14. Функции маршрутизатора. Реализация межсетевого взаимодействия средствами TCP / IP.
14. 1. Функции маршрутизатора.
Три уровня функций по модели OSI:
14.1.1.Уровень интерфейсов.
Как любое устройство, подключенное к сети, обеспечивает физический интерфейс со средой передачи. Кадры, которые поступают на порты маршрутизатора после обработки соответствующими протоколами физического и канального уровня, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола.
14.1.2.Уровни сетевого протокола.
Сетевой протокол извлекают из пакета заголовок сетевого уровня и анализируют содержания его полей.
Основные работы:
- проверка контрольной суммы (не совпадение отбрасывается);
- проверка времени жизни пакета;
- фильтрация трафика (сложные и гибкие правила отбрасывания пакетов)
Если маршрутизатор не успевает отбрасывать пакеты, то организуется очередь. Дисциплина обслуживания:
1. FIFO
2. Случайное ранее обслуживание.
( Random Early Detection RED ) – FIFO , но при увеличении загрузки случайные новые пакеты отбрасываются.
3. Приоритетное обслуживание (различные варианты)
К сетевому уровню относиться основная функция маршрутизатора – определение маршрута пакета. По номеру сети, извлеченному из заголовка пакета, модуль сетевого протокола находит в таблице маршрутизации строку, содержащую сетевой адрес следующего маршрутизатора, и номер порта, на который нужно передать данный пакет. Если такой строки нет, то на строку default . Если ее нет – строку отбросить.
Перед передачей сетевого адреса на канальный уровень его преобразуют в локальный той технологии, которая используется в следующей сети. Это реализуется протоколом разрешения адресов сетевого уровня (устанавливают соответствие между сетевыми и локальными адресами). Таблица такого соответствия строиться отдельно для каждого сетевого интерфейса. С сетевого уровня локальный адрес следующего маршрутизатора и номер порта передаются на канальный уровень, т.е. есть связь с физическим уровнем.
14.1.3. Уровень протоколов маршрутизации.
Эти протоколы строят таблицу маршрутизации. Кроме этих трех групп функций на маршрутизаторы иногда возлагают другие обязанности, например формирование пакетов.
Реализация межсетевого взаимодействия средствами TCP / IP.
В настоящее время стек протоколов TCP / IP является самым популярным средством организации составных сетей. С 1998 года является лидером и к 2002 году используется в 80% случаев организации составления сетей.
14.2. Многоуровневые структуры TCP / IP.
В стеке TCP / IP определены четыре уровня:
1. Прикладной уровень.
2. Основной (транспортный уровень).
3. Уровень множественного взаимодействия.
4. Уровень сетевых интерфейсов.
14.2.1. Уровень межсетевого взаимодействия. Протоколы сбора маршрутизации информации.
Основная задача стека TCP / IP – организация надежной и производственной работы составной сети, части которой построены на основе разных сетевых технологий. Стержнем всей архитектуры является уровень межсетевого взаимодействия , которая реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений (т.е. дейтаграммным способом). Этот уровень обеспечивает перемещение пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Этот уровень называется Internet . Его основная функция – передачу данных через составную сеть. Основной протокол этого уровня называется IP ( Internet Protocol ). Протокол хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсетей и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным и не гарантирует добавку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.
К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации.
Протоколы сбора маршрутизации информации:
RIP – Routing Internet Protocol
OSPF – Open Shorten Path First
Протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP ( Internet Control Menage Protocol ) – предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и углом – источником пакета (невозможность доставки пакета, превышение времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов). Об аномальных величинах параметров, об изменениях маршрута пересылка и типа обслуживание, о состоянии пакета и т.е.
14.2.2. Транспортный уровень.
Задачу обеспечение надежной информационной связи между двумя конечными узлами решают основной уровень стека TCP / IP – который называется также транспортным уровнем.
На этом уровня функционирует протокол управления передачей ( TCP Transmission Control Protocol ) и протокол взаимодействия с пользователем UDP ( User Datagram Protocol ) TCP позволяет без ошибок доставить сформированные на одном из компьютеров поток байт в любой другой компьютер, входящий в составную сеть. TCP делит поток байт на части – сегменты и передает их ниже лежащему уровню межсетевого взаимодействия. После того как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в пункт назначения протокол TCP (на адресате) соберет их в непрерывный поток байт.
Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммы способом, как и главный протокол уровня межсетевого взаимодействия IP , и выполняет только функции связующего звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и службами прикладного уровня или пользовательскими процессами.
14.2.3. Прикладной уровень.
Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. В стеке TCP / IP разработано большое количество протоколов и служб прикладного уровня. Этот уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер, базирующимися на протоколах нижних уровней. Протоколы этого уровня обеспечивают работу конкретных приложений. Этот уровень постоянно расширяется. В настоящее время к приборам прикладного уровня относятся протоколы: FTP , TFTP , DNS , SNMP , HTTP.