Технологии компьютерных сетей, их основные характеристики и принцип работы

Последовательность контроля кадра - используется для обнаружения ошибок, состоит из четырех байтов остатка циклически избыточной контрольной суммы, вычисляемой по алгоритму CRC-32, осуществляющему циклическое суммирование по модулю 32.

Последовательность конца кадра состоит из двух полей: конечный ограничитель и статус кадра.

Конечный ограничитель в кадре данных имеет дополнительное значение по сравнению с маркером. Кроме уникальной последовательности электрических импульсов он содержит два однобитовых поля: бит промежуточного кадра и бит обнаружения ошибки. Бит промежуточного кадра устанавливается в 1, если этот кадр является частью многокадровой передачи, или в 0 для последнего или единственного кадра. Бит обнаружения ошибки первоначально установлен в 0; каждая станция, через которую передается кадр, проверяет его на ошибки (по коду CRC) и устанавливает бит обнаружения ошибки в 1, если она выявлена. Очередная станция, которая видит уже установленный бит обнаружения ошибки, должна просто передать кадр. Исходная станция заметит, что возникла ошибка, и повторит передачу кадра.

Статус кадра имеет длину 1 байт и содержит 4 резервных бита и два подполя: бит распознавания адреса и бит копирования кадра. Так как это поле не сопровождается вычисляемой суммой CRC, то используемые биты дублируются в байте. Когда кадр создается, передающая станция устанавливает бит распознавания адреса в 0; получающая станция устанавливает бит в 1, чтобы сообщить, что она опознала адрес получателя. Бит копирования кадра также вначале установлен в 0, но устанавливается в 1 получающей станцией (станцией назначения), когда она копирует содержимое кадра в собственную память (другими словами, когда она реально получает данные). Данные копируются (и бит устанавливается), если только кадр получен без ошибок. Если кадр возвращается с обоими установленными битами, исходная станция знает, что произошло успешное получение. Если бит распознавания адреса не установлен во время получения кадра, это означает, что станция назначения больше не присутствует в сети (возможно, вследствие неполадок). Возможна другая ситуация, когда адрес получателя опознается, но бит копирования кадра не установлен. Это говорит исходной станции, что кадр был искажен во время передачи (бит обнаружения ошибки в конечном ограничителе также будет установлен). Если оба бита опознавания адреса и копирования кадра установлены, и бит обнаружения ошибки также установлен, то исходная станция знает, что ошибка случилась после того, как этот кадр был корректно получен.

Прерывающая последовательность

Состоит из двух байтов, содержащих начальный ограничитель и конечный ограничитель. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

Как видно из описания процедур обмена данными, в сети Token Ring на уровнях MAC и LLC применяются процедуры без установления связи, но с подтверждением получения кадров.

27. Постороение крупномасштабных сетей Token Ring

Станции сети IBM Token Ring напрямую подключаются к MSAU, которые могут быть об'единены с помощью кабелей, образуя одну большую кольцевую сеть (смотри Рис. 6-2). Кабели- перемычки соединяют MSAU со смежными MSAU. Кабели-лепестки подключают MSAU к станциям. В составе МSAU имеются шунтирующие реле для исключения станций из кольца.

Стандарт Token Ring фирмы IBM предусматривает построение связей в сети как с помощью непосредственного соединения станций друг с другом, так и образование кольца с помощью концентраторов (называемых MAU - Media Attachment Unit или MSAU - Multi-Station Access Unit). Станции сети IBM Token Ring напрямую подключаются к MSAU, которые могут быть об'единены с помощью кабелей, образуя одну большую кольцевую сеть Кабели- перемычки соединяют MSAU со смежными MSAU. Кабели-лепестки подключают MSAU к станциям. В составе МSAU имеются шунтирующие реле для исключения станций из кольца.

На рисунке 14 показаны основные аппаратные элементы сети Token Ring и способы их соединения.



Рис. 14. Конфигурация кольца Token Ring

В приведенной конфигурации показаны станции двух типов.

Станции С1, С2 и С3 - это станции, подключаемые к кольцу через концентратор. Обычно такими станциями являются компьютеры с установленными в них сетевыми адаптерами. Станции этого типа соединяются с концентратором ответвительным кабелем (lobe cable), который обычно является экранированной витой парой (Shielded Twisted Pair, STP), соответствующей стандартному типу кабеля из кабельной системы IBM (Type 1, 2, 6, 8, 9).

Максимальная длина ответвительного кабеля зависит от типа концентратора, типа кабеля и скорости передачи данных. Обычно для скорости 16 Мб/с максимальная длина кабеля Type 1 может достигать 200 м, а для скорости 4 Мб/с - 600 м. Концентраторы Token Ring делятся на активные и пассивные. Пассивные концентраторы обеспечивают только соединения портов внутри концентратора в кольцо, активные выполняют и функции повторителя, обеспечивая ресинхронизацию сигналов и исправление их амплитуды и формы. Естественно, что активные концентраторы поддерживают большие расстояния до станции, чем пассивные.

Остальные станции сети соединены в кольцо непосредственными связями. Такие связи называются магистральными (trunk cable). Обычно связи такого рода используются для соединения концентраторов друг с другом для образования общего кольца. Порты концентраторов, предназначенные для такого соединения, называются портами Ring-In и Ring-Out.

Для предотвращения влияния отказавшей или отключенной станции на работу кольца станции подключаются к магистрали кольца через специальные устройства, называемые устройствами подключения к магистрали (Trunk Coupling Unit, TCU). В функции такого устройства входит образование обходного пути, исключающего заход магистрали в MAC-узел станции при ее отключении или отказе. Обычно для этих целей в TCU используются реле, которые подпитываются постоянным током во время нормальной работы. При пропадании тока подпитки контакты реле переключаются и образуют обходной путь, исключая станцию.

