1. Методы передачи данных канального уровня.

2. Адресация в ip- сетях: типы адресов стека tcp/ip, зарезервированные, общественные и частные ip адреса, специальные адреса, classfull и classless адреса.

1. Основной задачей протоколов канального уровня является доставка кадра узлу назначения в сети определенной технологии и достаточно простой топологии.

Асинхронные протоколы разрабатывались для обмена данными между низкоскоростными старт-стопными устройствами: телетайпами, алфавитно-цифровыми терминалами и т. п. В этих протоколах для управления обменом данными используются не кадры, а отдельные символы из нижней части кодовых таблиц ASCII или EBCDIC. Пользовательские данные могут оформляться в кадры, но байты в таких кадрах всегда отделяются друг от друга стартовыми и стоповыми сигналами.

Синхронные протоколы посылают кадры, как для отправки пользовательских данных, так и для управления обменом. В зависимости от способа выделения начала и конца кадра синхронные протоколы делятся на символьно-ориентированные и бит-ориентированные. В первых для этой цели используются символы кодов ASCII или EBCDIC, а в последних – специальный набор бит, называемый флагом. Бит-ориентированные протоколы более рационально расходуют поле данных кадра, так как для исключения из него значения, совпадающего с флагом, добавляют к нему только один дополнительный бит, а символьно-ориентированные протоколы добавляют целый символ.

В дейтаграммных протоколах отсутствует процедура предварительного установления соединения, и за счет этого срочные данные отправляются в сеть без задержек.

Протоколы с установлением соединения могут обладать многими дополнительными свойствами, отсутствующими у дейтаграммных протоколов. Наиболее часто в них реализуется такое свойство, как способность восстанавливать искаженные и потерянные кадры. Для обнаружения искажений наиболее популярны методы, основанные на циклических избыточных кодах (CRC), которые выявляют многократные ошибки. Для восстановления кадров используется метод повторной передачи на основе квитанций. Этот метод работает по алгоритму с простоями источника, а также по алгоритму скользящего окна.

Для повышения полезной скорости передачи данных в сетях применяется динамическая компрессия данных на основе различных алгоритмов. Коэффициент сжатия зависит от типа данных и применяемого алгоритма и может колебаться в пределах от 1:2 до 1:8.

2. Адресация в ip- сетях.

Типы адресов стека TCP/IP

В стеке TCP/IP используются три типа адресов:

• локальные, или аппаратные, адреса, используемые для адресации узлов в пределах подсети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01; назначается производителями оборудования. МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

• сетевые, или IP-адреса, используемые для однозначной идентификации узлов в пределах всей составной сети - IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

• доменные имена — символьные идентификаторы узлов, к которым часто обращаются пользователи, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Специальные адреса

Default route. Представляет заданный по умолчанию маршрут как 0.0.0.0. Если устройство (хост или router) не смогло определить следующий hop для пакета, то оно отправляет пакеты по default route (маршруту по умолчанию), если же он не определен, то пакет удаляется (dropped).

Loopback Т.н. петлевой адрес используется для прямого трафика к «самому себе». Если клиент-серверные приложения и службы работают на одном хосте. Для loopback зарезервированы 127.0.0.1 – 127.255.255.255.

Классовая модель IP адресации

Исторически RFC 1700 группировал адреса специальным образом. Выделялись класс А, класс В и класс С адреса. Кроме этого определялись класс D (multicast) и класс E (экспериментальные). Такое распределение интервалов IPv4 адресов называется «class full» адресация.

Общественные и частные IPv4 адреса

Общественные (public) адреса используются в сетях, которые доступны в Интернет. Частные адреса (private) используются в сетях, не подключенных в глобальной сети, это, как правило, локальные сети. Для выхода в Интернет в локальных частных сетях используются механизмы proxy-серверов и NAT (Network Address Translation).

В начале 90-х возникла проблема нехватки адресного пространства. Причиной было неэффективное использование имеющегося диапазона адресов (предел в 4 миллиарда), т.к. провайдерам и конечным пользователям могли выдавать только целые сети определенного класса. Например, если организации требовалось несколько IP адресов, то минимальное количество, которое она могла получить – это целая сеть класса С (254 IP адреса), хотя реально требовалось и использовалось намного меньше.

Решением проблемы стало:

- внедрение бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR, Classless InterDomain Routing);

- разработка и внедрение протокола IP следующей версии IPv6 (16-ти байтные адреса).

Билет 7