- 77 --
исходящий в сети, и принимает адресованные ему Ethernet-кадры, а также
Ethernet-кадры с адресом "FF:FF:FF:FF:FF:FF" (в
16-ричной системе), кото-
рый обозначает "всем", и используется при
широковещательной передаче.
Ethernet
реализует метод МДКН/ОС (множественный доступ
с контролем
несущей и обнаружением столкновений). Метод
МДКН/ОС предполагает, что
все устройства взаимодействуют в одной среде, в
каждый момент времени
может
передавать только одно
устройство, а принимать могут все одновре-
менно. Если два
устройства пытаются передавать одновременно, то происхо-
дит
столкновение передач, и оба устройства после случайного (краткого)
периода ожидания пытаются вновь выполнить передачу.
3.1. Аналогия с
разговором
Хорошей
аналогией взаимодействиям в среде Ethernet
может служить
разговор группы вежливых людей в небольшой темной
комнате. При этом ана-
логией электрическим сигналам в коаксиальном кабеле служат
звуковые волны
в комнате.
Каждый человек
слышит речь других людей (контроль
несущей). Все
люди в комнате имеют одинаковые возможности вести разговор
(множественный
доступ), но никто не говорит слишком долго, так как все
вежливы. Если
человек будет невежлив,
то его попросят выйти (т.е. удалят из сети).
Все молчат, пока кто-то говорит. Если два человека
начинают говорить
одновременно, то они
сразу обнаруживают это, поскольку слышат друг друга
(обнаружение столкновений).
В этом случае они замолкают и ждут некоторое
время, после чего
один из них вновь начинает разговор.
Другие люди слы-
шат, что ведется разговор, и ждут, пока он кончится, а затем
могут начать
говорить сами. Каждый человек имеет собственное имя (аналог
уникального
Ethernet-адреса). Каждый раз, когда кто-нибудь начинает
говорить, он
называет по имени
того, к кому обращается, и свое имя, например, "Слушай
Петя, это Андрей, ... ля-ля-ля ..." Если кто-то хочет
обратиться ко всем,
то он говорит:
"Слушайте все, это Андрей, ... ля-ля-ля ..." (широковеща-
тельная передача).
4.
Протокол ARP
В этом разделе
мы рассмотрим то, как при посылке IP-пакета определя-
ется
Ethernet-адрес назначения. Для отображения IP-адресов в Ethernet-
адреса используется протокол ARP (Address Resolution
Protocol - адресный
-- 88 --
протокол).
Отображение выполняется только
для отправляемых IP-пакетов,
так как только в момент отправки создаются заголовки IP и
Ethernet.
4.1. ARP-таблица для
преобразования адресов
Преобразование
адресов выполняется путем поиска в таблице.
Эта таб-
лица,
называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для
каждого узла сети. В
двух столбцах содержатся IP-
и Ethernet-адреса.
Если требуется
преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись
с соответствующим
IP-адресом. Ниже приведен
пример упрощенной ARP-
таблицы.
---------------------------------------------
| IP-адрес Ethernet-адрес
|
---------------------------------------------
| 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3 |
| 223.1.2.3 08:00:5A:21:A7:22
|
| 223.1.2.4 08:00:10:99:AC:54
|
---------------------------------------------
Табл.1. Пример ARP-таблицы
Принято все байты 4-байтного IP-адреса
записывать десятичными чис-
лами, разделенными точками.
При записи 6-байтного Ethernet-адреса каждый
байт указывается в 16-ричной системе и отделяется
двоеточием.
ARP-таблица
необходима потому, что IP-адреса и Ethernet-адреса выби-
раются независимо, и
нет какого-либо алгоритма для преобразования одного
в другой. IP-адрес
выбирает менеджер сети с учетом
положения машины в
сети internet. Если машину перемещают в другую часть ортное
сообщение через модуль IP. В
результате
составляется IP-пакет, который должен быть передан драйверу
Ethernet.
IP-адрес места назначения
известен прикладной программе,
модулю TCP и
модулю IP. Необходимо на его
основе найти Ethernet-адрес
-- 99 --
места назначения.
Для определения искомого Ethernet-адреса используется
ARP-таблица.
4.3. Запросы и
ответы протокола ARP
Как же
заполняется ARP-таблица? Она
заполняется автоматически моду-
лем ARP, по мере необходимости. Когда с помощью существующей ARP-таблицы
не удается преобразовать IP-адрес, то происходит следующее:
1) По сети
передается широковещательный ARP-запрос.
2) Исходящий
IP-пакет ставится в очередь.
Каждый сетевой
адаптер принимает
широковещательные передачи. Все
драйверы
Ethernet проверяют поле типа в
принятом Ethernet-кадре и пере-
дают ARP-пакеты модулю ARP.
ARP-запрос можно интерпретировать так: "Если
ваш IP-адрес
совпадает с указанным, то сообщите мне ваш Ethernet-адрес".
Пакет ARP-запроса выглядит примерно так:
-----------------------------------------------------------
| IP-адрес отправителя 223.1.2.1 |
| Ethernet-адрес отправителя 08:00:39:00:2F:C3 |
-----------------------------------------------------------
| Искомый IP-адрес 223.1.2.2 |
| Искомый Ethernet-адрес <пусто> |
-----------------------------------------------------------
Табл.2. Пример ARP-запроса
Каждый модуль
ARP проверяет поле искомого IP-адреса
в полученном
ARP-пакете и, если адрес совпадает с его собственным
IP-адресом, то посы-
лает ответ прямо по Ethernet-адресу отправителя
запроса. ARP-ответ можно
интерпретировать
так: "Да, это мой IP-адрес,
ему соответствует такой-то
Ethernet-адрес".
Пакет с ARP-ответом выглядит примерно так:
-----------------------------------------------------------
| IP-адрес отправителя 223.1.2.2 |
| Ethernet-адрес отправителя 08:00:28:00:38:A9 |
-----------------------------------------------------------
| Искомый IP-адрес 223.1.2.1 |
| Искомый Ethernet-адрес 08:00:39:00:2F:C3 |
-----------------------------------------------------------
Табл.3. Пример ARP-ответа
-- 1100 --
Этот ответ
получает машина, сделавшая
ARP-запрос. Драйвер этой
машины
проверяет поле типа в
Ethernet-кадре и передает ARP-пакет модулю
ARP. Модуль ARP
анализирует ARP-пакет и добавляет запись в
свою ARP-
таблицу.
Обновленная
таблица выглядит следующим образом:
---------------------------------------------
| IP-адрес Ethernet-адрес
|
---------------------------------------------
| 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3
|
| 223.1.2.2 08:00:28:00:38:A9
|
| 223.1.2.3 08:00:5A:21:A7:22
|
| 223.1.2.4 08:00:10:99:AC:54
|
---------------------------------------------
Табл.4.
ARP-таблица после обработки ответа
4.4. Продолжение
преобразования адресов
Новая запись в
ARP-таблице появляется автоматически, спустя нес-
колько
миллисекунд после того, как она потребовалась. Как вы помните,
ранее на шаге 2 исходящий IP-пакет был поставлен в
очередь. Теперь с
использованием
обновленной ARP-таблицы выполняется
преобразование IP-
адреса в Ethernet-адрес, после чего Ethernet-кадр передается по сети.
Полностью порядок преобразования адресов выглядит так:
1) По сети
передается широковещательный ARP-запрос.
2) Исходящий
IP-пакет ставится в очередь.
3) Возвращается
ARP-ответ, содержащий информацию о соответствии IP- и
Ethernet-адресов. Эта информация
заносится в ARP-таблицу.
4) Для
преобразования IP-адреса в Ethernet-адрес у
IP-пакета, постав-
ленного в
очередь, используется ARP-таблица.
5) Ethernet-кадр
передается по сети Ethernet.
Короче говоря,
если с помощью ARP-таблицы не удается сразу
осущест-
вить преобразование
адресов, то IP-пакет ставится в очередь, а необходи-
мая для преобразования информация получается с помощью
запросов и ответов
протокола ARP, после чего IP-пакет передается по назначению.
-- 1111 --
Если в сети нет
машины с искомым IP-адресом, то ARP-ответа не
будет
и не будет записи в ARP-таблице. Протокол IP будет уничтожать IP-пакеты,
направляемые по этому адресу. Протоколы верхнего уровня не
могут отли-
чить случай повреждения сети Ethernet от случая отсутствия
машины с иско-
мым IP-адресом.
Некоторые реализации
IP и ARP не ставят в очередь
IP-пакеты на то
время, пока они ждут ARP-ответов. Вместо этого IP-пакет просто уничтожа-
ется, а его восстановление возлагается на модуль TCP или
прикладной про-
цесс,
работающий через UDP. Такое восстановление выполняется с помощью
таймаутов и повторных передач. Повторная передача сообщения
проходит
успешно, так как первая попытка уже вызвала заполнение
ARP-таблицы.
Следует
отметить, что каждая машина имеет отдельную ARP-таблицу для
каждого своего сетевого интерфейса.
5. Межсетевой протокол IP
Модуль IP
является базовым элементом технологии
internet, а цент-
ральной частью IP является его таблица маршрутов. Протокол IP использует
эту таблицу при принятии всех решений о маршрутизации
IP-пакетов. Содер-
жание таблицы маршрутов
определяется администратором сети.
Ошибки при
установке маршрутов могут заблокировать передачи.
Чтобы понять
технику межсетевого взаимодействия,
нужно понять то,
как используется
таблица маршрутов. Это понимание
необходимо для успеш-
ного администрирования и сопровождения IP-сетей.
5.1. Прямая
маршрутизация
На рис.6
показана небольшая IP-сеть, состоящая из 3 машин: A, B и C.
Каждая машина имеет такой же стек протоколов TCP/IP как на
рис.1. Каждый
сетевой адаптер этих машин имеет свой Ethernet-адрес. Менеджер сети дол-
жен присвоить машинам уникальные IP-адреса.
A B C
| |
|
--------------o------o------o------
Ethernet 1
IP-сеть "development"
Рис.6. Простая IP-сеть
-- 1122 --
Когда A посылает
IP-пакет B, то заголовок IP-пакета содержит в
поле
отправителя
IP-адрес узла A, а заголовок
Ethernet-кадра содержит в поле
отправителя Ethernet-адрес A. Кроме этого, IP-заголовок содержит в поле
получателя IP-адрес
узла B, а Ethernet-заголовок содержит в поле получа-
теля Ethernet-адрес B.
-----------------------------------------------------
| адрес отправитель
получатель |
-----------------------------------------------------
| IP-заголовок A
B |
| Ethernet-заголовок A B |
-----------------------------------------------------
Табл.5. Адреса в
Ethernet-кадре, передающем IP-пакет от A к B
В этом простом
примере протокол IP является
излишеством, которое
мало что добавляет
к услугам, предоставляемым сетью
Ethernet. Однако
протокол IP требует дополнительных расходов на создание,
передачу и обра-
ботку
IP-заголовка. Когда в
машине B модуль IP получает IP-пакет
от
машины A, он сопоставляет IP-адрес места назначения
со своим и,
если
адреса совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего
уровня.
В данном случае
при взаимодействии A с B используется прямая маршру-
тизация.
5.2. Косвенная
маршрутизация
На рис.7
представлена более реалистичная картина сети
internet. В
данном случае сеть internet состоит из трех сетей Ethernet,
на базе кото-
рых работают три IP-сети, объединенные шлюзом D. Каждая IP-сеть включает
четыре машины; каждая
машина имеет свои
собственные IP- и Ethernet-
адреса.
----- D -------
A B
C | | | E
F G
| |
| | | | |
| |
----o-----o-----o-----o--
| --o-----o-----o-----o---
Ethernet
1 | Ethernet 2
IP-сеть
"development" | IP-сеть "accounting"
|
| H I J
| | | |
--o----o-----o-----o----------
Ethernet 3
IP-сеть
"fuctory"
Рис.7.
Сеть internet, состоящая из трех IP-сетей
-- 1133 --
За исключением D
все машины имеют стек протоколов, аналогичный пока-
занному на
рис.1. Шлюз D соединяет все три сети и,
следовательно, имеет
три IP-адреса и три Ethernet-адреса. Машина
D имеет стек
протоколов
TCP/IP, похожий на
тот, что показан на рис.3, но вместо двух модулей ARP
и двух драйверов, он содержит три модуля ARP и
три драйвера Ethernet.
Обратим внимание на то, что машина D имеет только один
модуль IP.
Менеджер сети
присваивает каждой сети Ethernet
уникальный номер,
называемый
IP-номером сети. На рис.7 IP-номера не показаны, вместо них
используются имена сетей.
Когда машина A
посылает IP-пакет машине B, то процесс передачи идет
в пределах одной
сети. При всех взаимодействиях между
машинами, подклю-
ченными к одной IP-сети, используется прямая маршрутизация,
обсуждавшаяся
в предыдущем примере.
Когда машина D
взаимодействует с машиной A, то
это прямое взаимо-
действие. Когда
машина D взаимодействует с машиной E, то это прямое вза-
имодействие. Когда
машина D взаимодействует с машиной H, то
это прямое
взаимодействие.
Это так, поскольку каждая пара этих машин принадлежит
одной IP-сети.
Однако, когда
машина A взаимодействует с машинами,
включенными в
другую IP-сеть, то
взаимодействие уже не будет прямым.
Машина A должена
использовать шлюз D для ретрансляции IP-пакетов в другую
IP-сеть. Такое
взаимодействие называется "косвенным".
Маршрутизация
IP-пакетов выполняется модулями IP и является прозрач-
ной для модулей TCP, UDP и прикладных процессов.
Если машина A
посылает машине E IP-пакет, то
IP-адрес и Ethernet-
адрес
отправителя соответствуют адресам
A. IP-адрес места назначения
является адресом E, но поскольку модуль IP в A посылает
IP-пакет через D,
Ethernet-адрес места назначения является адресом D.
-- 1144 --
----------------------------------------------------
| адрес отправитель
получатель |
----------------------------------------------------
| IP-заголовок A
E |
| Ethernet-заголовок A D |
----------------------------------------------------
Табл.6. Адреса в
Ethernet-кадре, содержащем IP-пакет от A к E
(до шлюза
D)
Модуль IP в
машине D получает IP-пакет и
проверяет IP-адрес места
назначения.
Определив, что это
не его IP-адрес, шлюз D посылает этот
IP-пакет прямо к E.
----------------------------------------------------
| адрес отправитель
получатель |
----------------------------------------------------
|
IP-заголовок A E |
| Ethernet-заголовок D E |
----------------------------------------------------
Табл.7. Адреса в
Ethernet-кадре, содержащем IP-пакет от A к E
(после
шлюз D)
Итак, при прямой
маршрутизации IP- и
Ethernet-адреса отправителя
соответствуют
адресам того узла,
который послал IP-пакет,
а IP- и
Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя. При
косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют
таких пар.
В данном примере
сеть internet является очень
простой. Реальные
сети могут быть гораздо сложнее, так как могут содержать
несколько шлюзов
и несколько типов физических сред передачи. В приведенном примере нес-
колько сетей Ethernet
объединяются шлюзом для того, чтобы локализовать
широковещательный трафик в каждой сети.
5.3. Правила
маршрутизации в модуле IP
Выше мы
показали, что происходит при передаче
сообщений, а теперь
рассмотрим правила или алгоритм маршрутизации.
Для отправляемых
IP-пакетов, поступающих от модулей верхнего уровня,
модуль IP должен
определить способ доставки - прямой или косвенный - и
выбрать сетевой интерфейс.
Этот выбор делается на основании
результатов
поиска в таблице маршрутов.
-- 1155 --
Для принимаемых
IP-пакетов, поступающих от сетевых драйверов, модуль
IP должен решить,
нужно ли ретранслировать IP-пакет по другой сети или
передать его на верхний уровень. Если модуль IP решит, что IP-пакет дол-
жен быть ретранслирован, то дальнейшая работа с ним
осуществляется также,
как с отправляемыми IP-пакетами.
Входящий
IP-пакет никогда не ретранслируется через
тот же сетевой
интерфейс, через который он был принят.
Решение о
маршрутизации принимается до того, как IP-пакет передается
сетевому драйверу, и до того, как происходит обращение к
ARP-таблице.
5.4. IP-адрес
Менеджер сети
присваивает IP-адреса машинам в соответствии с тем, к
каким IP-сетям они подключены. Старшие биты 4-х байтного IP-адреса опре-
деляют номер IP-сети.
Оставшаяся часть IP-адреса
- номер узла
(хост-
номер). Для машины
из табл.1 с IP-адресом 223.1.2.1 сетевой номер равен
223.1.2, а хост-номер - 1.
Напомним, что IP-адрес узла
идентифицирует
точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу, а не всю
машину.
Существуют 5
классов IP-адресов, отличающиеся количеством бит в
сетевом номере и
хост-номере. Класс адреса
определяется значением его
первого октета.
В табл.8
приведено соответствие классов
адресов значениям первого
октета и указано количество возможных IP-адресов каждого
класса.
0 8 16 24 31
---------------------------------------------------
Класс A |0| номер сети | номер узла
|
---------------------------------------------------
---------------------------------------------------
Класс B |10|
номер сети | номер узла |
---------------------------------------------------
---------------------------------------------------
Класс C |110| номер сети
| номер узла |
---------------------------------------------------
---------------------------------------------------
Класс D |1110| групповой адрес |
---------------------------------------------------
---------------------------------------------------
Класс E |11110| зарезервировано |
---------------------------------------------------
Рис.8. Структура IP-адресов
-- 1166 --
-------------------------------------------------------
| Класс
Диапазон значений Возможное Возможное |
| первого октета кол-во сетей кол-во узлов |
-------------------------------------------------------
|
A 1 - 126 126 16777214 |
| B
128-191 16382 65534 |
| C
192-223 2097150 254 |
| D
224-239 - 2**28 |
| E
240-247 - 2**27 |
-------------------------------------------------------
Табл.8.
Характеристики классов адресов
Адреса класса A
предназначены для использования в больших сетях
общего
пользования. Они допускают
большое количество номеров
узлов.
Адреса класса B используются в сетях среднего размера,
например, сетях
университетов и крупных компаний. Адреса класса C используются в сетях с
небольшим числом компьютеров. Адреса класса D используются
при обраще-
ниях к группам машин, а адреса класса E зарезервированы на
будущее.
Некоторые
IP-адреса являются выделенными и трактуются по-особому.
------------------------------
| все нули | Данный узел
------------------------------
------------------------------
| номер сети | все нули | Данная IP-сеть
------------------------------
------------------------------
| все нули
| номер узла |
Узел в данной (локальной) IP-сети
------------------------------
------------------------------
| все единицы | Все узлы в
данной (локальной) IP-сети
------------------------------
------------------------------
| номер сети | все единицы | Все узлы в
указанной IP-сети
------------------------------
------------------------------
| 127 |
что-нибудь (часто 1) |
"Петля"
------------------------------
Рис.9. Выделенные IP-адреса
Как показано на
рис.9, в выделенных IP-адресах все
нули соответст-
вуют либо данному
узлу, либо данной IP-сети, а IP-адреса, состоящие из
всех единиц, используются при широковещательных
передачах. Для ссылок на
всю IP-сеть в целом используется IP-адрес с нулевым номером
узла. Особый
смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он
используется
для
тестирования программ и
взаимодействия процессов в пределах одной
машины. Когда
программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то обра-
зуется как бы
"петля". Данные не передаются по сети, а возвращаются
-- 1177 --
модулям верхнего уровня, как только что принятые. Поэтому в IP-сети зап-
рещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127.
5.5. Выбор адреса
Прежде чем вы
начнете использовать сеть с TCP/IP, вы должны получить
один или несколько
официальных сетевых номеров. Выделением
номеров (как
и многими другими вопросами) занимается DDN Network
Information Center
(NIC) [2]. Выделение
номеров производится бесплатно и
занимает около
недели. Вы можете
получить сетевой номер вне зависимости от того, для
чего предназначена ваша сеть. Даже если ваша сеть не имеет связи с объе-
диненной сетью Internet, получение уникального номера
желательно, так как
в этом случае есть гарантия, что в будущем при включении
в Internet или
при подключении к сети другой организации не возникнет
конфликта адресов.
Одно из
важнейших решений, которое необходимо принять при установке
сети,
заключается в выборе способа
присвоения IP-адресов вашим машинам.
Этот выбор должен учитывать перспективу роста сети. Иначе
в дальнейшем
вам придется менять
адреса. Когда к сети подключено несколько сотен
машин, изменение адресов становится почти невозможным.
Организации,
имеющие небольшие сети с числом узлов
до 126, должны
запрашивать сетевые
номера класса C. Организации с большим
числом машин
могут получить несколько номеров класса C или номер класса
B. Удобным
средством
структуризации сетей в рамках
одной организации являются под-
сети.
5.6. Подсети
Адресное
пространство сети internet может быть разделено на непере-
секающиеся подпространства - "подсети", с каждой из которых
можно рабо-
тать как с обычной сетью TCP/IP. Таким образом единая IP-сеть
организа-
ции может строиться как объединение подсетей. Как правило, подсеть соот-
ветствует одной физической сети, например, одной сети
Ethernet.
Конечно,
использование подсетей необязательно.
Можно просто назна-
чить для каждой
физической сети свой
сетевой номер, например, номер
____________________
[2] SRI International, Room EJ210, 333
Ravenswood Avenue, Menlo
Park,
California 94025, USA.
Тел. 1-800-235-3155. E-mail:
NIC@NIC.DDN.MIL
-- 1188 --
класса C. Однако
такое решение имеет два недостатока.
Первый, и менее
существенный,
заключается в пустой трате сетевых номеров. Более серьез-
ный недостаток состоит в том, что если ваша организация имеет
несколько
сетевых номеров, то
машины вне ее должны поддерживать записи о маршрутах
доступа к каждой из этих
IP-сетей. Таким образом,
структура IP-сети
организации становится видимой для всего мира. При каких-либо изменениях
в IP-сети информация о них должна быть учтена в каждой из
машин, поддер-
живающих маршруты доступа к данной IP-сети.
Подсети позволяют
избежать этих недостатков. Ваша организация
должна получить один
сетевой номер, например, номер класса B.
Стандарты
TCP/IP определяют структуру IP-адресов. Для IP-адресов класса B
первые
два октета являются
номером сети. Оставшаяся
часть IP-адреса может
использоваться как угодно.
Например, вы можете решить, что третий
октет
будет определять
номер подсети, а четверый октет - номер узла в ней. Вы
должны описать конфигурацию подсетей в файлах, определяющих
маршрутизацию
IP-пакетов.
Это описание является локальным
для вашей организации и не
видно вне ее. Все
машины вне вашей организации видят
одну большую IP-
сеть.
Следовательно, они должны
поддерживать только маршруты доступа к
шлюзам, соединяющим вашу IP-сеть с остальным миром. Изменения,
происхо-
дящие в IP-сети организации, не видны вне ее. Вы легко можете добавить
новую подсеть, новый шлюз и т.п.
5.7. Как назначать
номера сетей и подсетей
После того, как
решено использовать подсети или множество
IP-сетей,
вы должны решить, как назначать им номера. Обычно это довольно просто.
