IPv4 протокол. SNMP протокол (основи) Какво е tcp ip за манекени

11.10.2023

В съвременния свят информацията се разпространява за секунди. Новината току-що се появи, а секунда по-късно вече е достъпна в някой сайт в интернет. Интернет се смята за едно от най-полезните развития на човешкия ум. За да се насладите на всички предимства, които интернет предоставя, трябва да се свържете с тази мрежа.

Малко хора знаят, че простият процес на посещение на уеб страници включва сложна система от действия, невидими за потребителя. Всяко щракване върху връзка активира стотици различни изчислителни операции в сърцето на компютъра. Те включват изпращане на заявки, получаване на отговори и много други. Така наречените TCP/IP протоколи са отговорни за всяко действие в мрежата. Какво са те?

Всеки интернет протокол TCP/IP работи на собствено ниво. С други думи, всеки си върши работата. Цялото семейство TCP/IP протоколи вършат огромно количество работа едновременно. И потребителят в този момент вижда само ярки снимки и дълги редове текст.

Понятие за протоколен стек

Протоколният стек TCP/IP е организиран набор от основни мрежови протоколи, който е йерархично разделен на четири нива и представлява система за транспортно разпространение на пакети в компютърна мрежа.

TCP/IP е най-известният стек от мрежови протоколи, който се използва днес. Принципите на TCP/IP стека се прилагат както за локални, така и за широкообхватни мрежи.

Принципи на използване на адреси в стека на протокола

Стекът на мрежовия протокол TCP/IP описва пътищата и посоките, в които се изпращат пакетите. Това е основната задача на целия стек, изпълнявана на четири нива, които взаимодействат помежду си с помощта на регистриран алгоритъм. За да се гарантира, че пакетът е изпратен правилно и доставен точно до точката, която го е поискала, беше въведено и стандартизирано IP адресиране. Това се дължи на следните задачи:

Адресите от различни типове трябва да са последователни.Например преобразуване на домейн на уебсайт в IP адрес на сървър и обратно или преобразуване на име на хост в адрес и обратно. По този начин достъпът до точката става възможен не само чрез IP адреса, но и чрез нейното интуитивно име.
Адресите трябва да са уникални.Това е така, защото в някои специални случаи пакетът трябва да достигне само една конкретна точка.
Необходимостта от конфигуриране на локални мрежи.

В малки мрежи, където се използват няколко десетки възли, всички тези задачи се изпълняват просто, като се използват най-простите решения: съставяне на таблица, описваща собствеността на машината и съответния й IP адрес, или можете ръчно да разпределите IP адреси към всички мрежови адаптери. Въпреки това, за големи мрежи с хиляда или две хиляди машини задачата за ръчно издаване на адреси не изглежда толкова осъществима.

Ето защо беше изобретен специален подход за TCP / IP мрежи, който се превърна в отличителна черта на протоколния стек. Беше въведена концепцията за мащабируемост.

Слоеве на протоколния стек TCP/IP

Тук има определена йерархия. TCP/IP протоколният стек има четири слоя, всеки от които обработва свой собствен набор от протоколи:

Приложен слой: създаден, за да предостави на потребителя мрежа. На това ниво се обработва всичко, което потребителят вижда и прави. Слоят позволява на потребителя достъп до различни мрежови услуги, например: достъп до бази данни, възможност за четене на списък с файлове и отварянето им, изпращане на имейл съобщение или отваряне на уеб страница. Заедно с потребителските данни и действия, на това ниво се предава информация за услугата.

Транспортен слой:Това е чист механизъм за предаване на пакети. На това ниво няма никакво значение нито съдържанието на пакета, нито неговата принадлежност към някакво действие. На това ниво има значение само адресът на възела, от който е изпратен пакетът, и адресът на възела, до който трябва да бъде доставен пакетът. По правило размерът на фрагментите, предавани с помощта на различни протоколи, може да се променя, следователно на това ниво блоковете информация могат да бъдат разделени на изхода и сглобени в едно цяло на местоназначението. Това причинява възможна загуба на данни, ако по време на предаване на следващия фрагмент възникне краткотрайно прекъсване на връзката.

Транспортният слой включва много протоколи, които са разделени на класове, от най-простите, които просто предават данни, до сложните, които са оборудвани с функционалност за потвърждение на получаването или повторна заявка на липсващ блок от данни.

Това ниво осигурява по-високото (приложно) ниво с два вида услуги:

Осигурява гарантирана доставка чрез TCP протокола.
Доставя чрез UDP, когато е възможно .

За гарантиране на доставката се установява връзка по TCP протокола, който позволява пакетите да бъдат номерирани на изхода и потвърдени на входа. Номерирането на пакетите и потвърждението за получаване е така наречената служебна информация. Този протокол поддържа предаване в режим "Дуплекс". Освен това, благодарение на добре обмислените разпоредби на протокола, той се счита за много надежден.

UDP протоколът е предназначен за моменти, когато е невъзможно да конфигурирате предаване чрез TCP протокола или трябва да спестите в сегмента за мрежово предаване на данни. Също така UDP протоколът може да взаимодейства с протоколи от по-високо ниво, за да увеличи надеждността на предаването на пакети.

Мрежов слой или "интернет слой":базовия слой за целия TCP/IP модел. Основната функционалност на този слой е идентична с едноименния слой в OSI модела и описва движението на пакети в съставна мрежа, състояща се от няколко по-малки подмрежи. Той свързва съседни слоеве на TCP/IP протокола.

