3.1 Протокол slip

Первым стандартом канального уровня, обеспечивающим работу терминалов пользователей (TCP/IP) по линиям связи, реализующих последовательную передачу символов, стал протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol – протокол Internet для последовательного канала).

Ввиду функциональной простоты, SLIP использовался и используется в основном на коммутируемых линиях связи, которые не характерны для ответственных и скоростных сетевых соединений. Тем не менее, коммутируемый канал отличается от некоммутируемого только более низким качеством и необходимостью выполнять процедуру вызова абонента, поэтому SLIP вполне применим и на выделенных каналах.

Протокол SLIP выполняет единственную функцию – он позволяет в потоке бит, которые поступают по выделенному (или коммутируемому) каналу, распознать начало и конец IP-пакета. Помимо протокола IP, другие протоколы сетевого уровня SLIP не поддерживает.

Протокол SLIP характеризуется тем, что он обеспечивает возможность подключаться к сети INTERNET через стандартный интерфейс RS-232, имеющийся в большинстве компьютеров. В настоящее время SLIP широко используется в оконечных компьютерах, подключенных к линиям связи, которые имеют пропускную способность 1, 2…28,8 Кбит/с.

Псевдоструктура протокола SLIP (логическая характеристика протокола). По сути, кадр SLIP структуры не имеет, он только предусматривает разграничение последовательно передаваемых пакетов IP (пакеты сетевого уровня) и тем самым обеспечивает синхронный ввод пакетов в канал связи (физический уровень). Для этого в протоколе SLIP используется специальный символ “END” (рисунок 7), значение которого в шестнадцатеричном представлении равно “С0” (11000000). В случае если в пакете IP имеется байт, тождественный символу “END”, то он заменяется двухбайтовой последовательностью, состоящей из специальных символов “ESC”(“DB”-11011011) и “DC” (11011100). Применяемый в протоколе SLIP символ “ESC” не равен символу “ESC” в коде ASCII, поэтому обозначают его “SLIP ESC”. Если же байт данных тождествен символу “SLIP ESC”, то он заменяется двухбайтовой последовательностью, состоящей из собственно символа “SLIP ESC” и символа “DD” (11011101). После последнего байта пакета IP передается символ “END”.

Механизм формирования кадра показан на рисунке 8, здесь приведены стандартный пакет IP, один байт которого тождествен символу “END”, а другой – символу “SLIP ESC”, и соответствующий ему кадр SLIP, который больше на четыре байта.

Вставка символа END перед началом кадра позволяет принимающей стороне избавиться от любого шума на линии связи. Однако такими мерами все способности SLIP определить и тем более исправить ошибки данных исчерпываются. Протокол возлагает задачу по определению и исправлению пакетов данных и сообщений полностью на вышележащие протоколы, то есть на сетевой и транспортный уровень ТСР/IP.

Рисунок 8 - Соответствие между кадром SLIP и пакетом IP

Протокол SLIP не определяет максимально допустимую длину “информационного поля” передаваемого “кадра”, однако реальный размер “вкладываемого в кадр” пакета IP не должен превышать 1006 байтов. Данное ограничение связано с первой реализацией протокола SLIP в соответствующей ОС Berkley Unix, и поэтому соблюдение его необходимо для обеспечения требуемой совместимости разных реализаций (версий) SLIP (большинство современных реализаций позволяют администратору самому установить размер пакета, а по умолчанию используют размер 1500 байт).

Популярность протокола SLIP объясняется тем, что он дал возможность подключаться к сети Internet посредством стандартного порта RS - 232, имеющегося в большинстве компьютеров. Программа управления SLIP загружается и выгружается по мере надобности. Большинство программ управления SLIP имеют возможность набирать телефонный номер провайдера. Программное обеспечение, реализующее работу с протоколом SLIP (TCP-manager), выполняет функции управления сетевым устройством, то есть является драйвером (специальная программа, управляющая сетевым устройством) сетевого устройства, такого, как модем. Можно загружать и выгружать программу управления SLIP по мере надобности. Сетевое устройство принимает IP - пакеты от программы (точнее процесса), посылающей их (от программы сетевого уровня), обкладывает своей служебной информацией и передаёт устройству последовательной передачи данных (модему, в последовательный порт и т.п.). На другом конце последовательной линии аналогичная программа принимает символы, приходящие с устройства последовательной передачи данных, освобождает от служебной информации и передаёт то, что получилось, а должны получаться при этом IP -пакеты, соответствующие программе (сетевого уровня), которая обрабатывает IP -пакеты.

Для установления связи по протоколу SLIP компьютеры должны иметь информацию об IP-адресах друг друга. Однако возможна ситуация, когда, скажем, при осуществлении соединения между хостом и маршрутизатором, последнему понадобится передать хосту информацию о его IP-адресе. В протоколе SLIP нет механизмов, дающих возможность обмениваться адресной информацией. Это один из недостатков протокола.