Каждой физической сети, например, Ethernet или Token
Ring, назначается
отдельный номер
подсети или номер сети. В некоторых
случаях имеет смысл
назначать одной физической сети несколько подсетевых
номеров. Например,
предположим,
что имеется сеть Ethernet,
охватывающая три здания. Ясно,
что при увеличении числа машин, подключенных к этой
сети, придется ее
разделить на несколько отдельных сетей Ethernet. Для того, чтобы избе-
жать необходимости менять IP-адреса, когда это произойдет,
можно заранее
выделить для этой сети три подсетевых номера - по одному на
здание. (Это
полезно и в том случае, когда не планируется
физическое деление сети.
Просто такая адресация позволяет сразу определить, где
находится та или
иная машина.) Однако прежде, чем выделять три различных
подсетевых номера
-- 1199 --
одной
физической сети, тщательно
проверьте, что все ваши программы спо-
собны работать в такой среде.
Вы также должны
выбрать "маску подсети".
Она используется сетевым
программным
обеспечением для выделения
номера подсети из IP-адресов.
Биты IP-адреса, определяющие номер IP-сети, в маске
подсети должны быть
равны 1, а
биты, определяющие номер узла, в
маске подсети должны быть
равны 0. Как
уже отмечалось, стандарты
TCP/IP определяют количество
октетов,
задающих номер сети. Часто в IP-адресах класса B третий октет
используется для задания номера подсети. Это позволяет иметь 256 подсе-
тей, в каждой из
которых может быть до 254 узлов. Маска
подсети в такой
системе равна 255.255.255.0. Но, если в вашей сети
должно быть больше
подсетей, а в каждой подсети не будет при этом более 60
узлов, то можно
использовать маску 255.255.255.192. Это позволяет иметь 1024 подсети
и
до 62 узлов
в каждой. (Напомним, что номера узлов 0 и "все
единицы"
используются особым образом.)
Обычно маска подсети указывается
в файле стартовой
конфигурации
сетевого программного обеспечения. Протоколы TCP/IP позволяют также зап-
рашивать эту информацию по сети.
5.8. Имена
Людям удобнее
называть машины по именам, а не числами.
Например, у
машины по имени alpha может быть IP-адрес
223.1.2.1. В маленьких сетях
информация о соответствии имен IP-адресам хранится в файлах
"hosts" на
каждом узле. Конечно, название файла зависит от
конкретной реализации.
В больших сетях эта информация хранится на сервере и доступна
по сети.
Несколько строк из файла "hosts" могут выглядеть
примерно так:
223.1.2.1 alpha
223.1.2.2 beta
223.1.2.3 gamma
223.1.2.4 delta
223.1.3.2 epsilon
223.1.4.2 iota
В первом столбце - IP-адрес, во втором - название машины.
В большинстве
случаев файлы "hosts" могут
быть одинаковы на
всех
узлах.
Заметим, что о узле delta в этом файле есть всего одна
запись,
хотя он имеет три IP-адреса (рис.11). Узел delta доступен по любому
из
-- 2200 --
этих
IP-адресов. Какой из них используется, не имеет значения. Когда
узел delta получает IP-пакет и проверяет IP-адрес места
назначения, то он
опознает любой из трех своих IP-адресов.
IP-сети также
могут иметь имена. Если у вас есть три
IP-сети, то
файл "networks" может выглядеть примерно так:
223.1.2 development
223.1.3 accounting
223.1.4 factory
В первой колонке - сетевой номер, во второй - имя сети.
В данном примере
alpha является узлом номер 1 в сети
development,
beta является узлом номер 2 в сети development и т.д.
Показанный выше
файл hosts удовлетворяет потребности
пользователей,
но для управления
сетью internet удобнее иметь названия всех сетевых
интерфейсов.
Менеджер сети, возможно, заменит
строку, относящуюся к
delta:
223.1.2.4 devnetrouter delta
223.1.3.1 accnetrouter
223.1.4.1 facnetrouter
Эти три строки
файла hosts задают каждому IP-адресу узла delta сим-
вольные имена. Фактически, первый IP-адрес имеет
два имени: "dev-
netrouter" и "delta", которые
являются синонимами. На
практике имя
"delta"
используется как общеупотребительное имя машины, а остальные три
имени - для администрирования сети.
Файлы hosts и
networks используются командами администрирования и
прикладными
программами. Они не нужны
собственно для работы сети inter-
net, но облегчают ее использование.
5.9. IP-таблица
маршрутов
Как модуль IP
узнает, какой именно сетевой интерфейс нужно использо-
вать для отправления IP-пакета? Модуль IP осуществляет поиск в таблице
маршрутов. Ключом
поиска служит номер IP-сети, выделенный
из IP-адреса
места назначения IP-пакета.
-- 2211 --
Таблица
маршрутов содержит по одной строке для
каждого маршрута.
Основными столбцами таблицы
маршрутов являются номер сети, флаг прямой
или косвенной маршрутизации, IP-адрес шлюза и номер
сетевого интерфейса.
Эта таблица используется модулем IP при обработке
каждого отправляемого
IP-пакета.
В большинстве
систем таблица маршрутов может быть изменена с помощью
команды
"route".
Содержание таблицы маршрутов
определяется менеджером
сети, поскольку менеджер сети присваивает машинам IP-адреса.
5.10. Подробности
прямой маршрутизации
Рассмотрим более
подробно, как происходит
маршрутизация в одной
физической сети.
-------------
-------------
| alpha
| | beta
|
|
223.1.2.1 | | 223.1.2.2 |
| 1 | | 1 |
-------------
-------------
| |
------o-----------------------o-------
Ethernet 1
IP-сеть "development"
223.1.2
Рис.10. Одна физическая сеть
Таблица
маршрутов в узле alpha выглядит так:
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
|
development прямая <пусто> 1 |
----------------------------------------------------------
Табл.9. Пример таблицы маршрутов
В данном простом примере все узлы сети имеют одинаковые таблицы
маршру-
тов.
Для сравнения
ниже представлена та же таблица,
но вместо названия
сети указан ее номер.
-- 2222 --
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
| 223.1.2 прямая <пусто>
1 |
----------------------------------------------------------
Табл.10.
Пример таблицы маршрутов с номерами сетей
5.11. Порядок прямой
маршрутизации
Узел alpha
посылает IP-пакет узлу beta. Этот
пакет находится в
модуле IP узла
alpha, и IP-адрес места назначения равен IP-адресу beta
(223.1.2.2). Модуль
IP с помощью маски подсети выделяет
номер сети из
IP-адреса и ищет
соответствующую ему строку в таблице маршрутов. В дан-
ном случае подходит первая строка.
Остальная
информация в найденной строке указывает на то, что машины
этой сети доступны
напрямую через интерфейс номер 1. С помощью ARP-
таблицы выполняется преобразование IP-адреса в
соответствующий Ethernet-
адрес, и через интерфейс 1 Ethernet-кадр посылается узлу
beta.
Если прикладная
программа пытается послать данные по IP-адресу,
который не принадлежит
сети development, то модуль IP
не сможет найти
соответствующую запись в таблице маршрутов. В этом случае модуль IP отб-
расывает
IP-пакет. Некоторые реализации
протокола возвращают сообщение
об ошибке "Сеть не доступна".
5.12. Подробности
косвенной маршрутизации
Теперь
рассмотрим более сложный порядок маршрутизации в IP-сети,
изображенной на рис.11.
Таблица
маршрутов в узле alpha выглядит так:
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
|
development прямая <пусто> 1 |
|
accounting косвенная devnetrouter 1 |
| factory косвенная devnetrouter
1 |
----------------------------------------------------------
Табл.11.
Таблица маршрутов в узле alpha
-- 2233 --
-------------
| delta |
------------- |
223.1.2.4 | -------------
| alpha
| | 223.1.4.1 | |
epsilon |
| 223.1.2.1
| | 223.1.3.1 | | 223.1.3.2 |
| 1
| | 1 2
3 | | 1
|
-------------
------------- -------------
| | | | |
------o------------------o-
| -o-----------------o---------
Ethernet
1 | Ethernet 2
IP-сеть
"development" | IP-сеть "accounting"
223.1.2 |
223.1.3
|
| -------------
| | iota |
| | 223.1.4.2 |
| |
1 |
| -------------
| |
---o----------o-------------------
Ethernet 3
IP-сеть "factory"
223.1.4
Рис.11. Подробная схема трех сетей
Та же таблица с IP-адресами вместо названий.
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
| 223.1.2 прямая <пусто>
1 |
| 223.1.3 косвенная 223.1.2.4
1 |
| 223.1.4 косвенная 223.1.2.4
1 |
----------------------------------------------------------
Табл.12.
Таблица маршрутов в узле alpha (с номерами)
В столбце "шлюз" таблицы маршрутов узла alpha
указывается IP-адрес точки
соединения узла delta с сетью development.
5.13. Порядок
косвенной маршрутизации
Узел alpha
посылает IP-пакет узлу epsilon. Этот
пакет находится в
модуле IP узла
alpha, и IP-адрес места назначения равен IP-адресу узла
epsilon (223.1.3.2).
Модуль IP выделяет
сетевой номер из
IP-адреса
(223.1.3) и ищет соответствующую ему строку в таблице
маршрутов. Соот-
ветствие находится во второй строке.
Запись в этой
строке указывает на то, что машины требуемой сети дос-
тупны через шлюз devnetrouter. Модуль IP в узле alpha осуществляет поиск
в ARP-таблице, с помощью которого определяет Ethernet-адрес,
соответству-
ющий IP-адресу devnetrouter. Затем IP-пакет, содержащий IP-адрес места
-- 2244 --
назначения epsilon, посылается через интерфейс 1 шлюзу
devnetrouter.
IP-пакет
принимается сетевым интерфейсом в узле delta
и передается
модулю IP. Проверяется IP-адрес места
назначения, и, поскольку он не
соответствует ни одному из собственных IP-адресов delta,
шлюз решает рет-
ранслировать IP-пакет.
Модуль IP в узле
delta выделяет сетевой номер из
IP-адреса места
назначения
IP-пакета (223.1.3) и ищет соответствующую запись в таблице
маршрутов. Таблица
маршрутов в узле delta выглядит так:
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
|
development прямая <пусто> 1 |
|
accounting прямая <пусто> 3 |
| factory прямая <пусто>
2 |
----------------------------------------------------------
Табл.13.
Таблица маршрутов в узле delta
Та же таблица с IP-адресами вместо названий.
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз номер |
| маршрутизации интерфейса |
----------------------------------------------------------
| 223.1.2 прямая <пусто>
1 |
| 223.1.3 прямая <пусто>
3 |
| 223.1.4 прямая <пусто>
2 |
----------------------------------------------------------
Табл.14.
Таблица маршрутов в узле delta (с номерами)
Соответствие находится во второй строке. Теперь модуль IP напрямую посы-
лает IP-пакет узлу epsilon через интерфейс номер 3. Пакет содержит IP- и
Ethernet-адреса места назначения равные epsilon.
Узел epsilon
принимает IP-пакет, и его модуль IP проверяет
IP-адрес
места назначения. Он
соответствует IP-адресу epsilon, поэтому содержаще-
еся в IP-пакете
сообщение передается протокольному модулю верхнего
уровня.
-- 2255 --
6. Установка маршрутов
До сих пор мы
рассматривали то, как используется
таблица маршрутов
для маршрутизации
IP-пакетов. Но откуда берется
информация в самой таб-
лице маршрутов? В
данном разделе мы рассмотрим методы, позволяющие под-
держивать корректность таблиц маршрутов.
6.1. Фиксированные
маршруты
Простейший
способ проведения маршрутизации состоит в установке марш-
рутов при запуске системы с помощью специальных команд. Этот метод можно
применять в относительно маленьких IP-сетях, в особенности,
если их кон-
фигурации не часто меняются.
На практике
большинство машин автоматически формирует таблицы марш-
рутов. Например,
UNIX добавляет записи о IP-сетях, к которым есть непос-
редственный доступ.
Стартовый файл может содержать команды
ifconfig ie0
128.6.4.4 netmask 255.255.255.0
ifconfig ie1 128.6.5.35
netmask 255.255.255.0
Они показывают, что существуют два сетевых интерфейса, и
устанавливают их
IP-адреса.
Система может автоматически создать две записи в
таблице
маршрутов:
----------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз интерфейс |
| маршрутизации |
----------------------------------------------------------
| 128.6.4 прямая
<пусто> ie0 |
| 128.6.5 прямая
<пусто> ie1 |
----------------------------------------------------------
Табл.15.
Автоматически создаваемые записи
Эти записи определяют, что IP-пакеты для локальных
подсетей 128.6.4 и
128.6.5 должны посылаться через указанные интерфейсы.
В стартовом
файле могут быть команды, определяющие маршруты доступа
к другим IP-сетям.
Например,
route add 128.6.2.0
128.6.4.1 1
route add 128.6.6.0
128.6.5.35 0
Эти команды показывают, что в таблицу маршрутов должны быть
добавлены две
записи. Первый адрес в командах является IP-адресом сети,
второй адрес
-- 2266 --
указывает шлюз, который должен использоваться для
доступа к данной IP-
сети, а третий
параметр является метрикой. Метрика
показывает, на каком
"расстоянии" находится описываемая IP-сеть. В данном
случае метрика -
это количество шлюзов на пути между двумя IP-сетями. Маршруты с метрикой
1 и более определяют первый шлюз на пути к IP-сети. Маршруты с
метрикой
0 показывают, что
никакой шлюз не нужен - данный маршрут задает дополни-
тельный сетевой номер локальной IP-сети.
Таким образом,
команды, приведенные в примере, говорят
о том, что
для доступа к
IP-сети 128.6.2 должен
использоваться шлюз 128.6.4.1, а
IP-сеть 128.6.6 - это просто дополнительный номер для
физической сети,
подключенной к интерфейсу 128.6.5.35.
---------------------------------------------------------
| сеть флаг вида
шлюз интерфейс |
| маршрутизации |
---------------------------------------------------------
| 128.6.2 косвенная
128.6.4.1 ie0 |
| 128.6.6 прямая
<пусто> ie1 |
---------------------------------------------------------
Табл.16.
Записи, добавляемые в таблицу маршрутов
Можно определить
маршрут по умолчанию, который
используется в тех
случаях, когда IP-адрес места назначения не встречается в
таблице маршру-
тов явно. Обычно
маршрут по умолчанию указывает IP-адрес шлюза,
который
имеет достаточно информации для маршрутизации IP-пакетов со
всеми возмож-
ными адресами назначения.
Если ваша
IP-сеть имеет всего один шлюз, тогда все, что
нужно сде-
лать, - это
установить единственную запись в таблице маршрутов, указав
этот шлюз как маршрут по умолчанию. После этого можно не заботиться о
формировании маршрутов в других узлах. (Конечно, сам шлюз требует больше
внимания.)
Следующие
разделы посвящены IP-сетям, где есть несколько шлюзов.
6.2. Перенаправление
маршрутов
Большинство экспертов
по межсетевому взаимодействию рекомендуют
оставлять
решение проблем маршрутизации шлюзам. Плохо иметь на каждой
машине большую таблицу маршрутов. Дело в том, что при каких-либо измене-
ниях в IP-сети приходится менять информацию во всех
машинах. Например,
при отключении какого-нибудь канала связи для восстановления нормальной
-- 2277 --
работы нужно ждать,
пока кто-то заметит это изменение в конфигурации IP-
сети и внесет исправления во все таблицы маршрутов.
Простейший
способ поддержания адекватности маршрутов
заключается в
том, что изменение
таблицы маршрутов каждой машины выполняется по коман-
дам только одного шлюза.
Этот шлюз должен быть установлен как маршрут по
умолчанию. (В ОС
UNIX это делается
командой "route add
default
128.6.4.27 1", где 128.6.4.27 является IP-адресом
шлюза.) Как было опи-
сано выше, каждая
машина посылает IP-пакет шлюзу по умолчанию в том слу-
чае, когда не находит лучшего маршрута. Однако,
когда в IP-сети
есть
несколько
шлюзов, этот метод работает не так хорошо. Кроме того, если
таблица маршрутов имеет только одну запись о маршруте по
умолчанию, то
как
использовать другие шлюзы, если
это более выгодно? Ответ состоит в
том, что большинство шлюзов способны выполнять "перенаправление" в
тех
случаях, когда они
получают IP-пакеты, для
которых существуют более
выгодные маршруты.
"Перенаправление" является специальным типом сообще-
ния протокола ICMP (Internet Control Message Protocol -
протокол межсете-
вых управляющих сообщений).
Сообщение о перенаправлении содержит
инфор-
мацию, которую можно
интерпретировать так: "В будущем для IP-адреса XXXX
используйте шлюз YYYY, а не меня". Корректные реализации TCP/IP
должны
использовать сообщения о перенаправлении для добавления
записей в таблицу
маршрутов.
Предположим, таблица маршрутов в
начале выглядит следующим
образом:
--------------------------------------------------------
| адрес флаг вида
шлюз интерфейс |
|
назначения маршрутизации |
--------------------------------------------------------
| 127.0.0 прямая
<пусто> lo0 |
| 128.6.4 прямая
<пусто> pe0 |
| default косвенная
128.6.4.27 pe0 |
--------------------------------------------------------
Табл.17.
Таблица маршрутов в начале работы
Эта таблица содержит запись о локальной IP-сети
128.6.4 и маршрут
по
умолчанию,
указывающий шлюз 128.6.4.27.
Допустим, что существует шлюз
128.6.4.30, который является лучшим путем доступа к IP-сети
128.6.7. Как
им
воспользоваться?
Предположим, что нужно посылать IP-пакеты по IP-
адресу 128.6.7.23.
Первый IP-пакет пойдет на шлюз по умолчанию, так как
это
единственный подходящий маршрут, описанный в таблице. Однако шлюз
128.6.4.27 знает, что существует лучший маршрут, проходящий
через шлюз
-- 2288 --
128.6.4.30. (Как он
узнает об этом, мы сейчас не рассматриваем.
Сущест-
вует довольно простой метод определения лучшего маршрута.) В
этом случае
шлюз 128.6.4.27
возвращает сообщение перенаправления, где указывает, что
IP-пакеты для узла 128.6.7.23 должны посылаться через
шлюз 128.6.4.30.
Модуль IP на
машине-отправителе должен добавить запись в таблицу маршру-
тов:
--------------------------------------------------------
| адрес флаг вида
шлюз интерфейс |
|
назначения маршрутизации |
--------------------------------------------------------
| 128.6.7.23 косвенная
128.6.4.30 pe0 |
--------------------------------------------------------
Табл.18.
Новая запись в таблице маршрутов
Все последующие IP-пакеты для узла 128.6.7.23 будут
посланы прямо через
указанный шлюз.
До сих пор
мы рассматривали способы
добавления маршрутов в
IP-
таблицу, но не способы их исключения. Что случится, если шлюз будет вык-
лючен? Хотелось бы
иметь способ возврата к маршруту по
умолчанию после
того, как какой-либо
маршрут разрушен. Однако, если шлюз
вышел из строя
или был выключен, то он уже не может послать сообщение
перенаправления.
Поэтому должен существовать метод определения
работоспособности шлюзов, с
которыми ваша машина связана непосредственно. Лучший способ обнаружения
неработающих шлюзов
основан на выявлении "плохих" маршрутов. Модуль TCP
поддерживает различные таймеры, которые помогают ему
определить разрыв
соединения. Когда
случается сбой, то можно пометить маршрут как "плохой"
и вернуться к маршруту по умолчанию. Аналогичный метод может использо-
ваться при обработке
ошибок шлюза по умолчанию. Если два
шлюза отмечены
как шлюзы по умолчанию, то
машина может использовать их по очереди,
переключаясь между ними при возникновении сбоев.
6.3. Слежение за
маршрутизацией
Заметим, что
сообщения перенаправления не
могут использоваться
самими шлюзами. Перенаправление - это просто способ
оповещения обычного
узла о том, что нужно использовать другой шлюз. Сами шлюзы должны иметь
полную картину о
положении дел в сети internet и уметь вычислять опти-
мальные маршруты доступа к каждой подсети. Обычно они
поддерживают эту
картину, обмениваясь информацией между собой. Для этой цели существуют
-- 2299 --
несколько специальных протоколов маршрутизации. Один из
способов, с
помощью которого
узлы могут определять действующие шлюзы, состоит в сле-
жении за обменом сообщениями между ними. Для
большинства протоколов
маршрутизации
существует программное обеспечение, позволяющее обычным
узлам осуществлять такое слежение. При этом на узлах поддерживается пол-
ная картина положения дел в сети internet точно также, как
это делается в
шлюзах. Динамическая
корректировка таблицы маршрутов позволяет
посылать
IP-пакеты по оптимальным маршрутам.
Таким образом,
слежение за маршрутизацией в некотором смысле
"решает"
проблему поддержания корректности таблиц маршрутов. Однако
существуют несколько причин, по которым этот метод применять
не рекомен-
дуется. Наиболее
серьезной проблемой является то, что протоколы маршру-
тизации пока еще подвергаются частым пересмотрам и изменениям. Появля-
ются новые протоколы маршрутизации. Эти изменения должны учитываться в
программном обеспечении всех машин.
Несколько более
специальная проблема связана с бездисковыми рабочими
станциями. По своей
природе бездисковые машины сильно зависят от сети и
от файл-серверов, с которых они осуществляют загрузку
программ, и где
располагается
их область своппинга.
Исполнение программ, следящих за
широковещательными передачами в сети, на бездисковых машинах
связано с
большими
трудностями. Протоколы маршрутизации построены в основном на
широковещательных передачах. Например, все сетевые шлюзы могут широкове-
щательно
передавать содержание своих
таблиц маршрутов через каждые 30
секунд. Программы,
которые следят за такими передачами, должны быть заг-
ружены на бездисковые станции через сеть. На достаточно занятой машине
программы, которые не используются в течение нескольких
секунд, обычно
отправляются в область своппинга. Поэтому программы, следящие за маршру-
тизацией, большую часть времени находятся в своппинге. Когда
они вновь
активизируются,
должна производиться подкачка из
своппинга. Как только
посылается широковещательное сообщение, все
машины активизируют прог-
раммы, следящие за
маршрутизацией. Это приводит к тому,
что многие без-
дисковые станции будут выполнять подкачку из своппинга
в одно и тоже
время. Поэтому в
сети возникнет временная перегрузка.
Таким образом,
исполнение программ, прослушивающих широковещательные
передачи, на без-
дисковых рабочих станциях очень нежелательно.
-- 3300 --
6.4. Протокол ARP с
представителем
Протокол ARP с
представителем является альтернативным методом, поз-
воляющим шлюзам принимать
все необходимые решения о маршрутизации. Он
применяется в сетях с широковещательной передачей, где
для отображения
IP-адресов в сетевые адреса используется протокол ARP или
ему подобный.
Здесь мы вновь будем предполагать, что имеем дело с сетью
Ethernet.
Во многом метод,
реализуемый протоколом ARP с представителем, анало-
гичен
использованию маршрутов по
умолчанию и сообщений перенаправления.
Но протокол ARP с представителем не затрагивает
таблиц маршрутов, все
делается на уровне адресов Ethernet. Протокол ARP с представителем может
использоваться либо для маршрутизации IP-пакетов
ко всем сетям,
либо
только в локальной
сети, либо в какой-то комбинации подсетей. Проще
всего продемонстрировать его использование при работе со
всеми адресами.
Чтобы
использовать протокол, нужно настроить узел так, как будто все
машины в мире подключены непосредственно к вашей локальной
сети Ethernet.
