Что обеспечивает протокол маршрутизации ИП

Этот протокол маршрутизации предназначен для сравнительно небольших и относительно однородных сетей. Маршрут характеризуется вектором расстояния до места назначения. Предполагается, что каждый маршрутизатор является отправной точкой нескольких маршрутов до сетей, с которыми он связан. Описания этих маршрутов хранится в специальной таблице, называемой маршрутной. Таблица маршрутизации RIP содержит по записи на каждую обслуживаемую машину (на каждый маршрут). Запись должна включать в себя:

• IP-адрес места назначения.
• Метрика маршрута (от 1 до 15; число шагов до места назначения).
• IP-адрес ближайшего маршрутизатора (gateway) по пути к месту назначения.
• Таймеры маршрута.

Периодически (раз в 30 сек) каждый маршрутизатор посылает широковещательно копию своей маршрутной таблицы всем соседям-маршрутизаторам, с которыми связан непосредственно. Маршрутизатор-получатель просматривает таблицу. Если в таблице присутствует новый путь или сообщение о более коротком маршруте, или произошли изменения длин пути, эти изменения фиксируются получателем в своей маршрутной таблице. Протокол RIP должен быть способен обрабатывать три типа ошибок:

Что такое маршрутизатор? Как он работает? Протоколы маршрутизации

Для подавления нестабильностей RIP должен использовать малое значение максимально возможного числа шагов (не более 16).

Медленное распространение маршрутной информации по сети создает проблемы при динамичном изменении маршрутной ситуации (система не поспевает за изменениями). Малое предельное значение метрики улучшает сходимость, но не устраняет проблему.

Протокол состояния связей OSPF

Протокол OSPF (Open Shortest Path Firs) является реализацией алгоритма состояния связей (он принят в 1991 году) и обладает многими особенностями, ориентированными на применение в больших гетерогенных сетях.

Протокол OSPF вычисляет маршруты в IP-сетях, сохраняя при этом другие протоколы обмена маршрутной информацией.

Непосредственно связанные маршрутизаторы называются «соседями». Каждый маршрутизатор хранит информацию о том, в каком состоянии по его мнению находится сосед. Маршрутизатор полагается на соседние маршрутизаторы и передает им пакеты данных только в том случае, если он уверен, что они полностью работоспособны. Для выяснения состояния связей маршрутизаторы-соседи достаточно часто обмениваются короткими сообщениями HELLO.

Для распространения по сети данных о состоянии связей маршрутизаторы обмениваются сообщениями другого типа. Эти сообщения называются router links advertisement — объявление о связях маршрутизатора (точнее, о состоянии связей). OSPF-маршрутизаторы обмениваются не только своими, но и чужими объявлениями о связях, получая в конце-концов информацию о состоянии всех связей сети. Эта информация и образует граф связей сети, который, естественно, один и тот же для всех маршрутизаторов сети.

Общая схема работы BGP такова. BGP-маршрутизаторы соседних АС, решившие обмениваться маршрутной информацией, устанавливают между собой соединения по протоколу BGP и становятся BGP-соседями (BGP-peers).

Протокол IP: маршрутизация | Курс «Компьютерные сети»

Далее BGP использует подход под названием path vector, являющийся развитием дистанционно-векторного подхода. BGP-соседи рассылают (анонсируют, advertise) друг другу векторы путей (path vectors). Вектор путей, в отличие от вектора расстояний, содержит не просто адрес сети и расстояние до нее, а адрес сети и список атрибутов (path attributes), описывающих различные характеристики маршрута от маршрутизатора-отправителя в указанную сеть. В дальнейшем для краткости мы будем называть набор данных, состоящих из адреса сети и атрибутов пути до этой сети, маршрутом в данную сеть.

Данных, содержащихся в атрибутах пути, должно быть достаточно, чтобы маршрутизатор-получатель, проанализировав их с точки зрения политики своей АС, мог принять решение о приемлемости или неприемлемости полученного маршрута.

