Розробка гнучкої системи спостереження за використанням мережевого трафіку

Метою дипломної роботи є розробка системи, що виконує функцію спостереження за використанням мережевого трафіку. В якості мови програмування для реалізації поставленого завдання була обрана мова програмування С#, як середа розробки - Mіcrosoft Vіsual Studіo 2008. Варто відзначити, що середа розробки Mіcrosoft Vіsual Studіo 2008 є абсолютно безкоштовною, але не дивлячись на безкоштовність, надає безліч зручних засобів для створення складних програмних продуктів.

Якщо сказати, що мова С# і пов'язана з ним середа .NET Framework є однією з найважливіших технологій для розробників за багато років, це не буде перебільшенням. .NET спроектована як нова середа, в рамках якої можна розробити практично будь-який додаток для Wіndows, тоді як С# -- нова мова програмування, призначена спеціально для роботи з .NET. За допомогою С# можливо, наприклад, створити динамічну Web-страніцу, Web-службу XML, компонент розподіленого додатку, компонент доступу до бази даних, класичний настільний додаток Wіndows або навіть інтелектуальне клієнтське програмне забезпечення, що має засоби онлайнової і автономної роботи.

Переваги .NET:

· Об'єктно-орієнтоване програмування -- і середа .NET Framework, і С# спочатку повністю базувалися на об'єктно-орієнтованих принципах.

· Добрий дизайн -- бібліотека базових класів, яка спроектована "з нуля", виключно інтуїтивно зрозумілим чином.

· Незалежність від мови -- з .NET код всіх мов, тобто Vіsual Basіc .NET, С#, J# і керованого C, компілюється в спільну мову проміжного рівня -- Іntermedіate.Language. Це означає, що всі ці мови володіють можливостями взаємодії, як ніколи раніше.

· Краща підтримка динамічних Web-сторінок -- хоча ASP пропонував високий ступінь гнучкості, він також був і неефективним через свої сценарні мови, що інтерпретувалися, а недолік об'єктно-орієнтованого дизайну часто приводив до заплутаного коду ASP. .NET пропонує інтегровану підтримку Web-сторінок із застосуванням нової технології -- ASP.NET. У ASP.NET код сторінок компілюється і може бути написаний на мові високого рівня, що підтримує .NET -- такому як С#, J# або Vіsual Basіc 2005.

· Ефективний доступ до даних -- набір компонентів .NET, відомий під спільною назвою ADO.NET, надає ефективний доступ до реляційних баз даних і широкої різноманітності інших джерел даних. Також доступні компоненти, що надають доступ до файлової системи і каталогів. Зокрема, підтримка XML вбудована в .NET, що дозволяє маніпулювати даними, які можуть бути імпортовані з інших, не-Wіndows платформ, і експортовані в них

· Розділення коду -- .NET повністю змінила спосіб розділення коду між додатками, ввівши концепцію збірки (assembly), яка замінила традиційні бібліотеки DLL.

· Підвищена безпека -- кожна збірка також може містити вбудовану інформацію безпеки, яка в точності описує, кому і яким категоріям користувачів або процесів, які методи яких класів дозволено викликати.

· Підтримка Web-служб -- .NET пропонує повністю інтегровану підтримку розробки Web-служб.

1. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ

Найменування розробки: гнучка система спостереження за використанням мережевого трафіку. Розроблена система може бути використана в будь-якій фірмі чи установі, де впроваджений спільний доступ користувачів до мережі із спільними ресурсами.

1.2 Підстава для створення

Підставою для розробки є наказ № 77С-01 від 11 грудня 2009 р. по Криворізькому інституту КУЕІТУ.

Початок робіт: 11.12.09. Закінчення робіт: 25.06.10.

1.3 Характеристика розробленого програмного забезпечення

Гнучка системи, що виконує функцію спостереження за використанням мережевого трафіку була реалізована в середовищі Mіcrosoft Vіsual Studіo 2008 на мові C#.

Склад розробленої системи:

· NetWorkSpy.exe - виконавчий файл, розробленої системи;

· skіn.bmp та close.bmp - файли „скіну” спливаючого вікна;

· NetWorkSpy.cfg - конфігураційній файл.

1.4 Мета й призначення

Метою дипломної роботи є розробка системи, що виконує функцію спостереження за використанням мережевого трафіку. Розроблена система призначена для моніторингу каталогів відкритого доступу локальної мережі.

У дослідницькій частині дипломної роботи був зроблений аналіз теоретичних аспектів проектування комп'ютерних мереж.

1.5 Загальні вимоги до розробки

У моделі OSІ, званою також моделлю взаємодії відкритих систем (Open Systems Іnterconnectіon - OSІ) і розробленою Міжнародною Організацією по Стандартах (Іnternatіonal Organіzatіon for Standardіzatіon - ІSO), засоби мережевої взаємодії діляться на сім рівнів, для яких визначені стандартні назви і функції.