В ОС UNIX это делается командой "route add
default 128.6.4.2 0",
где
128.6.4.2 - IP-адрес
вашего узла. Как уже отмечалось,
метрика 0 говорит
о том, что все IP-пакеты, которым подходит данный
маршрут, должны посы-
латься напрямую по локальной сети.
Когда нужно
послать IP-пакет узлу в локальной
сети Ethernet, ваша
машина должна определить
Ethernet-адрес этого узла.
Для этого она
использует ARP-таблицу.
Если в ARP-таблице уже есть запись, соответству-
ющая IP-адресу места назначения, то из нее просто берется
Ethernet-адрес,
и кадр, содержащий IP-пакет, отправляется. Если
такой записи нет,
то
посылается
широковещательный ARP-запрос.
Узел с искомым IP-адресом наз-
начения принимает его и в ARP-ответе сообщает свой Ethernet-адрес. Эти
действия соответствуют обычному протоколу ARP, описанному
выше.
Протокол ARP с
представителем основан на том, что шлюзы работают как
представители
удаленных узлов. Предположим, в подсети 128.6.5 имеется
узел 128.6.5.2 (узел A на
рис.12). Он желает
послать IP-пакет узлу
128.6.4.194,
который подключен к другой сети
Ethernet (узел B в подсети
128.6.4). Существует
шлюз с IP-адресом 128.6.5.1, соединяющий
две под-
сети (шлюз R).
-- 3311 --
сеть 1 сеть 2
128.6.5
128.6.4
----o----------------o---
--o---------------o--------
| | | |
-------------
-------------
---------------
| 128.6.5.2
| | 128.6.5.1 | | 128.6.4.194 |
| A
| | 128.6.4.1 | |
B |
------------- | R |
---------------
-------------
Рис.12. Сеть,
использующая протокол ARP с представителем
Если в ARP-таблице узла A нет маршрута доступа к узлу B, то
узел A посы-
лает ARP-запрос узлу B.
Фактически машина A спрашивает: "Если кто-нибудь
знает Ethernet-адрес узла 128.6.4.194, сообщите мне
его". Узел B не
может ответить на запрос самостоятельно. Он подключен к другой сети Eth-
ernet и никогда даже не увидит этот ARP-запрос. Однако шлюз R
может
работать от его
имени. Шлюз R отвечает: "Я здесь,
IP-адресу 128.6.4.194
соответствует Ethernet-адрес 2:7:1:0:EB:CD", где
2:7:1:0:EB:CD в действи-
тельности является Ethernet-адресом шлюза. Это создает иллюзию, что узел
128.6.4.194 подключен непосредственно к той же
локальной сети Ethernet,
что и узел A, и имеет Ethernet-адрес 2:7:1:0:EB:CD. Когда узел A захочет
послать новый IP-пакет узлу B, он использует указанный Ethernet-адрес.
Кадр, содержащий IP-пакет, попадет к шлюзу R, а он
переправит его по наз-
начению.
Заметим, что
полученный эффект такой же, как если бы в таблице марш-
рутов была запись
--------------------------------------------------------
| адрес флаг вида
шлюз интерфейс |
|
назначения маршрутизации |
--------------------------------------------------------
| 128.6.4.194 косвенная
128.6.5.1 pe0 |
--------------------------------------------------------
за исключением того, что маршрутизация выполняется на уровне
модуля ARP,
а не модуля IP.
Обычно
рекомендуется использовать таблицу маршрутов, так как архи-
тектура
протоколов TCP/IP предусматривает выполнение маршрутизации на
межсетевом уровне.
Однако иногда протокол ARP с
представителем очень
полезен. Он может
помочь в следующих случаях:
1) в IP-сети есть
узел, который не умеет работать с подсетями;
-- 3322 --
2) в IP-сети есть
узел, который не может соответствующим образом реаги-
ровать на
сообщения перенаправления;
3) нежелательно
выбирать какой-либо шлюз как маршрут по умолчанию;
4) программное обеспечение
не способно восстанавливаться при
сбоях на
маршрутах.
Иногда протокол
ARP с представителем выбирают из-за удобства.
Дело
в том, что он упрощает работу по начальной
установке таблицы маршрутов.
Даже в простейших IP-сетях требуется устанавливать маршрут
по умолчанию,
то есть использовать команду типа "route add defailt
...", как в ОС UNIX.
При изменении IP-адреса шлюза эту команду приходится
менять во всех
узлах. Если же
использовать протокол ARP
с представителем, т.е. в
команде установки маршрута по умолчанию указать метрику 0,
то при замене
IP-адреса шлюза команду начальной установки менять не
придется, так как
протокол ARP с представителем не требует явного задания IP-адресов
шлю-
зов. Любой шлюз
может ответить на ARP-запрос.
Для того, чтобы
избавить пользователей от
обязательной начальной
установки маршрутов,
некоторые реализации TCP/IP используют протокол ARP
с представителем по умолчанию в тех случаях, когда не
находят подходящих
записей в таблице маршрутов.
7.
Протокол UDP
Протокол UDP
(User Datagram Protocol -
протокол пользовательских
датаграмм)
является одним из
двух основных протоколов,
расположенных
непосредственно над IP.
Он предоставляет прикладным процессам транспорт-
ные услуги, которые не многим отличаются от услуг,
предоставляемых прото-
колом IP. Протокол
UDP обеспечивает ненадежную доставку датаграмм
и не
поддерживает
соединений из конца
в конец. К заголовку IP-пакета он
добавляет два поля, одно из которых, поле
"порт", обеспечивает мультип-
лексирование
информации между разными прикладными процессами, а другое
поле - "контрольная сумма" - позволяет
поддерживать целостность данных.
Примерами
сетевых приложений, использующих UDP, являются
NFS (Net-
work File System
- сетевая файловая
система) и SNMP (Simple Network
Management Protocol - простой протокол управления сетью).
-- 3333 --
7.1. Порты
Взаимодействие
между прикладными процессами и модулем UDP
осуществ-
ляется через UDP-порты.
Порты нумеруются начиная с
нуля. Прикладной
процесс, предоставляющий некоторые услуги другим прикладным
процессам
(сервер), ожидает поступления сообщений в порт, специально
выделенный для
этих услуг.
Сообщения должны содержать запросы на предоставление услуг.
Они отправляются процессами-клиентами.
Например, сервер
SNMP всегда ожидает поступлений
сообщений в порт
161. Если клиент
SNMP желает получить услугу, он посылает запрос в UDP-
порт 161 на машину, где работает сервер. В каждом узле может быть только
один сервер SNMP,
так как существует только один UDP-порт 161. Данный
номер порта является общеизвестным, то есть фиксированным
номером, офици-
ально выделенным для услуг SNMP. Общеизвестные номера определяются стан-
дартами Internet.
Данные,
отправляемые прикладным процессом через модуль
UDP, дости-
гают места назначения
как единое целое.
Например, если процесс-
отправитель производит 5 записей в UDP-порт, то
процесс-получатель должен
будет сделать 5
чтений. Размер каждого записанного
сообщения будет сов-
падать с размером каждого прочитанного. Протокол UDP сохраняет границы
сообщений,
определяемые прикладным
процессом. Он никогда не объединяет
несколько сообщений в одно и не делит одно сообщение на
части.
7.2. Контрольное
суммирование
Когда модуль UDP
получает датаграмму от модуля
IP, он проверяет
контрольную
сумму, содержащуюся в ее
заголовке. Если контрольная сумма
равна нулю, то это означает, что отправитель датаграммы
ее не
подсчиты-
вал, и,
следовательно, ее нужно игнорировать.
Если два модуля UDP взаи-
модействуют только через одну сеть Ethernet, то от
контрольного суммиро-
вания можно
отказаться, так как средства Ethernet обеспечивают достаточ-
ную степень надежности обнаружения ошибок передачи. Это снижает
наклад-
ные расходы, связанные с работой UDP. Однако рекомендуется всегда выпол-
нять контрольное суммирование, так как возможно в какой-то
момент измене-
ния в таблице
маршрутов приведут к тому, что датаграммы будут посылаться
через менее надежную среду.
-- 3344 --
Если контрольная
сумма правильная (или равна нулю),
то проверяется
порт
назначения, указанный в заголовке датаграммы. Если к этому порту
подключен прикладной процесс, то прикладное
сообщение, содержащееся в
датаграмме,
становится в очередь
для прочтения. В остальных случаях
датаграмма отбрасывается.
Если датаграммы поступают
быстрее, чем их
успевает
обрабатывать прикладной процесс,
то при переполнении очереди
сообщений поступающие датаграммы отбрасываются модулем UDP.
8.
Протокол TCP
Протокол
TCP предоставляет транспортные услуги, отличающиеся от
услуг UDP. Вместо ненадежной доставки датаграмм без
установления соеди-
нений, он обеспечивает гарантированную доставку с
установлением соедине-
ний в виде байтовых потоков.
Протокол TCP
используется в тех случаях, когда требуется
надежная
доставка
сообщений. Он освобождает
прикладные процессы от необходимости
использовать таймауты и повторные передачи для
обеспечения надежности.
Наиболее
типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются
FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и
TELNET. Кроме
того, TCP используют система X-Window, rcp (remote copy -
удаленное копи-
рование) и другие "r-команды". Большие возможности TCP даются не
бесп-
латно.
Реализация TCP требует большой производительности
процессора и
большой пропускной способности сети. Внутренняя
структура модуля TCP
гораздо сложнее структуры модуля UDP.
Прикладные
процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты. Для
отдельных
приложений выделяются
общеизвестные номера портов. Например,
сервер TELNET использует порт номер 23. Клиент
TELNET может получать
услуги от сервера,
если установит соединение
с TCP-портом 23 на его
машине.
Когда прикладной
процесс начинает использовать TCP, то модуль TCP на
машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают
общаться. Эти два
оконечных модуля TCP
поддерживают информацию о
состоянии соединения,
называемого
виртуальным каналом. Этот
виртуальный канал потребляет
ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные
могут
одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной
процесс пишет данные в TCP-порт, они проходят по сети, и
другой приклад-
-- 3355 --
ной процесс читает их из своего TCP-порта.
Протокол TCP
разбивает поток байт на пакеты; он не сохраняет границ
между записями. Например, если один прикладной процесс
делает 5 записей
в TCP-порт, то прикладной процесс на другом
конце виртуального канала
может выполнить 10 чтений для того, чтобы получить все
данные. Но этот
же процесс может получить все данные сразу, сделав
только одну операцию
чтения. Не существует зависимости между числом и
размером записываемых
сообщений с одной стороны и числом и размером
считываемых сообщений с
другой стороны.
Протокол TCP
требует, чтобы все отправленные данные
были подтверж-
дены принявшей их
стороной. Он использует таймауты и
повторные передачи
для обеспечения надежной доставки. Отправителю
разрешается передавать
некоторое количество
данных, недожидаясь подтверждения приема ранее отп-
равленных данных.
Таким образом, между отправленными
и подтвержденными
данными существует окно уже отправленных, но еще
неподтвержденных данных.
Количество байт, которые можно передавать без подтверждения, называется
размером окна. Как
правило, размер окна устанавливается в стартовых фай-
лах сетевого программного обеспечения. Так как TCP-канал является дуп-
лексным, то подтверждения для данных, идущих в одном
направлении, могут
передаваться вместе с данными, идущими в противоположном направлении.
Приемники на обеих
сторонах виртуального канала выполняют управление
потоком передаваемых данных для того, чтобы
не допускать переполнения
буферов.
9. Протоколы прикладного уровня
Почему
существуют два транспортных протокола TCP и UDP, а не один из
них? Дело в том,
что они предоставляют разные услуги прикладным процес-
сам. Большинство
прикладных программ пользуются
только одним из
них.
Вы, как программист, выбираете тот протокол, который наилучшим образом
соответствует вашим потребностям. Если вам нужна надежная
доставка, то
лучшим может быть TCP.
Если вам нужна доставка датаграмм, то лучше может
быть UDP. Если вам
нужна эффективная доставка по длинному и
ненадежному
каналу передачи
данных, то лучше может подойти протокол TCP.
Если нужна
эффективность на быстрых сетях с короткими соединениями, то
лучшим может
быть протокол UDP.
Если ваши потребности не попадают ни в одну из этих
категорий, то выбор транспортного протокола не ясен. Однако
прикладные
-- 3366 --
программы могут устранять
недостатки выбранного
протокола. Например,
если вы выбрали UDP, а вам необходима надежность, то
прикладная программа
должна
обеспечить надежность. Если вы выбрали TCP, а вам нужно переда-
вать записи, то прикладная программа должна вставлять
маркеры в поток
байтов так, чтобы можно было различить записи.
Какие же
прикладные программы доступны в сетях с TCP/IP?
Общее их
количество велико и продолжает
постоянно увеличиваться.
Некоторые приложения
существуют с самого начала развития internet.
Нап-
ример, TELNET и FTP.
Другие появились недавно: X-Window, SNMP.
Протоколы прикладного
уровня ориентированы на конкретные
прикладные
задачи. Они
определяют как процедуры по организации взаимодействия опре-
деленного типа между прикладными процессами, так и
форму представления
информации при таком
взаимодействии. В этом разделе
мы коротко опишем
некоторые из прикладных протоколов.
9.1. Протокол TELNET
Протокол TELNET
позволяет обслуживающей машине
рассматривать все
удаленные
терминалы как стандартные
"сетевые виртуальные терминалы"
строчного типа, работающие в коде ASCII, а также
обеспечивает возможность
согласования
более сложных функций
(например, локальный или удаленный
эхо-контроль, страничный режим, высота и ширина экрана
и т.д.) TELNET
работает на базе
протокола TCP. На прикладном
уровне над TELNET нахо-
дится либо программа поддержки реального терминала (на
стороне пользова-
теля), либо прикладной
процесс в обсуживающей машине, к
которому осу-
ществляется доступ с терминала.
Работа с TELNET
походит на набор телефонного
номера. Пользователь
набирает на клавиатуре что-то вроде
telnet delta
и получает на экране приглашение на вход в машину delta.
Протокол TELNET
существует уже давно. Он хорошо
опробован и широко
распространен.
Создано множество реализаций для самых разных операцион-
ных систем. Вполне
допустимо, чтобы процесс-клиент работал, скажем, под
управлением ОС VAX/VMS, а процесс-сервер под ОС UNIX System
V.
-- 3377 --
9.2. Протокол FTP
Протокол FTP
(File Transfer Protocol - протокол
передачи файлов)
распространен
также широко как TELNET.
Он является одним из старейших
протоколов семейства TCP/IP. Также как TELNET он
пользуется транспорт-
ными услугами
TCP. Существует множество реализаций
для различных опера-
ционных систем, которые хорошо взаимодействуют между
собой. Пользователь
FTP может вызывать
несколько команд, которые
позволяют ему посмотреть
каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой,
а также
скопировать один или несколько файлов.
9.3. Протокол SMTP
Протокол SMTP
(Simple Mail Transfer Protocol
- простой протокол
передачи почты) поддерживает передачу сообщений (электронной
почты) между
произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хране-
ния почты и механизмы повышения надежности доставки,
протокол SMTP допус-
кает использование различных транспотных служб. Он может работать даже в
сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Протокол SMTP обеспе-
чивает как группирование сообщений в адрес одного
получателя, так и разм-
ножение
нескольких копий сообщения
для передачи в разные адреса.
Над
модулем SMTP располагается почтовая служба конкретных
вычислительных сис-
тем.
9.4. r-команды
Существует целая
серия "r-команд" (от remote -
удаленный), которые
впервые появились в ОС UNIX. Они являются аналогами обычных команд UNIX,
но предназначены для работы с удаленными машинами. Например, команда rcp
является аналогом команды cp и предназначена для копирования
файлов между
машинами. Для
передачи файла на узел delta достаточно ввести
rcp file.c delta:
Для выполнения команды "cc file.c" на машине
delta можно использовать
комаду rsh:
rsh delta cc file.c
Для организации входа в удаленную систему предназначена
команда rlogin:
rlogin delta
-- 3388 --
Команды r-серии
используются главным образом в системах,
работающих
под управлением ОС
UNIX. Существуют также
реализации для MS-DOS.
Команды избавляют пользователя от необходимости набирать пароли
при входе
в удаленную систему и существенно облегчают работу.
9.5. NFS
Сетевая файловая
система NFS (Network File System) впервые была раз-
работана
компанией Sun Microsystems Inc. NFS использует
транспортные
услуги UDP и позволяет монтировать в единое целое
файловые системы нес-
кольких машин с ОС UNIX.
Бездисковые рабочие станции получают доступ к
дискам файл-сервера так, как-будто это их локальные диски.
NFS значительно
увеличивает нагрузку на сеть. Если в
сети использу-
ются медленные линии
связи, то от NFS мало толку. Однако,
если пропуск-
ная способность сети позволяет NFS нормально работать,
то пользователи
получают большие преимущества. Поскольку сервер и клиент NFS реализуются
в ядре ОС, все обычные несетевые программы получают
возможность работать
с удаленными файлами,
расположенными на подмонтированных NFS-дисках,
точно также как с локальными файлами.
9.6. Протокол SNMP
Протокол SNMP
(Simple Network Management Protocol - простой протокол
управления
сетью) работает на базе UDP и
предназначен для использования
сетевыми управляющими станциями. Он позволяет управляющим станциям соби-
рать информацию о
положении дел в сети
internet. Протокол определяет
формат данных, их обработка и интерпретация остаются на
усмотрение управ-
ляющих станций или менеджера сети.
9.7. X-Window
Система X-Window
использует протокол X-Window, который
работает на
базе TCP, для
многооконного отображения
графики и текста на растровых
дисплеях рабочих станций.
X-Window - это гораздо больше, чем просто ути-
лита для рисования окон; это целая философия
человеко-машинного взаимо-
действия.
-- 3399 --
10. Взаимозависимость протоколов
семейства TCP/IP
Ниже на рисунке
предсавлена схема взаимосвязей между протоколами
семейства TCP/IP.
Прикладной FTP
TELNET SMTP TFTP
DNS Сужба времени Эхо
уровень |
| | | |
| |
--------------
--------------------------
| |
Транспортный TCP GGP HMP EGP
UDP
уровень | | | |
|
-------------------------------
|
Межсетевой IP/ICMP
уровень |
--------------------------------------
| | | |
Сетевой Локальные ARPANET SATNET Пакетная
уровень сети радиосеть
Рис.13.
Структура взаимосвязей протоколов семейства TCP/IP
Подробное
описание протоколов можно найти в RFC, тематический ката-
лог которых приведен
в Приложении 1, а состояние стандартов отражено в
Приложении 2.
-- 4400 --
Приложение 1.
Путеводитель по RFC
Более подробную
информацию по протоколам семейства TCP/IP и способам
организации сетей internet можно найти в RFC - документах,
распространяе-
мых DDN Network Information Center. Полный каталог RFC, а также
сами
документы можно получить
по электронной почте, обратившись по адресу
service@nic.ddn.mil.
Поле "Subject:" в вашем
запросе должно содержать
название желаемого
документа. Например, для получения RFC
822 вы должны
указать
Subject: RFC 822
Для получения
дополнительной информации пошлите письмо, указав
Subject: HELP
Каталог RFC содержит
полный список документов,
упорядоченный в
обратном хронологическом порядке. Его можно получить, послав запрос
Subject: RFC INDEX
-- 4411 --
ТЕМАТИЧЕСКИЙ КАТАЛОГ RFC
1. Административные вопросы
Administrative
1а. RFC о выделенных номерах
Assigned
Numbers RFCs
1117, 1062,
1020, 1010, 997, 990, 960, 943, 923, 900, 870,
820, 790,
776, 770, 762, 758, 755, 750, 739, 717, 604, 503,
433, 349,
322, 317, 204, 179, 175, 167.
1b. Официальные стандарты IAB и другие списки
протоколов
Official
IAB Standards and Other Lists of Protocols
1130, 1100, 1083, 1011, 991, 961, 944,
924, 901, 880, 840,
694, 661,
617, 582, 580, 552.
774 -
Internet Protocol Handbook Table of Contents
1c. Отчеты о заседаниях рабочих групп
Meeting
Notes and Minutes
1152 -
Workshop report: Internet research steering
group
workshop on very-high-speed networks
1077 -
Critical issues in high bandwidth networking
1019 -
Report of the Workshop on Environments for
Computational Mathematics
1017 -
Network requirements for scientific research:
Internet task force on scientific computing
898 -
Gateway Special Interest Group Meeting Notes
808, 805,
469 - Computer Mail Meeting Notes
910, 807 -
Multimedia Mail Meeting Notes
585 -
ARPANET Users Interest Working Group Meeting
549, 396,
282, 253 - Graphics Meeting Notes
371 -
International Computer Communications Conference
327 - Data
and File Transfer Workshop Notes
316 - Data
Management Working Group Meeting Report
164, 131,
116, 108, 101, 082, 077, 066, 063, 037, 021 - Network
Working Group Meeting
-- 4422 --
1d. Oбъявления
Meeting
Announcements and Group Overviews
1120 -
Internet Activities Board
828 - Data
Communications: IFIP's International
"Network" of
Experts
631 - Call
for Papers: International Meeting on
Minicomputers
and
Data Communication
584 -
Charter for ARPANET Users Interest Working Group
537 -
Announcement of NGG Meeting
526 -
Technical Meeting - Digital Image Processing Software
Systems
504 -
Workshop Announcement
483 -
Cancellation of the Resource Notebook Framework Meeting
474, 314,
246, 232, 134 - Network Graphics Working Group
471 - Announcement
of a (Tentative) Workshop on Multi-Site
Executive Programs
461 - Telnet
Meeting Announcement
457 - TIPUG
456 -
Memorandum
454 - File
Transfer Protocol Meeting Announcement
453 -
Meeting Announcement to Discuss a Network Mail System
374 - IMP
System Announcement
359 - The
Status of the Release of the New IMP System (2600)
343, 331 -
IMP System Change Notification
324 - RJE
Protocol Meeting
323 -
Formation of Network Measurement Group (NMG)
320 -
Workshop on Hard Copy Line Graphics
309 - Data
and File Transfer Workshop Announcement
299 -
Information Management System
295 - Report
of the Protocol Workshop
291, 188,
173 - Data Management Meetings
245, 234,
207, 188, 173, 140, 116, 099, 087, 085, 075, 043, 035
-
Network Working Group Meetings
222 - System
Programmer's Workshop
212 - NWG
Meeting on Network Usage
157 -
Invitation to the Second Symposium on Problems in the
-- 4433 --
Optimization of Data Communication Systems
149 - The
Best Laid Plans...
