19. IPv4-пакет. IPv4-адресация. IPv4-маршрутизация. Трассировка маршрута.
IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов»), разделенных точками – W.X.Y.Z , каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например, 213.128.193.154.
Структура пакета IPv4
Адресация: IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.
Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса)
IP-маршрутизация:
У каждого маршрутизатора есть таблица, содержащая IP-адреса сетей (вида <сеть, 0>) и IP-адреса хостов (вида <эта_сеть, хост>). Адреса сетей позволяют получать доступ к удаленным сетям,а адреса хостов – обращаться к локальным хостам. С каждой таблицей связан сетевой интерфейс, применяющийся для получения доступа к пункту назначения, а так же другая инфа.
Когда IP-пакет прибывает на маршрутизатор, адрес получателя, указанный в пакете, ищется в таблице маршрутизации. Если пакет направляется в удаленную сеть, он пересылается следующему маршрутизатору по интерфейсу, указанному в таблице. Если пакет предназначен хосту – он пересылается напрямую адресату. Если номера сети, в которую посылается пакет, в таблице маршрутизатора нет, пакет посылается маршрутизатору по умолчанию, с более подробными таблицами.
Прямая адресация:
//Коротко: прямая маршрутизация – пакеты идут от отправителя к получателю напрямую, т.е. они находятся в пределах одной подсети.
Когда A посылает IP-пакет B, то заголовок IP-пакета содержит в поле отправителя IP-адрес узла A, а заголовок Ethernet-кадра содержит в поле отправителя Ethernet-адрес A. Кроме этого, IP-заголовок содержит в поле получателя IP-адрес узла B, а Ethernet-заголовок содержит в поле получателя Ethernet-адрес B.
Когда в машине B модуль IP получает IP-пакет от машины A, он сопоставляет IP-адрес места назначения со своим и, если адреса совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего уровня.
В данном случае при взаимодействии A с B используется прямая маршрутизация.
Косвенная маршрутизация:
//Коротко: косвенная маршрутизация – когда пакеты идут через шлюз, т.е. отправитель и получаетль принадлежат разным подсетям.
//Здесь нужно нарисовать картинку, на которой будет несколько компов, разделенных сервером(этот сервер мы будем называть шлюз D
Шлюз D соединяет все три сети. Менеджер сети присваивает каждой сети Ethernet уникальный номер, называемый IP-номером сети.
Когда машина A посылает IP-пакет машине B, то процесс передачи идет в пределах одной сети. При всех взаимодействиях между машинами, подключенными к одной IP-сети, используется прямая маршрутизация.
Когда машина D взаимодействует с машиной A, то это прямое взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной E, то это прямое взаимодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной H, то это прямое взаимодействие. Это так, поскольку каждая пара этих машин принадлежит одной IP-сети.
Однако, когда машина A взаимодействует с машинами, включенными в другую IP-сеть, то взаимодействие уже не будет прямым. Машина A должена использовать шлюз D для ретрансляции IP-пакетов в другую IP-сеть. Такое взаимодействие называется "косвенным".
Итак, при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, а IP- и Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя.При косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.
Трассировка маршрута.
Выполняется эта трассировка с помощью команды traceroute, в Windows-варианте tracert. Командой tracert мы инициируем отправку пакетов данных тому получателю, который указали – это может быть адрес сайта, имя компьютера в сети или IP-адрес. При этом пакеты проходят через все промежуточные системы (обычно это специальные сетевые устройства – машрутизаторы) между нашим компьютером и получателем. Таким образом, мы устанавливаем маршрут до пункта назначения и определяем время отклика (значение в миллисекундах) каждого промежуточного узла.
20. ARP-протокол, доставка IP-пакетов. Назначение адресов, IPv4-DHCP.
ARP (Address Resolution Protocol) — протокол сетевого уровня, предназначенный для преобразования IP-адресов (адресов сетевого уровня) в MAC-адреса (адреса канального уровня) в сетях TCP/IP.
Процесс доставки IP пакета подобен процессу посылки почтового отправления. Есть множество шагов, вовлеченных в процесс поставки IP пакета адресату. Шлюз по умолчанию - адрес местного маршрутизатора, который должен быть конфигурирован на хостах (PC, серверы, и так далее). На этот адрес хост пошлет любой пакет, который не предназначен для местной сети.
DHCP — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.
Преимущества протокола ARP: Преимущество заключается в простоте. Сисадмин должен всего лишь назначить каждой машине IP-адрес и решить вопрос с маской подсети. Все остальное сделает протокол ARP.
Работа протокола ARP: Протокол создает таблицу соответствий IP-адресов и MAC-адресов, путем рассылки по сети широковещательного пакета с вопросом: «Кому, какой адрес принадлежит??». После сбора информации, для отправки на какой-либо хост, протокол упаковывает в пакет IP-адрес получателя и посылает в сеть, сетевая карта хоста, которому назначается пакет, замечает, что кадр адресован ей, считывает его и вызывает прерывание.
Лизинг в DHCP серверах: Проблема возникает в автоматическом режиме назначения IP-адресов. Заключается в следующем: если хост покинет сеть и не освободит захваченный адрес, этот адрес будет утерян навсегда. Со временем утерянных адресов будет больше. Для решения этой проблемы, IP-адреса выдаются хосту не на всегда, а только на короткое время. Такая технология называется Лизингом. Перед окончанием срока действия лизинга хост должен послать запрос на DHCP-сервер о продление срока использования. Если такой запрос не был сделан или в просьбе было отказано, хост не имеет право дальше использовать выданный адрес.
назначения в DHCP-серверах может быть как:
1. Ручное - когда админ все ручками пишет.
2. Автоматическое (главное отличие его от RARP и BOOTP) - когда админ просто указывает диапазон адресов которые можно использовать, тогда DHCP используя лизинг раздают поочередно эти адреса вновь прибывшим хостам
в ручном еще есть минус что пока админ сам не присвоит IP-адрес новому хосту, тот не сможет работать
//Возможно то, что написано мелким шрифтом внутри картинки – не столь важно. Так что в принципе можно перерисовать общую схему
21. NAT.
NAT: Network Address Translation (вариант PAT или overload)
