protokol IPv4. Protokol SNMP (základy) Co je tcp ip pro figuríny

11.10.2023

V moderním světě se informace šíří během několika sekund. Novinka se právě objevila a o vteřinu později je již dostupná na nějakém webu na internetu. Internet je považován za jeden z nejužitečnějších způsobů rozvoje lidské mysli. Abyste mohli využívat všechny výhody, které internet poskytuje, musíte se k této síti připojit.

Málokdo ví, že jednoduchý proces návštěvy webových stránek zahrnuje složitý systém akcí, pro uživatele neviditelný. Každé kliknutí na odkaz aktivuje stovky různých výpočetních operací v srdci počítače. Patří mezi ně odesílání požadavků, přijímání odpovědí a mnoho dalšího. Za každou akci v síti jsou zodpovědné takzvané protokoly TCP/IP. Co jsou?

Jakýkoli internetový protokol TCP/IP funguje na své vlastní úrovni. Jinými slovy, každý si dělá po svém. Celá rodina protokolů TCP/IP vykonává současně obrovské množství práce. A uživatel v tuto chvíli vidí pouze světlé obrázky a dlouhé řádky textu.

Koncept zásobníku protokolů

Protokolový zásobník TCP/IP je organizovaná sada základních síťových protokolů, která je hierarchicky rozdělena do čtyř úrovní a je systémem pro transportní distribuci paketů po počítačové síti.

TCP/IP je dnes nejznámějším zásobníkem síťových protokolů. Principy zásobníku TCP/IP platí pro místní i rozlehlé sítě.

Principy použití adres v zásobníku protokolů

Zásobník síťového protokolu TCP/IP popisuje cesty a směry, kterými jsou pakety odesílány. Toto je hlavní úkol celého zásobníku, který se provádí na čtyřech úrovních, které se vzájemně ovlivňují pomocí protokolovaného algoritmu. Aby bylo zajištěno, že paket bude odeslán správně a doručen přesně do bodu, který si to vyžádal, bylo zavedeno a standardizováno IP adresování. Bylo to způsobeno následujícími úkoly:

Adresy různých typů musí být konzistentní. Například převod domény webových stránek na IP adresu serveru a zpět nebo převod názvu hostitele na adresu a zpět. Tímto způsobem je možné přistupovat k bodu nejen pomocí IP adresy, ale také pomocí jeho intuitivního názvu.
Adresy musí být jedinečné. Je to proto, že v některých speciálních případech musí paket dosáhnout pouze jednoho konkrétního bodu.
Nutnost konfigurace lokálních sítí.

V malých sítích, kde se používá několik desítek uzlů, se všechny tyto úkoly provádějí jednoduše pomocí nejjednodušších řešení: sestavení tabulky popisující vlastnictví stroje a jeho odpovídající IP adresu, nebo můžete adresy IP ručně distribuovat všem síťovým adaptérům. Pro velké sítě s tisíci nebo dvěma tisíci stroji se však úkol ručního přidělování adres nezdá být tak proveditelný.

Proto byl pro sítě TCP/IP vynalezen speciální přístup, který se stal charakteristickým znakem zásobníku protokolů. Byl představen koncept škálovatelnosti.

Vrstvy zásobníku protokolu TCP/IP

Je zde určitá hierarchie. Zásobník protokolů TCP/IP má čtyři vrstvy, z nichž každá zpracovává vlastní sadu protokolů:

Aplikační vrstva: vytvořeno, aby uživateli poskytlo síť Na této úrovni se zpracovává vše, co uživatel vidí a dělá. Vrstva umožňuje uživateli přístup k různým síťovým službám, například: přístup k databázím, možnost číst seznam souborů a otevírat je, odeslat e-mailovou zprávu nebo otevřít webovou stránku. Spolu s uživatelskými daty a akcemi jsou na této úrovni přenášeny servisní informace.

Transportní vrstva: Jedná se o čistý mechanismus přenosu paketů. Na této úrovni vůbec nezáleží na obsahu balíčku ani na jeho příslušnosti k nějaké akci. Na této úrovni záleží pouze na adrese uzlu, ze kterého je paket odeslán, a na adrese uzlu, na který má být paket doručen. Zpravidla se velikost fragmentů přenášených pomocí různých protokolů může měnit, proto na této úrovni mohou být bloky informací na výstupu rozděleny a v místě určení sestaveny do jednoho celku. To způsobí možnou ztrátu dat, pokud v době přenosu dalšího fragmentu dojde ke krátkodobému přerušení spojení.

Transportní vrstva zahrnuje mnoho protokolů, které jsou rozděleny do tříd, od těch nejjednodušších, které jednoduše přenášejí data, až po ty složité, které jsou vybaveny funkcionalitou potvrzení příjmu, případně opětovného vyžádání chybějícího bloku dat.

Tato úroveň poskytuje vyšší (aplikační) úrovni dva typy služeb:

Poskytuje garantované doručení pomocí protokolu TCP.
Doručuje prostřednictvím UDP, kdykoli je to možné .

Pro zajištění garantovaného doručení je navázáno spojení podle protokolu TCP, které umožňuje očíslování paketů na výstupu a potvrzení na vstupu. Číslování paketů a potvrzení příjmu je tzv. servisní informace. Tento protokol podporuje přenos v režimu "Duplex". Navíc je díky promyšleným předpisům protokolu považován za velmi spolehlivý.

Protokol UDP je určen pro chvíle, kdy nelze nakonfigurovat přenos protokolem TCP, nebo musíte šetřit na segmentu síťového přenosu dat. Protokol UDP může také interagovat s protokoly vyšší úrovně za účelem zvýšení spolehlivosti přenosu paketů.