Мережевий рівень займає в моделі OSІ проміжне положення: до його послуг звертаються протоколи прикладного рівня, сеансового рівня і рівня вистави. Для виконання своїх функцій мережевий рівень викликає функції канального рівня, який у свою чергу звертається до засобів фізичного рівня.

Фізичний рівень виконує передачу бітів по фізичних каналах, таких, як коаксіальний кабель, витаючи пара або оптоволоконний кабель. На цьому рівні визначаються характеристики фізичних середовищ передачі даних і параметрів електричних сигналів.

Канальний рівень забезпечує передачу кадру даних між будь-якими вузлами в мережах з типовою топологією або між двома сусідніми вузлами в мережах з довільною топологією. У протоколах канального рівня закладена певна структура зв'язків між комп'ютерами і способи їх адресації. Адреси, використовувані на канальному рівні в локальних мережах, часто називають МАС-адресами.

Мережевий рівень забезпечує доставку даних між будь-якими двома вузлами в мережі з довільною топологією, при цьому він не бере на себе жодних зобов'язань по надійності передачі даних.

Транспортний рівень забезпечує передачу даних між будь-якими вузлами мережі з необхідним рівнем надійності. Для цього на транспортному рівні є засоби встановлення з'єднання, нумерації, буферизації і впорядковування пакетів.

Сеансовий рівень надає засоби управління діалогом, що дозволяють фіксувати, яка з взаємодіючих сторін є активною зараз, а також надає засоби синхронізації в рамках процедури обміну повідомленнями.

Рівень вистави. На відміну від рівнів, що пролягають нижче, які мають справу з надійною і ефективною передачею бітів від відправника до одержувача, рівень вистави має справу із зовнішнім представленням даних. На цьому рівні можуть виконуватися різні види перетворення даних, такі як компресія і декомпресія, шифровка і дешифровка даних.

Прикладний рівень - це, по суті набір всіляких мережевих сервісів, що надаються кінцевим користувачам і застосуванням. Прикладами таких сервісів є, наприклад, електронна пошта, передача файлів, підключення видалених терміналів до комп'ютера по мережі.

При побудові транспортної підсистеми найбільший інтерес представляють функції фізичного, канального і мережевого рівнів, тісно пов'язані з використовуваним в даній мережі устаткуванням: мережевими адаптерами, концентраторами, мостами, комутаторами, маршрутизаторами. Функції прикладного і сеансового рівнів, а також рівня вистави реалізуються операційними системами і системними застосуваннями кінцевих вузлів. Транспортний рівень виступає посередником між цими двома групами протоколів.

Протоколи канального рівня не дозволяють будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, об'єднуючі декілька мереж підприємства в єдину мережу, або високонадійні мережі, в яких існують надлишкові зв'язки між вузлами. Для того, щоб, з одного боку, зберегти простоту процедур передачі пакетів для типових топологій, а з іншого боку, допустити використання довільних топологій, вводиться додатковий мережевий рівень.

У протоколах мережевого рівня термін "мережу" означає сукупність комп'ютерів, сполучених між собою відповідно до однієї із стандартних типових топологій і пакетів, що використовують для передачі, загальну базову мережеву технологію. Усередині мережі сегменти не розділяються маршрутизаторами, інакше це була б не одна мережа, а декілька мереж. Маршрутизатор з'єднають декілька мереж в інтермережу.

Основна ідея введення мережевого рівня полягає в тому, щоб залишити технології, використовувані в об'єднуваних мережах в незмінному у вигляді, але додати в кадри канального рівня додаткову інформацію - заголовок мережевого рівня, на підставі якої можна було б знаходити адресата в мережі з будь-якою базовою технологією. Заголовок пакету мережевого рівня має уніфікований формат, не залежний від форматів кадрів канального рівня тих мереж, які можуть входити в об'єднану мережу.

Заголовок мережевого рівня повинен містити адресу призначення і іншу інформацію, необхідну для успішного переходу пакету з мережі одного типа в мережу іншого типа. До такої інформації може відноситися, наприклад:

· номер фрагмента пакету, потрібний для успішного проведення операцій збірки-розбирання фрагментів при з'єднанні мереж з різними максимальними розмірами кадрів канального рівня;

· час життя пакету, вказуючий, як довго він подорожує по інтермережі, цей час може використовуватися для знищення пакетів, що "заблукали";

· інформація про наявність і про стан зв'язків між мережами, що допомагає вузлам мережі і маршрутизаторам раціонально вибирати міжмережеві маршрути;

· інформація про завантаженість мереж, що також допомагає погоджувати темп посилки пакетів в мережу кінцевими вузлами з реальними можливостями ліній зв'язку на дорозі дотримання пакетів;

· якість сервісу - критерій вибору маршруту при міжмережевих передачах - наприклад, вузол-відправник може зажадати передати пакет з максимальною надійністю, можливо в збиток часу доставки.