147 - The
Definition of a Socket
111 -
Pressure from the Chairman
048 - A
Possible Protocol Plateau
046 - ARPA
Network Protocol Notes
1e. Списки распространения информации
Distribution List
402, 363,
329, 303, 300, 211, 168, 155 - ARPA Network Mailing
Lists
069 -
Distribution List Change for MIT
052 -
Updated Distribution List
1f. Официальные вопросы
Policies
1124 -
Policy issues in interconnecting networks
1087 -
Ethics and the Internet
1052 - IAB
recommendations for the development of
Internet network management standards
1039 - DoD
statement on Open System Interconnection protocols
980 -
Protocol Document Order Form
952, 810,
608 - Host Table Specification
945 - A DoD
Statement on the NRC Report
902 -
ARPA-Internet Protocol Policy
849 -
Suggestions for Improved Host Table Distribution
678 -
Document Formats
602 - The
Stockings Were Hung by the Chimney With Care
115 - Some
Network Information Center Policies on Handling
Documents
053 - An
Official Protocol Mechanism
1g. Документы о RFC
Request
for Comments Administrative
1150 -
F.Y.I. on F.Y.I.: Introduction to the F.Y.I. notes
1111 -
Request for comments on Request for Comments:
Introductions to RFC authors
-- 4444 --
1000 -
Request For Comments reference guide
999, 899,
800, 699 - Requests for Comments Summary
825 -
Request for Comments on Requests for Comments
629 -
Scenario for Using the Network Journal
628 - Status
of RFC Numbers and a Note on Pre-assigned Journal
Numbers
598, 200,
170, 160, 100, 084 - RFC Index
1h. Библиография
Bibliographies
1012 -
Bibliography of Request For Comments 1 through 999
829 - Packet
Satellite Technology Reference Sources
290 - Computer
Network and Data Sharing: A Bibliography
243 -
Network and Data Sharing Bibliography
1i. Разное
Other
637 - Change
of Network Address for SU-DSL
634 - Change
in Network Address for Haskins Lab
616 - Latest
Network Maps
609 -
Statement of Upcoming Move of NIC/NLS Service
590 -
MULTICS Address Change
588 - London
Node is Now Up
551 - NYU,
ANL, and LBL Joining the Net
544 -
Locating On-Line Documentation at SRI-ARC
543 -
Network Journal Submission and Delivery
518 -
ARPANET Accounts
511 -
Enterprise Phone Service to NIC From ARPANET Sites
510 -
Request for Network Mailbox Addresses
432 - Network
Logical Map
423, 389 -
UCLA Campus Computing Network Liaison Staff for APRA
Network
421 - A
Software Consulting Service for Network Users
419 -
MIT-DMS on Vacation
416 - The
ARC System will be Unavailable for Use During
Thanksgiving Week
405 -
Correction to RFC 404
-- 4455 --
404 - Host
Address Changes Involving Rand and ISI
403 -
Desirability of a Network 1108 Service
386 - Letter
to TIP Users - 2
384 -
Official Site IDENTS for Organizations in the ARPA
Networks
381 - Three
Aids to Improved Network Operation
356 - ARPA
Network Control Center
334 -
Network Use on May 8
305 -
Unknown Host Numbers
301 - BBN
IMP No. 5 and NCC Schedule for March 4, 1972
276 - NIC
Course
249 -
Coordination of Equipment and Supplies Purchase
223 -
Network Information Center Schedule for Network Users
185 - NIC
Distribution of Manuals and Handbooks
154 -
Exposition Style
136 - Host
Accounting and Administrative Procedures
118 - Information
Required for Each Service Available to the
Network
095 -
Distribution of NWG/RFC's Through the NIC
016 - MIT
2. Основные требования
Requirements
Documents And Major Protocol Revisions
2a. Требования к узлам
Host
requirements
1127 -
Perspective on the Host Requirements RFCs
1123 -
Requirements for Internet hosts - application
and
support
1122 -
Requirements for Internet hosts - communication layers
2b. Требования к шлюзам
Gateway
requirements
1009 -
Requirements for Internet gateways
2c. Другие требования
Other
-- 4466 --
3. Уровень интерфейса с сетью
Network
Interface Level
3а. Отображение адресов (ARP, RARP)
Address
Binding
1027 - Using
ARP to implement transparent subnet gateways
3b. Межсетевой протокол IP в различных сетях
Internet
Protocol over another network
1149 -
Standard for the transmission of IP datagrams
on
avian carriers
1103 -
Proposed standard for the transmission of IP datagrams
over
FDDI Networks
1088 -
Standard for the transmission of IP datagrams over
NetBIOS networks
1055 -
Nonstandard for transmission of IP datagrams over
serial lines: SLIP
1051 -
Standard for the transmission of IP datagrams and
ARP
packets over ARCNET networks
1044 -
Internet Protocol on Network System's HYPERchannel:
Protocol specification
1042 -
Standard for the transmission of IP datagrams over
IEEE
802 networks
948 - Two
Methods for the Transmission of IP Datagrams Over
IEEE
802.3 Networks
907 - Host
Access Protocol
903 - A
Reverse Address Resolution Protocol
895 - A
Standard for the Transmission of IP Datagrams over
Experimental Ethernet Networks
894 - A
Standard for the Transmission of IP Datagrams over
Ethernet Networks
893 -
Trailer Encapsulations
891 -
Internet Protocol on DC Networks
877 - A
Standard for the Transmission of IP Datagrams Over
Public
Data Networks
826 -
Address Resolution Protocol
796 -
Address Mappings
-- 4477 --
795 -
Service Mappings
3c. Разное
Other
4. Межсетевой уровень
Internet Level
4a. Межсетевой протокол IP
Internet
Protocol
1154 -
Encoding header field for internet messages
1141 -
Incremental updating of the Internet checksum
1071 -
Computing the Internet checksum
1063 - IP
MTU discovery options
1025 - TCP
and IP bake off
815 - IP
Datagram Reassembly Algorithms
791, 760 -
Internet Protocol (IP)
781 - A
Specification of the Internet Protocol IP Timestamp
Option
4b. Межсетевой протокол управляющих сообщений
ICMP
Internet
Control Message Protocol
1018 - Some
comments on SQuID
1016 -
Something a host could do with source quench:
The
Source Quench Introduced Delay (SQuID)
792, 777 -
Internet Control Message Protocol (ICMP)
4c. Межсетевой протокол групповых передач IGMP
Internet
Group Multicast Protocol
1112 - Host
extentions for IP multicasting
1054 - Host
extentions for IP multicasting
4d. Маршрутизация и шлюзовые протоколы GGP, RIP,
OSPF
Routing
and Gateway Protocols
1136 -
Administrative Domains and Routing Domains:
A
model for routing in the Internet
1133 -
Routing between the NSFNET and the DDN
1131 - OSPF
specification
-- 4488 --
1126 - Goals
and functional requirements for inter-
autonomous system routing
1125 -
Policy requirements for inter Administrative
Domain routing
1105 -
Border Gateway Protocol (BGP)
1104 -
Models of policy based routing
1102 -
Policy routing in Internet protocols
1093 -
NSFNET routing architecture
1092 - EGP
and policy based routing in the new NSFNET
backbone
1075 -
Distance Vector Multicast Routing Protocol
1074 -
NSFNET backbone SPF based Interior Gateway Protocol
1058 -
Routing Information Protocol
1046 -
Queuing algorithm to provide type-of-service for IP
links
985 -
Requirements for Internet Gateways
975 -
Autonomous Confederations
970 - On
Packet Switches With Infinite Storage
911 - EGP
Gateway under Berkeley Unix
904, 890,
888, 827 - Exterior Gateway Protocol
875 -
Gateways, Architectures, and Heffalumps
823 -
Gateway Gateway Protocol
4e. Разное
Other
986 -
Working Draft - Guidelines for the Use of Internet-IP
Addressing in the ISO Connectionless-Mode Network
981 - An
Experimental Multiple-Path Routing Algorithm
963 - Some
Problems with the Specification of the Military
Standard Internet Protocol
950 -
Internet Standard Subnetting Procedure
947 -
Multi-Network Broadcasting Within the Internet
940, 917,
925, 932, 936, 922 - Internet Subnets Protocol
925, 917,
826 - Multi-LAN Address Resolution Protocol
919, 922 -
Broadcasting Internet Datagrams
891 - DCN
Local-Network Protocols
871 - A
Perspective on the ARPANET Reference Model
-- 4499 --
831 - Backup
Access to the European Side of SATNET
817 -
Modularity and Efficiency in Protocol Implementation
816 - Fault
Isolation and Recovery
814 - Name,
Addresses, Ports, and Routes
796 -
Address Mapping
795 -
Service Mappings
730 -
Extensible Field Addressing
5. Транспортный уровень
Transport
Level
5a. Протокол пользовательских датаграмм UDP
User
Datagram Protocol
768 - User
Datagram Protocol
5b. Протокол управления передачей TCP
Transmission Control Protocol
1146, 1145 -
TCP alternate checksum options
1144 -
Compressing TCP/IP headers for low-speed serial
links
1110 -
Problem with the TCP big window option
1106 - TCP
big window and NAK options
1078 - TCP
port service Multiplexer (TCPMUX)
1072 - TCP
extensions for long-delay paths
983 - ISO
Transport Services on Top of the TCP
964 - Some
Problems with the Specification of the Military
Standard Transmission Control Protocol
896 -
Congestion Control in IP/TCP Internetworks
889 -
Internet Delay Experiments
879 - The
TCP Maximum Segment Size and Related Topics
872 -
TCP-ON-A-LAN
817 -
Modularity and Efficiency in Protocol Implementation
816 - Fault
Isolation and Recovery
814 - Name,
Addresses, Ports, and Routes
794 -
Pre-Emption
793, 761,
675 - Transmission Control Protocol
721 - Out of
Band Control Signals in a Host to Host Protocol
-- 5500 --
700 - A
Protocol Experiment
5c. Протоколы для двухточечных каналов
Point-To-Point Protocols
1134 -
Point-to-Point Protocol: A proposal for multi-
protocol
transmission of datagrams over Point-
to-Point links
1055 -
Nonstandard for transmission of IP datagrams
over
serial lines: SLIP
5d. Протоколы надежной доставки датаграмм RDP,
VMTP
Reliable
Datagram Protocols
1151 -
Version 2 of the Reliable Data Protocol (RDP)
1045 - VMTP:
Versatile Message Transaction Protocol:
Protocol specification
5e. Транзакции и распределенные операционные
системы
Transaction Protocols and Distributed Operating Systems
955 -
Towards a Transport Service for Transaction Processing
Applications
938 -
Internet Reliable Transaction Protocol Functional and
Interface Specification
908 -
Reliable Data Protocol
722 -
Thoughts on Interactions in Distributed Services
713 - MSDTP
-- Message Services Data Transmission Protocol
712 - A
Distributed Capability Computing System DCCS
708 -
Elements of a Distributed Programming System
707 - A
High-Level Framework for Network-Based Resource Sharing
684 - A
Commentary on Procedure Calling as A Network Protocol
677 - The
Maintenance of Duplicate Databases
674 -
Procedure Call Documents--Version 2
672 - A
Multi-Site Data Collection Facility
671 - A Note
on Reconnection Protocol
645 -
Network Standard Data Specification Syntax
615 - Proposed
Network Standard Data Pathname Syntax
610 -
Further Datalanguage Design Concepts
437 - Data
Reconfiguration Service at UCSB
203 -
Achieving Reliable Communication
076 -
Connection-by-Name: User-Oriented Protocol
062 - A
System for Interprocess Communication in a Resource
Sharing
Computer Network
061 - A Note
on Interprocess Communication in a Resource
Sharing Computer Network
051 -
Proposal for a Network Interchange Language
031 - Binary
Message Forms in Computer Networks
005 - DEL
001 - Host
Software
5f. Протоколы для персональных компьютеров
(NETBIOS)
Protocols
For Personal Computers
5g. Разное
Other
998, 969 -
NETBLT: A Bulk Data Transfer Protocol
988 - Host
Extensions for IP Multicasting
979 - PSN
End-to-End Functional Specification
966 - A
Multicast Extension to the Internet Protocol
869 - Host
Monitoring Protocol
741 -
Specifications for the Network Voice Protocol NVP
643 - Cross
Net Debugger
162 -
NETBUGGER3
6. Прикладной уровень
Application
Level
6a. Протокол сетевого терминала TELNET
Telnet
Protocol
-- 5522 --
854, 764 -
Telnet Protocol Specification
818 - The
Remote User Telnet Service
801 -
NCP/TCP Transition Plan
782 - A
Virtual Terminal Management Model
764 - Telnet
Protocol Specification
728 - A
Minor Pitfall in the Telnet Protocol
688 -
Tentative Schedule for the New Telnet Implementation for
the
TIP
681 -
Network Unix
600 -
Interfacing an Illinois Plasma Terminal to the ARPANET
596 - Second
Thoughts on Telnet Go-Ahead
595 - Some
Thoughts in Defense of the Telnet Go-Ahead
593 - Telnet
and FTP Implementation Schedule Change
576 - Proposal for Modifying Linking
570 -
Experimental Input Mapping Between NVT ASCII and UCSB
Online
System
562 -
Modifications to the Telnet Specification
559 -
Comments on the New Telnet Protocol and Its
Implementation
529 - A Note
on Protocol Synch Sequences
513 -
Comments on the New Telnet Specifications
495 - Telnet
Protocol Specification
466 - Telnet
Logger/Server for Host LL-67
461 - Telnet
Meeting Announcement
452 - Telnet
Command at Host LL
435 - Telnet
Issues
426 -
Reconnection Protocol
393 -
Comments on Telnet Protocol Changes
377 - Using
TSO Via ARPA Network Virtual Terminal
357 - An
Echoing Strategy for Satellite Links
355, 346 -
Satellite Considerations
340 -
Proposed Telnet Changes
339 - MLTNET
- A "Multi-Telnet" Subsystem for TENEX
328 -
Suggested Telnet Protocol Changes
318 - Ad Hoc
Telnet Protocol
216 - Telnet
Access to UCSB's On-Line System
215 - NCP,
ICP, and Telnet: The Terminal IMP Implementation
-- 5533 --
206 - A User
Telnet Description of an Initial Implementation
205 - NETCRT
- A Character Display Protocol
190 - DEC
PDP-10 - IMLAC Communication System
158 -
Proposed Telnet Protocol
139 -
Discussion of Telnet Protocol
137 - Telnet
Protocol - A Proposed Document
135, 110 -
Conventions for Using an IBM 2741 Terminal as a User
Console for Access to Network Server Hosts
103 -
Implementation of Interrupt Keys
097 - A
First Cut at a Proposed Telnet Protocol
091 - A
Proposed User-User Protocol
015 -
Network Subsystem for Time Sharing Hosts
6b. Опции Telnet
Telnet
Options
1143 - Q
method of implementing Telnet option negotiation
1116 -
Telnet Linemode option
1097 -
Telnet subliminal-message option
1096 -
Telnet X display location option
1091 -
Telnet terminal-type option
1080 -
Telnet remote flow control option
1079 -
Telnet terminal speed option
1073 -
Telnet window size option
1053 -
Telnet X.3 PAD option
1043 -
Telnet Data Entry Terminal option: DODIIS implementation
1041 -
Telnet 3270 regime option
946 - Telnet
Terminal Location Number Option
933 - Output
Marking Telnet Option
930 - Telnet
Terminal Type Option
927 - TACACS
User Identification Telnet Option
885 - Telnet
End of Record Option
884 - Telnet
Terminal Type Option
861 - Telnet
Extended Options - List Option
860 - Telnet
Timing Mark Option
859 - Telnet
Status Option
858 - Telnet
Suppress Go Ahead Option
857 - Telnet
Echo Option
-- 5544 --
856 - Telnet
Binary Transmission
855 - Telnet
Option Specifications
854 - Telnet
Protocol Specifications
779 - Telnet
Send-Location Option
749 - Telnet
SUPDUP-OUTPUT Option
748 - Telnet
Randomly-Lose Option
736 - Telnet
SUPDUP Option
735 -
Revised Telnet Byte Macro Option
734 - SUPDUP
Protocol
747 - Recent
Extensions to the SUPDUP Protocol
746 - The
SUPDUP Graphics Extension
732 - Telnet
Data Entry Terminal Option
731 - Telnet
Data Entry Terminal Option
729 - Telnet
Byte Macro Option
727 - Telnet
Logout Option
726 - Remote
Controlled Transmission and Echoing Telnet Option
719 -
Discussion on RCTE
718 -
Comments on RCTE from the Tenex Implementation Experience
703, 702,
701 - Survey of New-Protocol Telnet Servers
698 - Telnet
Extended ASCII Option
679 -
February, 1975, Survey of New-Protocol
Telnet Servers
669 -
November 1974, Survey of New-Protocol Telnet Servers
659 -
Announcing Additional Telnet Options
658 - Telnet
Output Line Feed Disposition
657 - Telnet
Output Vertical Tab Disposition Option
656 - Telnet
Output Vertical Tab Stops Option
655 - Telnet
Output Form Feed Disposition Option
654 - Telnet
Output Horizontal Tab Disposition Option
653 - Telnet
Output Horizontal Tab Stops Option
652 - Telnet
Output Carriage Return Disposition Option
651 -
Revised Telnet Status Option
587 -
Announcing New Telnet Options
581 -
Corrections to RFC 560 - Remote Controlled Transmission
and
Echoing Telnet Option
563 -
Comments on the RCTE Telnet Option
560 - Remote
Controlled Transmission and Echoing Telnet Option
-- 5555 --
6c. Протоколы передачи и доступа к файлам (FTP,
TFTP, SFTP, NFS)
File
Transfer and Access Protocols
1094 - NFS:
Network File System Protocol specification
1068 -
Background File Transfer Program (BFTP)
1037 - NFILE
- a file access protocol
959, 542,
354, 265, 172, 114 - The File Transfer Protocol
949 - FTP
Unique-Named Store Command
913 - Simple
File Transfer Protocol
906 -
Bootstrap Loading Using TFTP
822 -
Standard for the Format of ARPA Internet Text Messages
821, 788 -
Simple Mail Transfer Protocol
783, 768,
764 - The TFTP Protocol Revision 2
775 -
Directory Oriented FTP Commands
743 - FTP
Extension: XRSQ/XRCP
737 - FTP
Extension: XSEN
697 - CWD
Command of FTP
691 - One
More Try on the FTP
686 -
Leaving Well Enough Alone
683 - FTPSRV
-- Tenex Extension for Paged Files
678 -
Document File Format Standards
662 -
Performance Improvement in ARPANET File Transfers from
Multics
640 -
Revised FTP Reply Codes
630 - FTP
Error Code Usage for More Reliable Mail Service
624 -
Comments on the File Transfer Protocol
614 -
Response to RFC 607 - Comments on the FTP
607 -
NIC-21255 Comments on the File Transfer Protocol
573 - Data
and File Transfer - Some Measurement Results
571 - Tenex
FTP Problem
535 -
Comments on File Access Protocol
532 - The
UCSD-CC Server-FTP Facility
520 - Memo
to FTP Group (Proposal for File Access Protocol)
506 - An FTP
Command Naming Problem
505 - Two Solutions
to a File Transfer Access Problem
501 -
Un-Muddling "Free File Transfer"
487 -
Host-Dependent FTP Parameters
-- 5566 --
486 - Data
Transfer Revisited
480 -
Host-Dependent FTP Parameters
479 - Use of
FTP by the NIC Journal
478 - FTP
Server-Server Interaction - II
475 - FTP
and the Network Mail System
468 - FTP
Data Compression
463 - FTP
Comments and Response to RFC 430
458 - Mail
Retrieval via FTP
454 - File
Transfer Protocol - Meeting Announcement and a New
Proposed Document
448 - Print
Files in FTP
438 - FTP
Server-Server Interaction
430 -
Comments on File Transfer Protocol
418 - Server
File Transfer Under TSS/360 at NASA/Ames Research
Center
414 - File
Transfer Protocols (FTP): Status and Further
Comments
412 - User
FTP Documentation
385 -
Comments on the File Transfer Protocol (RFC 354)
310 - Another Look at Data and File Transfer
Protocols
294 - The
Use of "Set Data Type" Transaction in the File
Transfer Protocol
281 - A Suggested Addition to File
Transfer Protocol
269 - Some
Experience with File Transfer
264, 171 -
The Data Transfer Protocol
250 - Some
Thoughts on File Transfer
242 - Data
Descriptive Language for Shared Data
238 -
Comments on DTP and FTP Protocols
163 - Data
Transfer Protocols
141 -
Comments on RFC 114 (A File Transfer Protocol)
133 - File
Transfer and Error Recovery
6d. Справочная служба имен
Domain
Name System
1101 - DNS
encoding of network names and other types
1035 -
Domain names - implementation and specification
1034 -
Domain names - concepts and facilities
-- 5577 --
1033 -
Domain administrators operations guide
1032 -
Domain administrators guide
1031 -
MILNET name domain transition
974 - Mail
Routing and the Domain System
973 - Domain
System Changes and Observations
953, 811,
810 - HOSTNAME Protocol
921, 897 -
Domain Name System Implementation Schedule
920 - Domain
Requirements
883 - Domain Names - Implementation and
Specification
882 - Domain
Names - Concepts and Facilities
881 - The
Domain Names Plan and Schedule
830 - A
Distributed System for Internet Name Service
819 - The
Domain Naming Convention for Internet User
Applications
799 -
Internet Name Domains
756 - The
NIC Name Server -- A Datagram-Based Information
Utility
752 - A
Universal Host Table
6e. Почтовая служба и система передачи сообщений
(SMTP)
Mail and
Message Systems
1153 -
Digest message format
1148, 1138 -
Mapping between X.400(1988)/ISO 10021 and RFC 822
1137 -
Mapping between full RFC 822 and RFC 822 with
restricted encoding
1090 - SMTP
on X.25
1082 - Post
Office Protocol - version 3: Extended service
offerings
1081 - Post
Office Protocol - version 3
1064 -
Interactive Mail Access Protocol: Version 2
1056 -
PCMAIL: A distributed mail system for personal
computers
1049 -
Content-type header field for Internet messages
1047 -
Duplicate messages and SMTP
1026 -
Addendum to RFC 987: (Mapping between X.400 and
RFC-822)
994, 983 -
PCMAIL: A Distributed Mail System
-- 5588 --
977 -
Network News Transfer Protocol
976 - UUCP
Mail Interchange Format Standard
974 - Mail
Routing and the Domain System
934 -
Proposed Standard for Message Encapsulation
915 -
Network Mail Path Service
886 - Proposed Standard for Message
Header Munging
850 -
Standard for Interchange of USENET Messages
841 -
Specification for Message Format for Computer Based
Message Systems
822 -
Standard for the Format of ARPA Internet Text Messages
821 - Simple
Mail Transfer Protocol
806 -
Specification for Message Format for Computer Based
Message Systems
780, 772 -
Mail Transfer Protocol
786 - Mail
Transfer Protocol - ISI TOPS-20 MTP-NIMAIL Interface
785 - Mail
Transfer Protocol - ISI TOPS-20 File Definitions
784 - Mail
Transfer Protocol - ISI TOPS-20 Implementation
771 - Mail
Transition Plan
763 - Role Mailboxes
757 - A
Suggested Solution to the Naming, Addressing, and
Delivery Problem for ARPANET Message Systems
754 -
Out-of-Net Host Addresses for Mail
753 -
Internet Message Protocol
751 - Survey
of FTP Mail and MLFL
733 -
Standard for the Format of ARPA Network Text Messages
724 -
Proposed Official Standard for the Format of ARPA Network
Messages
720 -
Address Specification Syntax for Network Mail
706 - On the
Junk Mail Problem
680 -
Message Transmission Protocol
644 - On the
Problem of Signature Authentication for Network
Mail
577 - Mail
Priority
574 -
Announcement of a Mail Facility at UCSB
561 -
Standardizing Network Mail Headers
555 -
Responses to Critiques of the Proposed Mail Protocol
539, 524 - A
Proposed Mail Protocol
-- 5599 --
498 - On
Mail Service to CCN
491 - What
is "Free"?