Мрежовият слой е свързващият слой между по-високия транспортен слой и по-ниското ниво на мрежовите интерфейси. Мрежовият слой използва протоколи, които получават заявка от транспортния слой и чрез регулирано адресиране предават обработената заявка към протокола на мрежовия интерфейс, като посочват на кой адрес да се изпратят данните.

На това ниво се използват следните TCP/IP мрежови протоколи: ICMP, IP, RIP, OSPF. Основният и най-популярен на ниво мрежа е, разбира се, IP (Интернет протокол). Основната му задача е да предава пакети от един рутер към друг, докато единица данни достигне мрежовия интерфейс на целевия възел. IP протоколът се внедрява не само на хостове, но и на мрежово оборудване: рутери и управлявани комутатори. IP протоколът работи на принципа на най-доброто усилие, негарантирана доставка. Тоест, няма нужда да установявате връзка предварително, за да изпратите пакет. Тази опция води до спестяване на трафик и време за движение на ненужни пакети услуги. Пакетът се насочва към местоназначението си и е възможно възелът да остане недостъпен. В този случай се връща съобщение за грешка.

Ниво на мрежов интерфейс:е отговорен за гарантирането, че подмрежите с различни технологии могат да взаимодействат помежду си и да предават информация в един и същи режим. Това се постига в две прости стъпки:

Кодиране на пакет в междинна мрежова единица данни.
Преобразува информацията за местоназначението в необходимите стандарти на подмрежата и изпраща единицата данни.

Този подход ни позволява постоянно да разширяваме броя на поддържаните мрежови технологии. Веднага щом се появи нова технология, тя незабавно попада в TCP/IP протоколния стек и позволява на мрежи с по-стари технологии да прехвърлят данни към мрежи, изградени с помощта на по-модерни стандарти и методи.

Прехвърлени единици данни

По време на съществуването на такова явление като TCP/IP протоколите бяха установени стандартни термини за единиците предавани данни. Данните по време на предаване могат да бъдат фрагментирани по различни начини в зависимост от технологиите, използвани от целевата мрежа.

За да имате представа какво се случва с данните и в кой момент от време, беше необходимо да излезете със следната терминология:

Поток от данни- данни, които пристигат на транспортния слой от протоколи на по-висок приложен слой.
Сегментът е фрагмент от данни, на който потокът е разделен според стандартите на TCP протокола.
Дейтаграма(особено неграмотните хора го произнасят като „Дейтаграма“) - единици данни, които се получават чрез разделяне на поток с помощта на протоколи без връзка (UDP).
Найлонов плик- единица данни, генерирана чрез IP протокола.
TCP/IP протоколите пакетират IP пакети в блокове от данни, предавани през съставни мрежи, т.нар. персоналили рамки.

Видове стекови адреси на TCP/IP протоколи

Всеки TCP/IP протокол за пренос на данни използва един от следните типове адреси за идентифициране на хостове:

Локални (хардуерни) адреси.
Мрежови адреси (IP адреси).
Имена на домейни.

Локални адреси (MAC адреси) - използвани в повечето технологии за локална мрежа за идентифициране на мрежови интерфейси. Когато говорим за TCP/IP, думата локален означава интерфейс, който работи не в съставна мрежа, а в отделна подмрежа. Например подмрежата на интерфейс, свързан с интернет, ще бъде локална, а интернет мрежата ще бъде съставна. Локална мрежа може да бъде изградена на всяка технология и независимо от това, от гледна точка на комбинирана мрежа, машина, разположена в отделна специална подмрежа, ще се нарича локална. По този начин, когато пакет влезе в локалната мрежа, неговият IP адрес след това се свързва с локалния адрес и пакетът се изпраща до MAC адреса на мрежовия интерфейс.

Мрежови адреси (IP адреси). Технологията TCP/IP предоставя собствено глобално адресиране на възли за решаване на прост проблем - комбиниране на мрежи с различни технологии в една голяма структура за предаване на данни. IP адресирането е напълно независимо от технологията, използвана в локалната мрежа, но IP адресът позволява на мрежов интерфейс да представлява машина в съставна мрежа.

В резултат на това беше разработена система, в която на хостовете се присвояват IP адрес и подмрежова маска. Подмрежовата маска показва колко бита са разпределени за номера на мрежата и колко за номера на хоста. IP адресът се състои от 32 бита, разделени на блокове от по 8 бита.

Когато се предава пакет, му се присвоява информация за номера на мрежата и номера на възела, към който трябва да бъде изпратен пакетът. Първо рутерът препраща пакета към желаната подмрежа и след това се избира хост, който го чака. Този процес се извършва от протокола за разрешаване на адреси (ARP).

Домейн адресите в TCP/IP мрежите се управляват от специално проектирана система за имена на домейни (DNS). За да направите това, има сървъри, които свързват името на домейна, представено като низ от текст, с IP адреса и изпращат пакета в съответствие с глобалното адресиране. Няма съответствие между име на компютър и IP адрес, така че за да преобразува име на домейн в IP адрес, изпращащото устройство трябва да има достъп до таблицата за маршрутизиране, която е създадена на DNS сървъра. Например, записваме адреса на сайта в браузъра, DNS сървърът го свързва с IP адреса на сървъра, на който се намира сайтът, и браузърът чете информацията, получавайки отговор.

В допълнение към Интернет е възможно да се издават имена на домейни на компютри. По този начин процесът на работа в локална мрежа е опростен. Няма нужда да запомняте всички IP адреси. Вместо това можете да дадете произволно име на всеки компютър и да го използвате.

IP адрес. формат. Компоненти. Подмрежова маска

IP адресът е 32-битово число, което в традиционното представяне се записва като числа от 1 до 255, разделени с точки.