При подключении станции в кольцо через концентратор, устройства TCU встраивают в порты концентратора.

Максимальное количество станций в одном кольце - 250.

Кроме экранированной витой пары существуют сетевые адаптеры и концентраторы Token Ring, поддерживающие неэкранированную витую пару и оптоволокно.

Из лекции: Соединение сетей TR через маршрутизаторы, коммутаторы, мосты.

Кадр сначала засылаем по своей сети, если он вернулся без пометки о приеме, то иcпользуется кадр explorer frame. Мосты воспринимают этот кадр, модифицируют его. В этом кадре есть поля для запоминания идентификаторов мостов. Мост вписывает в кадр себя и сеть, в которую его пересылает. Кадры размножаются. Калр идет в каждый сегмент. Станция получатель получает много копий. Первым приходит кадр с самым коротким маршрутом. Назад приходит отклик только на самый первый кадр с прописанным маршрутом. В дальнейшем используется найденный самый короткий маршрут.

28. Общая характеристика технологии ARCNet

ARCnet комбинирует схемы с передачей маркера со звездообразной, шинной или древовидной топологией (вместо кольцевой топологии, как в IBM Token Ring).

В ARCnet применяется широковещательная передача сигналов в топологии "звезда", аналогичная широковещательной рассылке в шине Ethernet. Между тем есть важное отличие: сетевые платы ARCnet не могут передавать сигнал, пока не получат маркер. Комбинация передачи маркера с одной из перечисленных топологий превращает ARCnet в относительно гибкий и надежный стандарт топологии.

Для многих организаций ARCnet остается вполне функциональным и экономичным способом построения сети. Теоретически сеть ARCnet способна поддерживать до 255 узлов, но системы ARCnet такого размера непрактичны. В новых инсталляциях локальных сетей редко выбирают ARCnet, поскольку это более медленная и закрытая архитектура, чем другие доступные сегодня сетевые технологии. ARCnet имеет следующие спецификации:

Максимальное число узлов	255
Максимальное расстояние между узлами	6060.6 м
Максимальное расстояние между узлом и пассивным концентратором	30 м
Максимальное расстояние между пассивным и активным концентраторами	30 м

ARCnet имеет два главных недостатка. Прежде всего, она обеспечивает низкую скорость передачи данных - 2.5 Мбит/с. В схеме передачи маркера ARCnet применяется топология "логическое кольцо", основанная на адресах узлов, а не на их физическом местоположении. В ARCnet маркер передается не следующей рабочей станции, "сидящей" на кабеле, а сетевому узлу со следующим адресом (в возрастающем порядке). Такое использование адресов узлов означает, что ARCnet будет передавать маркер станции со следующим адресом, независимо от того, где она находится - в той же комнате или совсем в другом здании. Кроме того, в ARCnet маркер передается с фиксированной скоростью. Все это снижает быстродействие локальной сети. В то же время правильная инсталляция позволит свести данную проблему к минимуму.

Другой причиной падения популярности ARCnet стала ее патентованная, замкнутая архитектура. ARCnet была спроектирована для обеспечения взаимодействия устройств. С тех пор в данной области появились существенные усовершенствования. В то же время устройства ARCnet достаточно стандартизированы, чтобы любое из них (от любого производителя) можно было подключить к любой сети ARCnet.

ARCnet обладает и некоторыми реальными преимуществами. Ее звездообразная топология и кабельная фильтрация повышают надежность сети. В распределенной звездообразной архитектуре ARCnet использует для управления и маршрутизации маркеров данных от одной станции к другой пассивные и активные концентраторы. Поскольку маркер передается с фиксированной скоростью, конфликтов не возникает, поэтому ARCnet функционирует очень стабильно.

29. Технические характеристики и варианты технологии Fast Ethernet

Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:

увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

сохранение метода случайного доступа Ethernet;

сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T - наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet - к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети.

Используется режим автодиалога , когда два порта «договариваются» о том, на какой скорости будет вестись передача. (например, 100 или 10 Мбит)

Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Физический уровень 100Base-FX - многомодовое оптоволокноЭта спецификация определяет работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе хорошо проверенной схемы кодирования и передачи оптических сигналов, использующейся уже на протяжении ряда лет в стандарте FDDI. Как и в стандарте FDDI, каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rx) и от передатчика (Tx). М.б. дуплекс.

TX - Метод кодирования 4B/5B.Возможен дуплексный режим. Сегменты TX (100base-TX, стандарт ANSI TP-PMD) состоят из двух скрученных пар проводов информационного качества (волновое сопротивление 100-150 Ом, экранированные(type1)и неэкранированные скрученные пары проводов категории 5, длина до 100м)

T4 Спецификация PHY T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать для высокоскоростного Ethernet'а имеющуюся проводку на витой паре категории 3.Также м. исп-ся UTP 4,5. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того, чтобы можно было повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачи потоков бит по нескольким витым парам. Вместо кодирования 4B/5В в этом методе используется кодирование 5B/6T. Каждые 8 бит информации MAC-уровня кодируются 6-ю троичными цифрами (ternary symbols), то есть цифрами, имеющими три состояния. Одна пара - для анализ коллизий. Полный дуплекс невозможен.