Síťová vrstva nebo "Internetová vrstva": základní vrstva pro celý model TCP/IP. Hlavní funkcionalita této vrstvy je shodná se stejnojmennou vrstvou v modelu OSI a popisuje pohyb paketů ve složené síti složené z několika menších podsítí. Propojuje sousední vrstvy protokolu TCP/IP.

Síťová vrstva je spojovací vrstvou mezi vyšší transportní vrstvou a nižší úrovní síťových rozhraní. Síťová vrstva používá protokoly, které přijímají požadavek od transportní vrstvy, a prostřednictvím regulovaného adresování přenášejí zpracovaný požadavek do protokolu síťového rozhraní s uvedením, na kterou adresu se mají data odeslat.

Na této úrovni se používají následující síťové protokoly TCP/IP: ICMP, IP, RIP, OSPF. Hlavním a nejoblíbenějším na síťové úrovni je samozřejmě IP (Internet Protocol). Jeho hlavním úkolem je přenášet pakety z jednoho routeru do druhého, dokud jednotka dat nedosáhne síťového rozhraní cílového uzlu. Protokol IP je nasazen nejen na hostitelích, ale také na síťových zařízeních: směrovačích a řízených přepínačích. IP protokol funguje na principu nejlepšího úsilí a nezaručeného doručení. To znamená, že pro odeslání paketu není nutné předem navazovat spojení. Tato možnost vede k úspoře provozu a času na přesun nepotřebných servisních paketů. Paket je směrován ke svému cíli a je možné, že uzel zůstane nedosažitelný. V tomto případě je vrácena chybová zpráva.

Úroveň síťového rozhraní: je odpovědná za zajištění toho, aby podsítě s různými technologiemi mohly vzájemně interagovat a přenášet informace ve stejném režimu. Toho lze dosáhnout ve dvou jednoduchých krocích:

Kódování paketu do zprostředkující síťové datové jednotky.
Převede informace o cíli na požadované standardy podsítě a odešle datovou jednotku.

Tento přístup nám umožňuje neustále rozšiřovat počet podporovaných síťových technologií. Jakmile se objeví nová technologie, okamžitě spadá do zásobníku TCP/IP protokolů a umožňuje sítím se staršími technologiemi přenášet data do sítí vybudovaných pomocí modernějších standardů a metod.

Jednotky přenesených dat

Během existence takového fenoménu, jakým jsou protokoly TCP/IP, byly stanoveny standardní termíny pro jednotky přenášených dat. Data během přenosu mohou být fragmentována různými způsoby v závislosti na technologiích používaných cílovou sítí.

Abychom měli představu o tom, co se s daty děje a v jakém časovém okamžiku, bylo nutné přijít s následující terminologií:

Datový tok- data, která přicházejí do transportní vrstvy z protokolů vyšší aplikační vrstvy.
Segment je fragment dat, na který je proud rozdělen podle standardů protokolu TCP.
Datagram(zejména negramotní lidé to vyslovují jako „Datagram“) - jednotky dat, které se získávají rozdělením proudu pomocí protokolů bez připojení (UDP).
Igelitová taška- jednotka dat vytvořená prostřednictvím protokolu IP.
Protokoly TCP/IP balí IP pakety do bloků dat přenášených přes kompozitní sítě, tzv personál nebo rámy.

Typy adres zásobníku protokolu TCP/IP

Jakýkoli protokol pro přenos dat TCP/IP používá k identifikaci hostitelů jeden z následujících typů adres:

Lokální (hardwarové) adresy.
Síťové adresy (IP adresy).
Doménová jména.

Lokální adresy (MAC adresy) – používají se ve většině technologií lokální sítě k identifikaci síťových rozhraní. Když mluvíme o TCP/IP, slovo místní znamená rozhraní, které nefunguje ve složené síti, ale v samostatné podsíti. Například podsíť rozhraní připojeného k Internetu bude lokální a internetová síť bude složená. Lokální síť může být postavena na jakékoli technologii a bez ohledu na to se z pohledu kompozitní sítě bude stroj umístěný v samostatně vyhrazené podsíti nazývat místní. Když tedy paket vstoupí do místní sítě, je jeho IP adresa spojena s místní adresou a paket je odeslán na MAC adresu síťového rozhraní.

Síťové adresy (IP adresy). Technologie TCP/IP poskytuje své vlastní globální adresování uzlů k vyřešení jednoduchého problému – spojení sítí s různými technologiemi do jedné velké struktury přenosu dat. Adresování IP je zcela nezávislé na technologii používané v místní síti, ale adresa IP umožňuje síťovému rozhraní reprezentovat počítač ve složené síti.

V důsledku toho byl vyvinut systém, ve kterém je hostitelům přiřazena IP adresa a maska podsítě. Maska podsítě ukazuje, kolik bitů je přiděleno číslu sítě a kolik číslu hostitele. IP adresa se skládá z 32 bitů, rozdělených do bloků po 8 bitech.

Když je paket přenášen, je mu přiřazena informace o čísle sítě a čísle uzlu, do kterého má být paket odeslán. Nejprve směrovač předá paket do požadované podsítě a poté je vybrán hostitel, který na něj čeká. Tento proces je prováděn protokolem Address Resolution Protocol (ARP).

Doménové adresy v sítích TCP/IP jsou spravovány speciálně navrženým systémem doménových jmen (DNS). K tomu existují servery, které shodují název domény, prezentovaný jako řetězec textu, s IP adresou a odesílají paket v souladu s globálním adresováním. Mezi názvem počítače a IP adresou neexistuje žádná korespondence, takže pro převod názvu domény na IP adresu musí odesílající zařízení přistupovat ke směrovací tabulce, která je vytvořena na serveru DNS. Například zapíšeme adresu webu do prohlížeče, server DNS ji porovná s IP adresou serveru, na kterém se web nachází, a prohlížeč přečte informace a obdrží odpověď.