Тип IP адрес в различни формати на запис:

Десетичен IP адрес: 192.168.0.10.
Двоична форма на същия IP адрес: 11000000.10101000.00000000.00001010.
Въвеждане на адреса в шестнадесетична бройна система: C0.A8.00.0A.

Няма разделител между идентификатора на мрежата и номера на точката в записа, но компютърът може да ги раздели. Има три начина да направите това:

Фиксирана граница.С този метод целият адрес се разделя условно на две части с фиксирана дължина, байт по байт. Така, ако дадем един байт за номера на мрежата, тогава ще получим 2 8 мрежи от 2 24 възела всяка. Ако границата се премести с още един байт вдясно, тогава ще има повече мрежи - 2 16 и по-малко възли - 2 16. Днес подходът се счита за остарял и не се използва.
Подмрежова маска.Маската е свързана с IP адрес. Маската има последователност от стойности "1" в тези битове, които са разпределени към номера на мрежата, и определен брой нули в тези места на IP адреса, които са разпределени към номера на възела. Границата между единици и нули в маската е границата между идентификатора на мрежата и идентификатора на хоста в IP адреса.
Метод на адресните класове.Компромисен метод. Когато се използва, размерите на мрежата не могат да бъдат избрани от потребителя, но има пет класа - A, B, C, D, E. Три класа - A, B и C - са предназначени за различни мрежи, а D и E са запазени за мрежи със специално предназначение. В система от класове всеки клас има своя собствена граница на номер на мрежа и ID на възел.

Класове IP адреси

ДА СЕ клас АТе включват мрежи, в които мрежата се идентифицира с първия байт, а останалите три са номера на възела. Всички IP адреси, които имат стойност на първи байт от 1 до 126 в техния диапазон, са мрежи от клас А. Има много малко мрежи от клас А, но всяка от тях може да има до 2 24 точки.

клас Б- мрежи, в които двата най-високи бита са равни на 10. В тях за номера на мрежата и идентификатора на точката се отделят 16 бита. В резултат на това се оказва, че броят на мрежите от клас B е количествено различен от броя на мрежите от клас A, но те имат по-малък брой възли - до 65 536 (2 16) единици.

В мрежите клас C- има много малко възли - 2 8 във всеки, но броят на мрежите е огромен, поради факта, че мрежовият идентификатор в такива структури заема три байта.

мрежи клас D- вече принадлежат към специални мрежи. Започва с последователност 1110 и се нарича мултикаст адрес. Интерфейси с клас A, B и C адреси могат да бъдат част от група и да получават групов адрес в допълнение към индивидуалния.

Адреси клас Е- в резерв за бъдещето. Такива адреси започват с последователността 11110. Най-вероятно тези адреси ще се използват като групови адреси, когато има недостиг на IP адреси в глобалната мрежа.

Настройка на TCP/IP протокола

Настройката на TCP/IP протокола е достъпна за всички операционни системи. Това са Linux, CentOS, Mac OS X, Free BSD, Windows 7. TCP/IP протоколът изисква само мрежов адаптер. Разбира се, сървърните операционни системи са способни на повече. TCP/IP протоколът е много широко конфигуриран с помощта на сървърни услуги. IP адресите на обикновените настолни компютри се задават в настройките за мрежова връзка. Там конфигурирате мрежовия адрес, шлюза - IP адреса на точката, която има достъп до глобалната мрежа, и адресите на точките, където се намира DNS сървъра.

TCP/IP Интернет протоколът може да се конфигурира ръчно. Въпреки че това не винаги е необходимо. Можете автоматично да получавате параметри на TCP/IP протокола от динамичния адрес за разпространение на сървъра. Този метод се използва в големи корпоративни мрежи. На DHCP сървър можете да картографирате локален адрес към мрежов адрес и веднага щом машина с даден IP адрес се появи в мрежата, сървърът веднага ще й даде предварително подготвен IP адрес. Този процес се нарича резервация.

TCP/IP протокол за разрешаване на адреси

Единственият начин да се установи връзка между MAC адрес и IP адрес е чрез поддържане на таблица. Ако има таблица за маршрутизиране, всеки мрежов интерфейс знае своите адреси (локални и мрежови), но възниква въпросът как правилно да се организира обменът на пакети между възлите, използвайки протокола TCP/IP 4.

Защо е изобретен протоколът за разрешаване на адреси (ARP)? За да свържете фамилията TCP/IP протоколи и други системи за адресиране. Таблица за ARP съпоставяне се създава на всеки възел и се попълва чрез запитване на цялата мрежа. Това се случва при всяко изключване на компютъра.

ARP таблица

Ето как изглежда пример за компилирана ARP таблица.

След девет месеца разработка е наличен мултимедийният пакет FFmpeg 4.2, който включва набор от приложения и колекция от библиотеки за операции с различни мултимедийни формати (запис, конвертиране и […]

Linux Mint 19.2 е версия с дългосрочна поддръжка, която ще се поддържа до 2023 г. Той идва с актуализиран софтуер и съдържа подобрения и много нови […]

Пуснато разпространение на Linux Mint 19.2

Представено е изданието на дистрибуцията Linux Mint 19.2, втората актуализация на клона Linux Mint 19.x, формирана на основата на пакета Ubuntu 18.04 LTS и поддържана до 2023 г. Дистрибуцията е напълно съвместима [...]

Налични са нови версии на услугата BIND, които съдържат корекции на грешки и подобрения на функциите. Новите версии могат да бъдат изтеглени от страницата за изтегляне на уебсайта на разработчика: […]

Exim е агент за прехвърляне на съобщения (MTA), разработен в университета в Кеймбридж за използване на Unix системи, свързани към Интернет. Той е свободно достъпен в съответствие с [...]