Пара BGP-соседей устанавливает между собой соединение по протоколу TCP, порт 179. Соседи, принадлежащие разным АС, должны быть доступны друг другу непосредственно; для соседей из одной АС такого ограничения нет, поскольку протокол внутренней маршрутизации обеспечит наличие всех необходимых маршрутов между узлами одной автономной системы.

Поток информации, которым обмениваются BGP-соседи по протоколу TCP, состоит из последовательности BGP-сообщений. Максимальная длина сообщения 4096 октетов, минимальная — 19. Имеется 4 типа сообщений.

Источник: infopedia.su

Что такое TCP/IP

5 декабря 2021

История стека протоколов TCP/IP началась в 1972 году, с разработок на основе протокола NCP (Network Control Protocol). В 1976 г. осуществилась демонстрация передачи данных по трем различным сетям с использованием TCP (Transmission Control Protocol), а в 1978 г. TCP разделился на обособленные направления: TCP и IP (Internet Protocol), причем TCP отвечал за составление датаграмм из сообщений и его сборку в конечной точке, а IP контролировал транспортировку отдельных датаграмм. В январе 1983 года TCP/IP был принят в качестве официального стандарта Internet с четким описанием взаимодействующих уровней в технической документации RFC 1122.

Что такое TCP/IP

Протокол TCP/IP является обобщенной сетевой моделью, где описаны технологии передачи оцифрованных данных — составления пакетов, методик их передачи, маршрутизации, доставки, распаковки и взаимодействия с ПО. Для работы в интрасетях, базирующихся на стеке TCP/IP, всю информацию представляют специально сформированными блоками — IP-пакетами (IP packets) или IP-датаграммами (IP datagrams).

Основной принцип работы TCP/IP — это послойная группировка решений задач связи, причем пакеты данных пропускаются через все уровни сперва в прямом порядке перед отправкой на целевое устройство, а затем — в обратной последовательности для преобразования сообщения в первоначальный формат. Такой способ передачи данных позволяет стандартизировать процесс и не требует управления оборудованием и ПО.

TCP/IP дает самостоятельным сетям возможность подключения к Internet или объединения в частные интрасети с физическим соединением через IP-маршрутизаторы — оборудование, передающее пакеты внутри и между сетями.

Помимо сокета TCP/IP, группа протоколов представлена:

• ARP (Address Resolution Protocol), который задействуется при конвертации 32-разрядных IP-адресов в физические адреса (к примеру, в 48-разрядные адреса Ethernet);
• FTP (File Transfer Protocol), задействующим TCP-соединения при передаче файлов между устройствами;
• ICMP(Internet Control Message Protocol), служащим для отправки с IP-маршрутизатора сведений о сбоях и прочей управляющей информации на остальные IP-маршрутизаторы и центральные устройства сети. Передача ICMP-сообщений проводится в формате полей данных IP-датаграмм и неотъемлема к реализации для IP независимо от ее версии;
• IGMP (Internet Group Management Protocol), работающим с подсетями Internet, который поддерживает распространение IP-датаграмм в multicast-режиме между компьютерами, принадлежащими к той или иной группе;
• RARP (Reverse Address Resolution Protocol), преобразующим физические сетевые адреса в IP-адреса;
• POP3 (Post Office Protocol version 3) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), которые устанавливают формат сообщений, отправляемых по e-mail через SMTP-клиент на исходном устройстве на SMTP-сервер на принимающем;
• UDP (User Datagram Protocol), передающим блоки данных в формате UDP-датаграмм. Надежность UDP невысока, потому что информация, подтверждающая прием такой датаграммы, отправителем не получается.

Для установки связки клиента с сервером TCP/IP использует систему трехстороннего квитирования, которое позволяет передавать одновременно несколько соединенных сокетов TCP в прямом и обратном направлениях. При этом устройством и сервером синхронизация и согласование информационных блоков проводится перед запуском процесса обмена данными.