Соединение по протоколу SLIP- это наиболее экономичный и простой способ подключить компьютер к Интернет. SLIP можно использовать, если локальная сеть не имеет прямого доступа к Интернет или при присоединении отдельного компьютера. Для работы протокола необходимо, чтобы поставщик услуг Интернет также обеспечил протокол SLIP на своем компьютере (хосте Интернет).

Установив SLIP-соединение, компьютер превращается в узел Интернет и становится полноправным членом сети с собственным IP-адресом и именем. Все это без затрат на дополнительное оборудование. Нужен лишь компьютер и модем.

Недостатки SLIP:

Во-первых, протокол SLIP не обеспечивает обмен адресной информацией. Это ограничение не позволяет использовать SLIP для некоторых видов сетевых услуг. Например, каждый раз после установления SLIP -соединения компьютер превращается в полноправный хост Internet со своим собственным IP -адресом. Если провайдер использует динамическое присвоение IP -адресов, то при каждом новом соединении компьютер будет получать новый IP адрес. Следовательно, другие компьютеры в сети, будут вынуждены искать его под неизвестно каким адресом;

Во-вторых, отсутствие индикации типа протокола, пакет которого “вкладывается” в кадр SLIP. Поэтому через последовательную линию по протоколу SLIP можно передавать трафик лишь одного сетевого протокола – IP. Эти функции обеспечивают:

• либо вышележащие протоколы, например, в стеке TCP/IP протокол IP проводит тестирование целостности пакета по заголовку IP, а один из двух транспортных протоколов (UDP или TCP) проверяет целостность всех данных по контрольным суммам. Однако в протоколе UDP не обязательно использование контрольных сумм, поэтому совместное использование UDP и SLIP нежелательно;

• либо нижележащие протоколы. Поскольку для установления соединения по протоколу SLIP обычно используется модем, работающий по телефонной линии и подключенный к асинхронному, последовательному порту. Два компьютера, установившие такое соединение, обмениваются данными с паузами переменной длины. К сожалению, в телефонной линии всегда присутствуют помехи, иначе называемые шумом, поэтому модемы, подключаемые к телефонной сети, отличают данные от возможных помех, пользуясь различными параметрами связи. При использовании модема и программного обеспечения для обмена данными настраиваются определенные параметры связи, такие как скорость, размер данных, контроль четности. Для успешного взаимодействия двух модемов оба они должны быть одинаково настроены.

Но, несмотря на это, для повышения эффективности работы протоколу SLIP не помешало бы иметь собственный механизм (пусть даже простейший) коррекции ошибок.

В-третьих, в протоколе SLIP не предусмотрены процедуры обнаружения и коррекции ошибок. Эти функции обеспечивают протоколы вышележащих уровней: протокол IP проводит тестирование целостности пакета по заголовку IP, а один из двух транспортных протоколов (UDP или TCP) проверяет целостность всех данных по контрольным суммам.

Низкая пропускная способность последовательных линий связи вынуждает сокращать время передачи пакетов, уменьшая объем содержащейся в них служебной информации. Эта задача решается с помощью протокола CSLIP (Compressed SLIP).

Протокол сжатия служебной информации CSLIP (Compressed SLIP). Для повышения эффективности использования пропускной способности последовательных линий связи используются алгоритмы сжатия данных (например, за счет уменьшения объема служебной информации, содержащейся в заголовках пакетов IP). Такую задачу решает протокол CSLIP. При использовании протоколов типа TELNET для доставки одного байта данных требуется переслать 20-байтовый заголовок пакета IP и 20-байтовый заголовок пакета TCP (итого 40 байтов). Протокол CSLIP обеспечивает сжатие 40-байтового заголовка до 3 – 5 байтов. Поэтому большинство реализаций протокола SLIP поддерживают спецификацию CSLIP. Протокол сжимает только заголовки пакетов. Для увеличения эффективности линий надо либо увеличить количество данных в пакете, либо уменьшить размер заголовков. Алгоритм CSLIP концентрирует внимание на уменьшении размеров заголовков пакетов. Кроме того, протокол соблюдает требования интерактивной реакции системы. Интерактивность реакции системы – это просто ее свойство убедить пользователя в том, что все работает. Например, когда пользователь нажимает клавишу, он, вполне понятно, хочет увидеть, как введенный символ отобразится на его мониторе. Если работа сети приводит к ощутимым задержкам при передаче пакета, пользователь расценит интерактивность сети как неудовлетворительную.

Таким образом, протокол SLIP выполняет работу по выделению из последовательности передаваемых по последовательному каналу бит границ IP-пакета. Протокол не имеет механизмов передачи адресной информации, идентификации типа протокола сетевого уровня, определения и коррекции ошибок.