След почти две години разработка е представена версията на ZFS за Linux 0.8.0, реализация на файловата система ZFS, проектирана като модул за ядрото на Linux. Модулът е тестван с Linux ядра от 2.6.32 до […]

WordPress 5.1.1 поправи уязвимост, която може да ви позволи да поемете контрола над вашия сайт.

IETF (Internet Engineering Task Force), която разработва интернет протоколи и архитектура, завърши RFC за протокола ACME (Automatic Certificate Management Environment) […]

Сертифициращият орган с нестопанска цел Let’s Encrypt, който се контролира от общността и предоставя сертификати безплатно на всички, обобщи резултатите от изминалата година и говори за плановете за 2019 г. […]

Излезе нова версия на Libreoffice – Libreoffice 6.2

Document Foundation обяви пускането на LibreOffice 6.2. Промени и допълнения в новата версия: Libreoffice Writer Възможността за скриване на промените е преработена: редактиране ▸ промяна на записа ▸ показване […]

IP адреси (Интернет протокол версия 4, Интернет протокол версия 4) - са основният тип адреси, използвани в мрежовия слой на OSI модела за предаване на пакети между мрежите. IP адресите се състоят от четири байта, например 192.168.100.111.

Присвояването на IP адреси на хостове се извършва:

ръчно, конфигурирано от системния администратор по време на настройка на мрежата;
автоматично, използвайки специални протоколи (по-специално, използвайки протокола DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol, динамичен протокол за конфигуриране на хост).

IPv4 протоколразработен през септември 1981 г.

IPv4 протоколработи на ниво мрежа (мрежа) на TCP/IP стека на протокола. Основната задача на протокола е да прехвърля блокове от данни (дейтаграми) от изпращащия хост към целевия хост, където подателите и получателите са компютри, уникално идентифицирани чрез адреси с фиксирана дължина (IP адреси). Също така IP протоколът за интернет извършва, ако е необходимо, фрагментиране и събиране на изпратени дейтаграми за предаване на данни през други мрежи с по-малък размер на пакетите.

Недостатъкът на IP протокола е ненадеждността на протокола, тоест преди началото на предаването не се установява връзка, това означава, че доставката на пакети не се потвърждава, коректността на получените данни не се следи (използвайки контролна сума) и операцията за потвърждение не се извършва (обмен на служебни съобщения с възела - местоназначение и неговата готовност да получава пакети).

IP протоколът изпраща и обработва всяка дейтаграма като независима част от данните, тоест без никакви други връзки с други дейтаграми в глобалния интернет.

След изпращане на дейтаграма чрез IP към мрежата, по-нататъшните действия с тази дейтаграма по никакъв начин не се контролират от подателя. Оказва се, че ако една дейтаграма по някаква причина не може да бъде предадена по-нататък по мрежата, тя се унищожава. Въпреки че възелът, който е унищожил дейтаграмата, има възможност да докладва причината за неуспеха на изпращача чрез адреса за връщане (по-специално, използвайки ICMP протокола). Гаранцията за доставка на данни е поверена на протоколи от по-високо ниво (транспортен слой), които са снабдени със специални механизми за това (TCP протокол).

Както знаете, рутерите работят на мрежовия слой на OSI модела. Следователно, една от най-основните задачи на IP протокола е прилагането на маршрутизиране на дейтаграми, с други думи, определяне на оптималния път за дейтаграми (използвайки алгоритми за маршрутизиране) от изпращащия възел на мрежата до всеки друг възел в мрежата въз основа на IP адреса.

Във всеки мрежов възел получаването на дейтаграма от мрежата изглежда така:

Формат на IP заглавието

Структурата на IP пакети версия 4 е показана на фигурата

Версия - за IPv4 стойността на полето трябва да бъде 4.
IHL - (Internet Header Length) дължината на заглавката на IP пакета в 32-битови думи (dword). Именно това поле показва началото на блока данни в пакета. Минималната валидна стойност за това поле е 5.
Тип услуга (TOS акроним) - байт, съдържащ набор от критерии, които определят типа услуга за IP пакети, показани на фигурата.

Описание на услугата байт по бит:

0-2 - приоритет (предимство) на този IP сегмент
3 - изискване за време на забавяне на предаване на IP сегмент (0 - нормално, 1 - малко забавяне)
4 - изискване за пропускателна способност на маршрута, по който трябва да бъде изпратен IP сегментът (0 - ниска, 1 - висока пропускателна способност)
5 - изискване за надеждност (надеждност) на предаване на IP сегмент (0 - нормално, 1 - висока надеждност)
6-7 - ECN - изрично съобщение за забавяне (контрол на IP потока).

Дължина на пакета - Дължината на пакета в октети, включително заглавка и данни. Минималната валидна стойност за това поле е 20, максималната е 65535.
Идентификаторът е стойност, зададена от подателя на пакета и има за цел да определи правилната последователност от фрагменти при сглобяването на пакета. За фрагментиран пакет всички фрагменти имат еднакъв идентификатор.
3 флагови бита. Първият бит винаги трябва да е нула, вторият бит DF (не фрагментирай) определя дали пакетът може да бъде фрагментиран, а третият бит MF (повече фрагменти) показва дали този пакет е последният във верига от пакети.
Отместването на фрагмента е стойност, която определя позицията на фрагмента в потока от данни. Отместването се определя от броя на блоковете от осем байта, така че тази стойност трябва да се умножи по 8, за да се преобразува в байтове.
Time to Live (TTL) е броят на рутерите, през които този пакет трябва да премине. С преминаването на маршрутизатора този брой ще намалее с единица. Ако стойността на това поле е нула, тогава пакетът ТРЯБВА да бъде отхвърлен и съобщението Time Exceeded (ICMP код 11 тип 0) може да бъде изпратено до подателя на пакета.
Протокол – Идентификаторът на интернет протокола на следващия слой показва кои протоколни данни съдържа пакетът, като TCP или ICMP.
Контролна сума на заглавката - изчислена съгласно RFC 1071

