Ethernet и IEEE 802 инкапсуляция

Инкапсуляция IP датаграмм TCP/IP определена в RFC 894 для сетей Ethernet.

В RFC к каждому компьютеру, подключенному к Internet через кабель Ethernet 10 Мбит/сек, предъявляются следующие требования:

•Компьютер должен иметь возможность посылать и получать пакеты, инкапсулированные с использованием RFC 894 (Ethernet).

•У компьютера должна быть возможность получать пакеты RFC 1042 (IEEE 802), перемешанные с пакетами RFC 894

•Компьютер должен иметь возможность посылать пакеты использованием инкапсуляции RFC 1042. Если компьютер может посылать оба типа пакетов, то тип пакета должен быть конфигурируемым, а конфигурация по умолчанию должна быть настроена на пакеты RFC 894.

Блок данных, который TCP посылает в IP, называется TCP сегментом.

Блок данных, который IP посылает в сетевой интерфейс, называется IP датаграммой. Поток битов, который передается по Ethernet, называется фреймом (frame).

SLIP - это простая форма инкапсуляции IP датаграмм для последовательной линии, которая описана в RFC 1055. SLIP используется для подключения в домашних систем к Internet по последовательному порту RS-232, или через высокоскоростные модемы

Новые версии SLIP стали называться CSLIP, что означает сжатый SLIP, который описан в RFC 1044. CSLIP обычно уменьшает 40-

PPP (RFC 1548), протокол точка-точка, устраняет все недостатки SLIP. Состоит из трех компонентов.

1.Способ инкапсуляции IP датаграмм в последовательный канал. PPP поддерживает как асинхронный канал с 8 битами данных без контроля четности (последовательный интерфейс, который присутствует на большинстве компьютеров), так и бит- ориентированный синхронный канал. 2.Протокол управления каналом (LCP - link control protocol) используется для установления конфигурации и тестирования соединения. С его помощью оконечные системы договариваются об использовании различных опций.

3.Семейство протоколов управления сетью (NCP - network control protocol) указывает на различные протоколы сетевого уровня. В настоящее время существует RFC для IP,

Интерфейс Loopback

Интерфейс loopback позволяет клиенту и серверу на одном и том же компьютере общаться друг с другом используя TCP/IP. Для интерфейса loopback зарезервирована сеть класса А с идентификатором 127. По договоренности большинство систем добавляют IP адрес 127.0.0.1 для этого интерфейса и дают ему имя localhost. IP датаграмма, посылаемая в интерфейс loopback,1. Все что отправляетсяне попадаетна адресв сетьloopback (обычно

127.0.0.1), попадает на вход IP.

2.Датаграммы, отправляемые на широковещательный или групповой адреса, копируются в интерфейс loopback и отправляются в Ethernet. Это осуществляется исходя из определения широковещательной или групповой рассылки, которая включает в себя посылающий хост.

3.Все что отправляется на любой из собственных IP адресов хоста, посылается на интерфейс loopback.

Максимальный блок передачи (MTU - maximum transmission unit)

Если IP хочет отослать датаграмму, которая больше чем MTU канального уровня, осуществляется фрагментация (fragmentation), при этом датаграмма разбивается на меньшие части (фрагменты). Каждый фрагмент должен быть меньше чем MTU. Значения MTU можно взять из RFC 1191

Каждый пункт таблицы маршрутизации содержит следующую информацию:

•IP адрес назначения. Это может быть как полный адрес хоста (host address) или адрес сети (network address), что указывается в поле флагов (описывается ниже). Адрес хоста имеет ненулевое значение идентификатора хоста и указывает на один конкретный хост, тогда как адрес сети имеет идентификатор хоста, установленный в 0, и указывает на все хосты, включенные в определенную сеть (Ethernet, Token ring).

•IP адрес маршрутизатора следующей пересылки (next-hop router), или, иначе говоря, IP адрес непосредственно подключенной сети. Маршрутизатор следующей пересылки принадлежит одной из непосредственно подключенных сетей, в которую мы можем отправить датаграммы для их доставки.

•Флаги. Один флаг указывает, является ли IP адрес пункта назначения, адресом сети или адресом хоста. Другой флаг указывает на то, является ли маршрутизатор следующей пересылки действительно маршрутизатором или это непосредственно подключенный интерфейс.