Kromě internetu je možné vydávat doménová jména i počítačům. Proces práce na lokální síti je tedy zjednodušen. Není třeba si pamatovat všechny IP adresy. Místo toho můžete každému počítači dát libovolný název a používat jej.

IP adresa. Formát. Komponenty. Maska podsítě

IP adresa je 32bitové číslo, které se v tradičním zobrazení zapisuje jako čísla od 1 do 255 oddělená tečkami.

Typ IP adresy v různých formátech záznamu:

Desetinná IP adresa: 192.168.0.10.
Binární forma stejné IP adresy: 11000000.10101000.00000000.00001010.
Zadání adresy v hexadecimálním číselném systému: C0.A8.00.0A.

Mezi ID sítě a číslem bodu v záznamu není žádný oddělovač, ale počítač je může oddělit. Existují tři způsoby, jak to udělat:

Pevný okraj. U této metody je celá adresa podmíněně rozdělena na dvě části pevné délky, bajt po bajtu. Pokud tedy za číslo sítě dáme jeden bajt, dostaneme 2 8 sítí po 2 24 uzlech. Pokud se hranice posune o další bajt doprava, bude více sítí - 2 16 a méně uzlů - 2 16. Dnes je tento přístup považován za zastaralý a nepoužívá se.
Maska podsítě. Maska je spárována s IP adresou. Maska má sekvenci hodnot „1“ v těch bitech, které jsou přiděleny číslu sítě, a určitý počet nul na těch místech adresy IP, která jsou přidělena číslu uzlu. Hranice mezi jedničkami a nulami v masce je hranicí mezi ID sítě a ID hostitele v IP adrese.
Metoda tříd adres. Kompromisní metoda. Při jeho použití si uživatel nemůže vybrat velikosti sítě, ale existuje pět tříd - A, B, C, D, E. Tři třídy - A, B a C - jsou určeny pro různé sítě a D a E jsou vyhrazeny pro sítě zvláštního určení. V systému tříd má každá třída svou vlastní hranici čísla sítě a ID uzlu.

Třídy IP adres

NA třída A Patří mezi ně sítě, ve kterých je síť identifikována prvním bajtem a zbývající tři jsou číslem uzlu. Všechny IP adresy, které mají ve svém rozsahu hodnotu prvního bajtu od 1 do 126, jsou sítě třídy A Počet sítí třídy A je velmi málo, ale každá z nich může mít až 2 24 bodů.

třída B- sítě, ve kterých se dva nejvyšší bity rovnají 10. V nich je pro číslo sítě a identifikátor bodu přiděleno 16 bitů. Ve výsledku se ukazuje, že počet sítí třídy B je kvantitativně odlišný od počtu sítí třídy A, ale mají menší počet uzlů – až 65 536 (2 16) jednotek.

Na sítích třída C- uzlů je velmi málo - 2 8 v každém, ale počet sítí je obrovský, protože identifikátor sítě v takových strukturách zabírá tři bajty.

sítě třída D- již patří do speciálních sítí. Začíná sekvencí 1110 a nazývá se vícesměrová adresa. Rozhraní s adresami třídy A, B a C mohou být součástí skupiny a přijímat skupinovou adresu navíc k individuální.

Adresy třída E- v záloze do budoucna. Takové adresy začínají posloupností 11110. S největší pravděpodobností budou tyto adresy použity jako skupinové adresy, když je v globální síti nedostatek IP adres.

Nastavení protokolu TCP/IP

Nastavení protokolu TCP/IP je dostupné ve všech operačních systémech. Jedná se o Linux, CentOS, Mac OS X, Free BSD, Windows 7. Protokol TCP/IP vyžaduje pouze síťový adaptér. Serverové operační systémy samozřejmě umí více. Protokol TCP/IP je velmi široce konfigurován pomocí služeb serveru. IP adresy na běžných stolních počítačích se nastavují v nastavení síťového připojení. Zde nakonfigurujete síťovou adresu, bránu – IP adresu bodu, který má přístup do globální sítě, a adresy bodů, kde se nachází DNS server.

Internetový protokol TCP/IP lze nakonfigurovat ručně. I když to není vždy nutné. Parametry protokolu TCP/IP můžete automaticky přijímat z adresy dynamické distribuce serveru. Tato metoda se používá ve velkých podnikových sítích. Na DHCP serveru můžete namapovat lokální adresu na síťovou adresu, a jakmile se stroj s danou IP adresou objeví v síti, server mu okamžitě přidělí předpřipravenou IP adresu. Tento proces se nazývá rezervace.

TCP/IP Address Resolution Protocol

Jediný způsob, jak vytvořit vztah mezi MAC adresou a IP adresou, je udržovat tabulku. Pokud existuje směrovací tabulka, každé síťové rozhraní zná své adresy (lokální a síťové), ale vyvstává otázka, jak správně organizovat výměnu paketů mezi uzly pomocí protokolu TCP/IP 4.

Proč byl vynalezen Address Resolution Protocol (ARP)? Za účelem propojení rodiny protokolů TCP/IP a dalších adresovacích systémů. Na každém uzlu je vytvořena mapovací tabulka ARP a je naplněna dotazováním celé sítě. K tomu dochází při každém vypnutí počítače.

ARP tabulka

Takto vypadá příklad zkompilované ARP tabulky.

Po devíti měsících vývoje je k dispozici multimediální balíček FFmpeg 4.2, který obsahuje sadu aplikací a kolekci knihoven pro operace s různými multimediálními formáty (nahrávání, konvertování a […]

Linux Mint 19.2 je vydání dlouhodobé podpory, které bude podporováno do roku 2023. Dodává se s aktualizovaným softwarem a obsahuje vylepšení a mnoho nových […]

Vydána distribuce Linux Mint 19.2

Představuje se vydání distribuce Linux Mint 19.2, druhá aktualizace větve Linux Mint 19.x, vytvořená na bázi balíčků Ubuntu 18.04 LTS a podporovaná do roku 2023. Distribuce je plně kompatibilní [...]