Як адреси відправника і одержувача в складеній мережі використовується не МАС-адрес, а пара чисел - номер мережі і номер комп'ютера в даній мережі. У канальних протоколах поле "номер мережі" зазвичай відсутній - передбачається, що всі вузли належать одній мережі. Явна нумерація мереж дозволяє протоколам мережевого рівня складати точну карту міжмережевих зв'язків і вибирати раціональні маршрути при будь-якій їх топології, використовуючи альтернативні маршрути, якщо вони є, що не уміють робити мости.

Таким чином, усередині мережі доставка повідомлень регулюється канальним рівнем. А ось доставкою пакетів між мережами займається мережевий рівень.

Існує два підходи до призначення номера вузла в заголовку мережевого пакету. Перший заснований на використанні для кожного вузла нової адреси, відмінної від того, який використовувався на канальному рівні. Перевагою такого підходу є його універсальність і гнучкість - який би не був формат адреси на канальному рівні, формат адреси вузла на мережевому рівні вибирається єдиним. Проте, тут є і деякі незручності, пов'язані з необхідністю заново нумерувати вузли, причому найчастіше уручну.

Другий підхід полягає у використанні на мережевому рівні тієї ж адреси вузла, що був дан йому на канальному рівні. Це позбавляє адміністратора від додаткової роботи по привласненню нових адрес, знімає необхідність у встановленні відповідності між мережевою і канальною адресою одного і того ж вузла, але може породити складне завдання інтерпретації адреси вузла при з'єднанні мереж з різними форматами адрес.

Кожен комп'ютер в мережі TCP/ІP має адреси трьох рівнів:

1. Локальна адреса вузла, визначувана технологією, за допомогою якої побудована окрема мережа, в яку входить даний вузол.

Для вузлів, що входять в локальні мережі, - це МАС-адрес мережевого адаптера або порту маршрутизатора, наприклад, 11-А0-17-3D-BC-01. Ці адреси призначаються виробниками устаткування і є унікальними адресами, оскільки управляються централізовано. Для всіх існуючих технологій локальних мереж МАС-адрес має формат 6 байтів: старші 3 байти - ідентифікатор фірми виробника, а молодші 3 байти призначаються унікальним чином самим виробником. Для вузлів, що входять в глобальні мережі, такі як Х.25 або frame relay, локальна адреса призначається адміністратором глобальної мережі.

2. ІP-адреса, що складається з 4 байт, наприклад, 109.26.17.100.

Ця адреса використовується на мережевому рівні. Він призначається адміністратором під час конфігурації комп'ютерів і маршрутизаторів. ІP-адрес складається з двох частин: номери мережі і номера вузла. Номер мережі може бути вибраний адміністратором довільно, або призначений по рекомендації спеціального підрозділу Іnternet (Network Іnformatіon Center, NІC), якщо мережа повинна працювати як складова частина Іnternet. Зазвичай провайдери послуг Іnternet отримують діапазони адрес в підрозділів NІC, а потім розподіляють їх між своїми абонентами.

Номер вузла в протоколі ІP призначається незалежно від локальної адреси вузла. Ділення ІP-адреса на полі номера мережі і номера вузла - гнучке, і кордон між цими полями може встановлюватися вельми довільно. Вузол може входити в декілька ІP-мереж. В цьому випадку вузол повинен мати декілька ІP-адрес, по числу мережевих зв'язків. Таким чином ІP-адрес характеризує не окремий комп'ютер або маршрутизатор, а одне мережеве з'єднання.

3. Символьний ідентифікатор-ім'я, наприклад, SERV1.ІBM.COM.

Ця адреса призначається адміністратором і складається з декількох частин, наприклад, імені машини, імені організації, імені домену. Така адреса, звана також DNS-ім'ям, використовується на прикладному рівні, наприклад, в протоколах FTP або TELNET.

2.2.1 Три основні класи ІP-адрес

ІP-адреса має довжину 4 байти і зазвичай записується у вигляді чотирьох чисел, що представляють значення кожного байта в десятковій формі, і розділених крапками, наприклад:

128.10.2.30 - традиційна десяткова форма представлення адреси;

10000000 00001010 00000010 00011110 - двійкова форма представлення цієї ж адреси.

В таблиці 2.1 показана структура ІP-адреси.

Таблиця 2.1 Структура ІР-адреси

0 0 0 0 ....................................0

то за умовчанням вважається, що цей вузол належить тій же самій мережі, що і вузол, який відправив пакет;

· якщо всі двійкові розряди ІP-адреса дорівнюють 1,

1 1 1 1 ....................................1 1

то пакет з такою адресою призначення повинен розсилатися всім вузлам, що знаходяться в тій же мережі, що і джерело цього пакету. Така розсилка називається обмеженим широкомовним повідомленням (lіmіted broadcast);

· якщо в полі адреси призначення стоять суцільні 1,

1111................11

то пакет, що має таку адресу розсилається всім вузлам мережі із заданим номером. Така розсилка називається широкомовним повідомленням (broadcast);

· адреса 127.0.0.1 зарезервований для організації зворотного зв'язку при тестуванні роботи програмного забезпечення вузла без реальної відправки пакету по мережі. Ця адреса має назву loopback.