Стандарт	Тип кабеля	Максимальная длина сегмента
100Base-TX	Category 5 UTP	100 метров
100Base-FX	многомодовое оптоволокно 62.5/125 мкм	412 метров (полудуплекс) 2 км (полный дуплекс)
100Base-T4	Category 3,4 или 5 UTP	100 метров

Особенностью технологии Fast Eht. вляется использование режима автодиалога:

Для совместимости со старыми сетевыми картами Ethernet, в протокол FastEthernet введена функция "автопереговоров" (auto-negotiation). При включении питания сетевой карты или по команде модуля управления сетевой карты начинается процесс "переговоров": сетевая карта посылает специальные служебные импульсы (FLP- fast link pulse burst), в которых предлагается самый приоритетный (с наибольшей скоростью передачи данных) протокол. Если второй компьютер поддерживает функцию "автопереговоров", то он ответит своими служебными импульсами, в которых согласится на предложенный протокол, или предложит другой (из поддерживаемых им). Если же на втором компьютере стоит старая сетевая карта Ethernet, не поддерживающая "автопереговоры", то ответа на запрос первого компьютера не последует, и он автоматически переключится на использование протокола Ethernet.

30. Особенности использования оборудования 100Base-T в сетях Fast Ethernet

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса.

Повторители класса I поддерживают все типы систем кодирования физического уровня: 100Base-TX/FX и 100Base-T4. Повторители класса II поддерживают только один тип системы кодирования физического уровня - 100Base-TX/FX или 100Base-T4.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации.

Максимальное число повторителей класса II в домене коллизий - 2, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 метров.

Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является серьезным препятствием при построении сетей. Во-первых, наличие стековых повторителей снимает проблемы ограниченного числа портов - все каскадируемые повторители представляют собой один повторитель с достаточным числом портов - до нескольких сотен. Во-вторых, применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, в каждом из которых обычно имеется не очень большое число станций.

В следующей таблице сведены правила построения сети на основе повторителе класса I.

Тип кабелей	Максимальный диаметр сети	Максимальная длина сегмента
Только витая пара (TX)	200 м	100 м
Только оптоволокно (FX)	272 м	136 м
Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне 260 м	100 м (TX)	160 м (FX)
Несколько сегментов на витой паре и несколько сегментов на оптоволокне 272 м	100 м (TX)	136 м (FX)

Эти ограничения проиллюстрированы типовыми конфигурациями сетей, показанными на рисунке 30.

Рис. 30. Примеры построения сети с помощью повторителей класса I

В сетях 100-мегагерцного ethernet используются повторители двух классов (I и II). Задержки сигналов в повторителях класса I больше (~140нс), зато они преобразуют входные сигналы в соответствии с регламентациями применяемыми при работе с цифровыми кодами. Такие повторители могут соединять каналы, отвечающие разным требованиям, например, 100base-TX и 100base-T4 или 100base-FX. Преобразование сигнала может занимать время, соответствующее передаче нескольких бит, поэтому в пределах одного логического сегмента может быть применен только один повторитель класса I, если кабельные сегменты имеют предельную длину. Повторители часто имеют встроенные возможности управления с использованием протокола SNMP.

Повторители класса II имеют небольшие задержки (~90нс или даже меньше), но никакого преобразования сигналов здесь не производится, и по этой причине они могут объединять только однотипные сегменты. Логический сегмент может содержать не более двух повторителя класса II, если кабели имеют предельную длину. Повторители класса II не могут объединять сегменты разных типов, например, 100base-TX и 100base-T4. Согласно требованиям комитета IEEE время задержки сигнала jam в повторителе fast ethernet (TX и FX) не должно превышать 460 нсек, а для 100base-T4 0 нсек. Для повторителей класса I эта задержка не должна быть больше 1400 нсек. Значения предельных длин сегментов для различных конфигураций сети приведены в таблице 4.1.1.2.1.

Таблица 4.1.1.2.1. Максимальные размеры логического кабельного сегмента

Тип повторителя	Скрученные пары [м]	Оптическое волокно [м]
Один сегмент ЭВМ-ЭВМ	100	412
Один повторитель класса I	200	272
Один повторитель класса II	200	320
Два повторителя класса II	205	228

51. Вспомогательные и сопутствующие стеку TCP/IP протоколы и сервисы

Протокол DHCP.

Добавить коротко про ARP/RARP

Помимо основных протоколов стек протоколов TCP/IP содержит большое количество вспомогательных и сопутствующих . Среди них: Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) -- сервис, используемый для автоматического назначения IP-адресов хостам.

Windows Internet Name Service (WINS) -- сервис, поддерживающий распределенную, динамически обновляемую базу имен хостов и соответствующих им IP-адресов

Domain Name System (DNS) -- служба разрешения доменных имен, базовая для Интернета. В традиционной реализации DNS требует указывать статическое соответствие между именем хоста и его адресом.

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) -- сервис, используемый для автоматического назначения IP-адресов хостам. В сети, построенной на TCP/IP, каждому объекту (хосту) присваивается свой индивидуальный IP-адрес, по которому происходит идентификация объекта в сети и обращение к нему. В небольшой системе, состоящей из 10-15 компьютеров, не составит особого труда выделить каждой машине фиксированный IP-адрес и вручную указать его в сетевых настройках компьютера. Гораздо сложнее выполнить эту процедуру в большой сети, когда количество хостов может достигать сотен или тысяч. С помощью DHCP администратор может полностью автоматизировать процесс присвоения IP-адресов. Ему достаточно в конфигурации DHCP-сервера указать нужный интервал адресов, а клиенты при инициализации сетевой службы сами обратятся к DHCP-серверу с запросом на выделение временного IP-адреса. По истечении срока выдачи адреса конкретному клиенту тот может сохранить его за собой на следующий срок либо, если клиент не запрашивает продления, адрес может быть перераспределен другому хосту.