475 - On FTP
and the Network Mail System
458 - Mail
Retrieval via FTP
333 - A
Proposed Experiment with a Message Switching Protocol
278, 224,
221, 196 - A Mail Box Protocol
6f. Факсимиле
Facsimile
809 - UCL
Facsimile System
804 -
Facsimile Formats
803 - Dacom
450/500 Facsimile Date Transcoding
798 -
Decoding Facsimile Data From the Rapicom 450
797 - Bitmap
Formats
769 -
Rapicom 450 Facimile File Format
6g. Графические и многооконные системы
Graphics
and Window Systems
1013 - X
Window System Protocol, version 11:
Alpha
update April 1987
965 - A
Format for a Graphical Communication Protocol
553 - Draft
Design for a Text/Graphics Protocol
493 -
Graphics Protocol
401 -
Conversion of NGP-0 Coordinates to Device Specific
Coordinates
398 - UCSB
Online Graphics
387 - Some
Experiences in Implementing Network Graphics
Protocol Level 0
351 -
Information Form for the ARPANET Graphics Resources
Notebook
336 - Level
0 Graphics Input Protocol
296 - DS-1
Display System
292 -
Graphics Protocol - Level 0 only
285 -
Network Graphics
268 -
Graphics Facilities Information
199 -
Suggestions for a Network Data-Telnet Graphics Protocol
192 - Some
Factors Which a Network Graphics Protocol Must
-- 6600 --
Consider
191 -
Graphics Implementation and Conceptualization at ARC
186 - A
Network Graphics Loader
184 -
Proposed Graphic Display Modes
181, 177 - A
Device Independent Graphical Display Description
178 - Network Graphics Attention
Handling
125, 086 -
Proposal for a Network Standard Format for a Data
Stream
to Control Graphics Display
094 - Some
Thoughts on Network Graphics
6h. Управление данными
Data
Management
304 - A Data
Management System Proposal for the ARPA Network
195 - Data
Computers - Data Descriptions and Access Language
194 - The
Data Reconfiguration Service - Compiler/Interpreter
Implementation Notes
166 - Data
Reconfiguration Service - An Implem
-- 6611 --
Output
Retrieval at UCSB
6j. Удаленный вызов процедур (RPC)
Remote
Procedure Call
1057 - RPC:
Remote Procedure Call Protocol specification
version 2
1050 - RPC:
Remote Procedure Call Protocol specification
6k. Дата и время (NTP)
Time And
Date
1129 -
Internet time synchronization:
The
Network Tim
-- 6611 --
Output
Retrieval at UCSB
6j. Удаленный вызов процедур (RPC)
Remote
Procedure Call
1057 - RPC:
Remote Procedure Call Protocol specification
version 2
1050 - RPC:
Remote Procedure Call Protocol specification
6k. Дата и время (NTP)
Time And
Date
1129 -
Internet time synchronization:
The
Network Time Protocol
1128 -
Measured performance of the Network Time Protocol
in
the Internet system
1119 -
Network Time Protocol (version 2) specification and
implementation
1059 -
Network Time Protocol (version 1) specification and
implementation
958, 957,
956 - Network Time Protocol
868 - Time
Server Protocol
867 -
Daytime Protocol
778 - DCNET Time Server Protocol
738 - Time
Server
685 -
Response Time in Cross-network Debugging
034 - Some
Brief Preliminary Notes on the ARC Clock
032 - Some
Thoughts on SRI's Proposed Real Time Clock
028 - Time Standards
6l. Представление данных (XDR)
Presentation and Representation
1014 - XDR:
External Data Representation standard
1003 -
Issues in defining an equations representation standard
6m. Управление в сетях (SNMP, CMOT, MIB)
Network
Management
1109 -
Report of the second Ad Hoc Network Management
Review Group
-- 6622 --
1095 -
Common Management Information Services and
Protocol over TCP/IP (CMOT)
1089 - SNMP
over Ethernet
1076 - HEMS
monitoring and control language
1067 -
Simple Network Management Protocol
1156, 1066 -
Management Information Base for network
management of TCP/IP-based internets
1155, 1065 -
Structure and identification of management
information for TCP/IP-based internets
1028 - Simple
Gateway Monitoring Protocol
1024 - HEMS
variable definitions
1023 - HEMS
monitoring and control language
1022 -
High-level Entity Management Protocol (HEMP)
1021 -
High-level Entity Management System (HEMS)
6n.
Служба каталогов
Directory
Services
1107 - Plan
for Internet directory services
1157, 1098 -
Simple Network Management Protocol (SNMP)
6o. Протоколы начальной загрузки (BOOTP)
Bootstrap
Protocols
1084 - BOOTP
vendor information extensions
1048 - BOOTP
vendor information extensions
6p. Разное
Other
978 - Voice
File Interchange Protocol (VFIP)
972 -
Password Generator Protocol
954, 812 -
Whois Protocol
951 -
Bootstrap Protocol
937, 918 -
Post Office Protocol
931, 912 -
Authentication Service
913 - Simple
File Transfer Protocol
909 - Loader
Debugger Protocol
891 - DCN
Local Net Protocol
887 -
Resource Location Protocol
-- 6633 --
866 - Active
Users Protocol
865 - Quote
of the Day Protocol
864 -
Character Generator Protocol
863, 361,
348 - Discard Protocol
862, 361,
347 - Echo Protocol
821, 822 -
Simple Mail Transfer Protocol
783 -
Trivial File Transfer Protocol
767 -
Document Formats
759 -
Internet Message Protocol
742 - Finger
Protocol
734 - SUPDUP
Protocol
726 - Remote
Controlled Transmission and Echoing Telnet Option
666 -
Specification of the Unified User-Level Protocol
621 - NIC
User Directories at SRI-ARC
569 -
Network Standard Text Editor
470 - Change
in Socket for TIP News Facility
451 -
Tentative Proposal for a Unified User Level Protocol
098, 079 -
Logger Protocol
029 - Note
in Response to Bill English's Request for Comments
7. Документация к программам
Program
Documentation
496 - A TNLS
Quick Reference Card is Available
494 -
Availability of MIX and MIXAL in the Network
488 - NLS
Classes at Network Sites
485 - MIS
and MIXAL at UCSB
431 - Update
on SMFS Login and Logout
411 - New
Multics Network Software Features
409 - TENEX
Interface to UCSB's Simple-Minded File System
399 - SMFS
Login and Logout
390 - TSO
Scenario Batch Compilation and Foreground Execution
382 -
Mathematical Software on the ARPA Network
379 - Using
TSO at CCN
373 -
Arbitrary Character Sets
350 - User
Accounts for UCSB On-Line System
345 -
Interest Mixed Integer Programming (MPSX on 360/91 at
CCN)
-- 6644 --
321 - CBI
Networking Activity at MITRE
317 -
Official Host-Host Protocol Modification: Assigned Link
Numbers
311 - New
Console Attachments to the UCSB Host
251 -
Weather Data
223 -
Network Information Center Schedule for Network Users
217 -
Specification Changes for OLS, RJE/RJOR, and SMFS
174 -
UCLA-Computer Science Graphics Overview
122 -
Network Specifications for UCSB's Simple-Minded File
System
121 -
Network On-Line Operators
120 -
Network PL1 Subprograms
119 -
Network FORTRAN Subprograms
074 -
Specifications for Network Use of the UCSB On-Line System
8. Особенности некоторых сетей
Network
Specific
8a. Сеть ARPANET
1005, 878,
851, 802 - The ARPANET 1822L Host Access Protocol
852 - The
ARPANET Short Blocking Feature
789 -
Vulnerabilities of Network Control Protocols: An Example
716 -
Interim Revision to Appendix F of BBN 1822
704 -
IMP/Host and Host/IMP Protocol Change
696 -
Comments on the IMP/HOST and HOST/IMP Protocol Changes
695 -
Official Change in Host-Host Protocol
692 - Comments
on IMP/Host Protocol Changes
690 -
Comments on the Proposed Host/IMP Protocol Changes
687 -
IMP/Host and Host/IMP Protocol
667 - BBN
Host Ports
660 - Some
Changes to the IMP and the IMP/Host Interface
642 - Ready Line Philosophy and
Implementation
638, 633 -
IMP/TIP Preventive Maintenance Schedule
632 -
Throughput Degradation for Single Packet Message
627 - ASCII
Text File of Hostnames
626 - On a
possible Lockup Condition in IMP Subnet due to
Message Sequencing
-- 6655 --
625 - On
Line Hostnames Service
623 -
Comments on On-line Host Name Service
622 -
Scheduling IMP/TIP Down Time
620 -
Request for Monitor Host Table Updates
619 - Mean
Round-Trip Times in the ARPANET
613 -
Network Connectivity: A Response to RFC 603
611 - Two
Changes to the IMP/Host Protocol
606 - Host
Names On-Line
594 -
Speedup of Host-IMP Interface
591 -
Addition to the Very Distant Host Specification
568, 567 -
Cross-Country Network Bandwidth
548 - Hosts Using the IMP Going Down
Message Specification
547 - Change
to the Very Distant Host Specification
533 -
Message-ID Numbers
534 - Lost
Message Detection
528 -
Software Checksumming in the IMP and Network Reliability
521 -
Restricted Use of IMP DDT
508 -
Real-Time Data Transmission on the ARPANET
476, 434 -
IMP/TIP Memory Retrofit Schedules
449, 442 -
The Current Flow-Control Scheme for IMPSYS
447, 445 -
IMP/TIP Preventive Maintenance Schedule
417 - LINK
Usage Violation
410 -
Removal of the 30-second Delay When Hosts Come Up
406 -
Scheduled IMP Software Releases
395 - Switch
Settings on IMPs and TIPs
394 - Two
Proposed Changes to the IMP-HOST Protocol
369 -
Evaluation of ARPANET Services (January through March,
1972)
335 - New
Interface-IMP/360
312 -
Proposed Change in IMP-to-Host Protocol
297 - TIP Message Buffers
280 - A
Draft Set of Host Names
274 -
Establishing a Local Guide for Network Usage
271 - IMP
System Change Notification
270 -
Correction to the BBN Report No. 1822
263 -
"Very Distant" Host Interface
254 -
Scenarios for Using ARPANET Computers
-- 6666 --
247 -
Proffered Set of Standard Host Names
241 -
Connecting Computers to NLC Ports
239 - Host
Mnemonics Proposed in RFC 226
237 - The
NIC's View of Standard Host Names
236 -
Standard Host Names
233 -
Standardization of Host Call Letters
230 - Toward
Reliable Operation of Minicomputer-based Terminals
on a
TIP
229 -
Standard Host Names
228 -
Clarification
226 -
Standardization of Host Mnemonics
218 -
Changing the IMP Status Reporting
213 - IMP
System Change Notification
209 -
Host/IMP Interface Documentation
208 -
Address Tables
073, 067 -
Proposed Change to Host/IMP Spec to Eliminate
Marking
071 -
Reallocation in Case of Input Error
070 - A Note
On Padding
064 -
Getting Rid of Marking
041 -
IMP/IMP Teletype Communication
025 - No
High Link Numbers
019 - Two
Protocol Suggestions to Reduce Congestion at
Swap-Bound Nodes
017a, 017 -
Some Questions Re: HOST-IMP Protocol
012 -
IMP-HOST Interface Flow Diagrams
007 -
HOST-IMP Interface
006 -
Conversation with Bob Kahn
8b. Протоколы сетевого доступа
Host Front
End Protocols
929, 928,
705, 647 - Host-Front End Protocol
8c. Протокол NCP сети ARPANET (предшественник
TCP/IP)
ARPANET
NCP (Obsolete predecessor of TCP/IP)
801 -
NCP/TCP Transition Plan
773 -
Comments on NCP/TCP Mail Service Transition Strategy
-- 6677 --
714 - A
Host/Host Protocol for an ARPANET-type Network
689 - Tenex
NCP Finite State Machine for Connections
663 - A Lost
Message Detection and Recovery Protocol
636 -
TIP/TENEX Reliability Improvements
635 - An
Assessment of ARPANET Protocols
534, 516,
512 - Lost Message Detection
492, 467 -
Proposed Change to Host-Host Protocol
Resynchronization of Connection Status
489 -
Comment on Resynchronization of Connection Status
Proposal
425 -
"But my NCP Costs $500 a day..."
210 - Improvement of Flow Control
197 -
Initial Connection Protocol - Revised
176 -
Comments on Byte Size for Connections
165 - A
Proferred Official Initial Connection Protocol
147 - The
Definition of a Socket
142 -
Time-out Mechanism in the Host-Host Protocol
132, 124,
107, 102 - Output of the Host-Host Protocol Glitch
Cleaning Committee
129 - A
Request for Comments on Socket Name Structure
128 - Bytes
117 - Some
Comments on the Official Protocol
072 -
Proposed Moratorium on Changes to Network Protocol
068 -
Comments on Memory Allocation Control Commands (CEASE,
ALL,
GVB, RET) and RFNM
065 -
Comments on Host-Host Protocol Document Number 1
060 - A
Simplified NCP Protocol
059 - Flow
Control-Fixed Versus Demand Allocation
058 -
Logical Message Synchronization
057, 054 -
An Official Protocol Proffering
056 - Third
Level Protocol
055 - A
Prototypical Implementation of the NCP
050, 049,
048, 047, 046, 045, 044, 040, 039, 038, 036, 033 -
New
Host-Host Protocol
042 -
Message Data Types
023 -
Transmission of Multiple Control Messages
022 -
Host-Host Control Message Formats
-- 6688 --
018 -
Comments Re: Host-Host control link
015 -
Network Subsystem for Time Sharing Hosts
011 -
Implementation of the Host-Host Software Procedures in
GORDO
009, 001 -
Host Software
008 - ARPA
Network Functional Specifications
005 - DEL
002 - Links
8d. Протокол ICP сети ARPANET
ARPANET
Initial Connection Protocol
202 -
Possible Deadlock in ICP
197 -
Initial Connection Protocol - Revised
161 - A
Solution to the Race Condition in the ICP
151, 148,
143, 127, 123 - A Proferred Official ICP
150 - The
Use of IPC Facilities
145 -
Initial Connection Protocol Control Commands
093 -
Initial Connection Protocol
080 -
Protocol and Data Formats
066 - 3rd
Level Ideas and Other Noise
8e. Сеть USENET
1036 -
Standard for interchange of USENET messages
8f. Разное
Other
1132 -
Standard for the transmission of 802.2 packets
over
IPX networks
935 -
Reliable Link Layer Protocols
916 -
Reliable Asynchronous Transfer Protocol
914 -
Thinwire Protocol
824 - The
Cronus Virtual Local Network
9. Измерение
Measurement
9a. Общие вопросы
General
-- 6699 --
573 - Data
and File Transfer - Some Measurement Results
557 -
Revelations in Network Host Measurements
546 - Tenex
Load Averages for July 1973
462 -
Responding to User Needs
415 - TENEX
Bandwidth
392 -
Measurement of Host Costs for Transmitting Network Data
352 - TIP
Site Information Form
308 -
ARPANET Host Availability Data
286 -
Network Library Information System
274 -
Establishing a Local Guide for Network Usage
214, 193 -
Network Checkout
198 - Site
Certification - Lincoln Labs
182 -
Compilation of List of Revelant Site Reports
180 - File
System Questionnaire
156 - Status
of the Illinois Site (Response to RFC 116)
153 - SRI
ARC-NIC Status
152 - SRI
Artificial Intelligence Status Report
126 - Ames
Graphics Facilities at Ames Research Center
112 -
User/Server Site Protocol Network HOST Questionnaire
104 - Link
191
106 -
USER/SERVER Site Protocol Network Host Questionnaire
9b. Обзоры
Surveys
971 - A
Survey of Data Representation Standards
876 - Survey
of SMTP Implementations
848 - Who
Provides the "Little" TCP Services?
847 -
Summary of Smallberg Surveys
844 - Who
Talks ICMP, too? Survey of 18 February
1983
846, 845,
843, 842, 839, 838, 837, 836, 835, 834, 833, 832 -
Who
Talks TCP?
787 -
Connectionless Data Transmission Survey/Tutorial
703, 702,
701, 679, 669 - Survey of New-Protocol Telnet Servers
565 -
Storing Network Survey Data at the Datacomputer
545 - Of
What Quality be the UCSB Resource Evaluators?
530 - A
Report on the SURVEY Project
523 - SURVEY
is in Operation Again
-- 7700 --
519 -
Resource Evaluation
514 -
Network Make-Work
464 -
Resource Notebook Framework
460 - NCP
Survey
459 -
Network Questionnaire
450 -
Multics Sampling Timeout Change
446 -
Proposal to Consider a Network Program Resource Notebook
096 - An
Interactive Network Experiment to Study Modes of
Access
to the Network Information Center
090 - CCN as
a Network Service Center
081 -
Request for Reference Information
078 - NCP
Status Report: UCSB/Rand
2,
344, 342, 332, 330,
326,
319, 315, 306, 298, 293, 288, 287, 267, 266 -
Network Host Status
550 - NIC
NCP Experiment
388 - NCP
Statistics
255, 252,
240, 235 - Site Status
10. Безопасность и конфиденциальность
Privacy And
Security
10a. Общие вопросы
General
1135 -
Helminthiasis of the Internet
1115 -
Privacy enhancement for Internet electronic mail:
Part
III - algorithms, modes, and identifiers [Draft]
-- 7711 --
1114 -
Privacy enhancement for Internet electronic mail:
Part
II - certificate-based key management [Draft]
1113 -
Privacy enhancement for Internet electronic mail:
Part
I - message encipherment and authentication
procedures [Draft]
1040 -
Privacy enhancement for Internet electronic mail:
Part
I: Message encipherment and authentication
procedures
1038 - Draft
revised IP security option
1004 -
Distributed-protocol authentication scheme
11. Опыт в области сетей
Network
Experience and Demonstrations
11a. Общие вопросы
General
968 - 'Twas
the Night Before Start-up
967 - All
Victims Together
573 - Data
and File Transfer - Some Measurement Results
527 -
ARPAWOCKY
525 -
MIT-Mathlab Meets UCSB-OLS
439 - PARRY
Encounters the Doctor
420 - CCA
ICC Weather Demo
372 - Notes on a Conversation with Bob
Kahn on the ICCC
364 -
Serving Remote Users on the ARPANET
302 -
Excercising the ARPANET
231 -
Service Center Standards for Remote Usage - A User's View
227 - Data
Transfer Rates (RAND/UCLA)
113 -
Network Activity Report: UCSB and Rand
089 - Some
Historic Moments in Networking
004 -
Network Timetable
12. О документации
Site
Documentation
12a. Общие вопросы
General
30, 27, 24,
16, 10, 3 - Documentation Conventions
-- 7722 --
13. Стандарты
организаций, не связанных с IAB
Protocol
Standards By Other Groups Of Interest
13a. ANSI
570 -
Experimental Input Mapping Between NVT ASCII and UCSB
Online
System
183 - The
EBCDIC Codes and Their Mapping to ASCII
020 - ASCII
Format for Network Interchange
13b. CCITT
987 - Mapping Between X.400 and RFC 822
874 - A
Critique of X.25
11c. NRC
942 -
Transport Protocols for Department of Defense Data
Networks
939 -
Executive Summary of the NRC Report on Transport
Protocols for Department of Defense Data Networks
13d. ISO
1139 - Echo
function for ISO 8473
1008 -
Implementation guide for the ISO Transport Protocol
1007 -
Military supplement to the ISO Transport Protocol
995 - End
System to Intermediate System Routing Exchange
Protocol for Use in Conjunction with ISO 8473
994 - Final
Text of DIS 8473, Protocol for Providing the
Connectionless Mode Network Service
982 -
Guidelines for the Specification of the Structure of the
Domain
Specific Part (DSP) of the ISO Standard NSAP
Address
941 -
Addendum to the Network Service Definition Covering
Network Layer Addressing
926 -
Protocol for Providing the Connectionless-Mode Network
Services
905 - ISO
Transport Protocol Specification (ISO DP 8073)
892 - ISO
Transport Protocol
873 - The
Illusion of Vendor Support
-- 7733 --
14. Взаимодействие
с протоколами, не входящими в семейство TCP/IP
Interoperability With Other Protocols
14a. Согласование протоколов и мосты
Protocol
Translation And Bridges
1086 -
ISO-TP0 bridge between TCP and X.25
1029 - More
fault tolerant approach to address resolution
for a
Multi-LAN system of Ethernets
14b. Согласование уровней протоколов
Tunneling
And Layering
1090 - SMTP
on X.25
1089 - SNMP
over Ethernet
1085 - ISO
presentation services on top of TCP/IP based
internets
1070 - Use
of the Internet as a subnetwork for experimentation
with
the OSI network layer
1006 - ISO
transport services on top of TCP: Version: 3
1002 -
Protocol standard for a NetBIOS service on a TCP/UDP
transport: Detailed specifications
1001 -
Protocol standard for a NetBIOS service on a TCP/UDP
transport: Concepts and methods
14c. Отображение имен, адресов и идентификаторов
Mapping
of Names, Addresses and Identifiers
1148, 1138 -
Mapping between X.400(1988)/ISO 10021 and RFC 822
1069 -
Guidelines for the use of Internet-IP addresses
in
the ISO Connectionless-Mode Network Protocol
1026 -
Addendum to RFC 987: (Mapping between X.400 and
RFC-822)
987 -
Mapping Between X.400 and RFC 822
14d. Разное
Other
15. Разное
Miscellaneous
-- 7744 --
15а. Общие вопросы
General
1121 - Act
one - the poems
1118 -
Hitchhikers guide to the Internet
1015 -
Implementation plan for interagency research Internet
16.
Неклассифицированные RFC
Unissued
16a. Старые документы
Never
Issued
014, 026,
092, 159, 201, 220, 244, 248, 257, 258, 259, 260,
261, 262, 272, 275, 277, 279, 284, 337,
341, 358, 375, 380,
383, 397,
424, 427, 428, 444, 465, 481, 484, 502, 507, 517,
536, 540,
541, 554, 558, 564, 572, 575, 583, 605, 639, 641,
646, 648,
649, 650, 664, 665, 668, 670, 673, 676, 682, 693,
709, 710,
711, 715, 723, 853.
16b. Новые документы
Not yet
Issued
1060, 1061,
1099, 1108, 1140, 1142, 1147
-- 7755 --
Приложение 2.
Стандарты семейства протоколов TCP/IP
Internet
Activities Board (IAB) [3] присваивает протоколам семейства
TCP/IP состояние и статус. Везде далее под словом
"стандарт" мы будем
иметь в виду стандарт IAB.
1.1. Состояния
протоколов
Состояние
Значение
=================
=================================================
Предлагаемый
Протокол был предложен в качестве стандарта
протокол и
находится в стадии начального рассмотрения.
Предварительный
Протокол прошел начальное рассмотрение и
стандарт
находится в почти законченном виде.
Существуют по крайней мере две независимых
реализации.
Стандартный
Протокол пересмотрен и принят как полный
протокол
стандарт. Он является составной частью TCP/IP.
Экспериментальный
Протокол пока не предлагался для стандартизации,
протокол
но используется в экспериментах.
Ознакомительный
Протокол разработан сторонней организацией и
протокол
находится вне компетенции IAB. Он может быть
опубликован в виде RFC для ознакомления.
Устаревший
Протокол устарел и в нстоящее время не
протокол
используется.
____________________
[3] Совет по развитию сети Internet.