K dispozici jsou nové verze služby BIND, které obsahují opravy chyb a vylepšení funkcí. Nové verze si můžete stáhnout ze stránky ke stažení na webu vývojáře: […]

Exim je agent přenosu zpráv (MTA) vyvinutý na University of Cambridge pro použití na unixových systémech připojených k internetu. Je volně dostupný v souladu s [...]

Po téměř dvou letech vývoje je představeno vydání ZFS na Linuxu 0.8.0, implementace souborového systému ZFS, navrženého jako modul pro linuxové jádro. Modul byl testován s linuxovými jádry od 2.6.32 do […]

WordPress 5.1.1 opravil zranitelnost, která by vám mohla umožnit převzít kontrolu nad vaším webem.

IETF (Internet Engineering Task Force), která vyvíjí internetové protokoly a architekturu, dokončila RFC pro protokol ACME (Automatic Certificate Management Environment) […]

Komunitou kontrolovaná nezisková certifikační autorita Let’s Encrypt, která poskytuje certifikáty zdarma všem, shrnula výsledky uplynulého roku a hovořila o plánech na rok 2019. […]

Byla vydána nová verze Libreoffice – Libreoffice 6.2

The Document Foundation oznámila vydání LibreOffice 6.2. Změny a doplňky v nové verzi: Libreoffice Writer Možnost skrýt změny byla přepracována: upravit ▸ stopu změn ▸ zobrazit […]

IP adresy (Internetový protokol verze 4, Internet Protocol verze 4) - jsou hlavním typem adres používaných na síťové vrstvě modelu OSI k přenosu paketů mezi sítěmi. IP adresy se skládají ze čtyř bajtů, například 192.168.100.111.

Přidělování IP adres hostitelům se provádí:

ručně, nakonfigurované správcem systému během nastavování sítě;
automaticky pomocí speciálních protokolů (zejména pomocí protokolu DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol, dynamic host configuration protocol).

protokol IPv4 vyvinuta v září 1981.

protokol IPv4 funguje na úrovni sítě (sítě) zásobníku protokolů TCP/IP. Hlavním úkolem protokolu je přenášet bloky dat (datagramy) z odesílajícího hostitele do cílového hostitele, kde odesílatelem a příjemcem jsou počítače jednoznačně identifikované adresami pevné délky (IP adresami). Internetový protokol IP také v případě potřeby provádí fragmentaci a sběr odeslaných datagramů pro přenos dat přes jiné sítě s menší velikostí paketů.

Nevýhodou IP protokolu je nespolehlivost protokolu, to znamená, že před zahájením přenosu není navázáno spojení, to znamená, že se nepotvrzuje doručení paketů, nehlídá se správnost přijatých dat (pomocí kontrolní součet) a neprovede se potvrzovací operace (výměna servisních zpráv s uzlem -destinace a jeho připravenost přijímat balíčky).

IP protokol odesílá a zpracovává každý datagram jako nezávislou část dat, tedy bez jakéhokoli dalšího spojení s jinými datagramy na globálním internetu.

Po odeslání datagramu přes IP do sítě nejsou další akce s tímto datagramem žádným způsobem řízeny odesílatelem. Ukazuje se, že pokud datagram z nějakého důvodu nelze přenášet dále po síti, je zničen. Přestože uzel, který datagram zničil, má možnost odesílateli oznámit důvod selhání prostřednictvím zpáteční adresy (zejména pomocí protokolu ICMP). Garance doručení dat je svěřena protokolům vyšší úrovně (transportní vrstva), které jsou k tomu vybaveny speciálními mechanismy (protokol TCP).

Jak víte, směrovače fungují na síťové vrstvě modelu OSI. Proto je jedním z nejzákladnějších úkolů protokolu IP implementace směrování datagramů, jinými slovy určení optimální cesty pro datagramy (pomocí směrovacích algoritmů) z odesílajícího uzlu sítě do jakéhokoli jiného uzlu v síti na základě IP adresu.

Na jakémkoli síťovém uzlu přijímajícím datagram ze sítě vypadá takto:

Formát záhlaví IP

Struktura IP paketů verze 4 je znázorněna na obrázku

Verze – pro IPv4 by hodnota pole měla být 4.
IHL - (Internet Header Length) délka hlavičky IP paketu ve 32bitových slovech (dword). Je to toto pole, které označuje začátek datového bloku v paketu. Minimální platná hodnota pro toto pole je 5.
Typ služby (zkratka TOS) - bajt obsahující sadu kritérií, která určují typ služby pro IP pakety, jak je znázorněno na obrázku.

Popis bajtu služby bit po bitu:

0-2 - priorita (přednost) tohoto segmentu IP
3 - požadavek na zpoždění přenosu IP segmentu (0 - normální, 1 - malé zpoždění)
4 - požadavek na propustnost trasy, po které má být segment IP odeslán (0 - nízká, 1 - vysoká propustnost)
5 - požadavek na spolehlivost (spolehlivost) přenosu IP segmentu (0 - normální, 1 - vysoká spolehlivost)
6-7 - ECN - explicitní zpráva o zpoždění (řízení toku IP).