Таким образом, при наличии службы DHCP в сегменте сети администратор не должен постоянно следить за настройками IP на всех машинах этого сегмента. Все адреса заведомо указаны правильно, и вероятность, например, опечатки при указании адреса отсутствует. Если в сегменте появляется новая рабочая станция, то и в этом случае она автоматически получит правильный IP-адрес в своей подсети. Конечно, DHCP не ограничивается раздачей только IP-адресов. В настройках TCP/IP должны быть указаны дополнительные параметры, такие как маска подсети и адрес системы разрешения имен. DHCP-сервер передает клиенту полный пакет информации, необходимой для правильной конфигурации TCP/IP. Кроме того, администратор может дополнительно включать те или иные параметры в пакеты DHCP, которые передаются хостам в ответ на запрос адреса.Работа протокола DHCP базируется на классической схеме клиент-сервер. В роли клиентов выступают компьютеры сети, стремящиеся получить IP-адреса в так называемую аренду (lease), а DHCP-серверы выполняют функции диспетчеров, которые выдают адреса, контролируют их использование и сообщают клиентам требуемые параметры конфигурации. Сервер поддерживает пул свободных адресов и, кроме того, ведет собственную регистрационную базу данных. Взаимодействие DHCP-серверов со станциями-клиентами осуществляется путем обмена сообщениями.

Протокол DHCP поддерживает три механизма выделения адресов: автоматический, динамический и ручной. В первом случае клиент получает постоянный IP-адрес, в последнем DHCP используется только для уведомления клиента об адресе, который администратор присвоил ему вручную. Оба эти варианта не таят в себе чего-либо принципиально нового, а вот динамический механизм заслуживает детального рассмотрения. Выдача адреса в аренду производится по запросу клиента. DHCP-сервер (или группа серверов) гарантирует, что выделенный адрес до истечения срока его аренды не будет выдан другому клиенту; при повторных обращениях сервер старается предложить клиенту адрес, которым тот пользовался ранее. Со своей стороны, клиент может запросить пролонгацию срока аренды адреса либо, наоборот, досрочно отказаться от него. Протоколом предусмотрена также выдача IP-адреса в неограниченное пользование. При острой нехватке адресов сервер может сократить срок аренды адреса по сравнению с запрошенным.

Выдача нового адреса. Последовательность событий в этом случае такова

1. Клиент посылает в собственную физическую подсеть широковещательное сообщение DHCPDISCOVER, в котором могут указываться устраивающие клиента IP-адрес и срок его аренды. Если в данной подсети DHCP-сервер отсутствует, сообщение будет передано в другие подсети ретранслирующими агентами протокола BOOTP (они же вернут клиенту ответные сообщения сервера).

2. Любой из DHCP-серверов может ответить на поступившее сообщение DHCPDISCOVER сообщением DHCPOFFER, включив в него доступный IP-адрес (yiaddr) и, если требуется, параметры конфигурации клиента. На этой стадии сервер не обязан резервировать указанный адрес. В принципе, он имеет право предложить его другому клиенту, также отправившему запрос DHCPDISCOVER. Тем не менее спецификации RFC 2131 рекомендуют серверу без необходимости не применять подобную тактику, а кроме того, убедиться (например, выдав эхо-запрос ICMP) в том, что предложенный адрес в текущий момент не используется каким-либо из компьютеров сети.

3. Клиент не обязан реагировать на первое же поступившее предложение. Допускается, чтобы он дождался откликов от нескольких серверов и, остановившись на одном из предложений, отправил в сеть широковещательное сообщение DHCPREQUEST. В нем содержатся идентификатор выбранного сервера и, возможно, желательные значения запрашиваемых параметров конфигурации.

Не исключено, что клиента не устроит ни одно из серверных предложений. Тогда вместо DHCPREQUEST он снова выдаст в сеть запрос DHCPDISCOVER, а серверы так и не узнают, что их предложения отклонены. Именно по этой причине сервер не обязан резервировать помещенный в DHCPOFFER адрес.

Если в процессе ожидания серверных откликов на DHCPDISCOVER достигнут тайм-аут, клиент выдает данное сообщение повторно.

4. Присутствующий в сообщении DHCPREQUEST идентификатор позволяет соответствующему DHCP-серверу убедиться в том, что клиент принял именно его предложение. В ответ сервер отправляет подтверждение DHCPACK, содержащее значения требуемых параметров конфигурации, и производит соответствующую запись в базу данных.

Если к моменту поступления сообщения DHCPREQUEST предложенный адрес уже <ушел> к другому клиенту (например, первая станция слишком долго <размышляла> над поступившими предложениями), сервер отвечает сообщением DHCPNACK.

5. Получив сообщение DHCPACK, клиент обязан убедиться в уникальности IP-адреса (средствами протокола ARP) и зафиксировать суммарный срок его аренды. Последний рассчитывается как время, прошедшее между отправкой сообщения DHCPREQUEST и приемом ответного сообщения DHCPACK, плюс срок аренды, указанный в DHCPACK.

Обнаружив, что адрес уже используется другой станцией, клиент обязан отправить серверу сообщение DHCPDECLINE и не ранее чем через 10 с начать всю процедуру снова. Процесс конфигурирования возобновляется и при получении серверного сообщения DHCPNACK.

При достижении тайм-аута в процессе ожидания серверных откликов на сообщение DHCPREQUEST клиент выдает его повторно.

6. Для досрочного прекращения аренды адреса клиент отправляет серверу сообщение DHCPRELEASE.

Приведенная последовательность действий заметно упрощается, если станция-клиент желает повторно работать с IP-адресом, который когда-то уже был ей выделен. В этом случае первым отправляемым сообщением является DHCPREQUEST, в котором клиент указывает прежде использовавшийся адрес. В ответ он может получить сообщение DHCPACK или DHCPNACK (если адрес занят либо клиентский запрос является некорректным, например из-за перемещения клиента в другую подсеть). Обязанность проверить уникальность IP-адреса опять-таки возлагается на клиента.