Прихванат IPv4 пакет с помощта на снифър на Wireshark:

Фрагментация на IP пакети

По пътя на пакета от изпращача до получателя може да има локални и глобални мрежи от различни типове с различни допустими размери на полета с данни на рамки на ниво връзка (Maximum Transfer Unit - MTU). Така Ethernet мрежите могат да предават рамки, носещи до 1500 байта данни, X.25 мрежите се характеризират с размер на полето за данни на рамката от 128 байта, FDDI мрежите могат да предават рамки с размер 4500 байта, а други мрежи имат свои собствени ограничения. IP протоколът може да предава дейтаграми, чиято дължина е по-голяма от MTU на междинната мрежа, поради фрагментация - разбиване на „голям пакет“ на няколко части (фрагменти), размерът на всяка от които удовлетворява междинната мрежа . След като всички фрагменти бъдат предадени през междинната мрежа, те ще бъдат събрани в възела на получателя от модула на IP протокола обратно в „голям пакет“. Обърнете внимание, че пакетът се сглобява от фрагменти само от получателя, а не от някой от междинните рутери. Рутерите могат само да фрагментират пакети, но не и да ги сглобяват отново. Това е така, защото различни фрагменти от един и същ пакет не е задължително да преминат през едни и същи рутери.

За да не се объркват фрагменти от различни пакети, се използва полето Идентификация, чиято стойност трябва да бъде еднаква за всички фрагменти от един пакет и да не се повтаря за различни пакети, докато не изтече живота на двата пакета. При разделяне на пакетни данни размерът на всички фрагменти с изключение на последния трябва да бъде кратен на 8 байта. Това ви позволява да отделите по-малко място в заглавката на полето Отместване на фрагмент.

Вторият бит от полето More fragments, ако е равен на единица, показва, че този фрагмент не е последният в пакета. Ако пакетът е изпратен без фрагментация, флагът „Още фрагменти“ е зададен на 0 и полето „Отместване на фрагмент“ се попълва с нула битове.

Ако първият бит на полето Flags (Don't fragment) е равен на единица, тогава фрагментирането на пакета е забранено. Ако този пакет трябваше да бъде изпратен през мрежа с недостатъчно MTU, рутерът ще бъде принуден да го отхвърли (и да докладва това на подателя чрез ICMP). Този флаг се използва в случаите, когато подателят знае, че получателят няма достатъчно ресурси, за да реконструира пакети от фрагменти.

Всички IP адреси могат да бъдат разделени на две логически части - номера на мрежата и номера на мрежови възли (номер на хост). За да се определи коя част от IP адреса принадлежи на номера на мрежата и коя част принадлежи на номера на хоста, се определя от стойностите на първите битове на адреса. Също така, първите битове на IP адрес се използват за определяне към кой клас принадлежи определен IP адрес.

Фигурата показва структурата на IP адреса на различни класове.

Ако адресът започва с 0, тогава мрежата се класифицира като клас А и номерът на мрежата заема един байт, останалите 3 байта се интерпретират като номер на възел в мрежата. Мрежите от клас А имат номера, вариращи от 1 до 126. (Номер 0 не се използва, а номер 127 е запазен за специални цели, както ще бъде обсъдено по-долу.) Мрежите от клас А са малко, но броят на възлите в тях може да достигне 2 24, което е 16 777 216 възела.

Ако първите два бита от адреса са равни на 10, тогава мрежата принадлежи към клас B. В мрежите от клас B 16 бита, тоест 2 байта, се разпределят за номера на мрежата и номера на възела. По този начин мрежа от клас B е средно голяма мрежа с максимален брой възли от 2 16, което е 65 536 възли.

Ако адресът започва с последователност 110, тогава това е мрежа от клас C. В този случай 24 бита са разпределени за номера на мрежата и 8 бита за номера на възела. Мрежите от този клас са най-често срещаните, броят на възлите в тях е ограничен до 28, т.е. 256 възела.

Ако адресът започва с последователността 1110, тогава той е адрес от клас D и обозначава специален, мултикаст адрес. Ако даден пакет съдържа адрес от клас D като адрес на дестинация, тогава всички възли, към които е присвоен този адрес, трябва да получат такъв пакет.

Ако адресът започва с последователността 11110, това означава, че този адрес принадлежи към клас E. Адресите от този клас са запазени за бъдеща употреба.

Таблицата показва диапазоните от мрежови номера и максималния брой възли, съответстващи на всеки мрежов клас.

Големите мрежи получават адреси от клас A, мрежите със среден размер получават адреси от клас B, а малките мрежи получават адреси от клас C.

Използване на маски при IP адресиране

За да получат конкретен набор от IP адреси, предприятията бяха помолени да попълнят регистрационен формуляр, който изброява текущия брой компютри и планираното увеличение на броя на компютрите, и в резултат на това предприятието получи клас от IP адреси: A, B, C, в зависимост от посочените данни в регистрационната форма.