Délka paketu – Délka paketu v oktetech, včetně hlavičky a dat. Minimální platná hodnota pro toto pole je 20, maximum je 65535.
Identifikátor je hodnota přidělená odesílatelem balíku a je určena k určení správné sekvence fragmentů při sestavování balíku. U fragmentovaného paketu mají všechny fragmenty stejné ID.
3 příznakové bity. První bit musí být vždy nula, druhý bit DF (nefragmentovat) určuje, zda lze paket fragmentovat, a třetí bit MF (více fragmentů) udává, zda je tento paket posledním v řetězci paketů.
Offset fragmentu je hodnota, která určuje pozici fragmentu v datovém toku. Posun je určen počtem osmi bajtových bloků, takže pro převod na bajty je nutné tuto hodnotu vynásobit 8.
Time to Live (TTL) je počet směrovačů, kterými musí tento paket projít. Jak router prochází, toto číslo se sníží o jednu. Pokud je hodnota tohoto pole nula, paket MUSÍ být zahozen a odesílateli paketu může být odeslána zpráva Time Exceeded (ICMP kód 11 typ 0).
Protokol – Identifikátor internetového protokolu další vrstvy udává, která protokolová data paket obsahuje, jako je TCP nebo ICMP.
Kontrolní součet záhlaví – vypočtený podle RFC 1071

Zachycený paket IPv4 pomocí snifferu Wireshark:

Fragmentace IP paketů

Na cestě paketu od odesílatele k příjemci se mohou nacházet lokální a globální sítě různých typů s různou povolenou velikostí datových polí rámců na úrovni linky (Maximum Transfer Unit - MTU). Sítě Ethernet tedy mohou přenášet rámce nesoucí až 1500 bajtů dat, sítě X.25 se vyznačují velikostí datového pole rámce 128 bajtů, sítě FDDI mohou přenášet rámce o velikosti 4500 bajtů a další sítě mají svá omezení. Protokol IP je schopen přenášet datagramy, jejichž délka je větší než MTU mezilehlé sítě, kvůli fragmentaci - rozbití „velkého paketu“ na několik částí (fragmentů), z nichž každá velikost vyhovuje mezilehlé síti. . Poté, co byly všechny fragmenty přeneseny přes zprostředkující síť, budou shromážděny v uzlu příjemce modulem protokolu IP zpět do „velkého paketu“. Všimněte si, že paket je sestaven z fragmentů pouze příjemcem, nikoli žádným zprostředkujícím směrovačem. Směrovače mohou pakety pouze fragmentovat, nikoli je znovu sestavovat. Důvodem je, že různé fragmenty stejného paketu nemusí nutně procházet stejnými směrovači.

Aby nedošlo k záměně fragmentů různých paketů, používá se pole Identifikace, jehož hodnota musí být pro všechny fragmenty jednoho paketu stejná a nesmí se opakovat pro různé pakety, dokud nevyprší životnost obou paketů. Při dělení paketových dat musí být velikost všech fragmentů kromě posledního násobkem 8 bajtů. To vám umožní přidělit méně místa v záhlaví pro pole Fragment offset.

Pokud je druhý bit pole More fragments roven jedné, znamená to, že tento fragment není poslední v paketu. Pokud je paket odeslán bez fragmentace, příznak „More fragments“ je nastaven na 0 a pole Fragment Offset je vyplněno nulovými bity.

Pokud je první bit pole Flags (Don’t fragment) roven jedné, pak je fragmentace paketu zakázána. Pokud by byl tento paket odeslán přes síť s nedostatečnou MTU, router by jej byl nucen zahodit (a nahlásit to odesílateli přes ICMP). Tento příznak se používá v případech, kdy odesílatel ví, že příjemce nemá dostatek prostředků na rekonstrukci paketů z fragmentů.

Všechny IP adresy lze rozdělit na dvě logické části – čísla sítě a čísla uzlů sítě (číslo hostitele). Pro určení, která část IP adresy patří k číslu sítě a která část patří k číslu hostitele, je určena hodnotami prvních bitů adresy. První bity IP adresy se také používají k určení, do které třídy konkrétní IP adresa patří.

Obrázek ukazuje strukturu IP adresy různých tříd.

Pokud adresa začíná 0, pak je síť klasifikována jako třída A a číslo sítě zabírá jeden bajt, zbývající 3 bajty jsou interpretovány jako číslo uzlu v síti. Sítě třídy A mají čísla v rozsahu od 1 do 126. (Číslo 0 se nepoužívá a číslo 127 je vyhrazeno pro speciální účely, jak bude uvedeno níže.) Sítí třídy A je málo, ale počet uzlů v nich může dosáhnout 2 24, to je 16 777 216 uzlů.

Pokud jsou první dva bity adresy rovny 10, pak síť patří do třídy B. V sítích třídy B je pro číslo sítě a číslo uzlu přiděleno 16 bitů, tj. 2 bajty. Síť třídy B je tedy středně velká síť s maximálním počtem uzlů 2 16, což je 65 536 uzlů.

Pokud adresa začíná sekvencí 110, jedná se o síť třídy C. V tomto případě je přiděleno 24 bitů pro číslo sítě a 8 bitů pro číslo uzlu. Sítě této třídy jsou nejběžnější; počet uzlů v nich je omezen na 2 8, tedy 256 uzlů.

Pokud adresa začíná sekvencí 1110, pak je to adresa třídy D a označuje speciální, vícesměrovou adresu. Pokud paket obsahuje jako cílovou adresu adresu třídy D, pak všechny uzly, kterým je tato adresa přiřazena, musí takový paket obdržet.

Pokud adresa začíná sekvencí 11110, znamená to, že tato adresa patří do třídy E. Adresy této třídy jsou rezervovány pro budoucí použití.

Tabulka ukazuje rozsahy čísel sítí a maximální počet uzlů odpovídající každé třídě sítě.

Velké sítě přijímají adresy třídy A, středně velké sítě přijímají adresy třídy B a malé sítě přijímají adresy třídy C.

Použití masek v IP adresování

Aby bylo možné získat konkrétní rozsah IP adres, byly podniky požádány, aby vyplnily registrační formulář, který obsahoval aktuální počet počítačů a plánované zvýšení počtu počítačů, a v důsledku toho dostal podnik třídu IP adresy: A, B, C v závislosti na údajích uvedených v registračním formuláři.