Выбор адреса DHCP-сервером. Если на момент получения запроса DHCPDISCOVER сервер не располагает свободными IP-адресами, он может направить уведомление о возникшей проблеме администратору. В противном случае при выборе адреса обычно применяется следующий алгоритм. Клиенту выделяется адрес, записанный за ним в данный момент. Если это невозможно, сервер предложит адрес, которым пользовался клиент до окончания срока последней аренды (при условии, что данный адрес свободен), либо адрес, запрошенный самим клиентом при помощи соответствующей опции (опять же, если адрес не занят). Наконец, в том случае, когда все предыдущие варианты не проходят, новый адрес выбирается из пула доступных адресов с учетом подсети, из которой поступил клиентский запрос.

52. Вспомогательные и сопутствующие стеку TCP/IP протоколы и сервисы. Служба WINS

Добавить коротко про ARP/RARP

Помимо основных протоколов стек протоколов TCP/IP содержит большое количество вспомогательных и сопутствующих . Среди них: Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) -- сервис, используемый для автоматического назначения IP-адресов хостам.

Windows Internet Name Service (WINS) -- сервис, поддерживающий распределенную, динамически обновляемую базу имен хостов и соответствующих им IP-адресов

Domain Name System (DNS) -- служба разрешения доменных имен, базовая для Интернета. В традиционной реализации DNS требует указывать статическое соответствие между именем хоста и его адресом.

Windows Internet Name Service (WINS) -- сервис, поддерживающий распределенную, динамически обновляемую базу имен хостов и соответствующих им IP-адресов. Работая в сети, пользователям удобно обращаться к ресурсам не по IP-адресам, а по символическим именам. Традиционным для Windows-систем является использование так называемых NetBIOS-имен и технологии NetBIOS Over TCP/IP. Каждая машина в сети имеет помимо IP-адреса сетевое NetBIOS-имя. Для того чтобы обеспечить глобальное соответствие сетевых имен и IP-адресов, и существует служба WINS. Фактически WINS представляет собой распределенную базу данных с собственными механизмами репликации. База данных WINS динамически аккумулирует информацию о том, какой IP-адрес соответствует конкретному сетевому имени. Каждый раз, при инициализации сетевой службы на каждой машине в сети, информация о ее NetBIOS-имени и IP-адресе передается в базу данных WINS.

Таким образом, пользователь, обращаясь к какому-либо хосту, не обязан знать его IP-адрес. Достаточно указать в запросе NetBIOS-имя, а сетевые службы самостоятельно обратятся в WINS, которая, в свою очередь, выдаст реальный IP-адрес, соответствующий данному имени. Напомним, что в настройках IP на каждой машине должен быть указан адрес WINS-сервера. Если используется DHCP, то эта информация также передается автоматически при выделении хосту адреса.

Сервер WINS -- это усовершенствованный сервер имен NetBIOS (NetBIOS Name Serve-NBNS). разработанным фирмой Microsoft для снижения широковещательного сетевj го графика, вызванного работой протокола NetBIOS поверх TCP/IP в режиме В-узла. Он применяется для регистрации имен NetBIOS и разрешения их в IP-адреса как для локальных. так и удаленных узлов.

Использование WINS имеет ряд преимуществ. Во-первых, клиентские запросы на разрешение имен поступают непосредственно на сервер WINS. Если ему удается разрешить имя. то IP-адрес направляется прямо к клиенту. В результате отпадает необходимость в широковещании и уменьшается сетевой трафик, Однако, если сервер WINS недоступен, клиенты по-прежнему могут применить широковещание для разрешения имени.

Во-вторых, база данных сервера WINS обновляется динамически, поэтому устаревшие сведения своевременно удаляются, а значит, отпадает необходимость в файле LMHOSTS. Кроме того. WINS обеспечивает возможности обзора .многодоменной сети. Прежде чем два использующих NetBIOS узла начнут взаимодействовать, имя узла назначения должно быть разрешено в IP-адрес. Это необходимо, поскольку для работы по протоколу TCP/IP требуется IP-адрес компьютера, а в NetBIOS используются имена компьютеров. Процесс разрешения имени описан далее.

1. Каждый раз при запуске в среде WINS клиент WINS регистрирует у сервера WINS. который задан в его конфигурации, соответствие своего имени NetBIOS IP-адресу

2. Когда клиент WINS выполняет команду Windows NT для связи с другим узлом. запрос на определение имени посылается по локальной сети непосредственно к серверу WINS: широковещание при этом не используется.

3. Если сервер WINS находит в своей базе данных соответствующее имя NetBIOS и IP-адрес, то этот IP-адрес возвращается клиенту WINS. поскольку база данных сервера WINS динамически обновляется, то она всегда содержит реальные соответствия имен NetBIOS и IP-адресов.

Преимущества использования WINS очевидны. Главное из них -- уменьшение широковещательного графика, поскольку запросы на разрешение имен направляются прямо на сервер WINS.

53. Вспомогательные и сопутствующие стеку TCP/IP протоколы и сервисы: DNS, ICMP

Добавить коротко про ARP/RARP

Помимо основных протоколов стек протоколов TCP/IP содержит большое количество вспомогательных и сопутствующих . Среди них: Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) -- сервис, используемый для автоматического назначения IP-адресов хостам.

Windows Internet Name Service (WINS) -- сервис, поддерживающий распределенную, динамически обновляемую базу имен хостов и соответствующих им IP-адресов

Domain Name System (DNS) -- служба разрешения доменных имен, базовая для Интернета. В традиционной реализации DNS требует указывать статическое соответствие между именем хоста и его адресом.

Domain Name System (DNS) -- служба разрешения доменных имен, базовая для Интернета. В традиционной реализации DNS требует указывать статическое соответствие между именем хоста и его адресом. Так как служба DNS не динамична, изменения в базе данных DNS (например, при добавлении нового хоста или перемещении его в другую подсеть) необходимо делать вручную. В Windows NT Server 4.0 реализован полный сервер DNS, который интегрирован со службой WINS и снабжен графической утилитой администрирования. Объединение DNS и WINS позволяет создать некоторую форму динамического DNS. Это объединение поддерживается сервисом DNS, выполняемым на Windows NT Server 4.0. Теперь можно, обратившись к DNS, запросить у WINS имя нижнего уровня в дереве DNS.