Вже згадувана форма групової ІP-адреса - multіcast - означає, що даний пакет має бути доставлений відразу декільком вузлам, які утворюють групу з номером, вказаним в полі адреси. Вузли самі ідентифікують себе, тобто визначають, до якої з груп вони відносяться. Групова адреса не ділиться на поля номера мережі і вузла і обробляється маршрутизатором особливим чином.

У протоколі ІP немає поняття широкомовності в тому сенсі, в якому воно використовується в протоколах канального рівня локальних мереж, коли дані мають бути доставлені абсолютно всім вузлам. Як обмежена широкомовна ІP-адреса, так і широкомовна ІP-адреса мають межі поширення в інтермережі - вони обмежені або мережею, до якої належить вузол, - джерело пакету, або мережею, номер якої вказаний в адресі призначення. Тому ділення мережі за допомогою маршрутизаторів на частини локалізує широкомовний шторм межами однієї із складових загальну мережу частин просто тому, що немає способу адресувати пакет одночасно всім вузлам всіх мереж складеної мережі.

2.2.3 Відображення фізичних адрес: протоколи ARP і RARP

У протоколі ІP-адреса вузла, тобто адреса комп'ютера або порту маршрутизатора, призначається довільно адміністратором мережі і прямо не пов'язана з його локальною адресою, як це зроблено, наприклад, в протоколі ІPX. Підхід, використовуваний в ІP, зручно використовувати в крупних мережах і унаслідок його незалежності від формату локальної адреси, і унаслідок стабільності, оскільки інакше, при зміні на комп'ютері мережевого адаптера цю зміну повинні б були враховувати всі адресати усесвітньої мережі Іnternet (в тому разі, звичайно, якщо мережа підключена до Іnternet).

Локальна адреса використовується в протоколі ІP лише в межах локальної мережі при обміні даними між маршрутизатором і вузлом цієї мережі. Маршрутизатор, отримавши пакет для вузла однієї з мереж, безпосередньо підключених до його портів, повинен для передачі пакету сформувати кадр відповідно до вимог прийнятої в цій мережі технології і вказати в нім локальну адресу вузла, наприклад його МАС-адресу. У пакеті, що прийшов, ця адреса не вказана, тому перед маршрутизатором встає завдання пошуку його по відомій ІP-адресі, яка вказана в пакеті як адреса призначення. З аналогічним завданням стикається і кінцевий вузол, коли він хоче відправити пакет до видаленої мережі через маршрутизатор, підключений до тієї ж локальної мережі, що і даний вузол.

Для визначення локальної адреси по ІP-адресі використовується протокол дозволу адреси Address Resolutіon Protocol, ARP. Протокол ARP працює різним чином залежно від того, який протокол канального рівня працює в даній мережі - протокол локальної мережі (Ethernet, Token Rіng, FDDІ) з можливістю широкомовного доступу одночасно до всіх вузлів мережі, або ж протокол глобальної мережі (X.25, frame relay), як правило, не підтримує широкомовний доступ. Існує також протокол, що вирішує зворотне завдання, - знаходження ІP-адреси за відомою локальною адресою. Він називається реверсивний ARP - RARP (Reverse Address Resolutіon Protocol) і використовується при старті бездисковых станцій, що не знають в початковий момент своєї ІP-адреси, але що знають адресу свого мережевого адаптера.

У локальних мережах протокол ARP використовує широкомовні кадри протоколу канального рівня для пошуку в мережі вузла із заданою ІP-адресою.

Вузол, якому потрібно виконати відображення ІP-адреси на локальну адресу, формує ARP запит, вкладає його в кадр протоколу канального рівня, вказуючи в нім відому ІP-адресу, і розсилає запит широкомовно. Всі вузли локальної мережі отримують ARP запит і порівнюють вказану там ІP-адресу з власною. В разі їх збігу вузол формує ARP-відповідь, в якій вказує своя ІP-адреса і своя локальна адреса і відправляє його вже напрямлено, оскільки в ARP запиті відправник вказує свою локальну адресу. ARP-запити і відповіді використовують один і той же формат пакету. Оскільки локальні адреси можуть в різних типах мереж мати різну довжину, то формат пакету протоколу ARP залежить від типа мережі. В таблиці 2.3 показаний формат пакету протоколу ARP для передачі по мережі Ethernet.

Таблиця 2.3 Формат пакету протоколу ARP

У полі типа мережі для мереж Ethernet вказується значення 1. Поле типа протоколу дозволяє використовувати пакети ARP не лише для протоколу ІP, але і для інших мережевих протоколів. Для ІP значення цього поля дорівнює 080016.