Този механизъм за издаване на диапазони от IP адреси работи нормално, това се дължи на факта, че първоначално организациите имаха малък брой компютри и съответно малки компютърни мрежи. Но поради по-нататъшния бърз растеж на интернет и мрежовите технологии, описаният подход към разпространението на IP адреси започна да води до неуспехи, свързани главно с мрежи от клас „B“. Наистина, организации, в които броят на компютрите не надвишава няколкостотин (да речем, 500), трябваше да регистрират за себе си цяла мрежа от клас „B“ (тъй като клас „C“ е само за 254 компютъра, а клас „B“ е за 65534). Поради това просто нямаше достатъчно налични мрежи от клас B, но в същото време големи диапазони от IP адреси бяха пропилени.

Традиционната схема за разделяне на IP адрес на мрежов номер (NetID) и номер на хост (HostID) се основава на концепцията за клас, който се определя от стойностите на първите няколко бита на адреса. Именно защото първият байт на адреса 185.23.44.206 попада в диапазона 128-191, можем да кажем, че този адрес принадлежи към клас B, което означава, че номерът на мрежата е първите два байта, допълнени с два нулеви байта - 185.23.0.0, а числовият възел - 0.0.44.206.

Какво ще стане, ако използваме друга функция, която може да се използва за по-гъвкаво задаване на границата между номера на мрежата и номера на възела? Сега маските се използват широко като такъв знак.

Маска- това е номерът, който се използва заедно с IP адреса; Записът на двоичната маска съдържа единици в тези битове, които трябва да се интерпретират като номер на мрежа в IP адреса. Тъй като номерът на мрежата е неразделна част от адреса, тези в маската също трябва да представляват непрекъсната последователност.

За стандартните мрежови класове маските имат следните значения:

клас А - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);
клас B - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
клас C - 11111111. 11111111.11111111. 00000000 (255.255.255.0).

Като предоставите на всеки IP адрес маска, можете да се откажете от концепцията за адресни класове и да направите системата за адресиране по-гъвкава. Например, ако адресът 185.23.44.206, обсъден по-горе, е свързан с маска 255.255.255.0, тогава номерът на мрежата ще бъде 185.23.44.0, а не 185.23.0.0, както е дефинирано от класовата система.

Изчисляване на номера на мрежата и номера на възела с помощта на маска:

В маските броят единици в последователността, която определя границата на мрежовия номер, не трябва да е кратен на 8, за да се повтори разделянето на адреса на байтове. Нека например за IP адрес 129.64.134.5 е посочена маската 255.255.128.0, тоест в двоична форма:

IP адрес 129.64.134.5 - 10000001. 01000000.10000110. 00000101
Маска 255.255.128.0 - 11111111.11111111.10000000. 00000000

Ако пренебрегнете маската, тогава в съответствие с класовата система адресът 129.64.134.5 принадлежи към клас B, което означава, че номерът на мрежата е първите 2 байта - 129.64.0.0, а номерът на възел е 0.0.134.5.

Ако използвате маска, за да определите границата на номера на мрежата, тогава 17 последователни единици в маската, „насложени“ (логическо умножение) върху IP адреса, определят числото като номер на мрежата в двоичен израз:

или в десетична система - номерът на мрежата е 129.64.128.0, а номерът на възел е 0.0.6.5.

Съществува и кратка версия на маскова нотация, наречена префиксили къса маска. По-специално мрежата 80.255.147.32 с маска 255.255.255.252 може да бъде написана като 80.255.147.32/30, където „/30“ показва броя на двоичните единици в маската, тоест тридесет двоични единици (броени отляво надясно).

За по-голяма яснота таблицата показва съответствието между префикса и маската:

Механизмът на маската е широко разпространен в IP маршрутизирането и маските могат да се използват за различни цели. С тяхна помощ администраторът може да структурира своята мрежа, без да изисква допълнителни мрежови номера от доставчика на услуги. Въз основа на същия механизъм доставчиците на услуги могат да комбинират адресни пространства на няколко мрежи чрез въвеждане на т.нар. префикси"за да се намали размера на таблиците за маршрутизиране и по този начин да се увеличи производителността на рутерите. Освен това писането на маска като префикс е много по-кратко.

Специални IP адреси

IP протоколът има няколко конвенции за различно тълкуване на IP адреси:

0.0.0.0 - представлява адреса на шлюза по подразбиране, т.е. адреса на компютъра, на който трябва да се изпращат информационни пакети, ако не са намерили дестинация в локалната мрежа (таблица за маршрутизиране);
255.255.255.255 – излъчван адрес. Съобщенията, изпратени до този адрес, се получават от всички възли на локалната мрежа, съдържащи компютъра, който е източникът на съобщението (то не се предава на други локални мрежи);
“Мрежов номер.” “всички нули” – мрежов адрес (например 192.168.10.0);
„Всички нули.“ „номер на възел“ – възел в тази мрежа (например 0.0.0.23). Може да се използва за предаване на съобщения до конкретен възел в рамките на локална мрежа;
Ако полето за номер на дестинационен възел съдържа само единици, тогава пакет с такъв адрес се изпраща до всички мрежови възли с даден мрежов номер. Например, пакет с адрес 192.190.21.255 се доставя до всички възли в мрежата 192.190.21.0. Този тип разпространение се нарича излъчвано съобщение. При адресиране е необходимо да се вземат предвид ограниченията, които се въвеждат от специалното предназначение на някои IP адреси. По този начин нито номерът на мрежата, нито номерът на възела могат да се състоят само от двоични единици или само от двоични нули. От това следва, че максималният брой възли, даден в таблицата за мрежи от всеки клас, на практика трябва да бъде намален с 2. Например, в мрежи от клас C се разпределят 8 бита за номера на възела, което ви позволява да зададете 256 числа: от 0 до 255. На практика обаче максималният брой възли в мрежа от клас C не може да надвишава 254, тъй като адресите 0 и 255 имат специално предназначение. От същите съображения следва, че крайният възел не може да има адрес като 98.255.255.255, тъй като номерът на възел в този клас А адрес се състои само от двоични.
IP адресът има специално значение, чийто първи октет е 127.x.x.x. Използва се за тестване на програми и взаимодействия на процеси в една и съща машина. Когато програма изпрати данни на IP адрес 127.0.0.1, се образува „цикъл“. Данните не се предават по мрежата, а се връщат към модулите от по-високо ниво, както току-що са получени. Следователно в IP мрежа е забранено да се присвояват IP адреси на машини, започващи с 127. Този адрес се нарича loopback. Можете да зададете адрес 127.0.0.0 към вътрешната мрежа на модула за маршрутизиране на хоста и адрес 127.0.0.1 към адреса на този модул във вътрешната мрежа. Всъщност всеки мрежов адрес 127.0.0.0 служи за обозначаване на неговия модул за маршрутизиране, а не само 127.0.0.1, например 127.0.0.3.