DNS преобразует символические имена машин в IP-номера (IP-адреса), которые являются адресами машин и из IP-номеров (IP-адресов) в имена. Преобразование, в данном случае, это создание ассоциации между доменным именем и IP-номером. Так, например, имени www.gu.net соответствует IP-адрес 194.93.190.121. За эти преобразования несут ответственность name servers (сервера имен).

DNS-сервер (или сервер имен) - это программа (одна или несколько), обрабатывающая запросы типа:

"определить IP-адрес по имени",

"определить имя по IP-адресу",

"определить имя сервера, на который должна направлятся электронная почта для заданного домена",

"определить имя другого сервера имен, ответственного за заданный домен".

На одном компьютере может находится одновременно несколько серверов имен.

DNS имеет иерархическую древовидную структуру, "корнями" которой являются так называемые root-сервера. На root-серверах хранится информация о том, какие есть домены первого уровня (com, org, net, gov, ua, ru и другие) и ссылки на DNS-сервера отвечающие за эти домены.

DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. Спецификация DNS определяется стандартами RFC 1034 и 1035. DNS требует статической конфигурации своих таблиц, отображающих имена компьютеров в IP-адрес.

Протокол DNS является служебным протоколом прикладного уровня. Этот протокол несимметричен - в нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы хранят часть распределенной базы данных о соответствии символьных имен и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным доменам сети Internet. Клиенты сервера DNS знают IP-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IP-адрес.

Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет - то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, который может сам обработать запрос, либо передать его другому DNS-серверу. Все DNS-серверы соединены иерархически, в соответствии с иерархией доменов сети Internet. Клиент опрашивает эти серверы имен, пока не найдет нужные отображения. Этот процесс ускоряется из-за того, что серверы имен постоянно кэшируют информацию, предоставляемую по запросам. Клиентские компьютеры могут использовать в своей работе IP-адреса нескольких DNS-серверов, для повышения надежности своей работы.

База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена.

Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:

com - коммерческие организации (например, microsoft.com);

edu - образовательные (например, mit.edu);

gov - правительственные организации (например, nsf.gov);

org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);

net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).

Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню. Пример полного DNS-имени : citint.dol.ru. Чтобы дать возможность шлюзам в интернете сообщать об ошибках или предоставлять информацию о нестандартных условиях работы, разработчики добавили механизм сообщений специального назначения в протоколы TCP/IP. Этот механизм, известный как Межсетевой Протокол Управляющих Сообщений(ICMP), считается необходимой частью IP и должен включаться в каждую реализацию IP.

Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP (Internet Control Message Protocol) позволяет маршрутизатору сообщить конечному узлу об ошибках, с которыми машрутизатор столкнулся при передаче какого-либо IP-пакета от данного конечного узла.

Управляющие сообщения ICMP не могут направляться промежуточному маршрутизатору, который участвовал в передаче пакета, с которым возникли проблемы, так как для такой посылки нет адресной информации - пакет несет в себе только адрес источника и адрес назначения, не фиксируя адреса промежуточных маршрутизаторов.

Протокол ICMP - это протокол сообщения об ошибках, а не протокол коррекции ошибок. Конечный узел может предпринять некоторые действия для того, чтобы ошибка больше не возникала, но эти действия протоколом ICMP не регламентируются.

Каждое сообщение протокола ICMP передается по сети внутри пакета IP. Пакеты IP с сообщениями ICMP маршрутизируются точно так же, как и любые другие пакеты, без приоритетов, поэтому они также могут теряться. Кроме того, в загруженной сети они могут вызывать дополнительную загрузку маршрутизаторов. Для того, чтобы не вызывать лавины сообщения об ошибках, потери пакетов IP, переносящие сообщения ICMP об ошибках, не могут порождать новые сообщения ICMP.

Как и весь другой траффик, сообщения ICMP передаются по интернету в поле данных IP-дейтаграмм. Конечным назначением сообщений ICMP, тем не менее, является не прикладная программа или пользователь на машине назначения, а программное обеспечение IP на этой машине. То есть, когда прибывает сообщение ICMP об ошибке, его обрабатывает модуль программного обеспечения ICMP. Конечно, если ICMP определит, что ошибка была вызвана конкретным протоколом более высокого уровня или прикладной программой, он сообщит об этом соответствующему модулю. Т.о., Межсетевой Протокол Управляющих Сообщений позволяет шлюзам посылать управляющие сообщения или сообщения об ошибках на другие шлюзы или ГВМ; ICMP обеспечивает взаимодействие между программным обеспечением Межсетевого Протокола разных машин.

54. Общая характеристика интерфейса NetBIOS и NetBIOS over TCP/IP

NetBIOS: Network Basic Input Output System (Сетевая базовая система ввода-вывода).

Протокол NetBIOS был создан для работы в локальных сетях. Система NetBIOS предназначена для персональных ЭВМ типа IBM/PC в качестве интерфейса, независящего от фирмы-производителя. NetBIOS использует в качестве транспортных протоколов TCP и UDP.