Протокол TCP

TCP-протокол применяется для установки подключений и при передаче пакетированной информации — TCP-сегментов, состоящих из заголовков TCP и данных. Надежность протокола TCP обеспечивается здесь проверкой контрольных сумм, определяющим сохранность данных, и сообщениями о приеме полученных данных без нарушений их состояния и смысла.

Установка и поддержка каналов связи между приложениями и устройствами осуществляется TCP-протоколом до тех пор, пока ими не будет завершен обмен данными. Также протоколом TCP определяется схема разбивки исходного сообщения по номерам и пакетам, повторной сборки пакетов, их отправки через маршрутизаторы, шлюзы безопасности и коммутаторы к устройствам назначения.

Востребованность TCP обусловлена его возможностью выполнять сквозную доставку данных из высокоуровневых протоколов, таких как Telnet и SSH, а также из протоколов почтовых отделений (POP). Кроме того, TCP применяется для установки доступа в интернет по протоколу передачи гипертекста (HTTP).

Протокол IP. Преобразование IP-адресов

Протокол IP (IP-модуль) — это система отправки пакетов данных (IP-датаграмм) через маршрутизаторы между устройствами, каждое из которых идентифицируется уникальным IP-адресом. Обмен данными между отправными приложениями или устройствами и пунктами назначения осуществляется с применением различных методов и структур, размещающих теги адресных строк в пакетах данных.

Определение прямого или опосредованного маршрута доставки, и уточнение типа сетевого интерфейса, для отправляемых с модулей верхнего уровня IP-пакетов, производится IP-модулем по итогам поисков в маршрутной таблице (APR). В качестве ключа поиска выступает номер IP-сети, выделяемый из IP-адреса точки получения IP-пакета. При этом решение о маршрутизации принимается перед отправкой IP-пакета на сетевой драйвер и перед использованием ARP-таблицы.

При получении IP-пакетов, переданных с сетевого драйвера, модулем IP определяется необходимость перенаправки IP-пакета по другой сети или передачи его уровнем выше. При выполнении ретрансляции последующая работа с таким IP-пакетом осуществляется по тому же принципу, что и с отправляемым. Ретрансляция входящего IP-пакета никогда не проводится по сетевому интерфейсу, с которого был принят пакет.

Чтобы имя хоста в сети Internet оказалось легким для запоминания, пользователь имеет возможность применить предусмотренную в протоколе TCP/IP систему имен, позволяющую присваивать имя в сети как с одноуровневой, так и с иерархической структурой. В случае работы в одноуровневой структуре необходимо обратиться к файлу /etc/hosts, содержащему таблицу преобразования имен всех имеющихся хостов в IP-адреса. Иерархическая структура имен (DNS) в TCP/IP поддерживается протоколом DOMAIN, реализованным демоном named. Применяя такой демон, можно преобразовывать символьные имена сетей и хостов в IP-адреса.

Разница TCP и IP протоколов

Несмотря на то, что TCP и IP используются совместно при доставке данных в пункт назначения в сети, они являются самостоятельными протоколами, выполняющими разные функции:

• TCP обеспечивает передачу данных и их доставку на конкретное IP-устройство или на заданные приложения;
• IP определяет IP-адреса приложений и устройств и отвечает за получение данных этими устройствами.

Проводя аналогию TCP/IP с работой смартфона, можно сравнить IP-адрес с номером телефона, выделенным устройству, а TCP — считать компьютерной сетевой версией технологии, активирующей звонок смартфона и дающей возможность разговора.

Для чего служит этот протокол и его особенности

На сегодняшний день стек TCP/IP применяется для поддержки всех популярных стандартов физического и канального уровней:

• в локальных сетях — Ethernet, Token Ring, FDDI;
• в глобальных сетях — как протокол работы аналоговых коммутируемых и выделенных линий SLIP, PPP и как протоколы территориальных сетей Х.25 и 150К.

Также TCP/IP используется во всемирной сети Internet и в самых разнообразных корпоративных сетях.