IP протоколът няма концепцията за излъчване в смисъла, в който се използва в протоколите на слоя на връзката на локалните мрежи, когато данните трябва да бъдат доставени до абсолютно всички възли. И IP адресът с ограничено излъчване, и IP адресът за излъчване имат ограничения за разпространение в Интернет - те са ограничени или до мрежата, към която принадлежи хостът източник на пакета, или до мрежата, чийто номер е посочен в адреса на местоназначение. Следователно разделянето на мрежата на части с помощта на рутери локализира излъчваната буря до границите на една от частите, които съставляват общата мрежа, просто защото няма начин едновременно да се адресира пакетът до всички възли на всички мрежи на съставната мрежа.

IP адреси, използвани в локални мрежи

Всички адреси, използвани в Интернет, трябва да бъдат регистрирани, което гарантира тяхната уникалност в световен мащаб. Тези адреси се наричат реални или публични IP адреси.

За локални мрежи, които не са свързани с интернет, регистрацията на IP адреси естествено не е необходима, тъй като по принцип тук могат да се използват всякакви възможни адреси. Въпреки това, за да се избегне възможността от конфликти, когато такава мрежа впоследствие бъде свързана към интернет, се препоръчва да се използват само следните диапазони от така наречените частни IP адреси в локални мрежи (тези адреси не съществуват в интернет и не е възможно да се използват там), представени в таблицата.

TCP/IP протоколите са в основата на глобалния интернет. За да бъдем по-точни, TCP/IP е списък или стек от протоколи и всъщност набор от правила, по които се обменя информация (имплементиран е моделът на комутация на пакети).

В тази статия ще анализираме принципите на работа на TCP/IP протоколния стек и ще се опитаме да разберем принципите на тяхната работа.

Забележка: Често съкращението TCP/IP се отнася до цялата мрежа, работеща на базата на тези два протокола, TCP и IP.

В модела на такава мрежа, в допълнение към основните протоколи TCP (транспортен слой) и IP (протокол на мрежовия слой)включва протоколи за приложение и мрежов слой (вижте снимката). Но нека се върнем директно към TCP и IP протоколите.

Какво представляват TCP/IP протоколите

TCP - протокол за контрол на трансфера. Протокол за управление на предаването. Служи за осигуряване и установяване на надеждна връзка между две устройства и надежден трансфер на данни. В този случай TCP протоколът контролира оптималния размер на предавания пакет данни, изпращайки нов, ако предаването е неуспешно.

IP - интернет протокол.Интернет протоколът или адресният протокол е в основата на цялата архитектура за предаване на данни. IP протоколът се използва за доставяне на мрежов пакет данни до желания адрес. В този случай информацията се разделя на пакети, които независимо се движат през мрежата до желаната дестинация.

Формати на TCP/IP протокол

Формат на IP протокола

Има два формата за IP адреси на IP протокол.

IPv4 формат. Това е 32-битово двоично число. Удобна форма за запис на IP адрес (IPv4) е като четири групи от десетични числа (от 0 до 255), разделени с точки. Например: 193.178.0.1.

IPv6 формат. Това е 128-битово двоично число. По правило IPv6 адресите се записват под формата на осем групи. Всяка група съдържа четири шестнадесетични цифри, разделени с двоеточие. Примерен IPv6 адрес 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7889.

Как работят TCP/IP протоколите

Ако е удобно, мислете за изпращане на пакети данни по мрежата като за изпращане на писмо по пощата.

Ако е неудобно, представете си два компютъра, свързани в мрежа. Освен това мрежата за свързване може да бъде всяка, както локална, така и глобална. Няма разлика в принципа на пренос на данни. Компютър в мрежа също може да се счита за хост или възел.

IP протокол

Всеки компютър в мрежата има свой уникален адрес. В глобалния интернет компютърът има този адрес, който се нарича IP адрес (адрес на интернет протокол).

По аналогия с пощата, IP адресът е номер на къща. Но номерът на къщата не е достатъчен, за да получите писмо.

Информацията, предавана по мрежата, се предава не от самия компютър, а от приложения, инсталирани на него. Такива приложения са пощенски сървър, уеб сървър, FTP и др. За идентифициране на пакета от предавана информация, всяко приложение е прикрепено към определен порт. Например: уеб сървър слуша на порт 80, FTP слуша на порт 21, SMTP сървър за електронна поща слуша на порт 25, POP3 сървър чете поща от пощенска кутия на порт 110.