Tento mechanismus pro vydávání rozsahů IP adres fungoval normálně, bylo to způsobeno tím, že organizace měly zpočátku malý počet počítačů, a tedy malé počítačové sítě. Ale kvůli dalšímu rychlému růstu internetu a síťových technologií začal popsaný přístup k distribuci IP adres produkovat poruchy, spojené především se sítěmi třídy „B“. Organizace, v nichž počet počítačů nepřesáhl několik stovek (řekněme 500), musely pro sebe zaregistrovat celou síť třídy „B“ (protože třída „C“ je pouze pro 254 počítačů a třída „B“ je pro 65534). Z tohoto důvodu jednoduše nebyl dostatek dostupných sítí třídy B, ale zároveň se plýtvalo velkým rozsahem IP adres.

Tradiční schéma dělení IP adresy na číslo sítě (NetID) a číslo hostitele (HostID) je založeno na konceptu třídy, která je určena hodnotami prvních několika bitů adresy. Právě proto, že první bajt adresy 185.23.44.206 spadá do rozsahu 128-191, můžeme říci, že tato adresa patří do třídy B, což znamená, že číslo sítě jsou první dva bajty, doplněné o dva nulové bajty - 185.23.0.0 a číselný uzel - 0.0.44.206.

Co kdybychom použili nějakou jinou funkci, která by se dala použít k flexibilnějšímu nastavení hranice mezi číslem sítě a číslem uzlu? Masky jsou nyní široce používány jako takové znamení.

Maska- toto je číslo, které se používá ve spojení s IP adresou; Záznam binární masky obsahuje jedničky v těch bitech, které by měly být interpretovány jako číslo sítě v IP adrese. Protože číslo sítě je nedílnou součástí adresy, čísla v masce musí také představovat souvislou sekvenci.

Pro standardní síťové třídy mají masky následující význam:

třída A - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);
třída B - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
třída C - 11111111. 11111111.11111111. 00000000 (255.255.255.0).

Poskytnutím každé IP adresy maskou můžete opustit koncept tříd adres a učinit systém adresování flexibilnějším. Pokud je například adresa 185.23.44.206 diskutovaná výše spojena s maskou 255.255.255.0, pak číslo sítě bude 185.23.44.0, a nikoli 185.23.0.0, jak je definováno systémem tříd.

Výpočet čísla sítě a čísla uzlu pomocí masky:

V maskách nemusí být počet jedniček v posloupnosti, která definuje hranici čísla sítě, násobkem 8, aby se opakovalo rozdělení adresy na bajty. Nechť je například pro IP adresu 129.64.134.5 zadána maska 255.255.128.0, tedy v binárním tvaru:

IP adresa 129.64.134.5 - 10000001. 01000000.10000110. 00000101
Maska 255.255.128.0 - 11111111.11111111.10000000. 00000000

Pokud masku ignorujete, pak v souladu se systémem tříd adresa 129.64.134.5 patří do třídy B, což znamená, že číslo sítě jsou první 2 bajty - 129.64.0.0 a číslo uzlu je 0.0.134.5.

Pokud k určení hranice čísla sítě použijete masku, pak 17 po sobě jdoucích jednotek v masce, „překrývajících se“ (logické násobení) na IP adrese, určí číslo jako číslo sítě v binárním výrazu:

nebo v desítkovém zápisu - číslo sítě je 129.64.128.0 a číslo uzlu je 0.0.6.5.

Existuje také krátká verze zápisu masky tzv předpona nebo krátkou masku. Konkrétně síť 80.255.147.32 s maskou 255.255.255.252 lze zapsat jako 80.255.147.32/30, kde „/30“ označuje počet binárních jednotek v masce, tedy třicet binárních jednotek (počítáno zleva doprava).

Pro přehlednost je v tabulce uvedena korespondence mezi předponou a maskou:

Mechanismus masky je široce rozšířen ve směrování IP a masky lze použít pro různé účely. S jejich pomocí může správce strukturovat svou síť, aniž by od poskytovatele služeb vyžadoval další síťová čísla. Na základě stejného mechanismu mohou poskytovatelé služeb kombinovat adresní prostory několika sítí zavedením tzv. předpony"za účelem zmenšení velikosti směrovacích tabulek a tím zvýšení výkonu směrovačů. Kromě toho je psaní masky jako předpony mnohem kratší.

Speciální IP adresy

Protokol IP má několik konvencí pro odlišnou interpretaci IP adres:

0.0.0.0 - představuje výchozí adresu brány, tzn. adresa počítače, na který mají být informační pakety odeslány, pokud nenalezly cíl v místní síti (směrovací tabulka);
255.255.255.255 – broadcast adresa. Zprávy zaslané na tuto adresu jsou přijímány všemi uzly lokální sítě obsahující počítač, který je zdrojem zprávy (nepřenáší se do jiných lokálních sítí);
„Číslo sítě.“ „všechny nuly“ – síťová adresa (například 192.168.10.0);
„Všechny nuly.“ „číslo uzlu“ – uzel v této síti (například 0.0.0.23). Může být použit k přenosu zpráv do konkrétního uzlu v rámci místní sítě;
Pokud pole čísla cílového uzlu obsahuje samé jedničky, pak je paket s takovou adresou odeslán všem síťovým uzlům s daným číslem sítě. Například paket s adresou 192.190.21.255 je doručen všem uzlům v síti 192.190.21.0. Tento typ distribuce se nazývá vysílaná zpráva. Při adresování je nutné počítat s omezeními, která přináší zvláštní účel některých IP adres. Číslo sítě ani číslo uzlu tedy nemůže být tvořeno pouze binárními jedničkami nebo pouze binárními nulami. Z toho vyplývá, že maximální počet uzlů uvedený v tabulce pro sítě každé třídy by měl být v praxi snížen o 2. Například v sítích třídy C je pro číslo uzlu přiděleno 8 bitů, což umožňuje nastavit 256 čísla: od 0 do 255. V praxi však maximální počet uzlů v síti třídy C nemůže překročit 254, protože adresy 0 a 255 mají speciální účel. Ze stejných úvah vyplývá, že koncový uzel nemůže mít adresu jako 98.255.255.255, protože číslo uzlu v této adrese třídy A se skládá pouze z binárních.
Zvláštní význam má IP adresa, jejíž první oktet je 127.x.x.x. Používá se k testování programů a interakcí procesů v rámci stejného stroje. Když program odešle data na IP adresu 127.0.0.1, vytvoří se „smyčka“. Data nejsou přenášena po síti, ale jsou vrácena do modulů vyšší úrovně jako právě přijatá. Proto je v síti IP zakázáno přidělovat IP adresy počítačům začínajícím 127. Tato adresa se nazývá zpětná smyčka. Adresu 127.0.0.0 můžete přiřadit vnitřní síti hostitelského směrovacího modulu a adresu 127.0.0.1 adrese tohoto modulu ve vnitřní síti. Ve skutečnosti slouží k označení svého směrovacího modulu jakákoli síťová adresa 127.0.0.0, nikoli pouze 127.0.0.1, například 127.0.0.3.