TCP/IP имеет перечень команд и средств, позволяющих осуществлять:

• транспортировку файлов к другим системам;
• вход в удаленные системы;
• выполнение команд в удаленной системе;
• распечатку файлов из удаленных систем;
• отправку электронных сообщений удаленным пользователям;
• ведение интерактивных диалогов с удаленными пользователями;
• управление сетями.

Создание протокола ТСР/IР для сети Internet обеспечивает этому стеку такие особенности, как возможность фрагментировать пакеты (что важно для работы в сложных сетях с разным для каждой составляющей максимальным объемом фрагмента передаваемых данных), гибкость системы адресации, дающая возможность внедрять в многосоставную сеть подсети с технологиями разного рода, и экономное применение рассылок широкого вещания, важное условие работы на низкоскоростных каналах связи в территориальных сетях.

Уровни стека TCP/IP

Структура TCP/IP базируется на модели DARPA, включающей четыре уровня:

• прикладной уровень (Application Layer) — решающий вопросы поддержки сеансов связи, трансформации данных, взаимодействия с пользователями и сетями. Этот уровень применяет стандарты интерфейса API, что обеспечивает передачу команд на выполнение заданных процессов;
• транспортный уровень (Transport Layer) — отвечающий за контроль доставки пакетов данных без дублирования и за повторный запрос информации при обнаружении ошибок. Благодаря этому процессы передачи данных полностью автоматизируются и не зависят от скорости и качества связи на отдельных участках интернета или внутри конкретных подсетей;
• межсетевой (сетевой) уровень (Internet Layer) — регламентирующий маршрутизацию, происходящую через запрос на определенный IP-адрес с использованием маски, причем для хостов, маркированных одной маской и находящихся в общей подсети, передача данных проходит напрямую. В других случаях информация проходит до точки назначения по промежуточным звеньям, а IP-адрес назначается по стандарту IPv4 или IPv6 (при условиях их несовместимости);
• канальный уровень (Network Access Layer) — поддерживает шифровку данных, разбивку их на пакеты и транспортировку по конкретным каналам. Также в функционал этого уровня входит измерение параметров сигналов, таких, например, как задержка ответов или расстояние между хостами.

На канальном уровне дается определение передачи данных при помощи аппаратных средств и других передающих устройств (драйверов, устройств компьютера, кабелей Ethernet, сетевых интерфейсных карт (NIC) и беспроводных систем) через сети.

Что такое порты и сокет

Поскольку процессы, происходящие на Application Layer, связаны с Transport Layer, но воспринимаются им как «секретные материалы» с информацией в виде шифровок, для уточненного распределения пакетов по сети ему необходимо точно знать IP-адрес и порт приемного пункта данных.

IP-адреса и привязанные к нему номера портов носят название сокетов. При этом IP-адрес уникален для каждого хоста, а порт привязан к тому или иному приложению. Порты с 0 до 1023 резервируются для ОС, остальные, в диапазоне от 1024 до 49151, условно не заняты и могут задействоваться сторонними приложениями. Например, порт 21 предназначен для FTP, порт 25 — для SMTP-сервера, порт 110 — для почтового сервера POP3.

Проблемы протокола TCP/IP

Активное использование интернета на мобильных устройствах и постоянного соединения, расширение сети Интернет и создание систем виртуализации привело к повышению спроса на IP-адреса и, как результат, к исчерпанию адресного пространства IPv4.

Израсходование резерва нераспределенных адресов протокола IPv4 (изначально их насчитывалось 4,22 миллиарда) привело к вводу ограничений на их выдачу и к постепенному переходу на IPv6. Помимо этого, есть перспективы сокращения дефицита IP-адресов при использовании технологии NAT (когда нескольким компьютерам присваивается общий внешний IP-адрес), применении прокси-серверов и внутрисетевой адресации, и виртуального хостинга веб-сайтов с доступом по доменному имени.

Собрать сервер

Собери свой сервер, под свои задачи и по минимальной цене!

Любой сервер можно сконфигурировать по-своему, изменив комплектующие или их количество на нужное Вам.