Это стандартный сетевой интерфейс, предложенный для IBM PC и совместимых систем. Протокол NetBIOS работает на трех уровнях модели взаимодействия открытых систем: сетевом, транспортном и сеансовом. NetBIOS может обеспечить сервис более высокого уровня, чем протоколы IPX и SPX, однако не обладает способностью к маршрутизации. Таким образом, NetBIOS не является сетевым протоколом в строгом смысле этого слова. NetBIOS содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов, так как в протоколе обмена кадрами NetBIOS не вводится такое понятие как сеть. Это ограничивает применение протокола NetBIOS локальными сетями, не разделенными на подсети. Протокол NetBIOS строго ориентирован на работу в локальных сетях, не разделяемых на части маршрутизаторами. Поэтому его разработчики не стали вводить такого понятия как "сеть" или "номер сети", ограничившись использованием для компьютеров МАС-адресов и символьных имен. Протокол NetBIOS может работать в двух режимах - дейтаграммном и с установлением соединения. В последнем случае он занимается восстановлением утерянных и искаженных кадров протокола канального уровня. Протокол NetBIOS широко использует широковещательный трафик - в данном случае он используется для установления соответствия между символьными именами компьютеров и МАС-адресами.

Любая сессия начинается с netbios-запроса, задания ip-адреса и определения tcp-порта удаленного объекта, далее следует обмен NETBIOS-сообщениями, после чего сессия закрывается. Сессия осуществляет обмен информацией между двумя netbios-приложениями. Длина сообщения лежит в пределах от 0 до 131071 байт. Допустимо одновременное осуществление нескольких сессий между двумя объектам

С помощью NetBIOS пpиложение может откpывать сеанс связи с дpугим устpойством, а пpогpамма пеpеадpесации или пpотокол тpанзакций - пеpедавать запpос с одной машины на дpугую, но сам NetBIOS данными не манипулиpует. Спецификация NetBIOS опpеделяет интеpфейс с сетевым пpотоколом, используемым для обpащения к этим сеpвисам, а не сам пpотокол.

Истоpически NetBIOS использовался (в качестве тpанспоpта часто используется TCP/IP, IPX/SPX) в паpе с сетевым тpанспоpтным пpотоколом NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). NetBEUI - это пpотокол, дополняющий спецификацию интеpфейса NetBIOS, используемую сетевой опеpационной системой.

NetBEUI фоpмализует кадp тpанспоpтного уpовня, не стандаpтизованный в NetBIOS.

Он не соответствует какому-то конкpетному уpовню модели OSI, а охватывает тpанспоpтный уpовень, сетевой уpовень и подуpовень LLC канального уpовня.

NetBEUI взаимодействует напpямую с NDIS уpовня MAC. Таким обpазом это не маpшpутизиpуемый пpотокол.

Реализация NetBEUI в Microsoft Windows for Workgroups подходит только для небольших сетей, содержащих не более 100-200 рабочих станций. Причина этого заключается в том, что протокол NETBEUI способен работать только в одном сегменте сети (т. е. пакеты данных не могут проходить через мосты).

Т.о. NetBIOS - набор функций, IP адресов, сокетов нет, есть имена. NetBIOS over TCP/IP - чтобы связать NetBIOS и TCP/IP используется проткол WINS , он устанавливает соответствие между IP адресами и NetBIOSименами.

55, 56 (не нашла разницы для двух этих вопросов в этом гребанном файле про гребанные сокеты, который он дал) Общая характеристика сетевого интерфейса прикладного программирования Winsock. Типовые шаги при создании приложения на базе протокола UDP., TCP

Winsock - это сетевой интерфейс прикладного программирования, реализованный на всех платформах Win32, основной интерфейс доступа к разным базовым сетевым протоколам. Интерфейс унаследовал многое от реализации Berkeley (BSD) Sockets на платформах UNIX. В средах Win32 он стал абсолютно независимым от протокола, особенно с выпуском Winsock 2. Термин Сокеты (sockets) используется для обозначения описателей поставщиков транспорта. В Win32 сокет отличается от описателя файла, а потому представлен отдельным типом - SOCKET. В технической литературе можно найти различные переводы этого слова - их называют и гнездами, и разъемами, соединителями, патронами и т. д. Ввиду отсутствия устоявшегося русскоязычного термина, в настоящем материала sockets будут именоваться сокетами без какого-либо перевода.

С позиций эталонной модели OSI интерфейс Winsock расположен между сеансовым и транспортным уровнями. Под управлением Windows прикладной, представительский и сеансовый уровни, в основном относятся к вашему приложению.

Программирование с применением сокетов достаточно несложно само по себе, но, к сожалению, сравнительно поверхностно описано в распространенной литературе, а документация Windows Sockets SDK содержит множество ошибок, как в технических описаниях, так и в демонстрационных примерах. Кроме того, существуют значительные отличия реализаций сокетов в UNIX и в Windows, что создает очевидные проблемы.

Библиотека Winsock поддерживает два вида сокетов - синхронные (блокируемые) и асинхронные (неблокируемые). Синхронные сокеты задерживают управление на время выполнения операции, а асинхронные возвращают его немедленно, продолжая выполнение в фоновом режиме, и, закончив работу, уведомляют об этом вызывающий код.

Устаревшие ОС Windows 3.x поддерживали только асинхронные сокеты, поскольку в среде с корпоративной многозадачностью захват управления одной задачей "подвешивает" все остальные, включая и саму систему. ОС Windows 9x и NT/2000/XP поддерживают оба вида сокетов, однако в силу того, что синхронные сокеты программируются более просто, чем асинхронные, последние не получили большого распространения. Данное описание посвящено, главным образом, синхронным сокетам.

Сокеты позволяют работать со множеством протоколов и являются удобным средством межпроцессорного взаимодействия, но в данном разделе речь будет идти только о сокетах семейства протоколов TCP/IP, использующихся для обмена данными между узлами сети Интернет. Все остальные протоколы, такие как IPX/SPX, NetBIOS будут представлены в других разделах.