Protokol IP nemá pojem broadcasting v tom smyslu, v jakém se používá v protokolech link-layer lokálních sítí, kdy data musí být doručena absolutně všem uzlům. Omezená broadcast IP adresa i broadcast IP adresa mají limity internetového šíření – jsou omezeny buď na síť, do které patří zdrojový hostitel paketu, nebo na síť, jejíž číslo je uvedeno v cílové adrese. Proto rozdělení sítě na části pomocí směrovačů lokalizuje broadcastovou bouři na hranice jedné z částí, které tvoří celkovou síť, jednoduše proto, že neexistuje způsob, jak současně adresovat paket všem uzlům všech sítí složené sítě.

IP adresy používané v lokálních sítích

Všechny adresy používané na internetu musí být registrovány, což zaručuje jejich jedinečnost v celosvětovém měřítku. Tyto adresy se nazývají skutečné nebo veřejné IP adresy.

U lokálních sítí, které nejsou připojeny k Internetu, není registrace IP adres přirozeně vyžadována, protože zde lze v zásadě použít jakékoli možné adresy. Aby však při následném připojení takové sítě k Internetu nedocházelo ke konfliktům, doporučuje se v lokálních sítích používat pouze následující rozsahy tzv. privátních IP adres (tyto adresy v Internetu neexistují a není možné je tam použít), uvedené v tabulce.

Protokoly TCP/IP jsou základem celosvětového internetu. Přesněji řečeno, TCP/IP je seznam nebo zásobník protokolů a ve skutečnosti sada pravidel, podle kterých se vyměňují informace (je implementován model přepínání paketů).

V tomto článku rozebereme principy fungování zásobníku protokolů TCP/IP a pokusíme se pochopit principy jejich fungování.

Poznámka: Zkratka TCP/IP často označuje celou síť fungující na základě těchto dvou protokolů, TCP a IP.

V modelu takové sítě kromě hlavních protokolů TCP (Transport Layer) a IP (Network Layer Protocol) zahrnuje protokoly aplikační a síťové vrstvy (viz foto). Vraťme se ale přímo k protokolům TCP a IP.

Co jsou protokoly TCP/IP

TCP - Transfer Control Protocol. Protokol kontroly přenosu. Slouží k zajištění a navázání spolehlivého spojení mezi dvěma zařízeními a spolehlivý přenos dat. V tomto případě protokol TCP řídí optimální velikost přenášeného datového paketu a v případě selhání přenosu odesílá nový.

IP – internetový protokol. Internetový protokol neboli Address Protocol je základem celé architektury přenosu dat. Protokol IP se používá k doručení síťového datového paketu na požadovanou adresu. V tomto případě jsou informace rozděleny do paketů, které se nezávisle pohybují sítí k požadovanému cíli.

Formáty protokolů TCP/IP

Formát protokolu IP

Existují dva formáty IP adres protokolu IP.

formát IPv4. Toto je 32bitové binární číslo. Vhodná forma zápisu IP adresy (IPv4) jsou čtyři skupiny desetinných čísel (od 0 do 255), oddělených tečkami. Například: 193.178.0.1.

formát IPv6. Toto je 128bitové binární číslo. Adresy IPv6 se zpravidla zapisují ve tvaru osmi skupin. Každá skupina obsahuje čtyři hexadecimální číslice oddělené dvojtečkou. Příklad adresy IPv6 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7889.

Jak fungují protokoly TCP/IP

Pokud je to vhodné, představte si přenos datových paketů v síti jako posílání dopisu poštou.

Pokud je to nepohodlné, představte si dva počítače propojené sítí. Síť připojení může být navíc jakákoli, místní i globální. V principu přenosu dat není žádný rozdíl. Počítač v síti lze také považovat za hostitele nebo uzel.

IP protokol

Každý počítač v síti má svou jedinečnou adresu. Na globálním internetu má počítač tuto adresu, která se nazývá IP adresa (Internet Protocol Address).

Analogicky s poštou je IP adresa číslo domu. Ale číslo domu k přijetí dopisu nestačí.

Informace přenášené po síti nejsou přenášeny samotným počítačem, ale aplikacemi na něm nainstalovanými. Takovými aplikacemi jsou poštovní server, webový server, FTP atd. Pro identifikaci paketu přenášených informací je každá aplikace připojena ke specifickému portu. Například: webový server naslouchá na portu 80, FTP naslouchá na portu 21, poštovní server SMTP naslouchá na portu 25, POP3 server čte poštu z poštovní schránky na portu 110.

V adresovém paketu v protokolu TCP/IP se tedy v adresátech objeví další řádek: port. Analogové s poštou - port je číslo bytu odesílatele a příjemce.