Источник: servergate.ru

Протоколы и IP: что нужно знать программисту

Работа устройств с Сетью требует от программиста грамотного подключения и реализации. Обычно эти процессы осуществляются посредством специальных «скриптов». Они работают по особым правилам и принципам. Носят название протоколов.

В данной статье будет рассказано о том, что собой представляет TCP IP. Также изучим виды протоколов, встречающиеся на практике. Предложенная информация будет одинакова полезна и разработчикам, и системным администраторам. Рядовым пользователям, увлекающимся Сетью и интернетом, соответствующие материалы тоже помогут.

Понятие протокола

Протокол – это специальный набор правил, который помогает проводить упорядочивание обмена данными между устройствами. Пример – телефоны или компьютеры. Сегодня существуют различные среды передачи данных. Один из наиболее популярных вариантов – стек протоколов TCP IP.

Он помогает поддерживать передачу файлов, а также удаленный вход в ту или иную систему. Электронная почта через этот «свод правил» тоже успешно реализовывается.

Что это

Протоколы TCP IP дают возможность проведения реализации модели соединения пакетов. Это – база для работы всего интернета. При применении соответствующего термина подразумевается вся Сеть, функционирующая за счет нескольких отдельных протоколов. А именно – TCP и IP.

Это – один из важнейших моментов в системном администрировании, веб разработке и коддинге. Набор протоколов предусматривает некоторые соглашения о межсетевом взаимодействии и маршрутизации. Через соответствующий инструментарий получается налаживать связь между посетителями университетов, исследовательских организаций, а также предприятий и государственных учреждений.

TCP – это…

Изучая протоколы TCP IP, пользователь должен понимать, о каких вообще элементах идет речь. Ранее было сказано, что под соответствующим термином подразумевают весь интернет, работающий через TCP, а также IP. Поэтому далее каждому понятию будет дано отдельное описание.

TCP – это протокол управления передачей. Он помогает устанавливать и поддерживать надежное соединение между девайсами. Отвечает за передачу электронных материалов, а также ведет контроль за объемом перенаправляемых файлов. При сбое начинает повторно отправлять документацию.

О характеристиках

Стоит обратить внимание на то, что у протокола TCP несколько характеристик. Они заключаются в следующем:

• обеспечение взаимодействия на уровне логического соединения;
• потоковая рассылка данных;
• двунаправленная взаимосвязь;
• функции отправки отдельных пакетов электронных материалов;
• использование принципа «скользящего окна» для увеличения скорости обмена информацией.

TCP передает данные, а также является одним из ключевых при рассмотрении принципов работы Сети. С этим «сводом правил» должен быть знаком каждый системный администратор.

Несколько слов об IP

Следующий важный компонент – это IP. Он расшифровывается как «Интернет протокол». Выступает в качестве базы передачи пакета данных. Нужен для отправки сетевых сведений по заданному адресу. Последний носит названием «ip-адрес».

Все собранные материалы сначала необходимо поделить на несколько отдельных пакетов. Они будут отправляться получателю независимо друг от друга.

Параметры и характеристики

Ключевыми характеристиками протоколов сетевого типа (IP) выступают следующие моменты:

• организация обмена данными через сегменты;
• взаимодействие девайсов без логического соединения;
• проведение фрагментации АйПи-сегментов, если это необходимо;
• отсутствие средств для управления скоростью передачи информации.

Таким образом рассматриваемые компоненты – это неотделимая часть обмена данными по интернету или через компьютерные сети.

Стеки сетевых протоколов – ключевые особенности

Стек сетевых протоколов TCP/IP нужен для того, чтобы можно было поддерживать связь компьютеров (хостов), которые будут подключены предварительно к Сети. Такой набор имеет одну особенность. Это – аппаратная независимость. Ее не удастся получить при применении иных сетевых технологий и манипуляций.

Протоколы TCP IP не будет зависеть от характеристик имеющегося аппаратного обеспечения. Эта особенность дает возможность найти оптимальный способ передачи обмена информацией между сетями с разными технологиями отправки и получения электронных материалов.