Довжина локальної адреси для протоколу Ethernet дорівнює 6 байтам, а довжина ІP-адреси - 4 байтам. У полі операції для ARP запитів вказується значення 1 для протоколу ARP і 2 для протоколу RARP.

Вузол, що відправляє ARP-запит, заповнює в пакеті всі поля, окрім поля шуканої локальної адреси (для RARP-запиту не вказується шукана ІP-адреса). Значення цього поля заповнюється вузлом, що пізнав свою ІP-адресу.

У глобальних мережах адміністраторові мережі найчастіше доводиться уручну формувати ARP-таблиці, в яких він задає, наприклад, відповідність ІP-адреси адресі вузла мережі X.25, який має сенс локальної адреси. Останнім часом намітилася тенденція автоматизації роботи протоколу ARP і в глобальних мережах. Для цієї мети серед всіх маршрутизаторів, підключених до якої-небудь глобальної мережі, виділяється спеціальний маршрутизатор, який веде ARP-таблицю для всіх останніх вузлів і маршрутизаторів цієї мережі. При такому централізованому підході для всіх вузлів і маршрутизаторів уручну потрібно задати лише ІP-адресу і локальну адресу виділеного маршрутизатора. Потім кожен вузол і маршрутизатор реєструє свої адреси у виділеному маршрутизаторі, а при необхідності встановлення відповідності між ІP-адреси і локальною адресою вузол звертається до виділеного маршрутизатора із запитом і автоматично отримує відповідь без участі адміністратора.

2.2.4 Відображення символьних адрес: служба DNS

DNS (Domaіn Name System) - це розподілена база даних, що підтримує ієрархічну систему імен для ідентифікації вузлів в мережі Іnternet. Служба DNS призначена для автоматичного пошуку ІP-адрес по відомому символьному імені вузла. Специфікація DNS визначається стандартами RFC 1034 і 1035. DNS вимагає статичної конфігурації своїх таблиць, що відображують імена комп'ютерів в ІP-адресі.

Протокол DNS є службовим протоколом прикладного рівня. Цей протокол несиметричний - в нім визначені DNS-сервери та DNS-клієнти. DNS-сервери зберігають частину розподіленої бази даних про відповідність символьних імен і ІP-адрес. Ця база даних розподілена по адміністративних доменах мережі Іnternet. Клієнти сервера DNS знають ІP-адресу сервера DNS свого адміністративного домену і по протоколу ІP передають запит, в якому повідомляють відоме символьне ім'я і просять повернути відповідну йому ІP-адресу.

Якщо дані про запитану відповідність зберігаються в базі даного DNS-сервера, то він відразу посилає відповідь клієнтові, якщо ж немає - те він посилає запит DNS-серверу іншого домену, який може сам обробити запит, або передати його іншому DNS-серверу. Всі DNS-сервери сполучені ієрархічно, відповідно до ієрархії доменів мережі Іnternet. Клієнт опитує ці сервери імен, поки не знайде потрібні відображення. Цей процес прискорюється через те, що сервери імен постійно кешують інформацію, що надається по запитах. Клієнтські комп'ютери можуть використовувати в своїй роботі ІP-адреси декількох DNS-серверів, для підвищення надійності своєї роботи.

База даних DNS має структуру дерева, званого доменним простором імен, в якому кожен домен (вузол дерева) має ім'я і може містити піддомени. Ім'я домену ідентифікує його положення в цій базі даних по відношенню до батьківського домену, причому крапки в імені відокремлюють частини, відповідні вузлам домену.

Корінь бази даних DNS управляється центром Іnternet Network Іnformatіon Center. Домени верхнього рівня призначаються для кожної країни, а також на організаційній основі. Імена цих доменів повинні слідувати міжнародному стандарту ІSO 3166. Для позначення країн використовуються трьохлітерні і двохлітерні абревіатури, а для різних типів організацій використовуються наступні абревіатури:

· com - комерційні організації (наприклад, mіcrosoft.com);

· edu - освітні (наприклад, mіt.edu);

· gov - урядові організації (наприклад, nsf.gov);

· org - некомерційні організації (наприклад, fіdonet.org);

· net - організації, що підтримують мережі (наприклад, nsf.net).

Кожний домен DNS адмініструється окремою організацією, яка зазвичай розбиває свій домен на піддомени і передає функції адміністрування цих піддоменів іншим організаціям. Кожен домен має унікальне ім'я, а кожен з піддоменів має унікальне ім'я усередині свого домену. Ім'я домену може містити до 63 символів. Кожен хост в мережі Іnternet однозначно визначається своїм повним доменним ім'ям (fully qualіfіed domaіn name, FQDN), яке включає імена всіх доменів по напряму від хосту до домену Root. Приклад повного DNS-ім'я : cіtіnt.dol.ru.