-- 7766 --
1.2. Статус
протокола
Статус
Значение
=================
=================================================
Обязательный
Все узлы и шлюзы, использующие TCP/IP,
должны реализовывать этот протокол.
Рекомендуемый
Поощряется использование данного протокола
во всех узлах и шлюзах.
Выбираемый
Узлы и шлюзы могут реализовывать этот протокол.
Ограниченного
Протокол не предназначен для широкого
пользования
использования, например, он может быть
экспериментальным.
Нерекомендуемый
Данным протоколом пользоваться не рекомендуется.
Например, не рекомендуются устаревшие протоколы.
-- 7777 --
2.1. Стандартные
протоколы
Standard
Protocols
Протокол
Название Статус RFC
========
===================================== =========== ====
-------- Assigned
Numbers
Об. 1060
-------- Gateway
Requirements
Об. 1009
-------- Host
Requirements - Communications
Об. 1122
-------- Host
Requirements - Applications Об. 1123
IP Internet
Protocol
Об. 791
с
расширениями:
-------- IP
Subnet Extension
Об. 950
-------- IP
Broadcast Datagrams
Об. 919
-------- IP
Broadcast Datagrams with Subnets
Об. 922
ICMP Internet
Control Message Protocol
Об. 792
IGMP Internet
Group Multicast Protocol
Рек. 1112
UDP User
Datagram Protocol Рек. 768
TCP
Transmission Control Protocol Рек.
793
SMI Structure
of Management Information
Рек. 1155
MIB Management
Information Base Рек. 1156
SNMP Simple
Network Management Protocol
Рек. 1157
DOMAIN Domain
Name System
Рек. 1034,1035
TELNET Telnet
Protocol
Рек. 854
FTP File
Transfer Protocol
Рек. 959
SMTP Simple
Mail Transfer Protocol
Рек. 821
MAIL Format of
Electronic Mail Messages
Рек. 822
CONTENT Content
Type Header Field
Рек. 1049
EGP Exterior
Gateway Protocol Рек. 904
ECHO Echo
Protocol
Рек. 862
NTP Network
Time Protocol
Рек. 1119
NETBIOS NetBIOS
Service Protocols
Выб. 1001,1002
DISCARD Discard
Protocol
Выб. 863
CHARGEN Character
Generator Protocol
Выб. 864
QUOTE Quote of
the Day Protocol
Выб. 865
USERS Active
Users Protocol
Выб. 866
DAYTIME Daytime
Protocol
Выб. 867
TIME Time
Server Protocol
Выб. 868
-- 7788 --
2.2. Стандартные
протоколы разных сетей
Network-Specific Standard Protocols
Протокол
Название
Статус RFC
========
=====================================
============ ====
ARP Address
Resolution Protocol
Выб. 826
RARP A Reverse
Address Resolution Protocol Выб. 903
IP-ARPA Internet
Protocol on ARPANET
Выб. BBN 1822
IP-WB Internet
Protocol on Wideband Network
Выб. 907
IP-X25 Internet
Protocol on X.25 Networks
Выб. 877
IP-E Internet
Protocol on Ethernet Networks
Выб. 894
IP-EE Internet
Protocol on Exp. Ethernet Nets
Выб. 895
IP-IEEE Internet
Protocol on IEEE 802
Выб. 1042
IP-DC Internet
Protocol on DC Networks
Выб. 891
IP-HC Internet
Protocol on Hyperchannel
Выб. 1044
IP-ARC Internet
Protocol on ARCNET
Выб. 1051
IP-SLIP
Transmission of IP over Serial Lines
Выб. 1055
IP-NETBIOS Transmission of IP over NETBIOS Выб. 1088
IP-FDDI
Transmission of IP over FDDI
Выб. 1103
IP-IPX
Transmission of 802.2 over IPX Networks
Выб. 1132
-- 7799 --
2.3. Предварительные
стандарты протоколов
Draft Standard
Protocols
Протокол
Название
Статус RFC
========
=====================================
============ ====
FINGER Finger
Protocol
Выб. 1196
IP-FDDI Internet
Protocol on FDDI Networks
Выб. 1188
TOPT-LINE Telnet
Linemode Option
Выб. 1184
MIB-II
MIB-II
Выб. 1213
PPP Point to
Point Protocol Выб. 1171
-------- Mail
Privacy: Procedures
Выб. 1113
-------- Mail
Privacy: Key Management
Выб. 1114
-------- Mail
Privacy: Algorithms
Выб. 1115
BOOTP Bootstrap
Protocol
Выб.951,1048,1084
RIP Routing
Information Protocol
Выб. 1058
TP-TCP ISO
Transport Service on top of the TCP
Выб. 1006
NICNAME WhoIs
Protocol
Выб. 954
TFTP Trivial
File Transfer Protocol
Выб. 783
-- 8800 --
2.4. Предлагаемые
стандарты протоколов
Proposed
Standard Protocols
Протокол
Название
Статус RFC
========
=====================================
============ ====
OIM-MIB-II OSI Internet Management: MIB-II Выб. 1214
Concise-MIB Concise MIB Definitions Выб. 1212
IP-SMDS IP
Datagrams over the SMDS Service
Выб. 1209
IP-ARCNET
Transmitting IP Traffic over ARCNET Networks Выб. 1201
IS-IS Use of OSI
IS-IS for Routing in TCP/IP Выб. 1195
and Dual
Environments
IP-MTU Path MTU
Discovery
Выб. 1191
CMOT Common
Management Information Services
Выб. 1189
and
Protocol over TCP/IP
PPP-INIT PPP
Initial Configuration Options
Выб. 1172
BGP Border
Gateway Protocol
Выб. 1163,1164
IP-CMPRS
Compressing TCP/IP Headers
Выб. 1144
-------- Echo for
ISO-8473
Выб. 1139
OSPF Open
Shortest Path First Routing Выб. 1131
TOPT-ENV Telnet
Environment Option
Выб. 1116
SUN-NFS Network
File System Protocol
Выб. 1094
POP3 Post
Office Protocol, Version 3
Выб. 1081,1082
SUN-RPC Remote
Procedure Call Protocol
Выб. 1057
PCMAIL Pcmail
Transport Protocol
Выб. 1056
NFILE A File
Access Protocol
Выб. 1037
-------- Mapping
between X.400(84) and RFC-822
Выб. 987,1026
NNTP Network
News Transfer Protocol
Выб. 977
HOSTNAME HOSTNAME
Protocol
Выб. 953
SFTP Simple
File Transfer Protocol
Выб. 913
RLP Resource
Location Protocol
Выб. 887
SUPDUP SUPDUP
Protocol
Выб. 734
-- 8811 --
2.5.
Экспериментальные протоколы
Experimental
Protocols
Протокол
Название
Статус RFC
========
=====================================
============ ====
MPP Message
Posting Protocol
Огр. 1204
ST-II Stream
Protocol Огр. 1190
SNMP-BULK Bulk Table
Retrieval with the SNMP Огр. 1187
DNS-RR New DNS RR
Definitions Огр. 1183
NTP-OSI NTP over
OSI Remote Operations
Огр. 1165
MSP Message
Send Protocol
Огр. 1159
EHF-MAIL Encoding
Header Field for Mail
Выб. 1154
DMF-MAIL Digest
Message Format for Mail
Выб. 1153
RDP Reliable
Data Protocol
Огр. 908,1151
-------- Mapping
between X.400(88) and RFC-822
Выб. 1148
TCP-ACO TCP
Alternate Checksum Option
Нерек. 1146
-------- Mapping
full 822 to Restricted 822
Выб. 1137
IP-DVMRP IP
Distance Vector Multicast Routing
Нерек. 1075
TCP-LDP TCP
Extensions for Long Delay Paths
Огр. 1072
IMAP2
Interactive Mail Access Protocol
Огр. 1176,1064
IMAP3
Interactive Mail Access Protocol
Огр. 120 acket
Video Protocol Огр. ISI-memo
-- 8822 --
2.6. Ознакомительные
протоколы
Informational
Protocols
Протокол
Название RFC
=======
===================================== ====
SNMP-TRAPS A Convention for Defining Traps for use with
SNMP 1215
DAS Directory
Assistance Service
1202
------- FYI on the
X Window System 1198
ODA Office
Document Architecture
1197
MD4 MD4
Message Digest Algorithm 1186
LPDP Line
Printer Daemon Protocol 1179
2.7. Устаревшие протоколы
Historic
Protocols
Протокол
Название
Статус RFC
=======
=====================================
============ ====
SGMP Simple
Gateway Monitoring Protocol
Нерек. 1028
HEMS High Level
Entity Management Protocol
Нерек. 1021
STATSRV Statistics
Server
Нерек. 996
POP2 Post
Office Protocol, Version 2
Нерек. 937
RATP Reliable
Asynchronous Transfer Protocol Нерек. 916
THINWIRE Thinwire
Protocol
Нерек. 914
HMP Host
Monitoring Protocol
Нерек. 869
GGP Gateway
Gateway Protocol
Нерек. 823
RTELNET Remote
Telnet Service Нерек. 818
CLOCK DCNET Time
Server Protocol
Нерек. 778
MPM Internet
Message Protocol
Нерек. 759
NETRJS Remote Job
Service
Нерек. 740
NETED Network
Standard Text Editor
Нерек. 569
RJE Remote Job
Entry
Нерек. 407
XNET Cross Net
Debugger
Нерек. IEN-158
NAMESERVER Host Name Server Protocol Нерек. IEN-116
MUX
Multiplexing Protocol
Нерек. IEN-90
GRAPHICS Graphics
Protocol
Нерек. NIC-24308
Міністерство Освіти України
Київський
Університет імені Тараса Шевченка
Факультет Кібернетики
Кафедра Теорії
Програмування
Курсова робота
На тему
Протоколи в локальних та
глобальних мережах на прикладі TCP/IP”
Виконавець:
Студент 3-го курсу
Групи ТП
Тягло О.О.
Науковий керівник
Доцент В.М. Волохов
Київ 1999р.
0.
Постановка задачи и результаты
С развитием
компьютерной техники широкое использование приобрели компьютерные сети. По
своему размеру, т.е. количеству машин и расстоянию между ними, они делятся на
локальные и глобальные. Примерами локальных могут быть сети вуза, предприятия,
нескольких фирм, находящихся недалеко друг от друга, глобальных – Internet.
Для передачи данных в сети
используются сетевые протоколы передачи данных. Некоторое время назад
существовало несколько протоколов несовместимых между собой, что зачастую
создавало большие проблемы при объединении сетей. Примером же универсального
протокола является семейство TCP/IP. История его возникновения
связана с задачей, поставленной после второй мировой войны правительством США.
Требовалось создать единую сеть, которая бы могла своими средствами находить
маршруты передачи их, а также в случае повреждения некоторых каналов связи
перенаправлять поток информации по другим каналам. При реализации этого проекта
были созданы отдельные представители семейства протоколов TCP/IP.
Сама сеть через некоторое время разрослась до необычайных размеров, её
представление сейчас известно всем как Internet.
В работе рассмотрены основные
моменты функционирования протоколов семейства TCP/IP.
В связи с особенностями протоколов
TCP/IP - широкая используемость как в локальных, так и
глобальных сетях, реализация практически во всех современных операционных
системах, можно смело говорить об их универсальности.
1. Введение
Семейство протоколов TCP/IP широко применяется во всем
мире для объединения компьютеров в сеть Internet, реализации обмена данными
межу машинами. Основное внимание уделено примерам, основанным на реализации
TCP/IP в ОС UNIX. Однако основные положения применимы ко всем реализациям
TCP/IP.
2. Основы TCP/IP
Термин "TCP/IP" обычно обозначает все, что
связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов,
прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP,
ARP, ICMP, TEL-NET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого
взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию
internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети,
объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.
2.1. Модуль
IP создает единую логическую сеть
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для
объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных
разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины.
Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими
требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что
каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым
заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не
требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела
надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной
подсети, могут обмениваться пакетами.
Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными
к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз
(шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по
определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет
шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет
направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.
Проблема доставки пакетов в такой системе решается
путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой
уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов,
обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.
2.2.
Структура связей протокольных модулей
Логическая структура сетевого программного обеспечения,
реализующего протоколы семейства TCP/IP в каждом узле сети internet, изображена
на рис.1. Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие
прямоугольники, - пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу рисунка
обозначает кабель сети Ethernet, которая используется в качестве примера
физической среды; "o" - это трансивер. Знак "*" –
обозначает IP-адрес, а "@" - адрес узла в сети Ethernet
(Ethernet-адрес). Понимание этой логической структуры является основой для
понимания всей технологии internet. В дальнейшем мы будем часто ссылаться на
эту схему.
Рисунок 1
2.3.
Терминология
Введем ряд базовых терминов, которые мы будем
использовать в дальнейшем.
Драйвер -
это программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером.
Модуль - это
программа, взаимодействующая с драйвером, сетевыми прикладными программами или
другими модулями.
Драйвер сетевого адаптера и, возможно, другие модули,
специфичные для физической сети передачи данных, предоставляют сетевой
интерфейс для протокольных модулей семейства TCP/IP.
Название блока данных, передаваемого по сети, зависит
от того, на каком уровне стека протоколов он находится. Блок данных, с которым
имеет дело сетевой интерфейс, называется кадром; если блок данных
находится между сетевым интерфейсом и модулем IP, то он называется IP-пакетом;
если он между модулем IP и модулем UDP, то - UDP-датаграммой; если между
модулем IP и модулем TCP, то - TCP-сегментом (или транспортным сообщением);
наконец, если блок данных находится на уровне сетевых прикладных процессов, то
он называется прикладным сообщением.
2.4. Потоки
данных
Рассмотрим потоки данных, проходящие через стек
протоколов, изображенный на рис.1. В случае использования протокола TCP
(Transmission Control Protocol - протокол управления передачей), данные
передаются между прикладным процессом и модулем TCP. Типичным прикладным
процессом, использующим протокол TCP, является модуль FTP (File Transfer
Protocol - протокол передачи файлов). Стек протоколов в этом случае будет
FTP/TCP/IP/ENET. При использовании протокола UDP (User Datagram Protocol -
протокол пользовательских датаграмм), данные передаются между прикладным
процессом и модулем UDP. Например, SNMP (Simple Network Management Protocol -
простой протокол управления сетью) пользуется транспортными услугами UDP. Его
стек протоколов выглядит так: SNMP/UDP/IP/ENET.
Модули TCP, UDP и драйвер Ethernet являются
мультиплексорами . Действуя как мультиплексоры, они переключают несколько
входов на один выход. Они также являются демультиплексорами . Как демультиплексоры, они переключают один вход на один из многих
выходов в соответствии с полем типа в заголовке протокольного блока данных
(рис.2).
Когда Ethernet-кадр попадает в драйвер сетевого
интерфейса Ethernet, он может быть направлен либо в модуль ARP (Address
Resolution Protocol - адресный протокол), либо в модуль IP (Internet Protocol -
межсетевой протокол). На то, куда должен быть направлен Ethernet-кадр,
указывает значение поля типа в заголовке кадра.
Если IP-пакет попадает в модуль IP, то содержащиеся в
нем данные могут быть переданы либо модулю TCP, либо UDP, что определяется
полем "протокол" в заголовке IP-пакета.
Если UDP-датаграмма попадает в модуль UDP, то на
основании значения поля "порт" в заголовке датаграммы определяется
прикладная программа, которой должно быть передано прикладное сообщение. Если
TCP-сообщение попадает в модуль TCP, то выбор прикладной программы, которой
должно быть передано сообщение, осуществляется на основе значения поля
"порт" в заголовке TCP-сообщения.
Мультиплексирование данных в обратную сторону
осуществляется довольно просто, так как из каждого модуля существует только
один путь вниз. Каждый протокольный модуль добавляет к пакету свой заголовок,
на основании которого машина, принявшая пакет, выполняет демультиплексирование.
Рисунок 2
Данные от прикладного процесса проходят через модули
TCP или UDP, после чего попадают в модуль IP и оттуда - на уровень сетевого
интерфейса.
Хотя технология internet поддерживает много различных
сред передачи данных, здесь мы будем предполагать использование Ethernet, так
как именно эта среда чаще всего служит физической основой для IP-сети. Машина
на рис.1 имеет одну точку соединения с Ethernet. Шестибайтный Ethernet-адрес
является уникальным для каждого сетевого адаптера и распознается драйвером.
Машина имеет также четырехбайтный IP-адрес. Этот адрес
обозначает точку доступа к сети на интерфейсе модуля IP с драйвером. IP-адрес
должен быть уникальным в пределах всей сети Internet.
Работающая машина всегда знает свой IP-адрес и
Ethernet-адрес.
2.5. Работа
с несколькими сетевыми интерфейсами
Машина может быть подключена одновременно к нескольким
средам передачи данных.
Для машин с несколькими сетевыми интерфейсами модуль
IP выполняет функции мультиплексора и демультиплексора . Схема аналогична рис.2.
Таким образом, он осуществляет мультиплексирование
входных и выходных данных в обоих направлениях. Модуль IP в данном случае
сложнее, чем в первом примере, так как может передавать данные между сетями.
Данные могут поступать через любой сетевой интерфейс и быть ретранслированы
через любой другой сетевой интерфейс. Процесс передачи пакета в другую сеть
называется ретрансляцией IP-пакета. Машина, выполняющая ретрансляцию,
называется шлюзом.
Как показано на рис.3, ретранслируемый пакет не передается модулям TCP или
UDP. Некоторые шлюзы вообще могут не иметь модулей TCP и UDP.
3. Ethernet
Кадр Ethernet содержит адрес назначения, адрес
источника, поле типа и данные. Размер адреса в Ethernet - 6 байт. Каждый
сетевой адаптер имеет свой Ethernet-адрес. Адаптер контролирует обмен
информацией, про исходящий в сети, и принимает адресованные ему Ethernet-кадры,
а также Ethernet-кадры с адресом "FF:FF:FF:FF:FF:FF" (в
16-ричной системе), который обозначает "всем", и используется при
широковещательной передаче.
Рисунок 3
В документации по TCP/IP термины шлюз (gateway)
и IP-маршрутизатор (IP-router) часто используются как синонимы. Мы сочли
возможным использовать более распространенный термин "шлюз".
Ethernet реализует метод МДКН/ОС (множественный доступ
с контролем несущей и обнаружением столкновений). Метод МДКН/ОС предполагает,
что все устройства взаимодействуют в одной среде, в каждый момент времени может
передавать только одно устройство, а принимать могут все одновременно. Если два
устройства пытаются передавать одновременно, то происходит столкновение
передач, и оба устройства после случайного (краткого) периода ожидания пытаются
вновь выполнить передачу.
3.1.
Аналогия с разговором
Хорошей аналогией взаимодействиям в среде Ethernet
может служить разговор группы вежливых людей в небольшой темной комнате. При
этом аналогией электрическим сигналам в коаксиальном кабеле служат звуковые
волны в комнате.
Каждый человек слышит речь других людей (контроль
несущей). Все люди в комнате имеют одинаковые возможности вести разговор
(множественный доступ), но никто не говорит слишком долго, так как все вежливы.
Если человек будет невежлив, то его попросят выйти (т.е. удалят из сети). Все
молчат, пока кто-то говорит. Если два человека начинают говорить одновременно,
то они сразу обнаруживают это, поскольку слышат друг друга (обнаружение
столкновений). В этом случае они замолкают и ждут некоторое время, после чего
один из них вновь начинает разговор. Другие люди слышат, что ведется разговор,
и ждут, пока он кончится, а затем могут начать говорить сами. Каждый человек
имеет собственное имя (аналог уникального Ethernet-адреса). Каждый раз, когда
кто-нибудь начинает говорить, он называет по имени того, к кому обращается, и
свое имя, например, "Слушай Петя, это Андрей, /*текст сообщения*/"
Если кто-то хочет обратиться ко всем, то он говорит: "Слушайте все, это
Андрей, /*текст сообщения*/" (широковещательная передача).
4. Протокол ARP
При посылке IP-пакета определяется Ethernet-адрес
назначения следующим образом: для отображения IP-адресов в Ethernet адреса используется протокол ARP (Address Resolution
Protocol – адресный протокол). Отображение выполняется только для отправляемых
IP-пакетов, так как только в момент отправки создаются заголовки IP и Ethernet.
4.1.
ARP-таблица для преобразования адресов
Преобразование адресов выполняется путем поиска в
таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит
строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса.
Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с
соответствующим IP-адресом. Ниже приведен пример упрощенной ARP-таблицы.
Таблица
1. IP-адрес Ethernet-адрес 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3 223.1.2.3 08:00:5A:21:A7:22 223.1.2.4 08:00:10:99:AC:54
Принято все байты 4-байтного IP-адреса записывать десятичными
числами, разделенными точками. При записи 6-байтного Ethernet-адреса каждый
байт указывается в 16-ричной системе и отделяется двоеточием.
ARP-таблица необходима потому, что IP-адреса и
Ethernet-адреса выбираются независимо, и нет какого-либо алгоритма для
преобразования одного в другой. Поэтому для определения искомого
Ethernet-адреса используется ARP-таблица.
4.3.
Запросы и ответы протокола ARP
Как же заполняется ARP-таблица? Она заполняется
автоматически модулем ARP, по мере необходимости. Когда с помощью существующей
ARP-таблицы не удается преобразовать IP-адрес, то происходит следующее:
1) По сети передается широковещательный ARP-запрос.
2) Исходящий IP-пакет ставится в очередь.
Каждый сетевой адаптер принимает широковещательные
передачи. Все драйверы Ethernet проверяют поле типа в принятом Ethernet-кадре и
передают ARP-пакеты модулю ARP. ARP-запрос можно интерпретировать так:
"Если ваш IP-адрес совпадает с указанным, то сообщите мне ваш
Ethernet-адрес". Пакет ARP-запроса выглядит примерно так:
Таблица
2. IP-адрес отправителя 223.1.2.1 Ethernet-адрес отправителя 08:00:39:00:2F:C3 Искомый IP-адрес 223.1.2.2 Искомый Ethernet-адрес <пусто>
Каждый модуль ARP проверяет поле искомого IP-адреса в
полученном ARP-пакете и, если адрес совпадает с его собственным IP-адресом, то
посылает ответ прямо по Ethernet-адресу отправителя запроса. ARP-ответ можно
интерпретировать так: "Да, это мой IP-адрес, ему соответствует такой-то
Ethernet-адрес". Пакет с ARP-ответом выглядит примерно так:
Таблица
3. IP-адрес отправителя 223.1.2.2 Ethernet-адрес отправителя 08:00:28:00:38:A9 Искомый IP-адрес 223.1.2.1 Искомый Ethernet-адрес 08:00:39:00:2F:C3
Этот ответ получает машина, сделавшая ARP-запрос.
Драйвер этой машины проверяет поле типа в Ethernet-кадре и передает ARP-пакет
модулю ARP. Модуль ARP анализирует ARP-пакет и добавляет запись в свою
ARP-таблицу.
Обновленная таблица выглядит следующим образом:
Таблица
4. IP-адрес Ethernet-адрес 223.1.2.1 08:00:39:00:2F:C3 223.1.2.2 08:00:28:00:38:A9 223.1.2.3 08:00:5A:21:A7:22 223.1.2.4 08:00:10:99:AC:54
4.4.