Така в адресния пакет в TCP/IP протокола в адресатите се появява друг ред: порт. Аналог с пощата - портът е номера на апартамента на изпращача и получателя.

Пример:

Адрес на източника:

IP: 82.146.47.66

Адрес на дестинацията:

IP: 195.34.31.236

Струва си да запомните: IP адрес + номер на порт се нарича „сокет“. В горния пример: от сокет 82.146.47.66:2049 се изпраща пакет към сокет 195.34.31.236:53.

TCP протокол

TCP протоколът е протоколът на следващия слой след IP протокола. Този протокол има за цел да контролира трансфера на информация и нейната цялост.

Например предаваната информация се разделя на отделни пакети. Пакетите ще бъдат доставени на получателя самостоятелно. По време на процеса на предаване един от пакетите не беше предаден. TCP протоколът осигурява повторно предаване, докато получателят не получи пакета.

Транспортният протокол TCP скрива всички проблеми и подробности за преноса на данни от протоколи от по-високо ниво (физически, канален, мрежов IP).

Взаимодействието между компютрите в Интернет се осъществява чрез мрежови протоколи, които представляват съгласуван набор от специфични правила, според които различните устройства за предаване на данни обменят информация. Има протоколи за формати за контрол на грешки и други видове протоколи. Най-често използваният протокол в глобалната мрежа е TCP-IP.

Що за технология е това? Името TCP-IP идва от два мрежови протокола: TCP и IP. Разбира се, изграждането на мрежи не се изчерпва с тези два протокола, но те са основни, що се отнася до организацията на предаване на данни. Всъщност TCP-IP е набор от протоколи, които позволяват на отделни мрежи да се обединят, за да се образуват

Протоколът TCP-IP, който не може да бъде описан само с дефинициите на IP и TCP, включва също протоколите UDP, SMTP, ICMP, FTP, telnet и др. Тези и други TCP-IP протоколи осигуряват най-пълната работа на Интернет.

По-долу предоставяме подробно описание на всеки протокол, включен в общата концепция на TCP-IP.

. Интернет протокол(IP) отговаря за директното предаване на информация в мрежата. Информацията се разделя на части (с други думи пакети) и се предава на получателя от подателя. За точно адресиране е необходимо да посочите точен адрес или координати на получателя. Такива адреси се състоят от четири байта, които са разделени един от друг с точки. Адресът на всеки компютър е уникален.

Въпреки това, използването само на IP протокола може да не е достатъчно за правилно предаване на данни, тъй като обемът на по-голямата част от предаваната информация е повече от 1500 знака, които вече не се побират в един пакет и някои пакети могат да бъдат загубени по време на предаване или изпратени грешен ред, това, което е необходимо.

. Протокол за управление на предаването(TCP) се използва на по-високо ниво от предишното. Въз основа на способността на IP протокола да пренася информация от един хост на друг, TCP протоколът позволява изпращането на големи количества информация. TCP също е отговорен за разделянето на предадената информация на отделни части - пакети - и правилното възстановяване на данни от пакети, получени след предаване. В този случай този протокол автоматично повтаря предаването на пакети, които съдържат грешки.

Управлението на организацията на преноса на данни в големи обеми може да се извърши с помощта на редица протоколи, които имат специални функционални цели. По-специално, има следните типове TCP протоколи.

1. FTP(Протокол за прехвърляне на файлове) организира прехвърлянето на файлове и се използва за прехвърляне на информация между два интернет възела, използващи TCP връзки под формата на двоичен или обикновен текстов файл, като именувана област в компютърната памет. В този случай няма значение къде се намират тези възли и как са свързани помежду си.

2. Протокол за потребителска дейтаграма, или протокол за потребителски дейтаграми, е независим от връзката и предава данни в пакети, наречени UDP дейтаграми. Този протокол обаче не е толкова надежден като TCP, тъй като подателят не знае дали пакетът наистина е получен.

3. ICMP(Internet Control Message Protocol) съществува за предаване на съобщения за грешки, които възникват по време на обмен на данни в Интернет. ICMP протоколът обаче само отчита грешки, но не елиминира причините, довели до тези грешки.

4. Telnet- който се използва за реализиране на текстов интерфейс в мрежа, използваща TCP транспорта.

5. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) е специално електронно съобщение, което определя формата на съобщенията, които се изпращат от един компютър, наречен SMTP клиент, до друг компютър, работещ със SMTP сървър. В този случай този трансфер може да бъде отложен за известно време, докато се активира работата както на клиента, така и на сървъра.

Схема за предаване на данни чрез TCP-IP протокол

1. TCP протоколът разделя цялото количество данни на пакети и ги номерира, опаковайки ги в TCP пликове, което ви позволява да възстановите реда, в който се получават части от информацията. Когато данните се поставят в такъв плик, се изчислява контролна сума, която след това се записва в TCP хедъра.

3. След това TCP проверява дали всички пакети са получени. Ако по време на получаването новоизчислената не съвпада с тази, посочена на плика, това означава, че част от информацията е била загубена или изкривена по време на предаване, TCP-IP протоколът отново изисква препращането на този пакет. Изисква се и потвърждение за получаване на данни от получателя.

4. След като потвърди получаването на всички пакети, TCP протоколът ги подрежда по съответния начин и ги сглобява отново в едно цяло.

TCP протоколът използва повтарящи се предавания на данни и периоди на изчакване (или изчакване), за да осигури надеждна доставка на информация. Пакетите могат да се предават в две посоки едновременно.

По този начин TCP-IP елиминира необходимостта от повторно предаване и изчаква процеси на приложение (като Telnet и FTP).

изгледи

Запазете VKontakte