IP маршрутизация осуществляет следующие действия:

1.Осуществляется поиск в таблице маршрутизации, при этом ищется пункт, который совпадет с полным адресом пункта назначения (должен совпасть идентификатор сети и идентификатор хоста). Если пункт найден в таблице маршрутизации, пакет посылается на указанный маршрутизатор следующей пересылки или на непосредственно подключенный интерфейс (в зависимости от поля флагов). Как правило, так определяются каналы точка-точка, при этом другой конец такого канала, как правило, является полным IP адресом удаленного хоста.

2.Осуществляется поиск в таблице маршрутизации пункта, который совпадет, как минимум, с идентификатором сети назначения. Если пункт найден, пакет посылается на указанный маршрутизатор следующей пересылки или на непосредственно подключенный интерфейс (в зависимости от поля флагов). Маршрутизация ко всем хостам, находящимся в сети назначения, осуществляется с использованием этого единственного пункта таблицы маршрутизации. Например, все хосты локальной сети Ethernet представляются в таблицах маршрутизации именно таким образом. Эта проверка совпадения идентификатора сети осуществляется с использованием возможной маски подсети, которую мы опишем в следующем разделе.

3.В таблице маршрутизации ищется пункт, помеченный "по умолчанию" (default). Если пункт найден, пакет отсылается на указанный маршрутизатор по умолчанию.

Хост	IP адрес	Маска подсети	ID сети/ ID	ID	Комментарии
			подсети	хоста
sun	140.252.1.29	255.255.255.0	140.252.1.0	29	в подсети 1
	140.252.13.33	255.255.255.244	140.252.13.32	1	Ethernet, который
					рассматривается в
					качестве примера
svr4	140.252.13.34	255.255.255.244	140.252.13.32	2
bsdi	140.252.13.35	255.255.255.244	140.252.13.32	3	Ethernet
	140.252.13.66	255.255.255.244	140.252.13.64	2	точка-точка
slip	140.252.13.65	255.255.255.244	140.252.13.64	1	точка-точка
	140.252.13.63	255.255.255.224	140.252.13.32	31	широковещательный
					адрес в Ethernet

Команду ifconfig, используется для конфигурирования сетевого интерфейса TCP/IP Команда netstat предоставляет информацию об интерфейсах системы

Принципы маршрутизации

Информация, содержащаяся в таблице маршрутизации, необходима IP уровню (сетевому) для принятия решения о маршрутизации

IP просматривает свою таблицу маршрутизации:

1.Поиск совпадающего адреса хоста.

2.Поиск совпадающего адреса сети.

3.Поиск пункта по умолчанию. (Пункт по умолчанию обычно указывается в таблице маршрутизации как сеть с идентификатором сети равным нулю.)

Процесс поиска в таблице маршрутизации, определение интерфейса, куда будет послан пакет, называется механизмом маршрутизации

Маршрутизация устанавливает правила, по которым решается, какой маршрут будет внесен в таблицу маршрутизации

IP маршрутизация

На рисунке показан демон маршрутизации, являющийся пользовательским процессом работающим "в фоновом режиме». Наиболее часто в Unix системах используются демоны routed и gated.

Протоколы маршрутизации, используемые на конкретном хосте, определяют, как будет происходить обмен информацией о маршрутах с удаленными маршрутизаторами. IP уровень обращается к таблице маршрутизации, демон маршрутизации обновляет таблицу примерно один раз каждые 30 секунд. Таблица маршрутизации также может быть обновлена, когда принимается ICMP сообщение о перенаправлении (ICMP redirect). Route обычно исполняется при загрузке системы и устанавливает некоторые исходные маршруты.

Статическая маршрутизация

На хосте svr4 мы запустили команду netstat с опцией -r, чтобы просмотреть таблицу маршрутизации, и с опцией -n, которая печатает IP адреса в цифровом формате, а не в виде имен. /etc/networks – файл имен сетей

Колонка счетчика обращений (reference count) сообщает о количестве использований каждого маршрута.