Продолжение преобразования адресов
Новая запись в ARP-таблице появляется автоматически,
спустя несколько миллисекунд после того, как она потребовалась. Как вы помните,
ранее на шаге 2 исходящий IP-пакет был поставлен в очередь. Теперь с
использованием обновленной ARP-таблицы выполняется преобразование IP-адреса в
Ethernet-адрес, после чего Ethernet-кадр передается по сети. Полностью порядок
преобразования адресов выглядит так:
1) По сети передается широковещательный ARP-запрос.
2) Исходящий IP-пакет ставится в очередь.
3) Возвращается ARP-ответ, содержащий информацию о
соответствии IP- и Ethernet-адресов. Эта информация заносится в ARP-таблицу.
4) Для преобразования IP-адреса в Ethernet-адрес у
IP-пакета, поставленного в очередь, используется ARP-таблица.
5) Ethernet-кадр передается по сети Ethernet.
Короче говоря, если с помощью ARP-таблицы не удается
сразу осуществить преобразование адресов, то IP-пакет ставится в очередь, а
необходимая для преобразования информация получается с помощью запросов и
ответов протокола ARP, после чего IP-пакет передается по назначению.
Если в сети нет машины с искомым IP-адресом, то
ARP-ответа не будет и не будет записи в ARP-таблице. Протокол IP будет
уничтожать IP-пакеты, направляемые по этому адресу. Протоколы верхнего уровня
не могут отличить случай повреждения сети Ethernet от случая отсутствия машины
с искомым IP-адресом.
Некоторые реализации IP и ARP не ставят в очередь
IP-пакеты на то время, пока они ждут ARP-ответов. Вместо этого IP-пакет просто
уничтожается, а его восстановление возлагается на модуль TCP или прикладной
процесс, работающий через UDP. Такое восстановление выполняется с помощью
таймаутов и повторных передач. Повторная передача сообщения проходит успешно,
так как первая попытка уже вызвала заполнение ARP-таблицы.
Следует отметить, что каждая машина имеет отдельную
ARP-таблицу для каждого своего сетевого интерфейса.
5. Межсетевой протокол IP
Модуль IP является базовым элементом технологии
internet, а центральной частью IP является его таблица маршрутов. Протокол IP
использует эту таблицу при принятии всех решений о маршрутизации IP-пакетов.
Содержание таблицы маршрутов определяется администратором сети. Ошибки при
установке маршрутов могут заблокировать передачи.
5.1. Прямая
маршрутизация
На рис.4 показана небольшая IP-сеть, состоящая из 3
машин: A, B и C. Каждая машина имеет такой же стек протоколов TCP/IP как на
рис.1. Каждый сетевой адаптер этих машин имеет свой Ethernet-адрес. Менеджер
сети должен присвоить машинам уникальные IP-адреса.
Рисунок 4 (IP-сеть
"development")
Когда A посылает IP-пакет B, то заголовок IP-пакета
содержит в поле отправителя IP-адрес узла A, а заголовок Ethernet-кадра
содержит в поле отправителя Ethernet-адрес A. Кроме этого, IP-заголовок
содержит в поле получателя IP-адрес узла B, а Ethernet-заголовок содержит в
поле получателя Ethernet-адрес B.
Таблица
5. Адрес отправитель Получатель IP-заголовок A B Ethrnet-заголовок A B
В этом простом примере протокол IP является
излишеством, которое мало что добавляет к услугам, предоставляемым сетью
Ethernet. Однако протокол IP требует дополнительных расходов на создание,
передачу и обработку IP-заголовка. Когда в машине B модуль IP получает IP-пакет
от машины A, он сопоставляет IP-адрес места назначения со своим и, если адреса
совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего уровня.
В данном случае при взаимодействии A с B используется
прямая маршрутизация.
5.2.
Косвенная маршрутизация
На рис.5 представлена
более реалистичная картина сети internet. В данном случае сеть internet состоит
из трех сетей Ethernet, на базе которых работают три IP-сети, объединенные
шлюзом D. Каждая IP-сеть включает четыре машины; каждая машина имеет свои
собственные IP- и Ethernet-адреса.
Рисунок 5
За исключением D все машины имеют стек протоколов,
аналогичный показанному на рис.1. Шлюз D соединяет все три сети и,
следовательно, имеет три IP-адреса и три Ethernet-адреса. Машина D имеет стек
протоколов TCP/IP, который содержит три модуля ARP и
три драйвера Ethernet. Обратим внимание на то, что машина D имеет только один
модуль IP.
Менеджер сети присваивает каждой сети Ethernet
уникальный номер, называемый IP-номером сети. На рис.5 IP-номера не показаны,
вместо них используются имена сетей.
Когда машина A посылает IP-пакет машине B, то процесс
передачи идет в пределах одной сети. При всех взаимодействиях между машинами,
подключенными к одной IP-сети, используется прямая маршрутизация, обсуждавшаяся
в предыдущем примере.
Когда машина D взаимодействует с машиной A, то это
прямое взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной E, то это прямое
взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной H, то это прямое
взаимодействие. Это так, поскольку каждая пара этих машин принадлежит одной
IP-сети.
Однако когда машина A взаимодействует с машинами,
включенными в другую IP-сеть, то взаимодействие уже не будет прямым. Машина A
должна использовать шлюз D для ретрансляции IP-пакетов в другую IP-сеть. Такое
взаимодействие называется косвенным.
Маршрутизация IP-пакетов выполняется модулями IP и
является прозрачной для модулей TCP, UDP и прикладных процессов.
Если машина A посылает машине E IP-пакет, то IP-адрес
и Ethernet-адрес отправителя соответствуют адресам A. IP-адрес места назначения
является адресом E, но поскольку модуль IP в A посылает IP-пакет через D,
Ethernet-адрес места назначения является адресом D.
Таблица
6. Адрес Отправитель Получатель IP-заголовок A E Ethrnet-заголовок A D
Модуль IP в машине D получает IP-пакет и проверяет
IP-адрес места назначения. Определив, что это не его IP-адрес, шлюз D посылает
этот IP-пакет прямо к E.
Таблица
7. Адрес отправитель Получатель IP-заголовок A E Ethrnet-заголовок D E
Итак, при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса
отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, а IP- и
Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя. При
косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.
В данном примере сеть internet является очень простой.
Реальные сети могут быть гораздо сложнее, так как могут содержать несколько
шлюзов и несколько типов физических сред передачи. В приведенном примере
несколько сетей Ethernet объединяются шлюзом для того, чтобы локализовать
широковещательный трафик в каждой сети.
5.3.
Правила маршрутизации в модуле IP
Выше мы показали, что происходит при передаче
сообщений, а теперь рассмотрим правила или алгоритм маршрутизации.
Для отправляемых IP-пакетов, поступающих от модулей
верхнего уровня, модуль IP должен определить способ доставки - прямой или
косвенный – и выбрать сетевой интерфейс. Этот выбор делается на основании
результатов поиска в таблице маршрутов.
Для принимаемых IP-пакетов, поступающих от сетевых
драйверов, модуль IP должен решить, нужно ли ретранслировать IP-пакет по другой
сети или передать его на верхний уровень. Если модуль IP решит, что IP-пакет
должен быть ретранслирован, то дальнейшая работа с ним осуществляется также,
как с отправляемыми IP-пакетами.
Входящий IP-пакет никогда не ретранслируется через тот
же сетевой интерфейс, через который он был принят.
Решение о маршрутизации принимается до того, как
IP-пакет передается сетевому драйверу, и до того, как происходит обращение к
ARP-таблице.
5.4.
IP-адрес
Менеджер сети присваивает IP-адреса машинам в
соответствии с тем, к каким IP-сетям они подключены. Старшие биты 4-х байтного
IP-адреса определяют номер IP-сети. Оставшаяся часть IP-адреса - номер узла
(хост-номер). Для машины из табл.1 с IP-адресом 223.1.2.1 сетевой номер равен
223.1.2, а хост-номер - 1. Напомним, что IP-адрес узла идентифицирует точку
доступа модуля IP к сетевому интерфейсу, а не всю машину.
Существуют 5 классов IP-адресов, отличающиеся
количеством бит в сетевом номере и хост-номере. Класс адреса определяется
значением его первого октета.
В табл.8 приведено соответствие классов адресов
значениям первого октета и указано количество возможных IP-адресов каждого
класса.
Таблица
8. Класс Диапазон значений первого октета Возможное количество сетей Возможное количество узлов A 1-126 126 16777214 B 128-191 16382 65534 C 192-223 2097150 254 D 224-239 - 268435456 E 240-247 - 134217728
Адреса класса A предназначены для использования в
больших сетях общего пользования. Они допускают большое количество номеров
узлов. Адреса класса B используются в сетях среднего размера, например, сетях
университетов и крупных компаний. Адреса класса C используются в сетях с небольшим
числом компьютеров. Адреса класса D используются при обращениях к группам
машин, а адреса класса E зарезервированы на будущее.
Некоторые IP-адреса являются выделенными и трактуются
по-особому. В выделенных IP-адресах все нули соответствуют либо данному узлу,
либо данной IP-сети, а IP-адреса, состоящие из всех единиц, используются при
широковещательных передачах. Для ссылок на всю IP-сеть в целом используется
IP-адрес с нулевым номером узла. Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет
которого равен 127. Он используется для тестирования программ и взаимодействия
процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу
127.0.0.1, то образуется как бы "петля". Данные не передаются по
сети, а возвращаются модулям верхнего уровня, как только что принятые. Поэтому
в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127.
5.5. Выбор
адреса
Прежде чем вы начнете использовать сеть с TCP/IP, вы
должны получить один или несколько официальных сетевых номеров. Выделением
номеров (как и многими другими вопросами) занимается DDN Network Information
Center (NIC). Выделение номеров производится бесплатно и занимает около недели.
Вы можете получить сетевой номер вне зависимости от того, для чего
предназначена ваша сеть. Даже если ваша сеть не имеет связи с объединенной
сетью Internet, получение уникального номера желательно, так как в этом случае
есть гарантия, что в будущем при включении в Internet или при подключении к
сети другой организации не возникнет конфликта адресов.
Одно из важнейших решений, которое необходимо принять
при установке сети, заключается в выборе способа присвоения IP-адресов вашим
машинам. Этот выбор должен учитывать перспективу роста сети. Иначе в дальнейшем
вам придется менять адреса. Когда к сети подключено несколько сотен машин,
изменение адресов становится почти невозможным.
Организации, имеющие небольшие сети с числом узлов до
126, должны запрашивать сетевые номера класса C. Организации с большим числом
машин могут получить несколько номеров класса C или номер класса B. Удобным
средством структуризации сетей в рамках одной организации являются подсети.
5.6.
Подсети
Адресное пространство сети internet может быть
разделено на непересекающиеся подпространства - "подсети", с каждой
из которых можно работать как с обычной сетью TCP/IP. Таким образом, единая
IP-сеть организации может строиться как объединение подсетей. Как правило,
подсеть соответствует одной физической сети, например, одной сети Ethernet.
Конечно, использование подсетей необязательно. Можно
просто назначить для каждой физической сети свой сетевой номер, например, номер
класса C. Однако такое решение имеет два недостатка. Первый, и менее
существенный, заключается в пустой трате сетевых номеров. Более серьезный
недостаток состоит в том, что если ваша организация имеет несколько сетевых
номеров, то машины вне ее должны поддерживать записи о маршрутах доступа к
каждой из этих IP-сетей. Таким образом, структура IP-сети организации
становится видимой для всего мира. При каких-либо изменениях в IP-сети информация
о них должна быть учтена в каждой из машин, поддерживающих маршруты доступа к
данной IP-сети.
Подсети позволяют избежать этих недостатков. Ваша
организация должна получить один сетевой номер, например, номер класса B.
Стандарты TCP/IP определяют структуру IP-адресов. Для IP-адресов класса B
первые два октета являются номером сети. Оставшаяся часть IP-адреса может
использоваться как угодно. Например, вы можете решить, что третий октет будет
определять номер подсети, а четвёртый октет - номер узла в ней. Вы должны
описать конфигурацию подсетей в файлах, определяющих маршрутизацию IP-пакетов.
Это описание является локальным для вашей организации и не видно вне ее. Все
машины вне вашей организации видят одну большую IP-сеть. Следовательно, они
должны поддерживать только маршруты доступа к шлюзам, соединяющим вашу IP-сеть
с остальным миром. Изменения, происходящие в IP-сети организации, не видны вне
ее. Вы легко можете добавить новую подсеть, новый шлюз и т.п.
5.7. Как
назначать номера сетей и подсетей
После того, как решено использовать подсети или
множество IP-сетей, вы должны решить, как назначать им номера. Обычно это
довольно просто. Каждой физической сети, например, Ethernet или Token Ring,
назначается отдельный номер подсети или номер сети. В некоторых случаях имеет
смысл назначать одной физической сети несколько подсетевых номеров. Например,
предположим, что имеется сеть Ethernet, охватывающая три здания. Ясно, что при
увеличении числа машин, подключенных к этой сети, придется ее разделить на несколько
отдельных сетей Ethernet. Для того чтобы избежать необходимости менять
IP-адреса, когда это произойдет, можно заранее выделить для этой сети три
подсетевых номера - по одному на здание. (Это полезно и в том случае, когда не планируется физическое деление сети. Просто такая адресация позволяет сразу определить, где находится та или иная машина). Однако прежде, чем выделять три
различных подсетевых номера одной физической сети, тщательно проверьте, что все
ваши программы способны работать в такой среде.
Вы также должны выбрать "маску подсети". Она
используется сетевым программным обеспечением для выделения номера подсети из
IP-адресов. Биты IP-адреса, определяющие номер IP-сети, в маске подсети должны
быть равны 1, а биты, определяющие номер узла, в маске подсети должны быть
равны 0. Как уже отмечалось, стандарты TCP/IP определяют количество октетов,
задающих номер сети. Часто в IP-адресах класса B третий октет используется для
задания номера подсети. Это позволяет иметь 256 подсетей, в каждой из которых может
быть до 254 узлов. Маска подсети в такой системе равна 255.255.255.0. Но, если
в вашей сети должно быть больше подсетей, а в каждой подсети не будет при этом
более 60 узлов, то можно использовать маску 255.255.255.192. Это позволяет
иметь 1024 подсети и до 62 узлов в каждой. (Напомним, что номера узлов 0 и
"все единицы" используются особым образом.)
Обычно маска подсети указывается в файле стартовой
конфигурации сетевого программного обеспечения. Протоколы TCP/IP позволяют
также запрашивать эту информацию по сети.
5.8. Имена
Людям удобнее называть машины по именам, а не числами.
Например, у машины по имени alpha может быть IP-адрес 223.1.2.1. В маленьких
сетях информация о соответствии имен IP-адресам хранится в файлах
"hosts" на каждом узле. Конечно, название файла зависит от конкретной
реализации. В больших сетях эта информация хранится на сервере и доступна по
сети. Несколько строк из файла "hosts" могут выглядеть примерно так:
223.1.2.1 alpha
223.1.2.2 beta
223.1.2.3 gamma
223.1.2.4 delta
223.1.3.2 epsilon
223.1.4.2 iota
В
первом столбце - IP-адрес, во втором - название машины.
В большинстве случаев файлы "hosts" могут
быть одинаковы на всех узлах. Заметим, что об узле delta в этом файле есть
всего одна запись, хотя он имеет три IP-адреса. Узел delta доступен по любому
из этих IP-адресов. Какой из них используется, не имеет значения. Когда узел
delta получает IP-пакет и проверяет IP-адрес места назначения, то он опознает
любой из трех своих IP-адресов.
IP-сети также могут иметь имена. Если у вас есть три
IP-сети, то файл "networks" может выглядеть примерно так:
223.1.2 development
223.1.3 accounting
223.1.4 factory
В
первой колонке - сетевой номер, во второй - имя сети.
В данном примере alpha является узлом номер 1 в сети
development, beta является узлом номер 2 в сети development и т.д.
Показанный выше файл hosts удовлетворяет потребности
пользователей, но для управления сетью internet удобнее иметь названия всех
сетевых интерфейсов. Менеджер сети, возможно, заменит строку, относящуюся к
delta:
223.1.2.4 devnetrouter delta
223.1.3.1 accnetrouter
223.1.4.1 facnetrouter
Эти три строки файла hosts задают каждому IP-адресу
узла delta символьные имена. Фактически, первый IP-адрес имеет два имени:
"devnetrouter" и "delta", которые являются синонимами. На
практике имя "delta" используется как общеупотребительное имя машины,
а остальные три имени - для администрирования сети.
Файлы hosts и networks используются командами
администрирования и прикладными программами. Они не нужны собственно для работы
сети internet, но облегчают ее использование.
5.9.
IP-таблица маршрутов
Как модуль IP узнает, какой именно сетевой интерфейс
нужно использовать для отправления IP-пакета? Модуль IP осуществляет поиск в
таблице маршрутов. Ключом поиска служит номер IP-сети, выделенный из IP-адреса
места назначения IP-пакета.
Таблица маршрутов содержит по одной строке для каждого
маршрута. Основными столбцами таблицы маршрутов являются номер сети, флаг
прямой или косвенной маршрутизации, IP-адрес шлюза и номер сетевого интерфейса.
Эта таблица используется модулем IP при обработке каждого отправляемого
IP-пакета.
В большинстве систем таблица маршрутов может быть
изменена с помощью команды "route". Содержание таблицы маршрутов
определяется менеджером сети, поскольку менеджер сети присваивает машинам
IP-адреса.
5.10.
Подробности прямой маршрутизации
Рассмотрим более подробно, как происходит
маршрутизация в одной физической сети.
Таблица маршрутов в узле alpha выглядит так:
Таблица
9. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса Development прямая <пусто> 1
В данном простом примере все узлы сети имеют
одинаковые таблицы маршрутов.
Для сравнения ниже представлена та же таблица, но
вместо названия сети указан ее номер.
Таблица
10. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса 223.1.2 прямая <пусто> 1
5.11.
Порядок прямой маршрутизации
Узел alpha посылает IP-пакет узлу beta. Этот пакет
находится в модуле IP узла alpha, и IP-адрес места назначения равен IP-адресу
beta (223.1.2.2). Модуль IP с помощью маски подсети выделяет номер сети из
IP-адреса и ищет соответствующую ему строку в таблице маршрутов. В данном
случае подходит первая строка.
Остальная информация в найденной строке указывает на
то, что машины этой сети доступны напрямую через интерфейс номер 1. С помощью
ARP-таблицы выполняется преобразование IP-адреса в соответствующий
Ethernet-адрес, и через интерфейс 1 Ethernet-кадр посылается узлу beta.
Если прикладная программа пытается послать данные по
IP-адресу, который не принадлежит сети development, то модуль IP не сможет
найти соответствующую запись в таблице маршрутов. В этом случае модуль IP
отбрасывает IP-пакет. Некоторые реализации протокола возвращают сообщение об
ошибке "Сеть не доступна".
5.12.
Подробности о косвенной маршрутизации
Теперь рассмотрим более сложный порядок маршрутизации
в IP-сети, изображенной на рис.5 (в данном случае A – alfa, D – delta, E – epsilon, I - iota).
Таблица маршрутов в узле alpha выглядит так:
Таблица
11. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса Development Прямая <пусто> 1 Accouting Косвенная Devnetrouter 1 Factory Косвенная Devnetrouter 1
Та же таблица с IP-адресами вместо названий.
Таблица
12. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса 223.1.2 Прямая <пусто> 1 223.1.3 Косвенная 223.1.2.4 1 223.1.4 косвенная 223.1.2.4 1
В столбце "шлюз" таблицы маршрутов узла
alpha указывается IP-адрес точки соединения узла delta с сетью development.
5.13.
Порядок косвенной маршрутизации
Узел alpha посылает IP-пакет узлу epsilon. Этот пакет
находится в модуле IP узла alpha, и IP-адрес места назначения равен IP-адресу
узла epsilon (223.1.3.2). Модуль IP выделяет сетевой номер из IP-адреса
(223.1.3) и ищет соответствующую ему строку в таблице маршрутов. Соответствие
находится во второй строке.
Запись в этой строке указывает на то, что машины
требуемой сети доступны через шлюз devnetrouter. Модуль IP в узле alpha
осуществляет поиск в ARP-таблице, с помощью которого определяет Ethernet-адрес,
соответствующий IP-адресу devnetrouter. Затем IP-пакет, содержащий IP-адрес места
назначения epsilon, посылается через интерфейс 1 шлюзу devnetrouter.
IP-пакет принимается сетевым интерфейсом в узле delta
и передается модулю IP. Проверяется IP-адрес места назначения, и, поскольку он
не соответствует ни одному из собственных IP-адресов delta, шлюз решает
ретранслировать IP-пакет.
Модуль IP в узле delta выделяет сетевой номер из
IP-адреса места назначения IP-пакета (223.1.3) и ищет соответствующую запись в
таблице маршрутов. Таблица маршрутов в узле delta выглядит так:
Таблица
13. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса Development прямая <пусто> 1 Accouting прямая <пусто> 2 Factory прямая <пусто> 3
Та же таблица с IP-адресами вместо названий:
Таблица
14. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса 223.1.2 прямая <пусто> 1 223.1.3 прямая <пусто> 2 223.1.4 прямая <пусто> 3
Соответствие находится во второй строке. Теперь модуль
IP напрямую посылает IP-пакет узлу epsilon через интерфейс номер 3. Пакет
содержит IP- и Ethernet-адреса места назначения равные epsilon.
Узел epsilon принимает IP-пакет, и его модуль IP
проверяет IP-адрес места назначения. Он соответствует IP-адресу epsilon,
поэтому содержащееся в IP-пакете сообщение передается протокольному модулю
верхнего уровня.
6. Установка маршрутов
До сих пор мы рассматривали то, как используется
таблица маршрутов для маршрутизации IP-пакетов. Но откуда берется информация в
самой таблице маршрутов? В данном разделе мы рассмотрим методы, позволяющие
поддерживать корректность таблиц маршрутов.
6.1.
Фиксированные маршруты
Простейший способ проведения маршрутизации состоит в
установке маршрутов при запуске системы с помощью специальных команд. Этот
метод можно применять в относительно маленьких IP-сетях, в особенности, если их
конфигурации не часто меняются.
На практике большинство машин автоматически формирует
таблицы маршрутов. Например, UNIX добавляет записи о IP-сетях, к которым есть
непосредственный доступ. Стартовый файл может содержать команды
ifconfig ie0 128.6.4.4 netmask 255.255.255.0
ifconfig ie1 128.6.5.35 netmask 255.255.255.0
Они
показывают, что существуют два сетевых интерфейса, и устанавливают их
IP-адреса.
Система может автоматически создать две записи в таблице
маршрутов:
Таблица
15. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса 128.6.4 прямая <пусто> ie0 128.6.5 прямая <пусто> ie1
Эти записи определяют, что IP-пакеты для локальных
подсетей 128.6.4 и 128.6.5 должны посылаться через указанные интерфейсы.
В стартовом файле могут быть команды, определяющие
маршруты доступа к другим IP-сетям. Например:
route add 128.6.2.0 128.6.4.1 1
route add 128.6.6.0 128.6.5.35 0
Эти команды показывают, что в таблицу маршрутов должны
быть добавлены две записи. Первый адрес в командах является IP-адресом сети,
второй адрес указывает шлюз, который должен использоваться для доступа к данной
IP-сети, а третий параметр является метрикой. Метрика показывает, на каком
"расстоянии" находится описываемая IP-сеть. В данном случае метрика -
это количество шлюзов на пути между двумя IP-сетями. Маршруты с метрикой 1 и
более определяют первый шлюз на пути к IP-сети. Маршруты с метрикой 0
показывают, что никакой шлюз не нужен - данный маршрут задает дополнительный
сетевой номер локальной IP-сети.