Příklad:

Zdrojová adresa:

IP: 82.146.47.66

Cílová adresa:

IP: 195.34.31.236

Stojí za to si zapamatovat: IP adresa + číslo portu se nazývá „zásuvka“. Ve výše uvedeném příkladu: ze soketu 82.146.47.66:2049 je paket odeslán do soketu 195.34.31.236:53.

TCP protokol

Protokol TCP je protokol další vrstvy po protokolu IP. Tento protokol je určen k řízení přenosu informací a jejich integrity.

Přenášené informace jsou například rozděleny do samostatných paketů. Balíčky budou doručeny příjemci samostatně. Během procesu přenosu nebyl jeden z paketů přenesen. Protokol TCP zajišťuje opakované přenosy, dokud příjemce paket neobdrží.

Transportní protokol TCP skrývá všechny problémy a detaily přenosu dat z protokolů vyšší úrovně (fyzický, kanál, síťová IP).

Interakce mezi počítači na internetu se provádí prostřednictvím síťových protokolů, které jsou dohodnutým souborem specifických pravidel, podle kterých si různá zařízení pro přenos dat vyměňují informace. Existují protokoly pro formáty kontroly chyb a další typy protokolů. Nejčastěji používaným protokolem v globálním propojení sítí je TCP-IP.

Co je to za technologii? Název TCP-IP pochází ze dvou síťových protokolů: TCP a IP. Konstrukce sítí se samozřejmě neomezuje pouze na tyto dva protokoly, ale jsou základní, co se organizace přenosu dat týče. TCP-IP je ve skutečnosti sada protokolů, která umožňuje, aby se jednotlivé sítě spojily a vytvořily

Protokol TCP-IP, který nelze popsat pouze definicemi IP a TCP, zahrnuje také protokoly UDP, SMTP, ICMP, FTP, telnet a další. Tyto a další protokoly TCP-IP poskytují nejúplnější provoz internetu.

Níže uvádíme podrobný popis každého protokolu zahrnutého v obecné koncepci TCP-IP.

. Internetový protokol(IP) je odpovědná za přímý přenos informací v síti. Informace jsou rozděleny na části (jinými slovy pakety) a přenášeny k příjemci od odesílatele. Pro přesné adresování je potřeba uvést přesnou adresu nebo souřadnice příjemce. Takové adresy se skládají ze čtyř bajtů, které jsou od sebe odděleny tečkami. Adresa každého počítače je jedinečná.

Samotné použití IP protokolu však pro správný přenos dat nemusí stačit, protože objem většiny přenášených informací je více než 1500 znaků, které se již nevejdou do jednoho paketu a některé pakety se mohou při přenosu ztratit nebo odeslat v špatné pořadí, co je potřeba.

. protokol kontroly přenosu(TCP) se používá na vyšší úrovni než předchozí. Na základě schopnosti protokolu IP přenášet informace z jednoho hostitele na druhého umožňuje protokol TCP odesílání velkého množství informací. TCP je také zodpovědný za rozdělení přenášených informací do samostatných částí - paketů - a správné obnovení dat z paketů přijatých po přenosu. V tomto případě tento protokol automaticky opakuje přenos paketů, které obsahují chyby.

Správa organizace přenosu dat ve velkých objemech může být provedena pomocí řady protokolů, které mají speciální funkční účely. Konkrétně se jedná o následující typy protokolů TCP.

1. FTP(File Transfer Protocol) organizuje přenos souborů a používá se k přenosu informací mezi dvěma internetovými uzly pomocí TCP spojení ve formě binárního nebo jednoduchého textového souboru jako pojmenované oblasti v paměti počítače. V tomto případě nezáleží na tom, kde se tyto uzly nacházejí a jak jsou vzájemně propojeny.

2. Protokol uživatele Datagram, neboli User Datagram Protocol, je nezávislý na připojení a přenáší data v paketech nazývaných datagramy UDP. Tento protokol však není tak spolehlivý jako TCP, protože odesílatel neví, zda byl paket skutečně přijat.

3. ICMP(Internet Control Message Protocol) existuje pro přenos chybových zpráv, ke kterým dochází během výměny dat na internetu. Protokol ICMP však pouze hlásí chyby, ale neodstraňuje důvody, které k těmto chybám vedly.

4. Telnet- který se používá k implementaci textového rozhraní v síti pomocí TCP transportu.

5. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) je speciální elektronická zpráva, která definuje formát zpráv odesílaných z jednoho počítače, nazývaného SMTP klient, na jiný počítač, na kterém běží SMTP server. V tomto případě může být tento přenos o nějakou dobu odložen, dokud nebude aktivována práce klienta i serveru.

Schéma přenosu dat protokolem TCP-IP

1. Protokol TCP rozděluje celé množství dat do paketů a čísluje je, balí je do obálek TCP, což umožňuje obnovit pořadí, ve kterém jsou části informací přijímány. Když jsou data umístěna do takové obálky, vypočítá se kontrolní součet, který se následně zapíše do TCP hlavičky.

3. TCP poté zkontroluje, zda byly přijaty všechny pakety. Pokud se během příjmu nově vypočítaná neshoduje s tou uvedenou na obálce, znamená to, že některé informace byly ztraceny nebo zkresleny během přenosu, protokol TCP-IP znovu požaduje předání tohoto paketu. Vyžaduje se také potvrzení o přijetí údajů od příjemce.

4. Po potvrzení příjmu všech paketů je protokol TCP příslušně seřadí a znovu sestaví do jediného celku.

Protokol TCP využívá opakované datové přenosy a čekací doby (nebo časové limity), aby zajistil spolehlivé doručení informací. Pakety mohou být přenášeny ve dvou směrech současně.

Proto TCP-IP eliminuje potřebu opakovaných přenosů a čeká na aplikační procesy (jako je Telnet a FTP).

pohledy

Uložit VKontakte