Стоит также обратить внимание, что в рассматриваемой «связке» АйПи играет немаловажную роль. За счет применения соответствующих адресов ведется поддержка соединения между двумя произвольными девайсами.

Основные команды

Протоколы TCP/IP предусматривают в процессе своей работы выполнение тех или иных команд. Вот основные из них:

• передача документов и файлов в иные системы;
• выполнение операций и заданных команд удаленно;
• отправка сообщений удаленным пользователям;
• удаленная печать файлов;
• вход в удаленную систему;
• управление заданной системой.

Стек протоколов TCP IP – это сетевая модель, описывающая весь процесс передачи имеющихся цифровых материалов. До ее изобретения соответствующие операции были невозможны. До 70-х годов прошлого века проблему решить не удавалось. Стековая разработка помогла ее устранить, причем весьма успешно.

Разработка велась под руководством Минобороны США. Иногда рассматриваемая «технология» носит название DoD-системы. Некоторые специалисты говорят, что система похожа на представление уровня модели OSI. Связано это с тем, что оба варианта опираются на принцип деления по уровням, чтобы после выполнять отдельные функции и операции на каждом «слое».

Общая терминология и понятия

Чтобы свести ошибки, связанные с пониманием рассматриваемой темы, к минимуму, необходимо запомнить несколько ключевых терминов. Они – база, без которой более углубленное изучение не представляется возможным:

1. Стек (стек протоколов TCP/IP в том числе). Это – гибкое средство для организации сетевого взаимодействия. За счет стека юзер сможет применять собственные параметры и настройки.
2. TCP/IP. Специальное ПО, которое помогает в отладке Сети. Устанавливается на устройство вместе с базовой операционной системой. Для применения соответствующей «технологии» не придется проводить инициализацию дополнительного программного обеспечения.
3. Карта сетевых адаптеров. Физическое устройство, подключаемое к сетевому кабелю.
4. Настройка протоколов. Так называется процесс отладки работы соответствующих «технологий». Обычно подобная настройка осуществляется при помощи инициализации базовой операционной системы. Дополнительные манипуляции для успешного проведения процедуры от юзера не потребуются.
5. Схема IP-адресации. Технология, позволяющая однозначно идентифицировать хосты и сети, с которыми будет установлено соединение.
6. Демоны TCP/IP протоколов. Это – серверы. Процессы, которые работают в фоновом режиме. Отвечают за выполнение запросов других операций.

Это всего лишь введение в весьма важную тему. Программеру и системному администратору потребуются большие знания в принципах работы Сети. Лишь это поможет настроить в заданном стандарте процесс обмена информацией.

Назначение

У многих возникает вопрос, какую задачу решает рассматриваемый тип протокола. Процесс передачи информации между устройствами требует, чтобы все подключенные компьютеры использовали одни и те же «технологии».

Каждый протокол будет применять собственные методы устранения ошибок, возникающих в процессе обмена информацией. Принципиальная схема корректировок будет сохраняться во всех случаях.

Файлы, которые были отправлены, будут разбиваться на отдельные пакеты, передаваемые на конечные устройства. Соединяются оные в строго установленной последовательности. Каждый пакет дополнительно имеет так называемый «контрольный байт». Это – компонент, позволяющий удостовериться в отсутствии ошибок. Если устройство обнаруживает баг в процессе обмена данными, пакет будет запрашиваться у «источника» снова.

Подобный процесс обеспечивает безопасность и стабильность передачи электронных материалов и приложений. Но передаваться документы смогут с ограниченной скоростью.

Стек протоколов TCP/IP – это совершенная модель. Она дает возможность настраивать взаимодействие компьютеров, подключать к ним разного рода сетевые устройства. Ключевое назначение «технологии» — обеспечение трафика крупных сетей, а также поддержка функционирования всего интернета.

Продолжение статьи читайте тут.

P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:

• «Network engineer«;
• «Network engineer. Basic«.

Источник: otus.ru