Таким образом, команды, приведенные в примере, говорят
о том, что для доступа к IP-сети 128.6.2 должен использоваться шлюз 128.6.4.1,
а IP-сеть 128.6.6 - это просто дополнительный номер для физической сети,
подключенной к интерфейсу 128.6.5.35.
Таблица
16. Сеть Флаг вида маршрутизации Шлюз Номер интерфейса 128.6.2 косвенная 128.6.4.1 ie0 128.6.6 прямая <пусто> ie1
Можно определить маршрут по умолчанию, который
используется в тех случаях, когда IP-адрес места назначения не встречается в
таблице маршрутов явно. Обычно маршрут по умолчанию указывает IP-адрес шлюза,
который имеет достаточно информации для маршрутизации IP-пакетов со всеми
возможными адресами назначения.
Если ваша IP-сеть имеет всего один шлюз, тогда все,
что нужно сделать, - это установить единственную запись в таблице маршрутов,
указав этот шлюз как маршрут по умолчанию. После этого можно не заботиться о
формировании маршрутов в других узлах. (Конечно, сам шлюз требует больше
внимания.)
6.2.
Перенаправление маршрутов
Большинство экспертов по межсетевому взаимодействию
рекомендуют оставлять решение проблем маршрутизации шлюзам. Плохо иметь на
каждой машине большую таблицу маршрутов. Дело в том, что при каких-либо
изменениях в IP-сети приходится менять информацию во всех машинах. Например,
при отключении какого-нибудь канала связи для восстановления нормальной работы
нужно ждать, пока кто-то заметит это изменение в конфигурации IP-сети и внесет
исправления во все таблицы маршрутов.
Простейший способ поддержания адекватности маршрутов
заключается в том, что изменение таблицы маршрутов каждой машины выполняется по
командам только одного шлюза. Этот шлюз должен быть установлен как маршрут по
умолчанию. (В ОС UNIX это делается командой "route add default 128.6.4.27
1", где 128.6.4.27 является IP-адресом шлюза.) Как было описано выше,
каждая машина посылает IP-пакет шлюзу по умолчанию в том случае, когда не
находит лучшего маршрута. Однако когда в IP-сети есть несколько шлюзов, этот
метод работает не так хорошо. Кроме того, если таблица маршрутов имеет только
одну запись о маршруте по умолчанию, как использовать другие шлюзы, если это
более выгодно? Ответ состоит в том, что большинство шлюзов способны выполнять
"перенаправление" в тех случаях, когда они получают IP-пакеты, для
которых существуют более выгодные маршруты. "Перенаправление"
является специальным типом сообщения протокола ICMP (Internet Control Message
Protocol - протокол межсетевых управляющих сообщений). Сообщение о
перенаправлении содержит информацию, которую можно интерпретировать так:
"В будущем для IP-адреса XXXX используйте шлюз YYYY, а не меня".
Корректные реализации TCP/IP должны использовать сообщения о перенаправлении
для добавления записей в таблицу маршрутов. Предположим, таблица маршрутов в
начале выглядит следующим образом:
Таблица
17. Адрес назначения Флаг вида маршрутизации Шлюз Интерфейс 127.0.0 косвенная <пусто> lo0 128.6.4 прямая <пусто> pe0 Default прямая 128.6.4.27 pe0
Эта
таблица содержит запись о локальной IP-сети 128.6.4 и маршрут по умолчанию,
указывающий шлюз 128.6.4.27. Допустим, что существует шлюз 128.6.4.30, который
является лучшим путем доступа к IP-сети 128.6.7. Как им воспользоваться?
Предположим, что нужно посылать IP-пакеты по IP-адресу 128.6.7.23. Первый
IP-пакет пойдет на шлюз по умолчанию, так как это единственный подходящий
маршрут, описанный в таблице. Однако шлюз 128.6.4.27 знает, что существует
лучший маршрут, проходящий через шлюз 128.6.4.30. (Как он узнает об этом, мы
сейчас не рассматриваем. Существует довольно простой метод определения лучшего
маршрута.) В этом случае шлюз 128.6.4.27 возвращает сообщение перенаправления,
где указывает, что IP-пакеты для узла 128.6.7.23 должны посылаться через шлюз
128.6.4.30. Модуль IP на машине-отправителе должен добавить запись в таблицу
маршрутов:
Таблица
18. Адрес назначения Флаг вида маршрутизации Шлюз Интерфейс 128.6.7.23 косвенная 128.6.4.30 pe0
Все последующие IP-пакеты для узла 128.6.7.23 будут
посланы прямо через указанный шлюз.
До сих пор мы рассматривали способы добавления
маршрутов в IP-таблицу, но не способы их исключения. Что случится, если шлюз
будет выключен? Хотелось бы иметь способ возврата к маршруту по умолчанию после
того, как какой-либо маршрут разрушен. Однако если шлюз вышел из строя или был
выключен, то он уже не может послать сообщение перенаправления. Поэтому должен
существовать метод определения работоспособности шлюзов, с которыми ваша машина
связана непосредственно. Лучший способ обнаружения неработающих шлюзов основан
на выявлении "плохих" маршрутов. Модуль TCP поддерживает различные
таймеры, которые помогают ему определить разрыв соединения. Когда случается
сбой, то можно пометить маршрут как "плохой" и вернуться к маршруту
по умолчанию. Аналогичный метод может использоваться при обработке ошибок шлюза
по умолчанию. Если два шлюза отмечены как шлюзы по умолчанию, то машина может
использовать их по очереди, переключаясь между ними при возникновении сбоев.
6.3.
Слежение за маршрутизацией
Заметим, что сообщения перенаправления не могут
использоваться самими шлюзами. Перенаправление - это просто способ оповещения
обычного узла о том, что нужно использовать другой шлюз. Сами шлюзы должны
иметь полную картину о положении дел в сети internet и уметь вычислять
оптимальные маршруты доступа к каждой подсети. Обычно они поддерживают эту
картину, обмениваясь информацией между собой. Для этой цели существуют
несколько специальных протоколов маршрутизации. Один из способов, с помощью
которого узлы могут определять действующие шлюзы, состоит в слежении за обменом
сообщениями между ними. Для большинства протоколов маршрутизации существует
программное обеспечение, позволяющее обычным узлам осуществлять такое слежение.
При этом на узлах поддерживается полная картина положения дел в сети internet
точно так же, как это делается в шлюзах.
Динамическая корректировка таблицы маршрутов позволяет посылать
IP-пакеты по оптимальным маршрутам.
Таким образом, слежение за маршрутизацией в некотором
смысле "решает" проблему поддержания корректности таблиц маршрутов.
Однако существуют несколько причин, по которым этот метод применять не
рекомендуется. Наиболее серьезной проблемой является то, что протоколы
маршрутизации пока еще подвергаются частым пересмотрам и изменениям. Появляются
новые протоколы маршрутизации. Эти изменения должны учитываться в программном
обеспечении всех машин.
Несколько более специальная проблема связана с
бездисковыми рабочими станциями. По своей природе бездисковые машины сильно
зависят от сети и от файл-серверов, с которых они осуществляют загрузку
программ, и где располагается их область своппинга. Исполнение программ,
следящих за широковещательными передачами в сети, на бездисковых машинах
связано с большими трудностями. Протоколы маршрутизации построены в основном на
широковещательных передачах. Например, все сетевые шлюзы могут широковещательно
передавать содержание своих таблиц маршрутов через каждые 30 секунд. Программы,
которые следят за такими передачами, должны быть загружены на бездисковые
станции через сеть. На достаточно занятой машине программы, которые не
используются в течение нескольких секунд, обычно отправляются в область своппинга.
Поэтому программы, следящие за маршрутизацией, большую часть времени находятся
в своппинге. Когда они вновь активизируются, должна производиться подкачка из
своппинга. Как только посылается широковещательное сообщение, все машины
активизируют программы, следящие за маршрутизацией. Это приводит к тому, что
многие бездисковые станции будут выполнять подкачку из своппинга в одно и тоже
время. Поэтому в сети возникнет временная перегрузка. Таким образом, исполнение
программ, прослушивающих широковещательные передачи, на бездисковых рабочих
станциях очень нежелательно.
6.4.
Протокол ARP с представителем
Протокол ARP с представителем является альтернативным
методом, позволяющим шлюзам принимать все необходимые решения о маршрутизации.
Он применяется в сетях с широковещательной передачей, где для отображения
IP-адресов в сетевые адреса используется протокол ARP или ему подобный. Здесь
мы вновь будем предполагать, что имеем дело с сетью Ethernet.
Во многом метод, реализуемый протоколом ARP с
представителем, аналогичен использованию маршрутов по умолчанию и сообщений
перенаправления. Но протокол ARP с представителем не затрагивает таблиц
маршрутов, все делается на уровне адресов Ethernet. Протокол ARP с
представителем может использоваться либо для маршрутизации IP-пакетов ко всем
сетям, либо только в локальной сети, либо в какой-то комбинации подсетей. Проще
всего продемонстрировать его использование при работе со всеми адресами.
Чтобы использовать протокол, нужно настроить узел так,
будто все машины в мире подключены непосредственно к вашей локальной сети
Ethernet. В ОС UNIX это делается командой "route add default 128.6.4.2
0", где 128.6.4.2 - IP-адрес вашего узла. Как уже отмечалось, метрика 0
говорит о том, что все IP-пакеты, которым подходит данный маршрут, должны
посылаться напрямую по локальной сети.
Когда нужно послать IP-пакет узлу в локальной сети
Ethernet, ваша машина должна определить Ethernet-адрес этого узла. Для этого
она использует ARP-таблицу. Если в ARP-таблице уже есть запись, соответствующая
IP-адресу места назначения, то из нее просто берется Ethernet-адрес, и кадр,
содержащий IP-пакет, отправляется. Если такой записи нет, то посылается
широковещательный ARP-запрос. Узел с искомым IP-адресом назначения принимает
его и в ARP-ответе сообщает свой Ethernet-адрес. Эти действия соответствуют
обычному протоколу ARP, описанному выше.
Протокол ARP с представителем основан на том, что
шлюзы работают как представители удаленных узлов. Предположим, в подсети
128.6.5 имеется узел 128.6.5.2 (узел A). Он желает послать IP-пакет узлу
128.6.4.194, который подключен к другой сети Ethernet (узел B). Существует шлюз
с IP-адресом 128.6.5.1, соединяющий две подсети (шлюз R).
Если в ARP-таблице узла A нет маршрута доступа к узлу
B, то узел A посылает ARP-запрос узлу B. Фактически машина A спрашивает:
"Если кто-нибудь знает Ethernet-адрес узла 128.6.4.194, сообщите мне
его". Узел B не может ответить на запрос самостоятельно. Он подключен к
другой сети Ethernet и никогда даже не увидит этот ARP-запрос. Однако шлюз R
может работать от его имени. Шлюз R отвечает: "Я здесь, IP-адресу
128.6.4.194 соответствует Ethernet-адрес 2:7:1:0:EB:CD", где 2:7:1:0:EB:CD
в действительности является Ethernet-адресом шлюза. Это создает иллюзию, что
узел 128.6.4.194 подключен непосредственно к той же локальной сети Ethernet,
что и узел A, и имеет Ethernet-адрес 2:7:1:0:EB:CD. Когда узел A захочет
послать новый IP-пакет узлу B, он использует указанный Ethernet-адрес. Кадр,
содержащий IP-пакет, попадет к шлюзу R, а он переправит его по назначению.
Заметим, что полученный эффект такой же, как если бы в
таблице маршрутов была запись
Таблица
19. Адрес назначения Флаг вида маршрутизации Шлюз Интерфейс 128.6.4.194 косвенная 128.6.5.1 pe0
за
исключением того, что маршрутизация выполняется на уровне модуля ARP, а не
модуля IP.
Обычно рекомендуется использовать таблицу маршрутов,
так как архитектура протоколов TCP/IP предусматривает выполнение маршрутизации
на межсетевом уровне. Однако иногда протокол ARP с представителем очень
полезен. Он может помочь в следующих случаях:
1)в IP-сети есть узел, который не умеет работать с
подсетями;
2)в IP-сети есть узел, который не может
соответствующим образом реагировать на сообщения перенаправления;
3)нежелательно выбирать какой-либо шлюз как маршрут по
умолчанию;
4)программное обеспечение не способно
восстанавливаться при сбоях на маршрутах.
Иногда протокол ARP с представителем выбирают из-за
удобства. Дело в том, что он упрощает работу по начальной установке таблицы
маршрутов. Даже в простейших IP-сетях требуется устанавливать маршрут по
умолчанию, то есть использовать команду типа "route add default ...", как в ОС UNIX. При изменении IP-адреса
шлюза эту команду приходится менять во всех узлах. Если же использовать
протокол ARP с представителем, т.е. в команде установки маршрута по умолчанию
указать метрику 0, то при замене IP-адреса шлюза команду начальной установки
менять не придется, так как протокол ARP с представителем не требует явного
задания IP-адресов шлюзов. Любой шлюз может ответить на ARP-запрос.
Для того, чтобы избавить пользователей от обязательной
начальной установки маршрутов, некоторые реализации TCP/IP используют протокол
ARP с представителем по умолчанию в тех случаях, когда не находят подходящих
записей в таблице маршрутов.
7. Протокол UDP
Протокол UDP (User Datagram Protocol - протокол
пользовательских датаграмм) является одним из двух основных протоколов,
расположенных непосредственно над IP. Он предоставляет прикладным процессам
транспортные услуги, которые не многим отличаются от услуг, предоставляемых
протоколом IP. Протокол UDP обеспечивает ненадежную доставку датаграмм и не
поддерживает соединений из конца в конец. К заголовку IP-пакета он добавляет
два поля, одно из которых, поле "порт", обеспечивает
мультиплексирование информации между разными прикладными процессами, а другое
поле - "контрольная сумма" - позволяет поддерживать целостность
данных.
Примерами сетевых приложений, использующих UDP,
являются NFS (Network File System - сетевая файловая система) и SNMP (Simple
Network Management Protocol - простой протокол управления сетью).
7.1. Порты
Взаимодействие между прикладными процессами и модулем
UDP осуществляется через UDP-порты. Порты нумеруются начиная с нуля. Прикладной
процесс, предоставляющий некоторые услуги другим прикладным процессам (сервер),
ожидает поступления сообщений в порт, специально выделенный для этих услуг.
Сообщения должны содержать запросы на предоставление услуг. Они отправляются
процессами-клиентами.
Например, сервер SNMP всегда ожидает поступлений
сообщений в порт 161. Если клиент SNMP желает получить услугу, он посылает
запрос в UDP-порт 161 на машину, где работает сервер. В каждом узле может быть
только один сервер SNMP, так как существует только один UDP-порт 161. Данный
номер порта является общеизвестным, то есть фиксированным номером, официально
выделенным для услуг SNMP. Общеизвестные номера определяются стандартами
Internet.
Данные, отправляемые прикладным процессом через модуль
UDP, достигают места назначения как единое целое. Например, если
процесс-отправитель производит 5 записей в UDP-порт, то процесс-получатель
должен будет сделать 5 чтений. Размер каждого записанного сообщения будет
совпадать с размером каждого прочитанного. Протокол UDP сохраняет границы
сообщений, определяемые прикладным процессом. Он никогда не объединяет
несколько сообщений в одно и не делит одно сообщение на части.
7.2.
Контрольное суммирование
Когда модуль UDP получает датаграмму от модуля IP, он
проверяет контрольную сумму, содержащуюся в ее заголовке. Если контрольная
сумма равна нулю, то это означает, что отправитель датаграммы ее не
подсчитывал, и, следовательно, ее нужно игнорировать. Если два модуля UDP
взаимодействуют только через одну сеть Ethernet, то от контрольного
суммирования можно отказаться, так как средства Ethernet обеспечивают
достаточную степень надежности обнаружения ошибок передачи. Это снижает
накладные расходы, связанные с работой UDP. Однако рекомендуется всегда
выполнять контрольное суммирование, так как возможно в какой-то момент
изменения в таблице маршрутов приведут к тому, что датаграммы будут посылаться
через менее надежную среду.
Если контрольная сумма правильная (или равна нулю), то
проверяется порт назначения, указанный в заголовке датаграммы. Если к этому
порту подключен прикладной процесс, то прикладное сообщение, содержащееся в
датаграмме, становится в очередь для прочтения. В остальных случаях датаграмма
отбрасывается. Если датаграммы поступают быстрее, чем их успевает обрабатывать
прикладной процесс, то при переполнении очереди сообщений поступающие датаграммы
отбрасываются модулем UDP.
8. Протокол TCP
Протокол TCP предоставляет транспортные услуги,
отличающиеся от услуг UDP. Вместо ненадежной доставки датаграмм без
установления соединений, он обеспечивает гарантированную доставку с
установлением соединений в виде байтовых потоков.
Протокол TCP используется в тех случаях, когда
требуется надежная доставка сообщений. Он освобождает прикладные процессы от
необходимости использовать таймауты и повторные передачи для обеспечения
надежности. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP,
являются FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и TELNET.
Кроме того, TCP используют система X-Window, rcp (remote copy - удаленное
копирование) и другие "r-команды". Большие возможности TCP даются не
бесплатно. Реализация TCP требует большой производительности процессора и
большой пропускной способности сети. Внутренняя структура модуля TCP гораздо
сложнее структуры модуля UDP.
Прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP
через порты. Для отдельных приложений выделяются общеизвестные номера портов.
Например, сервер TELNET использует порт номер 23. Клиент TELNET может получать
услуги от сервера, если установит соединение с TCP-портом 23 на его машине.
Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то
модуль TCP на машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают общаться.
Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения,
называемого виртуальным каналом. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы
обоих оконечных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные могут
одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной процесс пишет
данные в TCP-порт, они проходят по сети, и другой прикладной процесс читает их
из своего TCP-порта.
Протокол TCP разбивает поток байт на пакеты; он не
сохраняет границ между записями. Например, если один прикладной процесс делает
5 записей в TCP-порт, то прикладной процесс на другом конце виртуального канала
может выполнить 10 чтений для того, чтобы получить все данные. Но этот же
процесс может получить все данные сразу, сделав только одну операцию чтения. Не
существует зависимости между числом и размером записываемых сообщений с одной
стороны и числом и размером считываемых сообщений с другой стороны.
Протокол TCP требует, чтобы все отправленные данные
были подтверждены принявшей их стороной. Он использует таймауты и повторные
передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается передавать
некоторое количество данных, не дожидаясь подтверждения приема ранее отправленных
данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует
окно уже отправленных, но еще неподтвержденных данных. Количество байт, которые
можно передавать без подтверждения, называется размером окна. Как правило,
размер окна устанавливается в стартовых файлах сетевого программного
обеспечения. Так как TCP-канал является дуплексным, то подтверждения для
данных, идущих в одном направлении, могут передаваться вместе с данными,
идущими в противоположном направлении. Приемники на обеих сторонах виртуального
канала выполняют управление потоком передаваемых данных для того, чтобы не
допускать переполнения буферов.
9. Протоколы прикладного уровня
Почему существуют два транспортных протокола TCP и
UDP, а не один из них? Дело в том, что они предоставляют разные услуги
прикладным процессам. Большинство прикладных программ пользуются только одним
из них. Вы выбираете тот протокол, который наилучшим образом соответствует
вашим потребностям. Если вам нужна надежная доставка, то лучшим может быть TCP.
Если вам нужна доставка датаграмм, то лучше может быть UDP. Если вам нужна
эффективная доставка по длинному и ненадежному каналу передачи данных, то лучше
может подойти протокол TCP. Если нужна эффективность на быстрых сетях с
короткими соединениями, то лучшим может быть протокол UDP. Если ваши
потребности не попадают ни в одну из этих категорий, то выбор транспортного
протокола не ясен. Однако прикладные программы могут устранять недостатки
выбранного протокола. Например, если вы выбрали UDP, а вам необходима
надежность, то прикладная программа должна обеспечить надежность. Если вы
выбрали TCP, а вам нужно передавать записи, то прикладная программа должна
вставлять маркеры в поток байтов так, чтобы можно было различить записи.
Какие же прикладные программы доступны в сетях с
TCP/IP? Общее их количество велико и продолжает постоянно увеличиваться.
Некоторые приложения существуют с самого начала развития internet. Например,
TELNET и FTP.
Протоколы прикладного уровня ориентированы на
конкретные прикладные задачи. Они определяют как процедуры по организации
взаимодействия определенного типа между прикладными процессами, так и форму
представления информации при таком взаимодействии. В этом разделе мы коротко
опишем некоторые из прикладных протоколов.
9.1.
Протокол TELNET
Протокол TELNET позволяет обслуживающей машине
рассматривать все удаленные терминалы как стандартные "сетевые виртуальные
терминалы" строчного типа, работающие в коде ASCII, а также обеспечивает
возможность согласования более сложных функций (например, локальный или
удаленный эхо-контроль, страничный режим, высота и ширина экрана и т.д.) TELNET
работает на базе протокола TCP. На прикладном уровне над TELNET находится либо
программа поддержки реального терминала (на стороне пользователя), либо
прикладной процесс в обсуживающей машине, к которому осуществляется доступ с
терминала.
Работа с TELNET походит на набор телефонного номера.
Пользователь набирает на клавиатуре что-то вроде telnet delta и получает
на экране приглашение на вход в машину delta.
9.2.
Протокол FTP
Протокол FTP (File Transfer Protocol - протокол
передачи файлов) распространен также широко как TELNET. Он является одним из
старейших протоколов семейства TCP/IP. Также как TELNET он пользуется
транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных
операционных систем, которые хорошо взаимодействуют между собой. Пользователь
FTP может вызывать несколько команд, которые позволяют ему посмотреть каталог
удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один
или несколько файлов.
9.3.
Протокол SMTP
Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol - простой
протокол передачи почты) поддерживает передачу сообщений (электронной почты)
между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного
хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP
допускает использование различных транспортных служб. Он может работать даже в
сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Протокол SMTP обеспечивает
как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение
нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP
располагается почтовая служба конкретных вычислительных систем.
9.4.
Протокол SNMP
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol -
простой протокол управления сетью) работает на базе UDP и предназначен для
использования сетевыми управляющими станциями. Он позволяет управляющим
станциям собирать информацию о положении дел в сети internet. Протокол
определяет формат данных, их обработка и интерпретация остаются на усмотрение
управляющих станций или менеджера сети.
10. Взаимозависимость протоколов семейства TCP/IP
В табл. 20 представлена схема взаимосвязей между
протоколами семейства TCP/IP.
Таблица
20. Прикладной уровень FTP TELNET SMTP <нет> TFTP DNS Сл. времени Эхо Транспортный уровень TCP GGP HMP EGP UDP Межсетевой уровень IP/ICMP Сетевой уровень Локальные сети ARPANET SATNET Пакетная радиосеть
11. Список использованной литературы
1)Ежемесячный журнал CHIP
2)Ежемесячный журнал “Компьютерное обозрение”.
3)Лекции спецкурса “Операционные системы
|
|
|