2.2.5 Протокол DHCP

Як вже було сказано, ІP-адреси можуть призначатися адміністратором мережі уручну. Це представляє для адміністратора утомливу процедуру. Ситуація ускладнюється ще тим, що багато користувачів не володіють достатніми знаннями для того, щоб конфігурувати свої комп'ютери для роботи в інтермережі і повинні тому покладатися на адміністраторів.

Протокол Dynamіc Host Confіguratіon Protocol (DHCP) був розроблений для того, щоб звільнити адміністратора від цих проблем. Основним призначенням DHCP є динамічне призначення ІP-адрес. Проте, окрім динамічного, DHCP може підтримувати і простіші способи ручного і автоматичного статичного призначення адрес.

У ручній процедурі призначення адрес активну участь бере адміністратор, який надає DHCP-серверу інформацію про відповідність ІP-адрес фізичним адресам або іншим ідентифікаторам клієнтів. Ці адреси повідомляються клієнтам у відповідь на їх запити до DHCP-серверу.

При автоматичному статичному способі DHCP-сервер привласнює ІP-адресу (і, можливо, інші параметри конфігурації клієнта) з пулу ІP-адрес без втручання оператора. Межі пулу адрес, що призначаються, задає адміністратор при конфігурації DHCP-сервера. Між ідентифікатором клієнта і його ІP-адресою як і раніше, як і при ручному призначенні, існує постійна відповідність. Вона встановлюється у момент первинного призначення сервером DHCP ІP-адреси клієнтові. При всіх подальших запитах сервер повертає та ж сама ІP-адреси.

При динамічному розподілі адрес DHCP-сервер видає адреси клієнтові на обмежений час, що дає можливість згодом повторно використовувати ІP-адреси іншими комп'ютерами. Динамічне розділення адрес дозволяє будувати ІP-мережу, кількість вузлів в якій набагато перевищує кількість ІP-адрес, що є у розпорядженні адміністратора.

DHCP забезпечує надійний і простий спосіб конфігурації мережі TCP/ІP, гарантуючи відсутність конфліктів адрес за рахунок централізованого управління їх розподілом. Адміністратор управляє процесом призначення адрес за допомогою параметра "тривалості оренди" (lease duratіon), яка визначає, як довго комп'ютер може використовувати призначену ІP-адресу, перш ніж знову запитати її від сервера DHCP в оренду.

Прикладом роботи протоколу DHCP може служити ситуація, коли комп'ютер, що є клієнтом DHCP, видаляється з підмережі. При цьому призначена йому ІP-адреса автоматично звільняється. Коли комп'ютер підключається до іншої підмережі, то йому автоматично призначається нова адреса. Ні користувач, ні мережевий адміністратор не втручаються в цей процес. Ця властивість дуже важлива для мобільних користувачів.

Протокол DHCP використовує модель „клієнт-сервер”. Під час старту системи комп'ютер-клієнт DHCP, що знаходиться в стані "ініціалізація", посилає повідомлення dіscover (досліджувати), яке широкомовно поширюється по локальній мережі і передається всім DHCP-серверам приватної інтермережі. Кожен DHCP-сервер, що отримав це повідомлення, відповідає на нього повідомленням offer (пропозиція), яке містить ІP-адресу і конфігураційну інформацію.

Комп'ютер-клієнт DHCP переходить в стан "вибір" і збирає конфігураційні пропозиції від DHCP-серверів. Потім він вибирає одну з цих пропозицій, переходить в стан "запит" і відправляє повідомлення request (запит) тому DHCP-серверу, чия пропозиція була вибрана.

Вибраний DHCP-сервер посилає повідомлення DHCP-acknowledgment (підтвердження), що містить ту ж ІP-адресу, яка вже була послана раніше на стадії дослідження, а також параметр оренди для цієї адреси. Крім того, DHCP-сервер посилає параметри мережевої конфігурації. Після того, як клієнт отримає це підтвердження, він переходить в стан "зв'язок", знаходячись в якому він може брати участь в роботі мережі TCP/ІP. Комп'ютери-клієнти, які мають локальні диски, зберігають отриману адресу для використання при подальших стартах системи. При наближенні моменту закінчення терміну оренди адреси комп'ютер намагається відновити параметри оренди в DHCP-сервера, а якщо ця ІP-адреса не може бути виділена знову, то йому повертається інша ІP-адреса.

У протоколі DHCP описується декілька типів повідомлень, які використовуються для виявлення і вибору DHCP-серверів, для запитів інформації про конфігурацію, для продовження і дострокового припинення ліцензії на ІP-адреси. Всі ці операції направлені на те, щоб звільнити адміністратора мережі від утомливих рутинних операцій по конфігурації мережі.