Независимо от вида, сокеты делятся на два типа - потоковые и дейтаграммные. Потоковые сокеты работают с установлением соединения, обеспечивая надежную идентификацию обоих сторон и гарантируя целостность и успешность доставки данных. Дейтаграмные сокеты работают без установления соединения и не обеспечивают ни идентификации отправителя, ни контроля успешности доставки данных, зато они заметно быстрее потоковых.

Выбор того или иного типа сокетов определяется транспортным протоколом, на котором работает сервер, клиент не может по своему желанию установить с дейтаграммным сервером потоковое соединение.

Замечание: дейтаграммные сокеты опираются на протокол UDP, а потоковые на TCP.

Основные шаги программы при использовании WinSock.

Для работы с библиотекой Winsock 2.х в исходный тест программы необходимо включить директиву "#include <winsock2.h>", а при использовании для разработки утилит командной строки в командной строке линкера необходимо указать "ws2_32.lib". В Microsoft Visual Studio для этого достаточно нажать <Alt-F7>, перейти к закладке "Link" и к списку библиотек, перечисленных в строке "Object/Library modules", добавить "ws2_32.lib", отделив ее от остальных символом пробела.

Перед началом использования функций библиотеки Winsock ее необходимо подготовить к работе вызовом функции int WSAStartup (WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData ), передав в старшем байта слова wVersionRequested номер требуемой версии, а в младшем - номер подверсии. Аргумент lpWSAData должен указывать на структуру WSADATA, в которую при успешной инициализации будет занесена информация о производителе библиотеки. Никакого особенного интереса она не представляет, и прикладное приложение может ее игнорировать. Если инициализация не удается, функция возвращает ненулевое значение.

Первый шаг - создание объекта "сокет". Это осуществляется функцией SOCKET socket (int af, int type, int protocol). Первый слева аргумент указывает на семейство используемых протоколов. Для Интернет - приложений он должен иметь значение AF_INET.

Следующий аргумент задает тип создаваемого сокета - потоковый (SOCK_STREAM) или дейтаграммный (SOCK_DGRAM) (еще существуют и сырые сокеты, но они практически не поддерживаются Windows - см раздел "Сырые сокеты").

Последний аргумент уточняет, какой транспортный протокол следует использовать. Нулевое значение соответствует выбору по умолчанию: TCP - для потоковых сокетов и UDP для дейтаграммных. В большинстве случаев нет никакого смысла задавать протокол вручную и обычно полагаются на автоматический выбор по умолчанию.

Если функция завершилась успешно, она возвращает дескриптор сокета, в противном случае - INVALID_SOCKET.

Примечание: дальнейшие шаги зависят от того, является ли приложение сервером или клиентом. Ниже эти два случая будут описаны раздельно.

Клиент: шаг второй - для установки соединения с удаленным узлом потоковый сокет должен вызвать функцию int connect (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen).

Дейтаграмные сокеты работают без установки соединения, поэтому обычно не обращаются к функции connect.

Примечание: за словом "обычно" стоит один полезный прием программирования - вызов connect позволяет дейтаграмному сокету обмениваться данными с узлом не только функциями sendto, recvfrom, но и более удобными и компактными send и recv. Эта тонкость описана в Winsocket SDK и широко используется как самой Microsoft, так и сторонними разработчикам. Поэтому ее использование вполне безопасно.

Первый слева аргумент - дескриптор сокета, возращенный функцией socket; второй - указатель на структуру "sockaddr", содержащую в себе адрес и порт удаленного узла, с которым устанавливается соединение. Структура sockaddr используется множеством функций, поэтому ее описание вынесено в раздел "Об адресах в WinSock". Последний аргумент сообщает функции размер структуры sockaddr.

После вызова connect, система предпринимает попытку установить соединение с указанным узлом. Если по каким-то причинам это сделать не удастся (адрес задан неправильно, узел не существует или "висит", компьютер находится не в сети), функция возвратит ненулевое значение.

Сервер: шаг третий - прежде чем сервер сможет использовать сокет, он должен связать его с локальным адресом. Локальный, как впрочем, и любой другой адрес Интернета, состоит из IP-адреса узла и номера порта. Если сервер имеет несколько IP-адресов, то сокет может быть связан как со всеми ними сразу (для этого вместо IP-адреса следует указать константу INADDR_ANY, равную нулю), так и с каким-то конкретным одним.

Связывание осуществляется вызовом функции int bind (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen).

Первым слева аргументом передается дескриптор сокета, возращенный функций socket, за ним следуют указатель на структуру sockaddr и ее длина (см. раздел "Об адресах в WinSock").

Строго говоря, клиент также должен связывать сокет с локальным адресом перед его использованием, однако за него это делает функция connect, ассоциируя сокет с одним из портов, наугад выбранных из диапазона 1024-5000. Сервер же должен настраиваться на заранее определенный порт, например, 21 для FTP, 23 для telnet, 25 для SMTP, 80 для Web, 110 для POP3 и т.д. Поэтому ему приходится осуществлять связывание "вручную".

При успешном выполнении функция возвращает нулевое значение и ненулевое в противном случае.

Сервер: шаг четвертый - выполнив связывание, потоковый сервер переходит в режим ожидания подключений, вызывая функцию int listen (SOCKET s, int backlog), где s - дескриптор сокета, а backlog - максимально допустимый размер очереди сообщений.

Размер очереди ограничивает количество одновременно обрабатываемых соединений, поэтому к его выбору следует подходить внимательно. Если очередь полностью заполнена, очередной клиент при попытке установить соединение получит отказ (TCP пакет с установленным флагом RST). В то же время максимально разумное количество подключений определяется производительностью сервера, объемом оперативной памяти и т.д.

Дейтаграммные серверы не вызывают функцию listen, т.к. работают без установки соединения и сразу же после выполнения связывания могут вызывать recvfrom для чтения входящих сообщений, минуя четвертый и пятый шаги.