Колонка (use) показывает количество пакетов,Таблицапрошедшихмаршрутизации:по этому маршруту

netstat –rn /* для SVR4*/
Routing tables	Gateway		Flags	Refcnt	Use
Destination
Interface	140.252.13.35	UGH	0	0	emd0
140.252.13.65
127.0.0.1	127.0.0.1			UH	1
0	lo0	UG	0	0	emd0
default	140.252.13.33
140.252.13.32	140.252.13.34 U		4	25043	emd0
Для конкретного маршрута может быть показано 5 различных флагов.

U - Маршрут активен.

G - Маршрут подключен к шлюзу (маршрутизатору). Если этот флаг не установлен, считается, что пункт назначения подключен непосредственно.

H - Маршрут ведет к хосту, что означает, что в качестве пункта назначения используется полный адрес хоста. Если этот флаг не установлен, то маршрут указывает на сеть, что в свою очередь означает, что пунктом назначения является адрес сети: идентификатор сети или комбинация идентификатора сети и идентификатора подсети.

D - Маршрут был создан посредством перенаправления.

M - Маршрут был модифицирован посредством перенаправления.

имеет доступ.

1. Самый простой (однако наименее интересный) случай - это когда хост вообще не подключен к сетям. Протоколы TCP/IP могут использоваться на этом хосте, однако только для общения с самим собой! Таблица маршрутизации в данном случае содержит единственный пункт соответствующий loopbackv интерфейсу.

2.Хост подключен к одной локальной сети и имеет возможность получить доступ к хостам только в этой локальной сети. Таблица маршрутизации имеет 2 пункта: один для loopback интерфейса и один для локальной сети (например, Ethernet).

3.Возможен вариант, когда другие сети (например, Internet) доступны через один маршрутизатор. В этом случае обычно используется пункт по умолчанию, указывающий на этот маршрутизатор.

И последнее, когда добавляются маршруты к хостам или сетям. Примером этого может

служить маршрут к хосту slip через маршрутизатор bsdi
Маршруты к хостам или сетям, которые не подключены непосредственно, должны
быть помещены в таблицу маршрутизации с помощью команды ro te
		route add default sun 1
		route add slip bsdi 1
Хост sun является маршрутизатором по умолчанию для всех
хостов в подсети, так как он имеет SLIP канал с дозвоном,
который подключен к Internet
netstat -rn
Routing tables	Gateway	Flags	Refcnt	Use	Interface
Destination
140.252.13.65	140.252.13.35	UGH	0	171	le0
127.0.0.1	127.0.0.1	UH	1	766	lo0
140.252.1.183	140.252.1.29	UH	0	0	sl0
default	140.252.1.183		UG	1	2955
sl0	140.252.13.33	U	8	99551
140.252.13.32
le0

Динамическая маршрутизацияМаршрутизаторы общаются, используя протоколы маршрутизации. Пользовательский процесс, посредством которого маршрутизаторы могут общаться с соседними маршрутизаторами, называется демоном маршрутизации (routing daemon).

Ядро точно так же просматривает свою таблицу маршрутизации, отыскивая маршруты к хостам, маршруты к сетям и маршруты по умолчанию. Меняется только способ помещения информации в таблицу маршрутизации - вместо запуска команды route или использования загрузочных файлов маршруты добавляются и удаляются динамически демоном маршрутизации, который

работает постоянно Сети организована как сообщество автономных систем (AS - autonomous systems)

Для каждой автономной системы выбирается собственный протокол маршрутизации, с помощью которого осуществляется взаимодействие между маршрутизаторами в этой автономной системе. Такой протокол называется протоколом внутренних маршрутизаторов (IGP - interior gateway protocol) или протоколом внутридоменной маршрутизации (intradomain routing protocol).

Наиболее популярный IGP - это протокол обмена информацией о маршрутизации (RIP - Routing Information Protocol). Более новый IGP это протокол (OSPF - Open Shortest Path First).

Существуют протоколы маршрутизации, которые называются протоколами внешних маршрутизаторов (EGP - exterior gateway protocols) или протоколами междоменной маршрутизации (interdomain routing protocols). Они предназначены для общения между маршрутизаторами, находящихимися в разных AS. Новый EGP - протокол пограничных маршрутизаторов (BGP - Border Gateway Protocol)