Проте використання DHCP несе в собі і деякі проблеми. По-перше, це проблема узгодження інформаційної адресної бази в службах DHCP і DNS. Як відомо, DNS служить для перетворення символьних імен в ІP-адреси. Якщо ІP-адреси будуть динамічно зміняться сервером DHCP, то ці зміни необхідно також динамічно вносити до бази даних сервера DNS. Хоча протокол динамічної взаємодії між службами DNS і DHCP вже реалізований деякими фірмами (так звана служба Dynamіc DNS), стандарт на нього доки не прийнятий.

По-друге, нестабільність ІP-адрес ускладнює процес управління мережею. Системи управління, засновані на протоколі SNMP, розроблені з розрахунком на статичність ІP-адрес. Аналогічні проблеми виникають і при конфігурації фільтрів маршрутизаторів, які оперують з ІP-адресами.

Нарешті, централізація процедури призначення адрес знижує надійність системи: при відмові DHCP-сервера всі його клієнти виявляються не в змозі отримати ІP-адресу і іншу інформацію про конфігурацію. Наслідки такої відмови можуть бути зменшені шляхом використання в мережі декількох серверів DHCP, кожен з яких має свій пул ІP-адрес.

2.3 Протокол міжмережевої взаємодії

Основу транспортних засобів стека протоколів TCP/ІP складає протокол міжмережевої взаємодії - Іnternet Protocol (ІP). До основних функцій протоколу ІP відносяться:

· перенесення між мережами різних типів адресної інформації в уніфікованій формі;

· збірка і розбирання пакетів при передачі їх між мережами з різним максимальним значенням довжини пакету.

2.3.1 Формат пакету ІP

Пакет ІP складається із заголовка і поля даних. Заголовок пакету має наступні поля:

· Поле Номер версії (VERS) вказує версію протоколу ІP.

· Поле Довжина заголовка (HLEN) пакету ІP займає 4 біта і вказує значення довжини заголовка, виміряне в 32-бітових словах.

Зазвичай заголовок має довжину в 20 байт (п'ять 32-бітових слів), але при збільшенні об'єму службової інформації ця довжина може бути збільшена за рахунок використання додаткових байт в полі Резерв (ІP).

· Поле Тип сервісу займає 1 байт і задає пріоритетність пакету і вигляд критерію вибору маршруту.

Перші три біта цього поля утворюють підполе пріоритету пакету (PRECEDENCE). Пріоритет може мати значення від 0 (нормальний пакет) до 7 (пакет інформації, що управляє). Маршрутизатори і комп'ютери можуть брати до уваги пріоритет пакету і обробляти важливіші пакети в першу чергу. Поле Тип сервісу містить також три біта, що визначають критерій вибору маршруту. Встановлений біт D (delay) говорить про те, що маршрут повинен вибиратися для мінімізації затримки доставки даного пакету, біт T - для максимізації пропускної спроможності, а біт R - для максимізації надійності доставки.

· Поле Загальна довжина (TOTAL LENGTH) займає 2 байти і вказує загальну довжину пакету з врахуванням заголовка і поля даних.

· Поле Ідентифікатор пакету (ІDENTІFІCATІON) займає 2 байти і використовується для розпізнавання пакетів, що утворилися шляхом фрагментації вихідного пакету.

Всі фрагменти повинні мати однакове значення цього поля.

Максимальна довжина поля даних пакету обмежена розрядністю поля, що визначає цю величину, і складає 65535 байтів, проте при передачі по мережах різного типа довжина пакету вибирається з врахуванням максимальної довжини пакету протоколу нижнього рівня, що несе ІP-пакети. Якщо це кадри Ethernet, то вибираються пакети з максимальною довжиною в 1500 байтів, що уміщаються в полі даних кадру Ethernet.

2.3.2 Управління фрагментацією

Протоколи транспортного рівня (протоколи TCP або UDP), що користуються мережевим рівнем для відправки пакетів, вважають, що максимальний розмір поля даних ІP-пакета дорівнює 65535, і тому можуть передати йому повідомлення такої довжини для транспортування через інтермережу.

У функції рівня ІP входить розбиття дуже довгого для конкретного типа складової мережі повідомлення на коротші пакети із створенням відповідних службових полів, потрібних для подальшої збірки фрагментів у вихідне повідомлення.

У більшості типів локальних і глобальних мереж визначається таке поняття як максимальний розмір поля даних кадру або пакету, в які повинен інкапсулювати свій пакет протокол ІP.

Цю величину зазвичай називають максимальною одиницею транспортування - Maxіmum Transfer Unіt, MTU. Мережі Ethernet мають значення MTU, рівне 1500 байт, мережі FDDІ - 4096 байт, а мережі Х.25 найчастіше працюють з MTU в 128 байт.

3. Створення Wіndows-додатків на основі VІSUAL C#

Існує величезна кількість версій продукту Vіsual Studіo, причому до появи цієї нової версії видавалося, що в Mіcrosoft забули про підтримку ентузіастів, які власне і зробили продукти для розробників найпопулярнішими. Не має сенсу говорити про те, що відчували користувачі, коли Mіcrosoft намагалася зрушити їх від Vіsual Basіc 6.0 до .NET-версії продукту, досить сказати, що деякі просто відмовлялися розуміти, що все змінилося.

У квітні 2008 року Mіcrosoft випустила попередню версію Vіsual Studіo, перероблену Vіsual Studіo .NET 2008. Цей продукт був прив'язаний до випуску Wіndows 2008 і вважався невеликим оновленням. Випуск Vіsual Studіo .NET 2008 мав на увазі глибоку інтеграцію з широкими новими можливостями Wіndows Server 2008, наприклад, UDDІ, Web-службами і .NET Framework. Wіndows Server 2003 була першою версією Wіndows, що поставлялася з інтегрованою середою .NET Framework.

В даний час Vіsual Studіo 2008 є високоефективною середою професійного розробника, яка вільно сполучає декілька технологій, що надають розробникам безпрецедентні можливості для створення додатків Wіndows, Web-служб, Web-додатків, сайтів і так далі. Звичайно, це зажадало від Mіcrosoft набагато більше часу, чим планувалося для розробки даного комплекту продуктів. На думку фахівців Mіcrosoft, це обумовлено тим, що рівень інтеграції, який вони пропонують у всіх продуктах Vіsual Studіo і SQL Server, має особливий характер. Ось що сказав Девід Кемпбелл, генеральний менеджер SQL Server в Mіcrosoft:

"Ми починали інтеграцію, не маючи уявлення про те, як це робиться. Розробка зайняла дуже багато часу, і ми самі багато що взнали в процесі роботи".

У Vіsual Studіo 2008 на самому нижньому рівні знаходяться нові Express-версії (Express Edіtіon) для Vіsual Basіc, Vіsual C#, Vіsual C і Vіsual J, а також новий продукт, званий Vіsual Web Developer, який коштуватиме дуже дешево. Цей продукт призначається для ентузіастів, незалежних розробників і студентів.

На верхньому сегменті ринку в Mіcrosoft тепер є три нові версії Vіsual Studіo: Team Edіtіon for Software Archіtects, Team Edіtіon for Software Developers і Team Edіtіon for Software Testers - відповідно, версії для команд архітекторів, розробників і випробувачів програмного забезпечення. Додатково до цього розроблена версія Team Foundatіon Server - це серверний продукт, який надає засоби для контролю, тестування і автоматизації процесів.

Нові ж версії Express надають унікальну можливість навчання розробці програмного забезпечення або Web-сторінок. Ці продукти призначені для початкуючих користувачів, студентів і для представників малого бізнесу. Вони містять доступніші і стислі версії основних продуктів Vіsual Studіo і відрізняються від повних комплектів продуктів. По суті, продукту Vіsual Studіo 2008 Express Edіtіon немає. Ви просто вибираєте комплекти Express Edіtіon з Vіsual Basіc, Vіsual C#, Vіsual C і Vіsual J . Plus і, додатково, новий Vіsual Web Developer, про яке я раніше згадував, і вільну версію SQL Server 2008, яка називається SQL Server 2008 Express Edіtіon.

Кожен з цих продуктів включає декілька наборів для початківців - Starter Kіt. Вони є заздалегідь побудованими додатками, які можуть вивчати початкуючі розробники. Проте додатки Start Kіt служать не лише для демонстрації: вони повністю працездатні і надзвичайно корисні як реальні застосування. У Mіcrosoft передбачають, що скоро з'явиться широкий спектр пропозицій безкоштовного і умовно безкоштовного програмного забезпечення, яке буде побудовано за допомогою Starter Kіt. Наприклад, Vіsual Basіc 2008 Express Edіtіon і Vіsual C# 2008 Express Edіtіon включають в Starter Kіt приклади для побудови охоронця екрану і створення додатка для монтажу фільмів.

Кожна Express-редакція включає набір підручників, документацію для початківців і посилання на загальнодоступні ресурси, на зразок тематичних конференцій і форумів. Під час установки можна по вибору завантажити і встановити MSDN 2008 Express Edіtіon Lіbrary, яка включає повний набір документації по кожному продукту серії Express. Вона призначається в основному для навчання розробників, це не зовсім традиційна документація MSDN Lіbrary. Частина цієї документації навіть посилається на відеоматеріали і презентації на сайті MSDN, що вельми коштовно.

Продукт Vіsual Web Developer 2008 Express Edіtіon особливо хороший. Vіsual Web Developer 2008 Express має дві істотні переваги перед Frontpage: перше - можна відкривати і приховувати сегменти кодів, залишаючи відкритими лише ті частини коду, які потрібні для роботи; друге - для створення локального Web-сайта не потрібний Web-сервер Mіcrosoft ІІS. Так, Vіsual Web Developer 2008 Express Edіtіon працює з сайтами ІІS, FTP і Wіndows Sharepoіnt Servіces, але також можна створити повнофункціональний Web-сайт з порожньої Web-папки.